Lo studio degli effetti benefici dei flavonoidi in soggetti obesi

1. Obesità e disfunzioni motorie intestinali: quale possibile aiuto
dalla supplementazione dietetica con flavonoidi?
Sezione di Farmacologia e Farmacovigilanza
Dipartimento di Medicina Clinica e Sperimentale,
Università di Pisa
Dr. Luca Antonioli
Crescere per competere sui mercati internazionali
Business2Research
Salute, benessere, valorizzazione dei prodotti tipici: le sfide dell'agroalimentare 4.0
Pisa, 10 Marzo 2017

2. INTRODUZIONE
WHO Obesity and overweight report fact sheet #311 updated January 2015
✓ L’obesità rappresenta uno dei principali problemi di salute pubblica a livello
mondiale e può essere definita come una condizione d’accumulo anormale
o eccessivo di grasso nel tessuto adiposo
✓ L’organizzazione Mondiale della Sanità (WHO) riporta che più di trecento
milioni di persone sono considerati obesi (BMI>30 Kg/m2) e che il numero
di bambini e adolescenti in sovrappeso è in costante e progressivo
aumento nei Paesi industrializzati

3. Cao Y, Nature Reviews Drug Discovery 2010; 9, 107-115
✓ L’obesità comporta un aumentato rischio di insulino resistenza, diabete di tipo 2, disordini
cardiovascolari ed una aumentata incidenza di neoplasie maligne
✓ L’obesità è associata ad uno stato di infiammazione cronica di basso grado (metainfiammazione)
dovuto ad un aumento dello stress ossidativo (radicali liberi dell’ossigeno), ad un’alterata
produzione e secrezione di citochine pro-infiammatorie (IL-6, IL-1β e TNF) e di molecole che
modulano la funzione del tessuto adiposo (MCP-1 e leptina)
Mohammed et al., Molecular Sciences 2016; 17,569
Wellen KE et al. J Clin Invest 2003;112:1785-1788
INTRODUZIONE

4. Gallagher TK, et al. Obes Surg. 2007;17:1399-1407
Mushref MA, Srinivasan S. Ann Transl Med. 2013;1:14
Le Pluart D. et al. Aliment Pharmacol Ther. 2015
Ridha Z. et al. Pediatr Surg Int. 2015
✓ Diversi studi hanno focalizzato la loro attenzione sulle regolazione centrale e ormonale del tratto digestivo in
presenza di obesità, tralasciando gli effetti diretti della HFD sul comparto neuromuscolare enterico
✓ Sebbene non sia ancora stata chiarita definitivamente la presenza di un’associazione tra obesità e alterazioni
della motilità gastrointestinale, è stato dimostrato sperimentalmente che una dieta ricca di grassi (HFD) è
direttamente correlata con una condizione di dismotilità digestiva (alterato svuotamento gastrico e stipsi)
OBESITA’ E DISTURBI FUNZIONALI INTESTINALI
✓ Recenti dati epidemiologici hanno evidenziato un’elevata prevalenza di disturbi funzionali digestivi nei
pazienti obesi
Symptoms Frequency
Functional esophageal disorders 31.3%
Functional gastroduodenal disorders 38.4%
Functional bowel disorders
Irritable bowel syndrome (17.9%)
Functional bloating (1%)
Functional constipation (28.6 %)
Functional diarrhea (18%)
Unspecified functional bowel disorder (35.7%)
83.9%
Functional anorectal disorders 40.2%
Fysekidis M et al., Obes Surg. 2012;22:403-10
120 patients with normal upper endoscopy (7.5% males, mean BMI 44±6 m/kg2)

5. OBESITA’ E INFIAMMAZIONE INTESTINALE
PloS One 2010;5(8):e12191
✓ Bacteria and HFD interact to promote proinflammatory changes in the small intestine,
which precede weight gain and obesity and show strong and significant associations with
progression of obesity and development of insulin resistance
✓ Intestinal inflammation is an early consequence of HFD which may contribute to obesity
and associated insulin resistance
✓ Interventions which limit intestinal inflammation induced by HFD and bacteria may
protect against obesity and insulin resistance
✓ Current views suggest that obesity-associated systemic and adipose tissue
inflammation promote insulin resistance, which underlies many obesity-linked health
risks.
✓ Diet-induced changes in gut microbiota also contribute to obesity.
✓ Recent findings support a concept that high fat diet and bacteria interact to promote
early inflammatory changes in the small intestine that contribute to development of or
susceptibility to obesity and insulin resistance.
Curr Opin Clin Nutr Metab Care. 2011;14(4):328-33

6. ✓ I flavonoidi (dal latino flavus, giallo) sono composti naturali
presenti ubiquitariamente nel regno vegetale
✓ I flavonoidi abbondano nella frutta, nei vegetali, nei legumi e in
alcune bevande come tè verde, caffè e vino
✓ I flavonoidi sono costituiti da due anelli fenolici legati ad un anello
piranosico. In questa classe confluiscono molte strutture che
differiscono tra loro per il numero e la posizione di gruppi ossidrili
(-OH) e metossi (-OCH3) sugli anelli aromatici
Havesten, Pharmacol. Ther 2002; 96,67-202
Manach et al., Am J Clin Nutr 2004;79(5):727-47
I FLAVONOIDI

7. ✓ L’assunzione regolare di alcuni composti fenolici con la dieta ha effetti positivi nella prevenzione
e nel trattamento di diverse patologie in virtù della loro azione antiossidante ed
antinfiammatoria
Mohammed et al., Molecular Sciences 2016; 17,569
I FLAVONOIDI NELLA DIETA

8. SCOPO DELLO STUDIO
1. La prima fase del progetto ha riguardato la valutazione degli effetti benefici
dei flavonoidi (luteolina, apigenina e naringenina) sulle variazioni del peso
corporeo, del grasso epididimale e dei parametri metabolici (colesterolo
totale, trigliceridi e glucosio) in topi alimentati con dieta iperlipidica
2. Nella seconda fase è stato valutato l’effetto della supplementazione dietetica
con apigenina nel contrastare le alterazioni enteriche in topi sottoposti a dieta
iperlipidica

9. MATERIALI E METODI
➢ Animali: C57BL/6 topi maschi (età 4 settimane, peso corporeo di circa 20-22 g)
➢ Induzione dell’obesità: l’obesità è stata indotta mediante la somministrazione di una dieta ad alto
contenuto di grassi (high fat diet HFD, TD.06414) con il 60% di calorie derivante da grassi per 8
settimane. I topi usati come controllo sono stati alimentati con dieta standard (SD, TD.2018) con il
18% di calorie derivante da grassi per 8 settimane
➢ Supplementazione dietetica con flavonoidi: sottogruppi di topi SD o HFD sono stati trattati, per
mezzo di sonda intragastrica, con luteolina (10 mg/Kg/die), apigenina (10 mg/Kg/die) e naringenina
(10 mg/Kg/die) per 8 settimane
standard diet
high fat diet SACRIFICIO
1 2 3 4 5 6 7
Settimane
8
➢ Valutazione peso corporeo e grasso epididimale
➢ Misurazione parametri metabolici
➢ Valutazione danno intestinale (marker di danno ossidativo: MDA; markers infiammatori: IL-6 e IL-1β)
➢ Misurazione attività contrattile intestinale di preparati di colon
➢ Analisi immunoistochimica-tessuti colici (espressione Sostanza P)
LUTEOLINA
APIGENINA
NARINGENINA

10. 0 2 4 6 8
100
120
140
160
180
200
HFD
HFD + luteolin
HFD + naringenin
HFD + apigenin
SD
Time (weeks)
Bodyweightgain(%) RISULTATI
SD HFD HFD + luteolin HFD + apigenin HFD + naringenin
Total Cholesterol (mg/dL) 145  5.4 182  7.7a 146 ± 7.5* 142 ± 5.3* 152 ± 3.2#
Triglycerides (mg/dL) 118  2.4 149.5  0.03a 143 ± 8.5 122 ± 6.8* 126 ± 2.8*
Glucose (mg/dL) 114  7 166  4.8a 123 ± 6* 128 ± 7.3* 124.6 ± 8.1$
Parametri metabolici
Peso grasso epididimalePeso corporeo
+ 31.5 %
+ 74.5 %
+ 46.0 %
+ 36.1 %
+ 33.8 %
SD
H
FD
H
FD
+
luteolin
H
FD
+
apigenin
H
FD
+
naringenin
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
Epididimalfatweight(g)
cP < 0.001 vs SD
*P < 0.05, $P < 0.01 vs HFD
c
*
$
$
aP < 0.05 vs SD
*P < 0.05, P $ < 0.01, #P < 0.001 vs HFD
a
a
a
a
a
a
a
*
*
*
*
*
*
*
*
* **
**
*
*
*
*
*

11. Parametri infiammatori-tessuti colici
RISULTATI
SD
HFD
HFD
+
apigenin
0
20
40
60
80
100
MDA(nmol/mgtissue)
SD
HFD
HFD
+apigenin
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
IL-6(pg/mgtissue)
SD
HFD
HFD
+
apigenin
0
2
4
6
8
10
IL-1(pg/mgtissue)
aP < 0.05; cP < 0.001 vs SD
*P < 0.05; #P < 0.001 vs HFD
MDA tissue levels
IL-6 tissue levels IL-1β tissue levels
C
#
a
*
C
#

12. RISULTATI
aP < 0.05, bP < 0.01 vs SD
*P <0.05, P $ < 0.01 vs HFD
Attività contrattile
intestinale di preparati colici
SD
HFD
HFD
+
apigenin
0
10
20
30
Tension(g/gtissue)
L-732,138
(NK1 receptor antagonist)
GR 159897
(NK2 receptor antagonist)
SB 218795
(NK3 receptor antagonist)
+ + +
+ + +
- - -
Krebs solution with added guanetidine, L-NAME and atropine
a
*
SD
HFD
HFD
+
apigenin
0
50
100
150
200
Tension(g/gtissue,%)
Krebs solution with added guanetidine and L-NAME
$
b SD
H
FD
H
FD
+
apigenin
0
10
20
30
40
Tension(g/gtissue)
standard Krebs solution

13. RISULTATI
Analisi immunoistochimica-tessuti colici
SD
H
FD
H
FD
+
apigenin
0
5
10
15
20
25
SPexpression/
myentericganglionarea
a
*
aP < 0.05 vs SD
*P < 0.05 vs HFD
SDHFD
SP
HFD+apigenin

14. CONCLUSIONI
✓ I topi alimentati con dieta ad elevato contenuto di grassi mostrano un marcato
aumento del peso corporeo e del grasso epididimale, seguito da una significativa
alterazione di diversi indici metabolici come aumento dei livelli di glucosio, trigliceridi e
colesterolo rispetto al gruppo di topi controllo alimentato con dieta standard
✓ Il tessuto colico di topi HFD è caratterizzato da stress ossidativo (aumento dei livelli di
MDA) e infiammazione (aumento dei livelli di IL-6 and IL-1β)
✓ I preparati di muscolatura liscia intestinale presentano un significativo aumento della
componente nitrergica e tachichininergica (tipicamente correlate con l’infiammazione)
✓ Luteolina, apigenina e naringenina contrastano l’aumento del peso corporeo e
l’aumento del grasso epididimale nonché le variazioni dei livelli di glucosio, trigliceridi e
colesterolo dei topi sottoposti a dieta iperlipidica
✓ La supplementazione dietetica con apigenina è in grado di promuovere una
diminuzione dell’infiammazione intestinale con una concomitante normalizzazione
della dismotilità colica associata all’obesità