Sistemi di valutazione della capacità antiossidante di un alimento

I sistemi per valutare la capacità potenziale di agire come antiossidante di un dato alimento, ovvero di interferire sul sistema metabolico e immunitario degli animali, sono praticamente due:

• La capacità antiossidante equivalente TEAC ( in Trolox ) ovvero la capacità antiossidante equivalente di Trolox (TEAC) che misura la capacità antiossidante di una particolare sostanza, rispetto allo standard, Trolox o (6-idrossi-2,5,7,8-tetrametilchroman-2-acido carbossilico). È un analogo solubile in acqua di Vitamina E. La capacità antiossidante equivalente di Trolox (TEAC) è una misurazione della resistenza antiossidante basata su Trolox, misurata in unità chiamata Trolox micromol ITE, ad es. micromol / 100 g ( esame in vitro ). A causa delle difficoltà di misurare le singole componenti antiossidanti di una miscela complessa (es: come gli agrumi, i mirtilli , pomodori, tè verde, etc…), l’equivalenza di Trolox è, oggi, utilizzata come riferimento per la capacità antiossidante di tale miscela. L’equivalenza di Trolox è spesso misurata utilizzando la capacità antiossidante di alimenti ( alimenti ricchi di polifenoli inclusi quelli ad uso zootecnico ) come nella capacità di riduzione del ferro del plasma (FRAP). Tale test è eseguito in vitro e misura esclusivamente la capacità antiossidante potenziale dell’alimento come valore standard, senza verificarne la sua attività a livello metabolico. Questo metodo esprime una scala di valori detta ORAC ( Oxigen Radicals Absorbance Capacity )
• Test KRL ( by M. Prost , bretto Kirial – Spirial – Brevetto M. PROST/SPIRAL – Octobre 2003)) Test KRL invece fornisce invece una misura dello stato delle difese anti-radicali globali di un soggetto e determina le potenzialità difensive nei confronti dei radicali liberi di vari prodotti ( vitamine, alimenti, spezie, etc…). Il test in pratica simula un attacco ossidativo “ tip” ai globuli rossi in un ambiente controllato e standardizzato.

Esempio di scala ORAC

Quando si confrontano i dati ORAC ( TERAC )occorre prestare attenzione affinché le unità e il cibo che si confronta siano simili. Alcune valutazioni, infatti, dovranno essere valutate per unità ORAC per grammo di peso secco del cibo intero fresco ( es: frutta ) o del frutto secco macinato o congelato. In ogni valutazione, i cibi diversi possono apparire con valori più alti di ORAC, è necessario pertanto rapportarli con gli stessi parametri ( secco, disidratato e/o intero, etc….) ( es: allo stesso modo, il grande contenuto di acqua nell’anguria può far apparire come se questo frutto fosse basso in ORAC. cosa invece non esatta).Allo stesso modo, occorre prendere in considerazione la tipica quantità di alimento utilizzato per erbe e spezie applicando la scala ORAC, ma in quantità molto più basse dal momento che si parla di concentrati di alimenti interi intatti.
Oggigiorno numerose aziende e marketing di prodotti alimentari e di bevande dietetiche e premix per animali, etc… hanno erroneamente capitalizzato il loro rating ORAC promuovendo i prodotti dichiarati “alti in ORAC o TEAC”. Poiché la maggior parte di questi valori ORAC non sono stati convalidati in modo oggettivo da Enti e/o Istituzioni indipendenti o sottoposti a revisioni parziali per la pubblicazione in letteratura scientifica, in molti casi rimangono non confermati e non scientificamente credibili e possono indurre in errore gli utilizzatori. Il Dipartimento dell’Agricoltura degli Stati Uniti (USA) ha ritirato la sua affidabilità nel 2012 come biologicamente non validi, affermando che “ i dati relativi alla capacità antiossidante degli alimenti generati da in vitro (test- tube) non possono essere estrapolati agli effetti in vivo (sia per persone che per animali) e le sperimentazioni cliniche per testare i benefici degli antiossidanti dietetici hanno prodotto non affidabili”.

Test KRL di resistenza ai fattori ossidanti (by Dr. Michel Prost – SPIRAL)

Test KRL fornisce una misura dello stato delle difese anti-radicali globali di un soggetto e determina le potenzialità difensive nei confronti dei radicali liberi di vari prodotti ( vitamine, antiossidanti, alimenti o mangimi, etc…)
Il test in pratica simula un attacco ossidativo “ tipo” ai globuli rossi in un ambiente controllato e standardizzato. In queste condizioni, gli eritrociti non vengono influenzati da altri fattori enzimatici e strutture molecolare per sopportare l’attacco ossidativo fino a quando la membrana cellulare si altera al punto tale da perdere il loro contenuto cellulare. La resistenza degli eritrociti sottoposti a test è pertanto espressa dal tempo impiegato per rilasciare il 50% del contenuto di emoglobina.
L’importanza medico-scientifica di questo test è che esso riflette la capacità globale di difesa di un individuo nei confronti dell’aggressione dei radicali liberi coinvolti in molte malattie e che ci permette di valutare preventivamente la capacità “ potenziale” di difesa dell’individuo in un habitat che tenga conto di tutti i fattori positivi come vitamine, capacità della difesa enzimatica …) e fattori ( stress, cattiva alimentazione, micotossine, ecc).

METODO PER EFFETTUARE IL TEST KRL ( brevetto Prost- Spiral )

Applicazione del test KRL

È stata valutata l’applicazione del kit Radicaux Libres (KRL) per valutare l’attività antiossidante del sangue totale nei suini. Il KRL è stato convalidato anche dall’FDA – USA e EFSA – Europeo ed è oggi considerato il test più affidabile ed ampiamente utilizzato negli esseri umani per valutare l’efficacia dei trattamenti naturali o farmaceutici per valutare le attività antiossidanti naturali( polifenoli e bioflavonoidi) o sintetici ( vitamina E e Vitamina C). Il test viene raccomandato come uno strumento efficace per valutare l’attività antiossidante degli ingredienti alimentari negli alimenti per suini ( by Rossi R, Pastorelli G, Corino C- Res Vet Sci 2013 Apr ).

Il principio del RESEDA (Réserves de Défenses Antiradicalaires – Brevetto M. PROST/SPIRAL – Octobre 2003)

È stato dimostrato che le cellule sottoposte allo stress metabolico dei radicali liberi hanno la capacità di aumentare i loro sistemi di difesa cellulare accumulando un potenziale di difesa contro gli stessi che utilizzano in caso di necessita (stress ossidativo ). Questo potenziale cambia a seconda delle condizioni fisiologiche in cui si trova l’organismo e a seconda della quantità di anti radicali liberi (in pratica antiossidanti) che la cellula è riuscita ad accumulare. Tale principio (RESEDA) in pratica, dimostra la capacità di “auto-difesa cellulare” utilizzando gli antiossidanti accumulati (principio brevettato dal Dr. Michel Prost/ Spiral Ottobre 2003).

FONTI DI RADICALI LIBERI( by M.Prost )

LE DIFESE CELLULARI CONTRO I RADICALI LIBERI( by M.prost )

CINETICA DELL’ EMOLISI ( by M.prost )

Risultati su sangue di soggetti trattati con antiossidanti

TEST ESEGUITO SU DEI SUINI TRATTARI E NON TRATTATI CON ANTIOSSIDANTI ( by M.prost )

Riconoscimento Giuridico a livello Europeo del test KRL

Vitamina E o α- tocoferolo

La sua attività è per lo più accentrata sull’azione antiossidante nei confronti di Caroteni e Retinolo.
L’ azione è attribuibile alla capacità di ” rompere ” le reazioni a catena che producono ” radicali liberi ” protagonisti della perossidazione.

Dal momento che quasi tutte le membrane delle cellule sono ricche di acidi grassi insaturi, la presenza più o meno accentuata di glutatione-perossidasi ( Vitamina E + Selenio ) si ripercuote sulla migliore integrità strutturale e funzionale delle membrane cellulari.

I ” vitameri ” sono i tocoferoli di cui il più attivi è l’ a- tocoferolo. I tocoferoli vengono sintetizzati naturalmente dai vegetali superiori e si trovano per lo più sotto forma di alcoli liberi nei semi e nelle foglie.
Il Ruolo metabolico della Vitamina quale fattore antiossidante , nella prevenzione dell’ossidazione degli acidi grassi polinsaturi, fenomeno chiave nello sviluppo del processo di perossidazione dei grassi.

L’azione sui “ radicali liberi “ si sviluppa attraverso delle reazioni a catena che continuano il processo pertanto la Vitamina E è:
a) in grado di bloccare questo fenomeno donando un atomo di idrogeno ( ossidazione ) ai radicali perossilipidici, rendendoli in tal modo meno reattivi e bloccando di fatto la perossidazione lipidica.
b) si è evidenziato che il tocoferolo può interferire con l’attività di certe chinasi calcio/fosfolipide-dipendenti o proteina chinasi C (PKCs) interagendo direttamente comportandosi da anti-proliferativo su cellule tumorali. L’azione del tocoferolo come tale o come derivato organico (succinato) sulla crescita delle cellule maligne è provata da tempo.
Un gruppo di ricercatori italiani dell’Università di Ann Harbor nel Michigan ha scoperto come il tocoferolo può esercitare effetti diretti sull’espressione genica. Gli studi di questo gruppo hanno condotto alla scoperta di una proteina del citoplasma cellulare in grado di legare il tocoferolo (la Tocopheryl-Activated Protein-1; TAP-1) e programmare l’espressione di geni specifici.
L’azione coordinata di questi geni permetterebbe risposte specifiche a livello dell’apparato cardiovascolare, immunologico, nervoso e cartilagineo.

Le azioni ed i meccanismi con cui la vitamina E agisce nell’organismo erano quasi del tutto oscuri fino ad un decennio fa.
Tale reazione chiamata “ redox “ trasforma la vitamina E in un radicale α-tocoferossilico che è molto stabile, grazie allo sviluppo di fenomeni di risonanza, e che può reagire con la Vitamina C o con il glutatione o con il Co-enzima Q10 per riformare l’α-tocoferolo. Poiché lo sviluppo della perossidazione lipidica può determinare profonde alterazioni delle membrane cellulari, si capisce il perché alla vitamina E è riconosciuto un ruolo importante nel mantenere tali strutture indenni.

Ciò è verificato anche dal fatto che i globuli rossi ( eritrociti ) che sono particolarmente sottoposti a stress ossidativo, risentono abbastanza presto di stati carenziali di vitamina E divenendo più sensibili all’emolisi. ( test di KRL- M.Prost – Spiral ). La vitamina E, inoltre, regola l’attività di due enzimi ( la lipossigenesi e la ciclossigenesi ) coinvolti nella formazione di composti capaci di mediare i fenomeni d’aggregazione piastrinica i quali vengono accentuati dalla mancanza della vitamina ( prostanoidi).

Bioflavonoidi e Polifenoli ed il loro ruolo antossidante

Costituiscono una famiglia di qualche migliaia di molecole ( più di 5000 ) organiche naturali e seminaturali largamente presenti nel regno vegetale. È un gruppo molto grande di derivati del metabolismo secondario delle piante e sono caratterizzati, come indica il nome, dalla presenza di molteplici gruppi fenolici associati in strutture più o meno complesse generalmente di alto peso molecolare come gli acidi fenolici altamente polimerizzate come i tannini( non solubili ).
Il numero e le caratteristiche di tali strutture fenoliche sottolineano le uniche proprietà fisiche, chimiche, e biologiche ( metaboliche, tossiche, terapeutiche, etc….) di membri particolari della classe di polifenoli.

Cosa sono le sostanze ossidanti o ROS ( Reactive Oxigen Species )?

In chimica si dice che un elemento chimico subisce ossidazione quando subisce una sottrazione di elettroni, che si traduce nell’aumento del suo numero di ossidazione. Questa sottrazione di elettroni può avvenire a opera di un altro elemento, che subisce così il complementare processo di riduzione. La maggior parte delle reazioni di ossidazione comportano lo svilupparsi di energia sotto forma di calore ed elettricità. Le sostanze che hanno la capacità di ossidare altre sostanze sono note con il nome di agenti ossidanti o ROS.

Essi sottraggono elettroni alle altre sostanze e poiché in pratica accettano elettroni. Gli ossidanti sono generalmente sostanze chimiche che possiedono elementi ad alto numero di ossidazione, per esempio il perossido di idrogeno, il permanganato o sostanze altamente elettronegative quali l’ossigeno ( es:aria ), il floro, il cloro ( es: sale marino ) o il bromo, capaci di sottrarre uno o più elettroni ad altre sostanze.

Ossidazione

Semplici esempi classici: Pezzo di metallo ossidato (corroso) – Corrosione

L’ossidazione è una reazione chimica che trasferisce elettroni da una sostanza ad un ossidante .
Le reazioni di ossidazione producono radicali liberi, responsabili dell’avvio di una reazione a catena che danneggia le cellule. gli antiossidanti terminano queste reazioni a catena intervenendo sui radicali intermedi ed inibendo altre reazioni di ossidazione facendo ossidare se stessi.

Stress ossidativo

Lo stress ossidativo è una condizione patologica causata dalla rottura dell’equilibrio fisiologico, in un organismo vivente ( vegetale, animale o uomo ), fra la produzione e l’eliminazione, da parte dei sistemi di difesa antiossidanti da sostanze ossidanti.
Tutte le forme di vita mantengono un “ ambiente riducente antiossidante “ ( stock antiossidante ) entro le proprie cellule. Nell’ambiente cellulare REDOX ( con il termine ossidoriduzione o redox dall’inglese REDduction, riduzione e OXidation, ossidazione) avvengono tutte quelle reazioni chimiche in cui cambia il numero di ossidazione degli atomi ( cioè tutte le reazioni in cui si ha uno scambio di elettroni da una struttura chimica ad un’altra ) è preservato da enzimi che mantengono lo stato ridotto attraverso un costante input di energia metabolica.
Eventuali alterazioni del normale stato REDOX possono avere effetti tossici per la produzione di perossidi e radicali liberi che danneggiano tutti i componenti della cellula, incluse proteine, grassi e DNA intervenendo negativamente nei sistemi di autodifesa ( immunodepressione ) e nella salute dell’organismo.

Stress ossidativo cellulare

Lo stress ossidativo, da parte dei radicali liberi e di come, questi processi ossidativi,  possono provocare ossidazioni importanti a livello della membrana cellulare e distruggere il DNA oggi è possibile valutarli per mezzo di esami che ci aiutano a valutare lo stato di salute dell’organismo, lo stato infiammatorio e l’insorgenza di alcune malattie ( es: nell’uomo patologie come il diabete, Alzheimer e malattie cardiovascolari , ma anche negli animali come nei suini con l’instaurarsi di “ forme virali e batteriche molto aggressive e poco sensibili ai normali farmaci, come la PRRS, etc… o anche, non meno importanti, mancate performance produttive e qualitative ).
Oggi è possibile misurare sia la produzione dei radicali liberi che la capacità dell’organismo di reagire allo stress ossidativo tramite la barriera antiossidante che comprende sia gli antiossidanti endogeni (sistemi enzimatici complessi) che quelli esogeni (ovvero quelli che si assumono tramite la nutrizione), ed anche potere antiossidante di un particolare alimento funzionale ( test KRL sui globuli rossi ).

Classico esempio “sulla mela” del danno da parte dei radicali liberi a livello cellulare

Definizione degli antiossidanti

Gli antiossidanti sono sostanze chimiche ( molecole, ioni , radicali) o agenti fisici che rallentano o prevengono l‘ossidazione di altre sostanze come risultato, gli antiossidanti sono definiti chimicamente agenti riducenti ( tipo tioli e polifenoli ) in quanto le reazioni chimiche coinvolte sono di ossido-riduzione. Anche se le reazioni di ossidazione sono fondamentali per la vita, possono essere altrettanto dannose; perciò, tanto le piante, quanto gli animali mantengono, come complessi sistemi di autodifesa, molteplici tipi di antiossidanti.

Gli antiossidanti possono essere….

• Primari:
  1) Quando prevengono la produzione di “ specie “ di radicali
  2) Quando sequestrano i metalli di transizione
• Secondari: quando reagiscono con il radicali neo-formati e li convertono in forme non o poco reattive interrompendo la reazione a catena e quindi possono essere:

1. Endogeni: quando sono sintetizzati dall’organismo stesso( enzimatici cellulari) ed a seconda della loro azione posso essere
   a) Di tipo Enzimatico cellulare, come:
   – il SOD( Superossido dismutasi ) , catalasi e glutatio-perossidasi ( è il principale antiossidante cellulare che mantiene basso il livello di O2 e funziona congiuntamene con la Catalasi e la Glutatione Perossidasi( GSH-Px —-> Vit E + Se ) è il principale “detossificatore” delle cellule:

    

   
   – 2. la Catalasi (CAT): 2 H2 O2 ——> 2 H2O + O2
   b) Di tipo proteico come SH e sequestranti metallici ( Fe, Cu,)

2. Esogeni:
   – Vitaminici: Vitamina C e Vitamina E e Carotenoidi ( come provitamina A )
   – Polifenoli e Bioflavonoidi

Come agiscono gli antiossidanti ?

Il processo di ossidazione è una reazione chimica che trasferisce elettroni da una sostanza ad un ossidante