Spirulina spp Chlorella vulgaris

C. Pyrenoidosa

Aphanizomenon flos-aquae

(AFA)

MICROALGHE

RHODOPHYTAChondrus crispus

Gelidium spp

PHAEOPHYTA

Fucus sppLaminaria spp

Ascophyllum nodosum

CLOROPHYTA

Ulva lactuca

MACROALGHE

Polisaccaridi

Alginati acido mannuronico e guluronicoLaminaria e Fucus

Carragenine galattani solfato Chondrus crispus

Agar galattani solfatoGelidium

Ulvani acido iduronico e glucuronico Ulva lactuca

Fucani fucosio solfato Fucus spp

Ca-spirulan rhamn/rib/mann/fruc/gal/ Spirulina platensis

ac. gluc/ac. galat/ solfati

Attività farmacologica di composti derivati dalle alghe

Macro e micro alghe sono state studiate per l'impiego come tali o per l'isolamento di composti di interesse in funzione di farmaco. Soprattutto è la componente polisaccaridica che ha suscitato le maggiori attenzioni, ma non solo.

Dai più noti come agar, carragenine e alginati, ad altri di più recente isolamento, come gli ulvani e il Ca-spirulan. A parte gli alginati, sono tutti polisaccaridi solfati, distinguibili per la costituzione della componente glucidica, per l'abbondanza di gruppi solfato, per la conformazione D o L e la posizione dei C degli zuccheri impegnati nel legame della catena polisaccaridca. Questi polisaccaridi solfati (PS) hanno molte affinità di struttura con le molecole dei glicosamminoglicani della matrice extracellulare o della superficie di molte cellule fra cui quelle epiteliali. Ad esempio il polisaccaride isolato dall'Ulva lactuca è costituito da acido glucuronico e iduronico, quest'ultimo molto raro nel regno vegetale, ma componente dell' eparina o dell'eparan solfato. Però a differenza dell'eparina, taluni PS delle alghe sono pressochè privi di azione anticoagulante. Ciò li rende molto interessanti.

Oltre ai PS, altri composti isolati da Cianoficee e Rodoficee, non di natura polisaccaridica, hanno mostrato proprità estremamente interessanti, anche se per ora la sperimentazione è ancora scarsa: Anabaenopeptine (dei piccoli peptidi ciclici) sono degli inibitori di proteasi quali la carbossipeptidasi A (metallo proteasi), sulfoglicolipidi di alcuni cianobatteri come inibitori della transcrittasi inversa dell HIV, il Cyanovirin N che è stato inserito nei programmi della NCI, per la speimentazione come profilattico anti-AIDS, e ancora dei sesquiterpeni da alcune alghe rosse potenti inibitori della transcrittasi inversa dell'HIV.

Altri composti

Sulfoglicolipidi Cianobatteri

Peptidi ciclici anabaenopeptins AFA

Idrochinoni sesquiterpenici peyssonolo A/B Peyssonelia Rodoficee

Peptidi Cyanovirin-N Nostoc ellipsosporum

Se si esclude l'attività anticoagulante e antitrombotica da sempre oggetto di studio, le alghe e i PS da esse isolati mostrano diverse proprietà biologiche quali: antivirale, antiproliferativa, antiadesiva, immunostimolante. Tali proprietà li rendono interessanti per l'applicazione in campo farmaceutico nelle patologie virali AIDS e infezioni opportunistiche ad esso associate, tumori e arteriosclerosi. Alcune azioni minori riguardano l'effetto ipolipemizzante e anti-ulcera. C'è poi uno studio clinico molto limitato per numerosità di soggetti per l'impigo della Chlorella come supplement nella fibromialgia, nella colite ulcerosa e nell'ipertensione.

La molteplicità delle azioni biologiche dei PS è conseguenza della struttura polianionica che possono legarsi a proteine disperse nella matrice extracellulare o sulla superficie delle cellule, impedendone la funzione. In genere l'affinità per le proteine dipende dalla carica, dal PM, e dal numero e dalla posizione dei gruppi solfati. Però anche se ancora ci sono poche correlazioni, non si può escludere anche l'influenza del tipo di zucchero. L'interesse per questi composti è molto elevato e nel '95 è uscita una review su una rivista il cui titolo è molto indicativo: Drugs of The Future. Purtroppo da allora molti lavori sperimentali sono comparsi ma nessun composto è diventato farmaco. In effetti le conoscenze hanno il limte della sperimentazione in vitro, pochi studi in vivo sull'animale, ancora meno se non nulla, gli studi clinici.

PROPRIETA’ BIOLOGICHE DEI PROPRIETA’ BIOLOGICHE DEI POLISACCARIDIPOLISACCARIDI

PATOLOGIE PATOLOGIE VIRALIVIRALI

IMMUNOSTIMOLANTIMMUNOSTIMOLANTEE

ANTIPROLIFERATIVAANTIPROLIFERATIVA

ANTIADESIVAANTIADESIVA

ANTIVIRALEANTIVIRALE

TUMORETUMORE

ARTERIOSCLEROSIARTERIOSCLEROSI

Inibizione della replicazione viraleda Gen. Pharmac. 29, 497-511,1997

Ecotox. Environm. Safety 45, 208-227, 2000

• HMW Fucani, Xilomannani, carragenine galattani solfati, Ca-spirulan

• 0.01-1g/ml

• Indice di selettività: 200-250.000

• Meccanismo d’azione: si impedisce il legame fra glicoproteina virale e sito recettoriale della cellula

ospite

Eparan Eparan solfatosolfato

--

--

--gp gp 120120

CD4CD4PolisaccariPolisaccarididi

++

++

++

++ ++++

++++

++

++

++++

++

++

++

++

++++

++++

++

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HIV

CD4 + T cell

La proprietà maggiormente studiata è quella antivirale, in particolare verso il virus causa dell'AIDS, ma in generale sono sensibili all'azione dei PS i virus con involucro come Herpes simplex, virus A dell'influenza, dell'epatite A, il citomegalovirus e quello della stomatite vescicolare.

La inibizione della replicazione virale è stata osservata per Fucani, xilomannani, carragenine, galattani solfati e Ca-spirulan. E' importante che tale effetto sia disgiunto da quello anticoagulante, come è stato accertato. L'azione si sviluppa per concentrazioni comprese fra 0.01-1 mg/ml, con un indice di selettività variabile fra 200-250.000.Il meccanismo d'azione consiste nell'impedire il legame fra la glicoproteina virale e il sito recettoriale della cellula ospite. Per agire a livello della formazione del sincizio, sono necessarie concentrazioni maggiori. La diversa sensibilità dei virus potrebbe quindi dipendere dalla struttura della glicoproteina dell'involucro.

Prospettive future per l'impiego riguardano l'uso dei PS per gels microbicidi, a scopo preventivo, in quanto è anche stato osservato che impediscono l'adesione dei linfociti all'epitelio vaginale, momento iniziale dell'infezione e della trasmissione.

Prospettive future

DL-Galattano ibrido isolato da un’alga rossa Gymnogongrus torulosus attivo sul virus di Herpes simplex e Dengue a IC50 nM. E' interessante in quanto non esistono farmaci per la dengue. Anche in questo caso il meccanismo potrebbe essere quello indicato precedentemente. Ad esempio per il virus della dengue, il sito di legame con le glicoproteine dell'involucro è rappresentato dall'eparan solfato presente sulla superficie della cellula bersaglio.

IMMUNOSTIMOLAZIONE

Acemannano (da Aloe vera) è registrato negli USA per il trattamento del fibrosarcoma nel gatto e nel cane

Schizofillano e lentinano di origine fungina son usati come immunostimolanti nella terapia antitumorale in Giappone

Un'altra proprietà interessante dei PS è la capacità di stimolare il sistema immunitario. Sono già in uso alcuni PS immunostimolanti nella terapia antitumorale, come l'Acemannano dell'Aloe e Schizofillano e lentinano di origine fungina.La spirulina, la chlorella e l'AFA hanno mostrato effetti immunostimolanti in vitro ed in vivo. Da queste alghe sono stati isolati 3 nuovi PS, di PM molto alto e caratterizzati da una elevata idrosolubilità, attivi a concentrazione di 10 pM.

Polisaccaridi di PM 107 dalton, idrosolubili e attivi a 10 pM

Spirulina platensis I mmulina fagocitosi in vitro e nel pollo

Chlorella vulgaris I mmunellacellule natural killers nel topointerferone γe -IL I I neltopostimolazionedelsist .ematopoietico

AFA I mmunon atti vazionedeimonoc /iti macrofagilivelli di mR NA di IL - 1ßeTNFα

E da ultimo alcune proprietà che li rendono interessanti come sostanze antitumorale sia nella proliferazione del tumore sia nella prevenzione di metastasi. In particolare a questo riguardo sono le interazioni con fattori di crescita cellulare, fra cui il fibroblast growth factor e il Platelet derived growth factor, di cui sembra che carragenine e fucani ne inibiscano il legame con le cellule bersaglio, e l'inibizione delle proteasi della matrice extracellulare. Fucani e ulvani impediscono il passaggio delle cellule tumorali attraverso l'endotelio e i tessuti sottostanti, attraverso l'inibizione della proteolisi delle proteine della lamina basale, sottostante l'endotelio.

L'azione antiproliferativa è stata valutata non solo su linee cellulari tumorali, ma anche nei confronti di cellule endoteliali e muscolari liscie della parete vascolare. In questo caso il meccanismo che sottende l'effetto sembra essere l'inibizione dell'attivazione di proteine kinasi mediata dall'azione di fattori di crescita come Fibroblast Growth Factor, Platelet Derived Growth Factor, Heparin binding-epidermal growth factor, cui segue la traslocazione della proteina fosforilata nel nucleo e l'aumento della sintesi proteica. Questi effetti sono di interesse per l'inibizione dell'angiogenesi e delle re-stenosi vascolari per iperplasia dell'intima.

INTERAZIONE CON PROTEINE

• Fattori di crescita: fibroblast growth factor platelet growth factor

Carragenine e fucani inibiscono il legame con il corrispondente recettore sulla cellula bersaglio

• Proteasi: carbossipeptidasi A e altre proteasi della lamina basale sottostante l’endotelio

Fucani e ulvani impediscono il passaggio delle cellule tumorali attraverso l’endotelio e i tessuti

sottostanti

AZIONE ANTIPROLIFERATIVA

• Inibizione della proliferazione di

– linee cellulari tumorali*

– cellule muscolari lisce ed endoteliali della parete vascolare in vitro ed in vivo**

* Ulvani e Fucani ** Fucani

STUDI IN VIVO

• Trattamento di pazienti affetti da leucoplachia con estratto di Spirulina

• Iperplasia dell’aorta di ratto indotta da palloncino: Fucani IC50 nM

• Iperplasia dell’arteria iliaca nel coniglio indotta da restenosi stent-dipendente: riduzione del 60% con Fucano a 5mg/kg

Alcuni studi in vivo supportano in parte le evidenze in vitro. La riduzione della patologia in soggetti affetti da leukoplachia, una situazione precancerosa della mucosa orale nei masticatori di tabacco e la riduzione dell'iperplasia aortica indotta secondo due modelli sperimentali.

Recentissimamente è uscito un lavoro dove l'alga Undaria pinnatifida altrimenti nota come WAKAME, somministrata nella dieta in forma di polvere a ratti spontaneamente ipertesi, ha ridotto l'insorgenza di sintomi associati all'ictus e ne migliorava la sopravvivenza, senza influenzare la pressione. Fra i costituenti di questa alga è la frazione a carotenoidi implicata nell'effetto. La fucoxantina dell'alga riduce significativamente lo stress ossidativo delle cellule neuronali nel modello di ischemia-riperfusione. Quindi l'effetto è indipendente dalla riduzione della pressione.

In conclusione si può dire che molti degli effetti studiati sono promettenti. Va comunque confermata la validità dell'uso delle alghe o di loro estratti con studi in vivo e nell'uomo.