Sulforaphane Potentiates RNA Damage Induced by Different Xenobiotics

Background: The isothiocyanate sulforaphane (SFN) possesses interesting anticancer activities. However, recent studies reported that SFN promotes the formation of reactive oxygen species (ROS) as well as DNA breakage. Methodology/Principal Findings: We investigated whether SFN is able to damage RNA, whose loss of integrity was demonstrated in different chronic diseases. Considering the ability of SFN to protect from genotoxicity, we also examined whether SFN is able to protect from RNA damage induced by different chemicals (doxorubicin, spermine, S-nitroso-Nacetylpenicillamine, H2O2). We observed that SFN was devoid of either RNA damaging and RNA protective activity in human leukemic cells. It was able to potentiate the RNA damage by doxorubicin and spermine. In the first case, the effect was attributable to its ability of modulating the bioreductive activation of doxorubicin. For spermine, the effects were mainly due to its modulation of ROS levels produced by spermine metabolism. As to the cytotoxic relevance of the RNA damage, we found that the treatment of cells with a mixture of spermine or doxorubicin plus SFN increased their proapoptotic potential. Thus it is conceivable that the presence of RNA damage might concur to the overall toxic response induced by a chemical agent in targeted cells. Conclusions/Significance: Since RNA is emerging as a potential target for anticancer drugs, its ability to enhance spermineand doxorubicin-induced RNA damage and cytotoxicity could represent an additional mechanism for the potentiatin

VALORIZZAZIONE NUTRIZIONALE E FUNZIONALE DELLE ARANCE ROSSE DI SICILIA E DELLE LORO COMPONENTI ANTIOSSIDANTI

Studi epidemiologici hanno dimostrato un diminuito rischio di patologie degenerative correlato al consumo di vegetali ricchi in antiossidanti e ipotizzato, per assunzioni superiori alla media, un aumento degli effetti positivi per la salute.Grande interesse vi \ue8 inoltre verso antiossidanti di origine naturale in grado di contrastare l\u2019insorgenza e lo sviluppo del processo cancerogenenetico e delle malattie cardiovascolari.La dieta mediterranea \ue8 ricca di alimenti a potenziale valore aggiunto ed in particolare le arance costituiscono la principale fonte di flavonoidi.L\u2019attivit\ue0 antiossidante \ue8 riconducibile al quantitativo di antocianine,di cui la cianidina-3-O-beta-glucopiranoside (C3G) \ue8 il costituente principale. L\u2019obiettivo di questo progetto \ue8 studiare la reale efficacia antiossidante di alimenti tradizionali come le arance rosse di Sicilia, ai fini della loro adeguata valorizzazione nutrizionale e funzionale.Ci\uf2 dipende dalla dimostrazione che esse sono alimenti funzionali,in grado di modulare significative attivit\ue0 biochimiche e fisiologiche ed esercitare effetti positivi sulla salute dell'uomo.La potente azione antiossidante e gli effetti protettivi delle antocianine delle arance rosse sono noti,ma non sono ancora chiariti i meccanismi molecolari e cellulari che giustificano il loro potenziale anticancerogeno e cardioprotettivo.Inoltre,non sono stati ancora definiti i potenziali effetti tossici, in quanto, in certe condizioni, alcuni antiossidanti sono pro-ossidanti,citotossici e mutageni.Mancano infine informazioni sulla biodisponibilit\ue0 dei componenti antiossidanti negli alimenti e sulla loro attivit\ue0 a livello cellulare in vivo.Ci si propone quindi di valutare la biodisponibilit\ue0 delle antocianine nell'uomo e la reale capacit\ue0 di aumentare, a seguito dell\u2019assunzione dietetica, la protezione cellulare nei confronti dello stress ossidativo.Gli effetti antiossidanti di una dieta ricca di arance rosse verranno valutati a livello plasmatico,urinario,fecale e cellulare,in volontari sani,in condizioni che riflettano quelle di una dieta bilanciata.Le antocianine sono differentemente rappresentate in funzione della variet\ue0 e delle condizioni ambientali di crescita.Estratti di arance rosse saranno ottenuti da specifici cultivar e caratterizzati quali-quantitativamente per il loro contenuto in antiossidanti.Questa fase comprender\ue0 la separazione, la purificazione e la caratterizzazione degli antiossidanti dai campioni in studio.L'efficacia antiossidante delle antocianine verr\ue0 valutata in modelli sperimentali in vitro, ex vivo ed in vivo e comprender\ue0 lo studio a livello di:LDL umane purificate, membrane eritrocitarie umane, influenza sul metabolismo energetico dell'eritrocita.Il potenziale anticancerogeno/chemiopreventivo sar\ue0 valutato in termini di attivit\ue0 antimutagena verso agenti mutageni noti e di protezione del danno ossidativo a livello cutaneo (effetti antiproliferativi, formazione intracellulare di specie reattive dell\u2019ossigeno (ROS), induzione di apoptosi, meccanismi di trasduzione del segnale), evento correlato a fotocancerogenesi e fotoinvecchiamento.Gli aspetti tossicologici verranno indagati in termini di danno genetico, proliferazione cellulare, necrosi ed apoptosi in linfociti umani.Colture di cardiomiociti di ratto verranno impiegate per la valutazione degli effetti cardioprotettivi in termini di protezione del danno da ipossia/riossigenazione (perossidazione lipidica, attivit\ue0 antiossidante citosolica, espressione ed attivit\ue0 della ossido nitrico sintasi).I risultati ottenuti in differenti sistemi cellulari contribuiranno alla definizione del meccanismo d'azione ed alla identificazione della dose minima efficace responsabile dell'effetto protettivo nei confronti del danno ossidativo.Nel loro insieme, i dati acquisiti forniranno informazioni sul potere antiossidante dell\u2019assunzione dietetica delle arance rosse e sul ruolo delle antocianine come determinanti di effetti protettivi e di prospettive terapeutiche

Nuove strategie farmacologiche con molecole di origine naturale per il contenimento della neurodegenerazione e la prevenzione di patologie neurodegenerative.

La patogenesi di disordini neurodegenerativi legati all'invecchiamento, quali la malattia di Alzheimer e di Parkinson \ue8 di tipo multifattoriale e vede l\u2019esistenza di una serie di eventi patogenetici che agiscono con un effetto a cascata, i quali possono instaurarsi e attivarsi in un punto qualsiasi della cascata stessa. Ci\uf2 spiega, in parte, perch\ue9 le attuali terapie farmacologiche offrano solo benefici sintomatici, senza contribuire all'arresto della progressiva perdita neuronale. In particolare, il principio "un-farmaco-un-target" risulta insufficiente, in quanto gli eventi patologici responsabili di morte neuronale possono agire in modo indipendente o concertato nel corso della patologia. Di conseguenza, l'impiego di un farmaco o di un cocktail di farmaci con molteplici propriet\ue0 farmacologiche potrebbe risultare pi\uf9 efficace. E\u2019 ormai assodato che lo stress ossidativo, con produzione di ROS e RNS, la disfunzione mitocondriale e la modulazione delle vie di morte/sopravvivenza cellulare giocano un ruolo chiave nella perdita neuronale caratteristica delle patologie neurodegenerative. Pertanto, l\u2019efficacia di nuovi promettenti strategie farmacologiche volte alla neuroprotezione dipender\ue0 dalla disponibilit\ue0 di molecole permeabili alla barriera ematoencefalica, in grado di interagire con molteplici bersagli. Un approccio innovativo per interventi preventivi/terapeutici nella neurodegenerazione legata allo stress ossidativo pu\uf2 essere attuato tramite modulazione delle difese cellulari endogene attraverso induttori chimici; tra questi gli isotiocianati di origine naturale come il sulforafane (SF), che hanno ottenuto grande attenzione nel campo della chemioprevenzione dei tumori. Recenti studi in vivo riportano, inoltre, effetti neuroprotettivi centrali di SF in condizioni di neurodegenerazione acuta. La proposta avanzata in questo progetto \ue8 orientata alla validazione del SF come potenziale agente neuroprotettivo con molteplici propriet\ue0 farmacologiche. I meccanismi di neuroprotezione verranno inizialmente studiati in linee cellulari di neuroblastoma umano, con un approccio sperimentale che permetter\ue0 di discriminare tra attivit\ue0 neuroprotettiva e/o capacit\ue0 di recupero neuronale di SF, al seguito del trattamento con neurotossine specifiche o agenti ossidanti. I parametri di neurotossicit\ue0 a livello cellulare che verranno indagati sono la morte neuronale in termini di apoptosi e/o necrosi e l'attivazione di vie di trasduzione del segnale di morte neuronale. Le linee cellulari neuronali rappresenteranno un utile strumento per lo studio dell'induzione dell\u2019enzima ossido nitrico sintasi (NOS) e per valutare non solo la capacit\ue0 di SF di modulare l'espressione di NOS e la produzione di RNS, e la concentrazione alla quale questo possibile effetto appare significativo, ma anche la capacit\ue0 di SF di indurre una batteria di enzimi antiossidanti, quali quelli associati al GSH o le proteine del sistema dei vitageni quali l\u2019eme ossigenasi e la tioredoxina reduttasi, che possano aumentare la resistenza delle cellule neuronali al danno ossidativo. Questo approccio sperimentale permetter\ue0 di identificare nuovi bersagli farmacologici, cellulari e molecolari di SF. Successivamente, e la prima volta, gli effetti neuroprotettivi di SF saranno valutati dopo somministrazione cronica in vivo in topi a senescenza accelerata (ceppo SAMP8). Questo modello animale permette di studiare la cascata di eventi cellulari e molecolari caratteristica di disordini neurodegenerativi legati all'invecchiamento. Saranno misurati parametri di danno neuronale, come i livelli di molecole ed enzimi ad attivit\ue0 antiossidante, in particolare gli enzimi GSH-correlati e i vitageni, l'attivit\ue0 di proteasi cisteiniche, e di morte neuronale. Inoltre, per la prima volta, gli effetti neuroprotettivi del trattamento cronico con SF saranno valutati nel tempo tramite la tomografia ad emissione di positroni per piccoli animali (Small Animal PET), allo scopo di definire le moda..

Analisi di biomarcatori di esposizione, effetto e suscettibilit\ue0 per la valutazione del rischio in popolazioni esposte a xenobiotici. Studio dei polimorfismi genetici degli enzimi coinvolti nel metabolismo dei farmaci. Valutazione del rischio tossicologico da esposizione a contaminanti alimentari e ambientali.

L'attivit\ue0 scientifica \ue8 rivolta alla valutazione e prevenzione dei rischi per l'uomo associati alle principali patologie cronico degenerative, quali mutagenesi e cancerogenesi. Una linea di ricerca \ue8 focalizzata all'identificazione di diversi biomarcatori (di esposizione, effetto e suscettibilit\ue0) predittivi dei rischi per l'uomo associati all'inquinamento atmosferico, ai contaminanti alimentari e ai diversi stili di vita. L'approccio multidisciplinare permette l'indagine dei fattori di rischio associati all'ambiente e alla dieta e la valutazione di quelli che concorrono ad una maggiore o minore suscettibilit\ue0 ad esprimere il danno indotto da xenobiotici. Parallelamente, le ricerche sui biomarcatori di suscettibilit\ue0 sono condotte per analizzare il ruolo dei polimorfismi in geni che codificano per gli enzimi coinvolti nei processi di biotrasformazione e trasporto dei farmaci. L'obiettivo principale di questi studi \ue8 l'identificazione di trattamenti farmacologici efficaci e sicuri

BIOMARCATORI DI EFFETTO E SUSCETTIBILITA' NELLA VALUTAZIONE DEL DANNO DA RADIAZIONI IONIZZANTI IN POPOLAZIONI ESPOSTE

Negli ultimi anni lo studio degli effetti indotti dall'esposizione a radiazioni ionizzanti ha ricevuto un crescente interesse a causa del grande impiego di metodi radiologici nell'industria, e soprattutto in campo bio-medico. In particolare, i tumori associati alle radiazioni ionizzanti rappresentano, senza dubbio, i danni biologici che maggiormente suscitano preoccupazione e per i quali sono necessari specifici programmi di intervento e prevenzione. Le attuali conoscenze sulla cancerogenesi hanno portato allo sviluppo di strategie innovative che vedono l'impiego di biomarcatori in grado di rilevare alterazioni biochimiche, molecolari e cellulari correlabili ad eventi patologici critici per la salute dell'uomo. In questo contesto, i biomarcatori genetici rivestono un ruolo di estrema importanza, poichè sono in grado di identificare le alterazioni precoci al DNA associate all'esposizione, e quindi le lesioni che contribuiscono all'induzione di patologie cronico-degenerative come le neoplasie. Parallelamente, evidenze scientifiche hanno indicato che lo sviluppo del cancro dipende non solo dall'entità dell'esposizione individuale, ma anche dall'efficacia delle risposte difensive dell'organismo, risposte che possono variare drasticamente da un individuo all'altro. Di particolare interesse sono le differenze inter-individuali (suscettibilità individuale) in geni i cui prodotti intervengono nei processi di attivazione-detossificazione metabolica, riparazione del DNA e mantenimento del ciclo cellulare. Queste osservazioni, infatti, hanno portato ad ipotizzare che il rischio cancerogeno derivante da esposizione a xenobiotici possa essere modificato dal polimorfismo in uno o più di questi geni. L'obiettivo principale della presente ricerca è la valutazione del rischio tossicologico in popolazioni esposte a basse dosi di radiazioni ionizzanti in ambiente professionale attraverso l'impiego di biomarcatori di effetto e di suscettibilità. La valutazione di specifici indicatori biologici fornirà utili informazione per la comprensione dei meccanismi patogenetici che sottendono gli effetti degenerativi correlati all'esposizione cronica a radiazioni ionizzanti. Nella loro totalità i risultati ottenuti contribuiranno alla identificazione di biomarcatori predittivi del rischio per l'uomo esposto a radiazioni ionizzanti