ROLE OF BLUEBERRY POLYPHENOLS ON MARKERS OF OXIDATIVE STRESS, INFLAMMATION AND HEPATIC LIPID ACCUMULATION

Ruolo dei polifenoli del mirtillo sui marker di stress ossidativo, infiammazione e accumulo epatico di lipidi Negli ultimi anni la crescente epidemia di obesit\ue0, sindrome metabolica e di malattie cronico-degenerative \ue8 diventata un problema emergente nei paesi occidentali con un grave impatto economico sul sistema sanitario. Di conseguenza vi \ue8 una forte richiesta di strategie preventive facilmente fruibili dalla popolazione. Lo stile di vita e il comportamento alimentare sono senza dubbio fattori coinvolti sia nello sviluppo sia nella progressione delle malattie croniche. Strategie preventive che agiscano sulle abitudini dietetiche potrebbero essere in grado di ridurre il rischio di sviluppare malattie degenerative e le complicanze ad esse associate. Le linee guida per una sana alimentazione raccomandano l\u2019assunzione di frutta e verdura ad alto contenuto di composti bioattivi come ad esempio i frutti di bosco. Oltre alle conosciute propriet\ue0 biologiche di questi composti ed in particolare dei polifenoli, poco \ue8 noto sui meccanismi d\u2019azione e il loro potenziale sinergico o agonistico. Ci\uf2 \ue8 in parte dovuto alla mancanza di studi di intervento e di studi sulle propriet\ue0 dei singoli composti e dei loro metaboliti valutati in modelli e condizioni sperimentali appropriate. L\u2019obiettivo della presente tesi di dottorato \ue8 stato quello di studiare il ruolo dei composti bioattivi del mirtillo nella modulazione di marker di stress ossidativo, infiammazione e accumulo epatico di lipidi attraverso approcci in vitro e in vivo. La prima parte della tesi \ue8 stata focalizzata sullo studio della capacit\ue0 dei polifenoli del mirtillo di modulare alcuni biomarker di stress ossidativo in giovani volontari fumatori. In una sperimentazione precedente era stato dimostrato, che l\u2019assunzione di una porzione di mirtillo era in grado di contrastare il peggioramento della funzione endoteliale e l\u2019aumento della pressione causati dal fumo di una sigaretta. Pertanto, \ue8 stato effettuato uno studio sullo stesso gruppo di soggetti per valutare la variazione dei livelli di alcuni marker di stress ossidativo. I risultati non hanno evidenziato n\ue8 un aumento delle difese antiossidanti, n\ue9 una riduzione dei marker di stress ossidativo. Inoltre, dopo il fumo non \ue8 emerso un aumento significativo del danno al DNA nelle cellule mononucleate separate da sangue periferico, n\ue9 un miglioramento nella protezione del danno al DNA dopo l\u2019assunzione di mirtillo. La seconda parte, svolta nel laboratorio di Medicina interna e malattie metaboliche, Fondazione IRCCS Ca\u2019 Granda Ospedale Maggiore Policlinico, ha avuto come obiettivo lo studio della capacit\ue0 di frazioni estratte da un liofilizzato di mirtillo selvatico, ricco in antociani e composti fenolici, di ridurre l\u2019accumulo di lipidi in cellule di epatocarcinoma HepG2 supplementate con acidi grassi (OA, acido oleico e PA, acido palmitico). In particolare, sono state testate le frazioni antocianiche e fenoliche, nonch\ue9 i singoli antociani e corrispettivi metaboliti, in dosi raggiungibili attraverso la dieta. I risultati hanno evidenziato che entrambe le frazioni erano in grado di ridurre l\u2019accumulo di lipidi nelle concentrazioni pari a 0.1 \ub5M and 1 \ub5M rispetto al trattamento con i soli acidi grassi. Inoltre, la supplementazione con i singoli composti mostrava effetti differenti e specifici in funzione del tipo di molecola utilizzata, suggerendo un potenziale effetto sinergico esercitato dei composti presenti nelle frazioni. Nessun effetto significativo \ue8 stato ottenuto con i metaboliti. In conclusione, attraverso questa tesi di dottorato, \ue8 stato possibile aggiungere alcuni risultati utili per l\u2019analisi e la comprensione del ruolo dei polifenoli del mirtillo nella modulazione di marker di stress ossidativo e nella prevenzione dell\u2019accumulo epatico di lipidi. Lo studio in vivo non ha permesso di dimostrare una modulazione dei marker di stress ossidativo e di difesa antiossidante a seguito del consumo di una porzione di mirtillo, mentre lo studio in vitro ha mostrato un effetto dei bioattivi testati nel contrastare l\u2019accumulo di lipidi. Ulteriori studi saranno sviluppati per esplorare il ruolo, le dosi e i target molecolari di azione dei polifenoli del mirtillo introdotti attraverso la dieta. \u2003In the last decades, the epidemic of obesity, metabolic syndrome, chronic and degenerative diseases has becoming an emerging health problem in Western Countries with serious economic penalties on health care management. As a consequence, there is a strong demand for preventive strategies that could be easily applied by the majority of the population. Lifestyle and dietary behavior are both major risk and protective factors in the development and progression of chronic diseases. Preventive approaches acting on dietary habits would be able not only to decrease the risk of developing degenerative diseases but also to reduce the complications associated with aberrant metabolic states or already established disorders. Dietary guidelines generally recommend the consumption of fruits and vegetable rich in bioactive compounds such as berries. Besides the recognized biological properties of bioactives and in particular polyphenols, little is known on their mechanisms of action and potential synergistic or antagonistic effects. This is partially due to the paucity of well-designed dietary intervention studies and to the lack of investigations on the effects of single compounds and their metabolites in appropriate models and conditions. The objective of the PhD thesis was to study the role of blueberry bioactive compounds in the modulation of markers of oxidative stress, inflammation and hepatic lipid accumulation evaluated through an in vivo and an in vitro study approach. The first part of the thesis was focused on the investigation of blueberry polyphenols ability to modulate several biomarkers related to oxidative stress in young smoker volunteers. We previously documented that a single portion of blueberry was able to counteract the impairment of endothelial dysfunction and the increase in blood pressure caused by acute cigarette smoke. On the same volunteers we analyzed, after blueberry intake, the variations in the levels of oxidative stress markers potentially involved in the endothelial dysfunction observed. We did demonstrate neither an increase in antioxidant defense nor a reduction of oxidative stress markers following blueberry consumption. Moreover, we did not document a significant worsening in DNA oxidative damage in peripheral blood mononuclear cells after smoking or an improvement in DNA damage protection after blueberry intake. The second part of the thesis was performed in the laboratory of Internal Medicine and Metabolic Diseases, Fondazione IRCCS Ca\u2019 Granda Ospedale Maggiore Policlinico and focused on the potential ability of different fractions extracted from a wild blueberry powder rich in ACNs and phenolic acids to counteract lipid accumulation in HepG2 human hepatocytes supplemented with fatty acids (OA, oleic acid and PA, palmitic acid). In particular, we tested ACN and phenolic fractions, as well as the single ACNs and their metabolites in doses achievable through dietary intake. We observed that both ACNs and phenolic fraction were able to reduce significantly lipid accumulation at the concentrations of 0.1 \ub5M and 1 \ub5M compared to OA+PA treatment (p