È stato ampiamente accettato che gli antiossidanti naturali e dietetici hanno un ruolo vitale nel prevenire varie malattie causate dallo stress ossidativo. Lo stress ossidativo ha un impatto sul rischio CVD, compresa l’aterosclerosi, attraverso l’arresto della produzione di radicali liberi e il processo di ossidazione delle LDL (Kovanen e Pentikäinen, 2003). Le specie reattive dell’ossigeno (ROS) portano alla produzione e all’accumulo di LDL ossidate nel sito delle lesioni aterosclerotiche (Yla-Herttuala, 1999). Lo stress ossidativo porta anche progressivamente allo sviluppo dell’aterosclerosi contribuendo alla formazione di cellule di schiuma macrofagiche e causando disfunzioni endoteliali (Mietus-Snyder et al., 2000). La RS è stata trovata per diminuire significativamente i marcatori di stress ossidativo tra cui l’albumina glicata nel siero e l’8-idrossiguanosina urinaria in ratti spontaneamente ipertesi e inclini all’ictus (Mizutani et al., 2001). RS aumenta anche le attività della catalasi e riduce la produzione di ROS nel tessuto cardiaco delle cavie (Floreani et al., 2003). Rocha et al. (2009) hanno mostrato una riduzione delle LDL ossidate in ratti alimentati con una dieta ricca di grassi trattati con RS per 45 giorni alla dose di 1 mg/kg al giorno. Tutti questi risultati suggeriscono che la RS inibisce efficacemente la perossidazione lipidica in vivo. Le proprietà antiossidative della RS sono state suggerite come il meccanismo alla base dei suoi diversi effetti, compresi quelli antiaterogeni (Fremont, 2000).
Effetto inibitorio della RS sulla produzione di ROS e sulla perossidazione lipidica
Numerose ricerche hanno riportato che la RS inibisce lo stress ossidativo scavenging dei ROS e attenuando i radicali perossili e il perossido di idrogeno (Jang e Surh, 2001; Liu et al, 2003; Shigematsu et al., 2003; Chen et al., 2004; Leiro et al., 2004). L’inibizione della produzione intracellulare ed extracellulare di ROS da parte di RS è stata dimostrata con una concentrazione che va da 1 a 100 μmol/l (Jang e Surh, 2001). La RS ha dimostrato forti proprietà antiossidanti riducendo il tasso di ossidazione del citocromo C da parte dei radicali idrossili, prodotti dall’irradiazione ultravioletta del perossido di idrogeno (H2O2) (Turrens et al., 1997). La RS ha anche dimostrato di scavengere i radicali idrossili (Soares et al., 2003) e di inibire il radicale superossido e l’H2O2 prodotti dai macrofagi stimolati dai lipopolisaccaridi (LPS) o dagli esteri di forbolo. La RS riduce efficacemente il rilascio di acido 3H-arachidonico indotto da LPS, esteri di forbolo o esposizione a superossido o H2O2 (Martinez e Moreno, 2000) e abbassa significativamente i livelli di proteine tioliche nelle piastrine isolate dall’uomo (Olas et al., 2004). Leonard et al. (2003) hanno dimostrato che la RS è un forte antiossidante che elimina i radicali idrossili e superossidi e protegge le cellule prevenendo la perossidazione lipidica nelle membrane cellulari e i danni al DNA. È stato dimostrato che la RS previene la perossidazione lipidica e inibisce l’assorbimento delle LDL ossidate (Fremont et al., 1999; Leighton et al., 1999; Bhavnani et al., 2001). Questa inibizione della perossidazione lipidica da parte della RS potrebbe derivare dal forte effetto antiossidante della RS e dalla sua capacità di inibire la generazione di ROS (Fremont et al., 1999; Olas e Wachowicz, 2002).
L’ossidazione del colesterolo LDL è fortemente associata al rischio di CVD (Holvoet, 2004). Nei microsomi di fegato di ratto, la RS ha inibito la perossidazione lipidica indotta dal ferro e dall’irradiazione ultravioletta e ha impedito l’ossidazione delle LDL da parte del rame (Fauconneau et al., 1997; Miura et al., 2000). L’RS potrebbe prevenire efficacemente la modifica ossidativa delle LDL inibendo l’attività dell’enzima lipossigenasi (Maccarrone et al., 1999; Kovanen e Pentikäinen, 2003). I polifenoli del vino rosso, compreso il RS, sono stati segnalati per inibire l’ossidazione delle LDL; questo effetto è stato trovato più forte del ben noto antiossidante α-tocoferolo (Frankel et al., 1993). La RS previene anche l’ossidazione degli acidi grassi polinsaturi che si trovano nelle LDL (Miller e Rice-Evans, 1995) e inibisce l’assorbimento delle LDL ossidate nella parete vascolare in modo concentrazione-dipendente (Fremont, 2000), oltre a prevenire i danni causati ai lipidi dalla perossidazione (Frankel e Waterhouse, 1993; Leighton et al, 1999).
RS sopprime lo stress ossidativo aumentando la sintesi di ossido nitrico nei tessuti ischemici riperfusi (Hattori et al., 2002). È stato dimostrato che la RS previene la produzione di ROS stimolata da LPS (Martinez e Moreno, 2000) e inibisce i ROS e la perossidazione lipidica indotta dal fattore di necrosi tumorale (TNF) in un’ampia varietà di cellule, comprese quelle mieloidi, linfoidi ed epiteliali (Manna et al., 2000). La RS inibisce la perossidazione lipidica scavenging efficacemente vari radicali liberi tra cui i radicali perossili e idrossili nel miocardio riperfuso post-ischemico (Ray et al., 1999). L’inibizione dell’ossido nitrico sintasi inducibile e la prevenzione degli effetti citotossici sono stati osservati anche dopo il trattamento con RS (Tsai et al., 1999; Matsuda et al., 2000).
Bradamante et al. (2004) hanno spiegato in dettaglio il meccanismo di azione di RS nell’inibire la perossidazione lipidica. Sono stati suggeriti diversi meccanismi attraverso i quali l’RS esercita effetti antiossidanti (Zini et al., 1999). In primo luogo, la RS può competere con il coenzima Q e diminuire il complesso III della catena ossidativa. In secondo luogo, si è scoperto che la RS migliora il glutatione intracellulare spazzino dei radicali liberi, poiché la RS mantiene la vitalità cellulare e inibisce l’ossidazione (Savaskan et al., 2003). In terzo luogo, la RS può aumentare gli antiossidanti endogeni e gli enzimi di fase 2 nei cardiomiociti, e queste maggiori difese cellulari forniscono protezione contro il danno ossidativo (Cao e Li, 2004). RS e i suoi analoghi si sono dimostrati efficaci antiossidanti contro la perossidazione dell’acido linoleico nelle micelle di sodio dodecil solfato e cetiltrimetilammonio bromuro (Fang et al., 2002; Fang e Zhou, 2008). I risultati hanno suggerito che le azioni antiossidative coinvolgono l’intrappolamento dei radicali perossili che si propagano sulla superficie della micella e la rigenerazione dell’α-tocoferolo.
Modulazione degli enzimi antiossidanti da parte della RS
Si è scoperto che il trattamento con RS riduce lo stress ossidativo e previene varie malattie aumentando le attività di diversi enzimi antiossidanti tra cui superossido dismutasi, catalasi, glutatione, glutatione reduttasi, glutatione perossidasi e glutatione-S-transferasi nelle cellule muscolari lisce aortiche di ratto (Yen et al, 2003; Li et al., 2006). È stato dimostrato che la RS mantiene i livelli di glutatione nelle cellule mononucleate del sangue periferico umano sottoposte a stress ossidativo e che eleva i livelli di glutatione nei linfociti umani attivati dal perossido di idrogeno (Losa, 2003; Olas et al., 2004). Una forte induzione dose-dipendente degli enzimi che metabolizzano la fase II della droga e dei geni antiossidanti è stata dimostrata quando i ratti sono stati integrati con 0,3, 1 e 3 g/kg di peso corporeo al giorno di RS per 28 giorni (Hebbar et al., 2005). Rocha et al. (2009) hanno dimostrato significative riduzioni dello stress ossidativo dopo il trattamento con RS, diminuendo l’idroperossido di lipidi e aumentando gli enzimi antiossidanti, compresa la superossido dismutasi, in ratti alimentati con una dieta ricca di grassi.
Effetti antinfiammatori di RS
Il ruolo dell’infiammazione nel processo di aterosclerosi è stato sempre più riconosciuto negli ultimi dieci anni. L’infiammazione ha un ruolo significativo in tutte le fasi dell’aterosclerosi, compresi l’inizio, la progressione e la formazione della placca. (Libby et al., 2002; Jawien, 2008). Sono stati suggeriti sia effetti antinfiammatori in vivo che in vitro della RS e il meccanismo sottostante (Udenigwe et al., 2008). La RS inibisce l’attività della cicloossigenasi-2, che è l’enzima che produce PGE2, un componente vitale per mediare l’infiammazione (Donnelly et al., 2004). L’interleuchina-6 è stata implicata come un importante marcatore nel processo di infiammazione e nella progressione delle placche aterosclerotiche (Ikeda et al., 2001). È stato dimostrato che i macrofagi murini in coltura, dopo il trattamento con RS, riducono l’espressione genica, la sintesi e la secrezione di interleuchina-6 (Zhong et al., 1999). Il processo infiammatorio è stato trovato per essere soppresso da RS, attraverso la mediazione di vari marcatori infiammatori come l’inibizione della secrezione di interleuchina-8 e granulocyte macrophage colony-stimulating factors (Culpitt et al., 2003; Donnelly et al, 2004), molecole di adesione endotelio-leucocitaria, molecola di adesione cellulare vascolare-1, e inibendo la secrezione di istamina e fattore di necrosi tumorale-α (Carluccio et al., 2003).
L’inibizione dell’angiogenesi indotta dal fattore di crescita endoteliale vascolare sembra avvenire tramite RS che compromette il percorso ROS-dipendente nelle cellule endoteliali della vena ombelicale umana. (Lin et al., 2003). La riduzione della citochina pro-infiammatoria tumor necrosis factor-α è stata mostrata anche da Rivera et al. (2009) dopo il trattamento di ratti Zucker con RS a un dosaggio di 10 mg/kg di peso corporeo per 8 settimane. Pervaiz (2003) ha dimostrato l’influenza del RS sull’effetto del fattore nucleare-κB, un importante fattore di trascrizione che regola vari mediatori o infiammazioni tra cui citochine, fattori di crescita e molecole di adesione. RS possiede un forte effetto antinfiammatorio inibendo l’adesione dei leucociti nel modello di ratto ischemia-riperfusione alla dose di 0,7 mg/kg (Shigematsu et al., 2003).
La disfunzione endoteliale è anche riportata come un importante fattore di rischio per CVD (Rodriguez-Porcel et al., 2001). Fukuda et al. (2006) hanno scoperto che la RS aumenta significativamente l’angiogenesi miocardica nei ratti sperimentali indotti da infarto miocardico attraverso un meccanismo mediato dal fattore di crescita endoteliale vascolare. Saiko et al. (2008) hanno esaminato gli effetti benefici della RS sul metabolismo dell’acido arachidonico, dove si è scoperto che la RS inibisce la conversione dei fosfolipidi in acido arachidonico. Inoltre, la RS sopprime l’infiammazione inibendo le cicloossigenasi-1, -2; le lipossigenasi, le epossigenasi e la sintesi delle prostaglandine e degli eicosanoidi (Saiko et al., 2008). Hattori et al. (2002) e Hung et al. (2000) hanno dimostrato l’inibizione dell’infiammazione e della formazione di placche ateromatose da parte del RS attraverso l’alterazione della generazione di ossido nitrico dall’endotelio vascolare. La RS modula la produzione e la secrezione di mediatori infiammatori e quindi sopprime la funzione trombogenica delle cellule polimorfonucleate (Rotondo et al., 1998).
Ruolo della RS sulla produzione di vasodilatatori e vasocostrittori
Le cellule endoteliali sono note per regolare e mantenere un equilibrio tra vasodilatatori come l’ossido nitrico e vasocostrittori come l’endotelina-1, oltre a ridurre il rischio di aterosclerosi prevenendo l’aterogenesi (Davignon e Ganz, 2004). È stato riportato che la RS influenza e mantiene un equilibrio tra la produzione di vasodilatatori e vasocostrittori, rispettivamente (Fan et al., 2008). La riduzione della produzione di ossido nitrico provoca vasocostrizione, aggregazione piastrinica e stress ossidativo. Inoltre, la RS inibisce l’enzima ciclossigenasi-1, che è un forte vasocostrittore e ha un ruolo importante nell’aggregazione piastrinica (Szewczuk et al., 2004). Una maggiore attività dell’ossido nitrico sintasi è stata trovata nelle cellule endoteliali dell’arteria polmonare quando trattate con RS, il che indica l’associazione diretta dell’ossido nitrico nella vasorilassazione (Klinge et al., 2003). È stato dimostrato che la RS aumenta l’espressione dell’ossido nitrico sintasi e quindi protegge potenzialmente i cuori in perfusione (Hattori et al., 2002), anche se la RS non ha mostrato tale effetto protettivo nei topi knockout dell’ossido nitrico sintasi (Imamura et al., 2002). Questi risultati confermano l’effetto della RS nel bilanciare vasocostrittori e vasodilatatori, prevenendo così l’aggregazione piastrinica e lo stress ossidativo, che porta alla riduzione del rischio CVD.
Suppressione dell’aggregazione piastrinica da RS
L’aggregazione piastrinica ha un ruolo importante nel mediare l’aterosclerosi, per cui le piastrine aderiscono alle superfici cellulari, rilasciando il fattore di crescita derivato dalle piastrine e inducendo l’aterosclerosi. L’aggregazione piastrinica aumentata o alterata provoca varie complicazioni tra cui infarto miocardico, ischemia e ictus. Tuttavia, è stato dimostrato che la RS inibisce l’aggregazione delle piastrine (Bertelli et al., 1996b; Bhat et al., 2001; Fan et al., 2008). Sono state dimostrate anche la soppressione dell’aggregazione piastrinica da parte della RS in conigli integrati con una dieta ipercolesterolemica e la riduzione dell’aterosclerosi in topi ipercolesterolemici genetici (Zini et al., 1999; Wang et al., 2002b). Tuttavia, la RS non è riuscita a dimostrare tali effetti nel sangue intero, poiché il meccanismo potrebbe essere attraverso l’inibizione delle protein chinasi attivate da mitogeni nelle piastrine (Kirk et al., 2000). Diversi meccanismi d’azione della RS hanno dimostrato di inibire l’aggregazione piastrinica, compresa l’inibizione dell’adesione delle piastrine al collagene di tipo I, la fase principale dell’attivazione piastrinica. Olas et al. (2002) hanno dimostrato che il pretrattamento delle piastrine con RS previene l’adesione delle piastrine al collagene e al fibrinogeno stimolata da LPS o dalla trombina. Questi risultati forniscono maggiori informazioni sull’effetto soppressivo dell’RS sull’aggregazione piastrinica.
Aspetti di sicurezza del trattamento con RS
Diverse ricerche sull’uomo e su vari modelli animali hanno dimostrato l’assenza di effetti tossici significativi dopo un’integrazione con RS in una vasta gamma di dosaggi. Nessun effetto tossico è stato riscontrato nei ratti dopo la somministrazione orale di 20 mg/kg al giorno per 28 giorni (Juan et al., 2002). Le dosi usate in questi studi erano 1000 volte superiori alla quantità consumata dagli esseri umani che bevono un bicchiere di vino rosso al giorno. Inoltre, nessun effetto avverso è stato visto nei ratti integrati con RS a 300 mg al giorno per 4 settimane (Crowell et al., 2004). Boocock et al. (2007) non hanno riportato alcuna tossicità negli esseri umani somministrati con una singola dose di RS fino a 5 g. I risultati di questi studi segnalano che la RS potrebbe essere consumata per i suoi effetti benefici senza alcuna tossicità apparente.