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L’esposizione a inquinanti ambientali di diversa natura è stata associata ad un incremento del rischio cancerogeno, rischio che può essere efficacemente ridotto attraverso interventi di chemioprevenzione. In questo lavoro di tesi si è dimostrato che una classe di inquinanti atmosferici, i Composti Organici Volatili (COV) ed in particolare alcuni loro metaboliti epossidici possiedono evidenti proprietà genotossiche. Studi dose-risposta hanno permesso di creare una scala di genotossicità dei diversi composti nella quale lo stirene ossido (SO) è risultato al primo posto. Si è inoltre evidenziato che il danno al DNA è mediato, almeno in parte, da uno stress ossidativo in quanto il trattamento delle cellule con lo SO causava sia un incremento dei perossidi intracellulari che un accumulo di basi ossidate al DNA. Si è però osservato che alcuni noti antiossidanti come l’ N-acetil-cisteina (NAC) ed i composti fenolici derivati dall’olio d’oliva e dalle acque di vegetazione erano in grado di prevenire il danno al DNA indotto dallo SO. L’effetto preventivo dei fenoli è risultato di particolare interesse in quanto era evidente a dosi molto basse (1 μg/ml) che possono essere raggiunte in vivo in soggetti che seguono una normale dieta mediterranea. Infine, si è voluto studiare in maniera più approfondita le proprietà chemopreventive dell’idrossitirosolo (il principale composto fenolico presente nell’olio d’oliva) sulle fasi di promozione/progressione tumorale. I dati hanno dimostrato che ad alte dosi (50-100 μM) questo composto possiede attività pro-ossidanti che sono alla base del suo effetto anti-proliferativo e pro-apoptotico nelle cellule tumorali. L’effetto anti-proliferativo dell’idrossitirosolo è risultato essere correlato a una diminuzione dello stato di fosforilazione della proteina del retinoblastoma (Rb). Si può quindi concludere che i COV attraverso i loro metaboliti epossidici inducano un danno ossidativo al DNA che può essere controbilanciato dai fenoli presenti non solo nell’olio d’oliva, ma anche nelle acque di risulta delle olive (acque di vegetazione) che rappresentano una matrice ad elevato impatto ambientale. The exposure to different environmental pollutants has been associated with an increased risk of cancer. This risk can be effectively reduced by chemopreventive interventions. In this thesis it was shown that a class of air pollutants, volatile organic compounds (VOCs) and in particular some of their epoxyde metabolites have a clear genotoxic property. Dose-response studies have allowed us to create a scale of genotoxicity for these compounds in which the styrene oxide (SO) is resulted at the first place. We also shown that the epoxyde-induced DNA damage is mediated, at least in part, by oxidative stress since the treatment of cells with the SO caused both an increase of intracellular peroxides and an accumulation of oxidized bases in DNA. Furthermore, it was observed that some well known antioxidants such as the N-acetyl-cysteine (NAC) and phenolic compounds derived from both olive oil and waste water were able to prevent the SO-induced DNA. The preventive effect of phenols was of particular interest because it was evident at very low doses (1 μg/ml) which may be reached in vivo in normal subjects following the Mediterranean diet. Finally, we wanted also to study in more detail the chemopreventive properties of hydroxytyrosol (the main phenolic compound found in olive oil) on the promotion/progression phases of carcinogenesis. The data obtained showed that at high doses (50-100 μM) this compound possesses a pro-oxidant activity which is deeply involved on its anti-proliferative and pro-apoptotic activities on tumor cells. The anti-proliferative effect of hydroxytyrosol was found to be related to a decrease of the phosphorylation of retinoblastoma protein (Rb). It can be concluded that VOCs, through their epoxy metabolites, induce oxidative damage to DNA that may be prevented by olive oil phenols which are also abundantly present in the waste waters which represent a matrix with high environmental impact. Dottorato di ricerca in Scienze ambientali

Studi epidemiologici hanno evidenziato una correlazione inversa tra l'assunzione di vegetali appartenenti alla famiglia delle Crucifereae ed il rischio di insorgenza di patologie cronico degenerative e questa associazione è risultata essere più stringente rispetto all'assunzione di frutta e verdura in generale. Le Crucifereae, in particolare i vegetali appartenenti al genere Brassica, sono caratterizzate in modo peculiare dal contenuto in glucosinolati, di cui rappresentano la principale fonte di assunzione della dieta umana, ai quali possono essere ascritti gli effetti di promozione della salute. Studi sperimentali in sistemi modello e trial clinici sono stati e saranno di fondamentale importanza per sostanziare le proprietà salutistiche che ad un nutraceutico vengono attribuite, individuandone il meccanismo di azione ed i target molecolari. Questo capitolo si indirizzerà alla presentazione degli effetti chemiopreventivi dell’isotiocianato sulforafane (SF), principale prodotto di idrolisi del glucosinolato glucorafanina, un composto ad attività biomodulatoria ad ampio spettro. SF rappresenta un agente chemiopreventivo dai molteplici meccanismi d’azione, tra cui inibizione degli enzimi di fase I, modulazione degli enzimi di fase II, inibizione dei segnali per la promozione della crescita, arresto del ciclo cellulare ed induzione di apoptosi influenzando in tal modo le diverse fasi del processo cancerogenetico. Dal momento che sono stati evidenziati meccanismi patogenetici comuni con altre patologie cronico-degenerative, la modulazione degli enzimi di fase II ed il conseguente rafforzamento delle difese antiossidanti endogene, insieme all’azione antiinfiammatoria giustificano l’utilizzo di questo nutraceutico come agente cardioprotettivo.

L’Helicobacter pylori (H pylori) è un batterio Gram-negativo che colonizza un ambiente “estremo” come la mucosa gastrica umana. Più di cento anni fa, Bizzozero dimostrò la presenza di organismi spiraliformi nello stomaco animale. Questi furono in seguito dimostrati anche nello stomaco umano ma poiché furono considerati commensali, non fu data loro alcuna importanza. Poco più di cento anni dopo, veniva pubblicata una lettera su Lancet nel 1983 da parte di Warren e Marshall che avrebbe cambiato l’approccio clinico sulle patologie a carico dell’apparato gastrointestinale superiore. In essa si richiamava l’attenzione del mondo scientifico sull’associazione tra la presenza di batteri ricurvi nello stomaco e gastrite istologica,. Il rapporto fra H pylori ed esseri umani sembra essere piuttosto stretto ed antico: è infatti probabile che già 100.000 anni fa il batterio fosse presente nella mucosa gastrica, accompagnando così l’uomo durante tutte le sue migrazioni. Il fatto che un’infezione possa giocare un ruolo patogenetico importante nell’ambito del cancro gastrico non cardiale non deve stupire. Le infezioni sono, infatti, associate con alcune neoplasie molto comuni nel mondo come nel caso del cancro della cervice o del fegato: è stato infatti stimato che circa il 15% dei cancri sia dovuto ad infezioni che potrebbero essere prevenute. Nonostante le numerose evidenze epidemiologiche indichino che i soggetti infetti con H pylori presentino un rischio aumentato di cancro gastrico non cardiale rispetto a quelli non infetti nella medesima popolazione, i meccanismi d’azione di tale interferenza sono ancora in gran parte sconosciuti e molta strada rimane lda percorrere per meglio comprendere le complesse interazioni che esistono fra l’infezione e il “trigger” della patologia neoplastica gastrica.