Oleaceina dell'olio extravergine di oliva: l'azione epigenetica con benefici per la salute

L'olio extravergine di oliva (EVOO), con i suoi esclusivi composti fenolici, non presenti nel resto del mondo vegetale, è stato acclarato come ingrediente salutistico fondamentale della Dieta Mediterranea, con effetti benefici su alcune malattie, come cancro, diabete, disturbi metabolici, malattie cardiovascolari e neurodegenerative.

Sebbene il meccanismo d'azione dei biofenoli dell'EVOO, non sia del tutto compreso, stanno emergendo prove che suggeriscono che queste molecole “bioattive” possano esercitare azioni benefiche attraverso meccanismi molecolari che coinvolgono, percorsi biochimici generali, ma anche specifici “rimodellamenti epigenetici”.

I meccanismi epigenetici, non modificano la sequenza del DNA delle cellule, ma permettono, despiralizzandolo (distendendolo) o -in maniera inversa- condensandolo (compattando le spire), la lettura dei geni in esso contenuti, oppure il loro silenziamento.

L’epigenetica ricoprire il ruolo da "direttore d'orchestra" del genoma, attivando o spegnendo i geni, in risposta a fattori ambientali ed a stili di vita (dieta, stress, fumo, attività fisica, inquinamento…).

Questi meccanismi “oltre i geni” consistono in azioni biochimiche sul DNA o sugli istoni (sui quali è avvolto il DNA) oppure sulla formazione di piccoli micro RNA (miRNA, non codificanti) che vanno a silenziare l’RNA messaggero impedendo la sintesi di proteine, favorevoli o sfavorevoli all’organismo.

Lo studio, del gruppo di Elisabet Cuyàs, ha dimostrato che l’oleaceina, un derivato fenolico dell’oleuropeina contenuta nell’EVOO, (scoperta negli anni ’90 ma evidenziate le proprietà bioattive -come ACE inibitor- nel 1996) agisce, in modo dose dipendente in vitro (con una concentrazione inibitoria dell’attività del 50% di ~2,5 μmol/L), sull’enzima demetilasi-1 specifica della lisina (LSD1).

Questa LSD1 è un enzima chiave, nella regolazione epigenetica, che rimuove i gruppi metilici dalla lisina 4 (H3K4) e dalla lisina 9 (H3K9) dell'istone H3 su cui è avvolto il DNA. LSD1 agisce come repressore o co-attivatore trascrizionale, risultando frequentemente sovraespresso in diversi tumori, rendendolo un importante bersaglio terapeutico con gli inibitori.

Il fatto che l'oleaceina inibisca l'attività enzimatica dell'LSD1, in modo dose-dipendente, con una quantità di 2,5 μmol/L, ci conferma che questa concentrazione può essere raggiunta fisiologicamente visto che, quando assorbita, la ritroviamo, nella circolazione sistemica, alle concentrazioni fino a 20 μmol/L.

I test eseguiti in vitro, basati su AlphaScreen hanno confermato la capacità dell'oleaceina di inibire direttamente l'LSD1 “ricombinante”, con un IC50 a soli 2,5 μmol/L.

L’enzima LSD1 è stato collegato ad una repressione dell'espressione genica e, in seguito, è stato riportato capace di interagire con il recettore degli ormoni sessuali  androgeni o degli estrogeni, demetilando l'istone H3K9, con conseguente attivazione dell'espressione genica (la metilazione silenzia i geni mentre la demetilazione, come in questo caso, li rende espressivi).

La sigla dell'istone H3K9, si riferisce all’amminoacido lisina 9 (K9) sulla coda N-terminale dell'istone H3; la sua modifica, in particolare la trimetilazione (H3K9me3) o la dimetilazione (H3K9me2), sono un marchio epigenetico per il silenziamento genico, mentre la demetilazione o l'acetilazione (H3K9ac) è associata all'attivazione trascrizionale.

L'LSD1 svolge un ruolo epigenetico centrale nell'adattamento metabolico guidato dai nutrienti e nella riprogrammazione di malattie multifattoriali, tra cui quelle associate all'obesità, ai disturbi neurologici ed al cancro.

Di conseguenza, le sostanze chimiche naturali e sintetiche, in grado di bloccare l'LSD1, potrebbero rappresentare una nuova classe di farmaci epigenetici per trattare un'ampia gamma di disturbi metabolici. In tal senso, alcuni degli effetti benefici, sostenuti da diversi polifenoli, come il resveratrolo (vino, uva), la curcumina (Curcuma longa), la quercetina (cipolle rosse, capperi, uva, mele, vino rosso, mirtilli, tè verde e broccoli) e la baicalina (Scutellaria baicalensis), potrebbero essere spiegati, dalla loro capacità di operare come inibitori naturali dell'LSD1.

È già noto da tempo il fatto che gli inibitori mirati all'LSD1, colpiscono in modo differenziale le cellule tumorali pluripotenti, tra cui il teratocarcinoma, il carcinoma embrionale e il seminoma oppure le cellule staminali embrionali, che esprimono il fattore trascrizionale delle cellule staminali centrali SOX2 (SRY-box transcription factor 2), mentre hanno effetti minimi di inibizione della crescita, sulle cellule somatiche, non pluripotenti, oppure su quelle normali.

Il SOX2 è un fattore di trascrizione chiave ed essenziale per il mantenimento della pluripotenza e dell'auto-rinnovamento delle cellule staminali embrionali e neuronali; tale da regolare lo sviluppo del sistema nervoso e la crescita delle staminali adulte.

L'espressione anomala di SOX2 è associata a fenotipi aggressivi in vari tumori (seno, testa-collo, gastrico, polmone), dove spesso agisce come marcatore di prognosi negativa

L'oleaceina sopprime l'espressione di SOX2, dipendente da LSD1, nelle cellule staminali tumorali.

Un bloccante farmacologico dell'LSD1, promuove la metilazione di H3K4 e H3K9 all'interno della regione regolatrice del promotore SOX2, nelle cellule staminali pluripotenti.

Nello stesso intervallo di concentrazione, che ha inibito l'attività dell'LSD1 in vitro, il trattamento con oleaceina ha bloccato efficacemente la riattivazione di SOX2 che è nota per essere controllata dal legame dell'LSD1 al potenziatore dell'SOX2, che si verifica in modo differenziale nelle cellule tumorali, con proprietà simili alle cellule staminali tumorali (CSC, Cancer Stem Cells).

(Ricordo che le CSC sono un sottogruppo di cellule tumorali, con capacità di avviare la tumorigenesi e guidare la ricaduta terapeutica, con caratteristiche staminali come l'auto-rinnovamento, con la capacità di differenziarsi e sono i principali motori della crescita tumorale nella chemioresistenza, formazione di metastasi e nelle recidive, in quanto spesso sopravvivono alle terapie convenzionali rimanendo in uno stato di quiescenza, anche per anni).

È ammissibile che alcuni degli effetti anti-CSC dell'oleaceina possano verificarsi attraverso l'inibizione dell'LSD1.

Poiché è stato precedentemente dimostrato da Corominas-Faja (Carcinogenesis 2018) che l'oleaceina esibisce effetti soppressivi sulle CSC che “iniziano il tumore”, l'attività inibitoria dell'oleaceina, mirata all'LSD1, potrebbe rappresentare un nuovo meccanismo attraverso il quale i fenoli dell'EVOO influenzano il dialogo tra il metabolismo e regolazione genica “epigenetica” per esercitare effetti benefici per la salute in un'ampia varietà di malattie umane.

Inoltre, l'oleaceina ha soppresso completamente l'espressione del fattore di trascrizione SOX2, nelle cellule staminali tumorali e nelle cellule staminali pluripotenti indotte, che si verifica specificamente sotto il controllo di un potenziatore mirato all'LSD1.

Nel complesso, i risultati del gruppo di Elisabet Cuyàs, del Program Against Cancer Therapeutic Resistance, Metabolism & Cancer Group, dell’Istituto di Oncologia e Girona Biomedical Research Institute di Girona (ES), forniscono la prima prova che l'EVOO contiene un inibitore fenolico naturale dell'LSD1 e suggeriscono l'uso dell'oleaceina come “stampo” per progettare nuovi inibitori dell'LSD1 a base di secoiridoidi.

Queste informazioni dovrebbero essere utili nello sviluppo di nuovi inibitori strutturali di LSD1, cioè farmaci basati sui secoiridoidi, come l’oleaceina dell’olio di oliva, di qualità salutistica.

Bibliografia

Elisabet Cuyàs et al. Nutrients 2019, 11(7), 1656. https://doi.org/10.3390/nu11071656 

Corominas-Faja B. et al. Carcinogenesis 2018, 39, 601–13. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC5888987/ 

Fabiani R. et al. Molecules. 2021, 26 (2), 273; https://doi.org/10.3390/molecules26020273