Gli organismi marini sono stati considerati una potenziale fonte di composti bioattivi con attività anti-obesità. La maggior parte di tali composti è prodotta da alghe marine, in particolare le alghe brune. I composti algali che hanno dimostrato di avere potenziali attività anti-obesità includono fucoxantina, fluorotannina, fucoidano e alginati. In questo articolo viene analizzato il ruolo possibile che le alghe e i loro derivati possano avere nella gestione dell’obesità.
Le alghe sono una componente dietetica importante delle persone in paesi come il Giappone e la Corea. Ad esempio, le alghe vengono servite in circa il 21% dei pasti in Giappone e il consumo giornaliero per persona è stato relativamente consistente tra il 1955 (4,3 g / giorno) e il 1995 (5,3 g / giorno). Le principali alghe consumate includono Wakame (Undaria), Nori (Porphyra), Konbu (Laminaria) e Hijiki (Hizikia). Le alghe hanno un alto valore nutritivo grazie al loro alto contenuto di fibre, minerali e acidi grassi polinsaturi. Inoltre, contengono una varietà di composti bioattivi come i fluorotannini e i polisaccaridi non presenti nelle piante terrestri, che possono svolgere un ruolo nella modulazione di malattie croniche. Studi epidemiologici hanno dimostrato che esiste un’associazione tra l’assunzione alimentare di alghe e una ridotta prevalenza di malattie cardiovascolari, iperlipidemia e cancro.
Gli studi sugli effetti dell’obesità delle alghe sono stati condotti utilizzando farina di alghe intere, estratti di alghe o bioattivi di alghe, principalmente su modelli cellulari e animali, sebbene il numero di studi sull’uomo sia aumentato. Ad esempio, l’alimentazione con alghe Sargassum polycystum ha soppresso l’aumento di peso nei ratti nutriti con una dieta ricca di grassi e ha ridotto i livelli plasmatici di colesterolo e trigliceridi.
L’inibizione delle lipasi, in particolare la lipasi pancreatica, è uno dei principali bersagli terapeutici dei farmaci anti-obesità. L’attuale farmaco anti-obesità approvato sul mercato, orlistat, agisce attraverso questo meccanismo. Orlistat è un derivato idrogenato sintetico di lipstatina, che agisce come un potente inibitore reversibile a lunga durata d’azione delle lipasi pancreatiche e gastriche. La lipstatina è stata inizialmente isolata dall’actinobacterium Streptomyces toxytricini e contiene una struttura ß-lattone che probabilmente spiega l’inibizione irreversibile della lipasi. L’intensa attività inibitoria di orlistat ha destato preoccupazione in quanto anche l’assorbimento di alcune vitamine può essere inibito. Inoltre, il trattamento con orlistat può portare all’aumento della quantità di grasso fecale nell’intestino crasso e può favorire la carcinogenesi del colon, come mostrato in alcuni studi su animali.
La fucoxantina isolata dalle alghe commestibili e il suo metabolita fucoxantinolo hanno dimostrato di inibire l’attività della lipasi pancreatica nel lume gastrointestinale.
Gli alginati sono un altro gruppo di composti di alghe che hanno dimostrato di avere attività inibitoria contro la lipasi pancreatica. L’attività inibitoria può variare con la fonte e le forme chimiche del composto. Ad esempio, Wilcox et al. (2014) hanno riferito che gli alginati di Laminaria hyperborea, con alto contenuto di acido glucoronico, hanno mostrato una maggiore inibizione della lipasi pancreatica rispetto agli alginati di Lessonia nigrescens, con un alto contenuto di acido mannuronico. La tecnologia di utilizzo degli alginati come inibitore della lipasi pancreatica è stata brevettata e esiste una potenziale applicazione del composto come agente anti-obesità.
In dettaglio verranno esaminati i composti bioattivi presenti nelle alghe marine: fucoxantina-alginati-fucoidani-clorotannini.
1. Fucoxantina
La fucoxantina è un carotenoide marino presente principalmente nelle alghe brune e nelle diatomee, che rappresenta oltre il 10% del totale dei carotenoidi prodotti naturalmente. Si trova abbondantemente in alghe commestibili come Undaria pinnatifida, Laminaria digitata e Hijikia fusiformis. La fucoxantina è un potente composto antiossidante e ha una potenziale applicazione per la produzione di alimenti funzionali. Questo carotenoide è anche uno dei composti algali più studiati in termini di effetto anti-obesità. La bioattività della fucoxantina è attribuita al suo poliene cromoforo, che contiene un legame allenico e due gruppi idrossilici.
L’assunzione di Wakame ricco di fucoxantina ha dimostrato di avere effetti anti-diabetici e anti-obesità in modelli sperimentali di topi obesi. Altri effetti benefici osservati: miglioramento resistenza all’insulina, riduzione della pressione sanguigna, riduzione dei livelli sierici di adiponectina e leptina.
La fucoxantina dietetica viene convertita in fucoxantinolo nel tratto gastrointestinale prima dell’assorbimento nell’intestino, e questo viene successivamente convertito in amarouciaxantina A nel fegato.
In considerazione del potenziale uso della fucoxantina come nutraceutico, in particolare per la sua attività anti-obesità, nell’ambito della sua valutazione della sicurezza sono stati condotti numerosi studi di tossicità. In uno studio sperimentale è stato somministrato a ratti dosi orali ripetute di fucoxantina (purezza del 95%) per 4 settimane, e non è stata osservata alcuna tossicità significativa.
La formulazione commerciale della fucoxantina come nutraceutica con attività anti-obesità è già disponibile sul mercato. Il prodotto commerciale Xanthigen contiene una combinazione di fucoxantina e acido punico, un acido grasso presente nell’olio di melograno. Il prodotto è stato testato in uno studio clinico su donne volontarie obese non diabetiche con statosi epatica indotta da dieta. I risultati hanno mostrato che il supplemento riduceva il contenuto di grasso corporeo ed epatico e migliorava i test di funzionalità epatica. È stato anche dimostrato che Xanthigen sopprime la differenziazione degli adipociti e l’accumulo di lipidi attraverso meccanismi multipli. Gli effetti comprendono la down-regolazione dei livelli proteici dei principali fattori di trascrizione (ad es. PPARγ) e degli enzimi (ad es. Acido grasso sintasi) coinvolti nell’adipogenesi. Un recente studio di intervento su due donne obese in premenopausa in buona salute ha dimostrato che il consumodi Xanthigen ha indotto l’espressione del tessuto adiposo marrone (BAT) sebbene non vi sia stata riduzione del peso corporeo. L’accumulo di BAT è auspicabile in quanto è associato al dispendio energetico, in contrasto con WAT ( tessuto adiposo Bianco), che è coinvolto nell’accumulo di grasso.
2. Alginati
I potenziali benefici per la salute delle alghe sono in parte dovuti al loro alto contenuto di fibre alimentari, che non vengono digeriti in larga misura nell’intestino. Tali fibre possono aumentare la sensazione di sazietà e aiutare il transito digestivo attraverso la loro capacità di carica. Gli alginati sono tra le fibre di alghe che sono ben note per i loro effetti anti-obesità. Gli alginati comprendono sali e derivati dell’acido alginico, un polisaccaride gelificante che forma la componente strutturale delle alghe brune. Gli alginati rappresentano fino al 40% del peso secco delle alghe brune. La maggior parte degli alginati utilizzati in commercio provengono da alghe brune dei generi Laminaria, Macrocystis, Ascophyllum e Lessonia. Le specie Laminaria e Lessonia sono la fonte dominante di alginati, che rappresentano l’81% dei raccolti di alghe. Gli alginati sono ampiamente utilizzati nell’industria alimentare come addensanti o stabilizzanti dell’emulsione nei prodotti alimentari. L’alginato di sodio è la forma più comune di alginati utilizzati nell’industria alimentare.
È stato dimostrato che l’integrazione di alginato dietetico aumenta la sazietà, riduce l’assunzione di energia e supporta la riduzione del peso corporeo. I meccanismi coinvolti nell’esercitare l’effetto riduzione senso di fame includono la ritardata clearance gastrica, la stimolazione dei recettori dello stiramento gastrico e l’attenuazione dell’assorbimento dei nutrienti a livello intestinale. La maggior parte degli studi sugli alginati sono stati condotti utilizzando formulazioni commerciali di bevande addizionate con alginati. In uno studio, ai soggetti è stato somministrato latte al cioccolato con alginato al 2,5% e si è riscontrato che questo riduceva l’appetito medio del 134% rispetto al solo latte al cioccolato .
L’effetto di sazietà è un fattore importante che regola l’assunzione di cibo e quindi ha un grande significato nel controllo dell’obesità. Le proprietà fisiche come la viscosità e la forza del gel possono anche influenzare l’effetto sazietà degli alginati. Ad esempio, Solah et al. (2010) hanno mostrato che una bevanda a base di alginato ad alta viscosità ha avuto un effetto più pronunciato nel ridurre la fame dei soggetti rispetto a quella a bassa viscosità. Lo studio ha anche dimostrato che la viscosità riduceva la fame più dell’effetto proteico nei soggetti trattati con bevande a base di alginato con viscosità e contenuto proteico diversi. Un altro studio di Hoad et al. (2009) ha mostrato che lo svuotamento gastrico era ritardato in presenza di microsfere di alginato fortemente gelificate rispetto alle microsfere debolmente gelificate in soggetti umani .
La maggior parte degli studi sugli animali ha dimostrato che il consumo di alginato ha provocato un effetto soppressivo sull’assunzione di cibo e una riduzione del peso corporeo. Alcuni dei meccanismi proposti per gli effetti includono distensione gastrica, compromissione della digeribilità dei nutrienti e assorbimento correlati alla formazione di gel o all’aumentata viscosità del contenuto gastrico. Per quanto riguarda l’effetto a breve termine, esistono prove che dimostrano che la forma di alginato somministrato influisce sull’esito degli studi di intervento riportati. L’integrazione di alginato in forma idratata, usando una bevanda come veicolo, sopprime l’assunzione di cibo. Tuttavia, quando gli alginati sono incorporati in alimenti solidi o in combinazione con altre fibre alimentari, non sembrano avere un effetto significativo sull’appetito o sull’assunzione di energia in condizioni di vita libera. Come sottolineato da Lange et al. (2015), a causa dei limitati studi di intervento a lungo termine, potrebbe non essere possibile valutare criticamente il potenziale di integrazione di alginato nel miglioramento della regolazione del peso corporeo.
Studi sugli animali e sull’uomo hanno anche dimostrato che il consumo di alginato mostra effetti benefici sull’assorbimento del glucosio postprandiale e sulla risposta all’insulina. È stato suggerito che l’effetto sia dovuto alle proprietà gelificanti e alla viscosità degli alginati, simile ad altre fibre alimentari come ß-glucani e pectina. Inoltre, è stato dimostrato che la somministrazione di alginato di calcio riduce i livelli di colesterolo nel sangue nei ratti nutriti con una dieta ricca di colesterolo. Il meccanismo proposto è che l’escrezione fecale migliorata di acido biliare a causa del ridotto riassorbimento intestinale potrebbe stimolare la sintesi di acido biliare dal colesterolo nel fegato, con conseguente riduzione del colesterolo plasmatico. È stato anche dimostrato che l’alginato di sodio riduce la permeabilità del muco intestinale, il che implica che ciò può ridurre i problemi associati ad alti tassi di assorbimento lipidico come l’iperlipidemia.
3. Fucoidani
I fucoidani sono un tipo di polisaccaridi altamente solfati, costituiti da elevate quantità di fucosio, che si trovano principalmente nella matrice extracellulare delle alghe brune. Questi polisaccaridi contengono anche una o più piccole proporzioni di gruppi D-xilosio, D-mannosio, D-galattosio, L-ramnosio, arabinosio, glucosio, acido D-glucoronico e acetile, che variano tra i diversi tipi di alghe. La maggior parte delle segnalazioni sulla bioattività dei fucoidani è correlata all’attività antitumorale. Tuttavia, ci sono anche studi che dimostrano che i fucoidani hanno effetti anti-obesità. Ad esempio, è stato dimostrato che i fucoidani estratti da Undaria pinnatifida hanno attività anti-adipogenica. Inoltre è stato anche scoperto che i fucoidani inibiscono l’accumulo di lipidi negli adipociti e stimolando la lipolisi.
Vi sono stati studi limitati sui fucoidani in soggetti umani. È stato condotto uno studio clinico randomizzato, in doppio cieco, usando placebo e supplemento di fucoidani, su 25 soggetti umani obesi o in sovrappeso. La somministrazione di fucoidani durante il periodo di tre mesi ha comportato una riduzione della pressione diastolica e dei livelli di colesterolo LDL, aumento della secrezione di insulina e diminuzione della resistenza insulina.
4. Fluorotannini
I fluorotannini sono polifenoli a base di cloroglucinolo che si trovano comunemente nelle alghe brune. Sono sintetizzati attraverso il percorso del policheturo e sono costituiti da monomeri di cloroglucinolo con pesi molecolari che vanno da 126 a 650 kD. Le unità di cloroglucinolo possono essere collegate in vari modi, dando una grande varietà di composti. Si pensa che i composti siano prodotti dalle alghe per far fronte a condizioni di stress e per difendersi dagli erbivori. Le alghe brune che sono note per la produzione di folorotannini bioattivi comprendono Eisenia, Cicloclide, Ecklonia cava, Ecklonia stolonifera, Undaria pinnatifida, Sargassum thunbergii, Ishigeo kamurae e Laminaria japonica. Delle alghe brune, E. cava contiene la più alta quantità di clorotannini.
Le fluorotannine alleviano l’obesità e i disturbi correlati all’obesità attraverso diversi meccanismi, tra cui l’inibizione della lipasi pancreatica e l’inibizione della differenziazione degli adipociti. Un altro effetto delle clorotannine è l’inibizione della proteina tirosina fosfatasi 1B (PTP1B). Poiché PTP1B è coinvolto nella regolazione negativa della trasduzione del segnale dell’insulina, la sua inibizione è un bersaglio attraente per il trattamento dell’obesità. Tra le clorotannine, l’eckol sembra essere il composto target più promettente per lo sviluppo di farmaci anti-obesità a causa delle sue molteplici inibizioni sulla lipasi pancreatica, sull’adipogenesi e sulla PTP1B.
Mentre i composti bioattivi delle alghe sopra menzionati mostrano un potenziale promettente come agenti anti-obesità, devono essere considerati fattori come la loro stabilità e biodisponibilità. È inoltre necessario sviluppare sistemi di rilascio efficaci per i composti algali. Ad esempio, l’ostacolo principale all’uso degli alginati per il trattamento dell’obesità sembra essere il modo di introdurre la fibra nella dieta quotidiana. Mentre gli alginati sono stati aggiunti a cibi e bevande (ad es. pane bianco), i prodotti arricchiti con alginato possono avere scarsa appetibilità. Inoltre, è necessario esplorare ulteriormente i nuovi sistemi di rilascio della fucoxantina poiché la biodisponibilità del carotenoide si è dimostrata bassa nei soggetti umani. Il team di Ricerca di Salvia-Trujillo et al. (2015) ha valutato la biodisponibilità della fucoxantina dai sistemi di somministrazione basati sulla nanoemulsione usando diversi tipi di portatori di lipidi. Il tasso di assorbimento della fucoxantina nelle cellule epiteliali intestinali dalla nanoemulsione usando olio vettore di triacilgliceroli a catena lunga è risultato superiore a quello basato sui triacilgliceroli a catena media (MCT). Altri gruppi hanno sviluppato un sistema biodegradabile di nanogel ibrido chitosano-glicolipidico per incapsulare la fucoxantina e migliorarne la stabilità e la biodisponibilità.
Per concludere, si può segnalare che: lo sviluppo di bioattivi da alghe marine come agenti terapeutici (farmaci) per l’obesità potrebbe richiedere studi più intensivi e più lunghi, in particolare studi sull’uomo. Mentre ci sono stati molti studi sull’effetto anti-obesità degli alginati, la maggior parte ha avuto una breve durata, che non è in grado di valutare effetti a lungo termine sull’appetito e sull’assunzione di energia. Da un’altra prospettiva, vale la pena esplorare le potenziali applicazioni dei composti algali come ingredienti negli alimenti funzionali o come integratori alimentari. Tali composti bioattivi possono avere una bassa compliance da parte dei pazienti rispetto ai farmaci. Tuttavia, se assunti come alimenti funzionali, le alghe e i suoi derivati possono avere un notevole effetto fisiologico a lungo termine e vantaggioso in termini di gestione del peso. Infine, occorre anche stabilire se gli effetti anti-obesità del consumo di alghe variano nelle diverse popolazioni umane.
Dottoressa Stefania De Chiara
BIBLIOGRAFIA:
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