Dottorato in FARMACOLOGIA E TOSSICOLOGIA

Titolo della tesi: Plant polyphenols and herbal extracts against damage induced by respiratory toxicants: novel strategies to improve antioxidant and antinflammatory host defences

Le malattie respiratorie rappresentano un onere socioeconomico significativo, con infezioni virali e malattie delle vie aeree spesso associate a disregolazione immunitaria e infiammazione eccessiva guidata dallo stress ossidativo. In questo studio, estratti vegetali a base di polifenoli e le loro miscele sono stati studiati per il loro ruolo protettivo contro lo stress ossidativo e infiammatorio in modelli delle vie aeree e il loro potenziale come nuove terapie preventive o adiuvanti per supportare la difesa antiossidante e la risposta immunitaria. A tal fine, estratti di alta qualità ottenuti dai coni di Humulus lupulus L. (luppolo) e dai fiori di Sambucus nigra L. (sambuco), piante medicinali tradizionalmente utilizzate per la salute respiratoria, sono stati valutati in vitro per le loro proprietà antiossidanti, antinfiammatorie e immunomodulanti. Anche i loro effetti antivirali contro il virus dell’influenza A (PR8/H1N1) sono stati valutati in modelli di cellule delle vie aeree. Gli estratti vegetali sono caratterizzati da complessità e variabilità chimica intrinseca quindi, al fine di promuovere effetti riproducibili, è stata eseguita una caratterizzazione fitochimica, con particolare attenzione ai composti fenolici. Per migliorare la loro bioattività, gli estratti sono stati formulati in miscele con rapporti e concentrazioni ottimizzati. La combinazione di diversi estratti di erbe ha consentito effetti sinergici, migliorando l’efficacia riducendo le dosi e i potenziali effetti collaterali. Particolare attenzione è stata prestata alle miscele contenenti luppolo, poiché gli estratti di luppolo presentano potenti proprietà antiossidanti e antivirali, ma devono affrontare limitazioni del mercato a causa delle sfide agricole e della variabilità della produzione legata al clima. Il ruolo protettivo degli estratti e delle loro miscele è stato valutato utilizzando cellule delle vie aeree e macrofagi in vitro esposti a fattori di stress ossidativo e infiammatorio, come il tert-butil idroperossido (tBOOH), il lipopolisaccaride (LPS) e il virus dell'influenza A (PR8/H1N1). Sono stati valutati parametri chiave, tra cui la vitalità cellulare, i livelli di specie reattive dell'ossigeno intracellulare (ROS), il rilascio di citochine proinfiammatorie, l'attività fagocitica dei macrofagi e il virus dell'influenza, la capacità infettiva e l'espressione di diverse proteine virali, coinvolte in diverse fasi del ciclo di vita del virus. Inoltre, la modulazione di Nrf2, un fattore di trascrizione chiave che regola le difese antiossidanti e interagisce con NF-κB nelle vie infiammatorie, è stata studiata come potenziale meccanismo d'azione. I nostri risultati hanno dimostrato che gli estratti di erbe, in particolare le loro miscele, mostrano proprietà citoprotettive, antinfiammatorie e antivirali, contrastando efficacemente lo stress ossidativo e infiammatorio e modulando l’attività dei macrofagi. In particolare, le miscele di luppolo e bacche di sambuco hanno mostrato una maggiore bioattività rispetto ai singoli estratti, rendendole candidati promettenti per nuove strategie adiuvanti o preventive contro le malattie respiratorie. Questi risultati hanno portato a una domanda di brevetto da parte dell'EPO s.r.l., che ha fornito gli estratti studiati. Sebbene siano necessari ulteriori studi per approfondire il profilo tossicologico e l’influenza del metabolismo in vivo, questi risultati rafforzano il nostro interesse per le combinazioni di estratti di erbe come strategie multi-bersaglio per la gestione delle malattie respiratorie.