La catechina, il cui nome deriva da catechu dell’estratto di Acacia catechu L., è 3,3’,4’,5,7-pentaidrossiflavano con due forme steriche di ( + )- catechina (Figura 1) e il suo enantiomero . Inoltre, in senso lato, la catechina rappresenta il nome chimico della famiglia dei composti derivati dalla catechina. Le catechine sono distribuite in una varietà di alimenti ed erbe tra cui tè, mele, cachi, cacaos, uva e bacche. Questo numero speciale è dedicato all’informazione sulle attività della catechina relative alla salute umana.
(+)-Catechine e catechine principali del tè verde.
il Tè, un prodotto ottenuto dalle foglie e i germogli della pianta Camellia sinensis, è uno dei più ricchi catechina fonti e contiene, come i principali catechina, (−)-epigallocatechina-3-gallato (EGCG) (Figura 1), che ha molte proprietà benefiche per la salute umana come antitumorali, anti-obesità, antidiabetico, anticardiovascular, anti-infettivi, epatoprotettore, e in effetti neuroprotettivi. Un certo numero di studi epidemiologici e clinici umani sul tè hanno fornito prove per i suoi benefici antitumorali e questi risultati sono stati supportati da esperimenti su cellule e animali, sebbene siano stati riportati anche studi che mostrano risultati contrastanti. Inoltre, sono stati proposti meccanismi molecolari dettagliati per il meccanismo d’azione di EGCG e altre catechine. Uno dei meccanismi più interessanti è quello in cui sono coinvolte le specie reattive dell’ossigeno (ROS). EGCG è noto per avere due azioni in relazione al ROS come antiossidante e pro-ossidante. Diverse linee di prova hanno indicato che EGCG può sia eliminare ROS scavenging e migliorare la produzione di ROS.
In questo numero speciale, Bernatoniene e Kopustinskiene hanno esaminato le proprietà biochimiche delle catechine, la loro attività antiossidante e i meccanismi d’azione coinvolti nella prevenzione delle malattie causate dallo stress ossidativo come il cancro, le malattie cardiovascolari e le malattie neurodegenerative.
Per quanto riguarda l’effetto antitumorale delle catechine del tè verde, Shirakami e Shimizu hanno fornito informazioni aggiornate su diversi meccanismi, tra cui attività antiossidanti, pro-ossidative e antinfiammatorie, modificazione immunitaria ed epigenetica e inibizione della tirosina chinasi del recettore. Hanno sottolineato che non è chiaro se l’osservazione in vitro con alte concentrazioni di EGCG possa essere estrapolata direttamente alla chemioprevenzione del cancro negli animali e nell’uomo a causa della sua bassa biodisponibilità.
Tra le malattie neurodegenerative, la malattia di Alzheimer (AD) è uno dei disturbi più comuni in tutto il mondo. Lo stress ossidativo è un componente del meccanismo patologico sottostante AD. Può essere causato da un’interruzione dell’equilibrio tra ROS e molecole antiossidanti. Questo squilibrio può anche causare neuroinfiammazione. Ide et al. riassunto informazioni aggiornate e prospettive degli effetti delle catechine sulla AD sulla base di meccanismi molecolari, compresi quelli relativi alle proprietà antiossidanti, antinfiammatorie, protein chinasi C-correlate e neurotrasmissione-correlate delle catechine.
Allo stesso modo, Pervin et al. riassunti recenti scoperte sugli effetti benefici delle catechine sulle malattie neurodegenerative. Sebbene diversi studi sull’uomo abbiano supportato questi effetti, altri no. Questi autori suggeriscono che la discrepanza può essere dovuta alla regolazione incompleta dei fattori confondenti, incluso il metodo di quantificazione del consumo, della temperatura delle bevande, del fumo di sigaretta, del consumo di alcol e delle differenze nei fattori genetici e ambientali, come razza, sesso, età e stile di vita. Questo problema può essere applicato agli studi epidemiologici sull’uomo su altre malattie, tra cui il cancro.
Diversi studi epidemiologici hanno suggerito che il consumo regolare di tè verde diminuisce i tassi di infezione influenzale e alcuni sintomi del raffreddore, e che gargarismi con catechine del tè può proteggere contro lo sviluppo di infezione influenzale. Furushima et al. ha esaminato l’effetto delle catechine del tè sull’infezione influenzale e sul comune raffreddore concentrandosi su studi epidemiologici/clinici e ha indicato la necessità di ulteriori studi per confermare l’efficacia clinica.
Per quanto riguarda l’attività anti-obesità, molti studi hanno dimostrato che EGCG nel tè verde, EGCG metilato nel tè oolong, teaflavine nel tè nero e metaboliti di polifenoli nel tè scuro presentano proprietà di perdita di peso. Rothenberg et al. proposto un” Acido grasso a catena corta (SCFA) ipotesi ” per spiegare come vari tipi di tè possono tutti efficacemente indurre la perdita di peso. Gli SCFA generati nell’intestino attraverso reazioni tra carboidrati non digeriti, catechine e microbiota intestinale possono migliorare il metabolismo lipidico attraverso l’attivazione della chinasi proteica attivata da AMP, portando alla loro attività anti-obesità.
Per ottenere concentrazioni efficaci di EGCG e altre catechine, gli studi sono importanti per rivelare l’efficacia della modificazione chimica, dei sistemi di somministrazione e della sinergia con altri agenti. Documenti precedenti hanno dimostrato che la modifica chimica è uno dei metodi promettenti per migliorare il loro effetto biologico come esemplificato da EGCG peracetilato che sopprime potentemente la tumorigenesi del colon nei topi . Kaihatsu et al. riassunto l’attività antivirale di EGCG e proposto un derivato di acido grasso EGCG di nuova concezione come agente efficiente. I monoesteri degli acidi grassi EGCG hanno mostrato attività antivirali migliorate contro diversi tipi di virus, probabilmente a causa della loro maggiore affinità per il virus e le membrane cellulari.
Mukherjee et al. ha dimostrato che una miscela di curcumina, EGCG e resveratrolo in forma liposomiale è un potenziale agente onco-immunoterapico contro glioblastoma, sebbene la curcumina da sola abbia limitato l’efficacia antitumorale in vivo a causa della sua bassa biodisponibilità come EGCG.
Shi et al. fornito una panoramica dei materiali e delle tecniche utilizzate per incapsulare EGCG. La stabilità, la biodisponibilità e la funzione di EGCG possono essere migliorate mediante incapsulamento. EGCG incapsulato nelle proteine ha mostrato un rilascio prolungato in parte dovuto all’inibizione dell’attività degli enzimi digestivi. L’EGCG incapsulato nei carboidrati ha mostrato un miglioramento della mucoadesione, della permeazione intestinale, della consegna mirata ai tessuti e dell’inibizione dell’efflusso attivo. L’EGCG incapsulato nei lipidi ha mostrato una maggiore stabilità e un rilascio prolungato ed è stato direttamente assorbito dalle cellule epiteliali. Pertanto, l’incapsulamento di EGCG con materiali di qualità alimentare sarebbe utile per migliorare la biodisponibilità e la funzionalità di EGCG.
Una dose eccessiva di catechine può causare effetti sfavorevoli come l’epatite . Kaleri et al. riferito che il rame dietetico può ridurre l’epatotossicità di EGCG, possibilmente regolando l’attività della ceruloplasmina che porta a livelli ridotti di ROS, suggerendo la sua utilità nel promuovere le applicazioni di EGCG.
La modificazione chimica della gelatina mediante EGCG favorisce la formazione ossea in vivo. Honda et al. ha proposto che le spugne di gelatina modificate con EGCG (EGCG-GS) fabbricate abbiano il potenziale per essere applicabili alla terapia rigenerativa. Il loro studio ha suggerito che il riscaldamento a vuoto migliora la capacità di formazione ossea di EGCG-GS, possibilmente attraverso il cross-linking deidrotermico di EGCG-GS, che fornisce un’impalcatura per le cellule, portando all’effetto farmacologico prolungato di EGCG.
Oltre ai meccanismi correlati al ROS, si ritiene che l’interazione catechina-proteina sia coinvolta nei meccanismi con cui le catechine esercitano le loro attività biologiche. Saeki et al. esaminato come le interazioni EGCG-proteine possono spiegare il meccanismo con cui il tè verde / EGCG può mostrare effetti benefici per la salute. Diversi metodi, tra cui saggi dot, cromatografia gel di affinità, risonanza plasmonica di superficie, analisi di docking computazionale (CDA) e analisi cristallografica a raggi X (XCA) hanno fornito prove per mostrare le interazioni EGCG-proteina e come EGCG può adattarsi o occupare la posizione in o vicino a siti funzionali e indurre un cambiamento conformazionale, incluso un cambiamento conformazionale quaternario. Questi autori suggeriscono EGCG come composto di piombo per la progettazione di farmaci.
Nakano et al. discusso come CDA e XCA, tra i metodi di cui sopra, sono utili in nuove strategie di progettazione di farmaci di catechine. CDA e XCA hanno rivelato che la porzione di galloil ancora la catechina alla fessura delle proteine attraverso interazioni con i suoi gruppi idrossilici, spiegando la maggiore attività delle catechine galloilate come EGCG ed epicatechina gallato rispetto alle catechine non galloilate (Figura 1).
Shimamura et al. ha rivelato l’interazione tra catechine e enterotossina stafilococcica A utilizzando la risonanza plasmonica di superficie, la spettroscopia infrarossa a trasformata di Fourier, la calorimetria di titolazione isotermica e il CDA. I dati hanno indicato che il gruppo idrossile in posizione 3 del gruppo galloyl nella struttura della catechina è responsabile dell’affinità di legame con il Tyr91 nei siti attivi della tossina, fornendo preziose informazioni relative alla prevenzione dell’avvelenamento derivato dal cibo.
Prove trasversali e retrospettive indicano che il consumo di tè può mitigare la perdita ossea e ridurre il rischio di fratture osteoporotiche. Chen et al. ha proposto che l’EGCG potrebbe essere un nutriente importante nella modulazione del riassorbimento osseo, poiché l’EGCG a 1-10 µM ha ridotto l’osteoclastogenesi e l’attività della fosfatasi acida resistente al tartrato attraverso l’attivatore del recettore del fattore nucleare-kB (RANK)/RANK ligand/osteoprotegrin pathway. Lin et al. ha riferito che l’EGCG può aumentare l’espressione di mRNA della proteina morfogenetica ossea 2 e dei successivi geni correlati all’osteogenesi, tra cui fosfatasi alcalina, osteonectina e osteocalcina, portando a una maggiore mineralizzazione.
Chen et al. esaminata la stabilità e la bioaccessibilità dei polifenoli dalla corteccia di Acacia mearnsii dopo trattamenti in vitro mimetici alla digestione gastrointestinale. Dopo la digestione intestinale simulata, il contenuto totale di polifenoli e le attività biologiche sono diminuite significativamente rispetto a quelle dell’estratto non trattato, che è stato attribuito alla degradazione delle proantocianidine. Tuttavia, il mantenimento della capacità antiossidante e dell’attività inibitoria della α-glucosidasi suggerisce che i polifenoli derivati dalla pianta sembrano avere il potenziale per essere utili per la salute umana.
“Kangzhuan” è il tipo più popolare tra i prodotti del tè tibetano. Xie et al. ha riferito che un estratto acquoso liofilizzato di” Kangzhuan ” possiede proprietà antiossidanti o citoprotettive. Questi effetti possono essere attribuiti principalmente alla presenza di componenti fenolici, tra cui acido gallico e quattro catechine. Questi componenti fenolici possono subire il trasferimento dell’elettrone, H+-trasferimento e Fe2+-chelanti le vie per esibire gli effetti antiossidanti o citoprotettivi.
La teaflavina e i suoi esteri di galloyl sono i pigmenti rossi nel tè nero che possiedono una varietà di benefici per la salute simili a quelli che si trovano nelle catechine del tè verde. Diversi metodi biosintetici sono stati sviluppati per la produzione di massa di teaflavine. Takemoto e Takemoto hanno fornito informazioni aggiornate sui metodi sintetici per le teaflavine e i loro benefici per la salute, incoraggiando studi futuri per rivelare il loro meccanismo d’azione dettagliato e per sviluppare nuovi integratori.