Limonene

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Limonene
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Il limonene è un metabolita secondario, presente
in natura in numerose specie vegetali, in
particolare nella buccia di limoni e agrumi. La
molecola appartiene alla categoria dei composti
terpenici, sintetizzati nelle piante in vie
metaboliche complesse a partire dallunità a
cinque atomi di carbonio dellisoprene. L
importanza che assume questa molecola è dovuta
alla sua correlazione con la prevenzione
nellinsorgenza di alcuni tumori , nonché
possedendo spiccate proprietà antiossidanti,
risulta importante nel proteggere le cellule
dallo stress ossidativo e dalle disfunzioni
mitocondriali. In particolare il limonene si è
dimostrato efficace nella prevenzione e cura di
tumori alla mammella, cancro alla prostata,
tumori del fegato e dello stomaco.
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Come si evince dalla figura gli effetti
chemopreventivi di composti naturali, di cui il
limonene ne è un buon rappresentante, sono
molteplici e diversificati ma tutti tesi a
limitare la proliferazione cellulare o indurre
apoptosi delle cellule cancerose.
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Sono stati proposti diversi meccanismi dazione
per il limonene tuttavia essi sono stati
sperimentati solo in vitro, e in vivo solo su
modelli murini. Un primo esperimento (1), teso
a dimostrare come il limonene intervenga sulla
crescita e sulla metastatizzazione del tumore
allo stomaco, inducendo lapoptosi delle stesse
cellule tumorali. Cellule tumorali BGC-823 sono
state inoculate per via sottocutanea in topi
nudi al fine di creare la massa
tumorale. D-limonene, puro al 97, è stato
somministrato a diverse concentrazioni a quattro
gruppi randomizzati di topi un gruppo di
controllo, un gruppo trattato con un
chemioterapico (5-FU), un terzo gruppo tratta con
il limonene e il quarto gruppo assumeva una
combinazione dei due,per sette settimane. Allot
tava settimana, quando i topi sono stati uccisi,
la neoplasia è stata prelevata e pesata, nonché
valutata leventuale comparsa di metastasi a
distanza. La tabella successiva mostra i
risultati ottenuti
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Dai risultati in tabella possiamo subito notare
come la massa tumorale, espressa in grammi, si
sia notevolmente ridotta nel gruppo che assunto
limonene in forma assoluta o combinato al
chemioterapico, così come è aumentato di almeno
sei volte lindice apoptotico (AI) rispetto al
gruppo di controllo. Ultima considerazione
importante va fatta sulla riduzione del numero di
microvasi, segno di ridotta angiogenesi e di
ridotta metastatizzazione, nonché nella ridotta
produzione del fattore di crescita dellendotelio
vasale (VEGF), il quale sostiene il processo di
neoangiogenesi della massa tumorale in crescita.
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Un secondo esperimento (2) prende in
considerazione lazione svolta dal metabolita
principale del limonene, lalcool perillico(POH)
e di un suo analogo la perilaldeide (PALD). In
questo studio sono state prese cellule di
adenocarcinoma polmonare umano A549 e una linea
cellulare del carcinoma a cellula squamose della
lingua , BroTo. Dallanalisi dei dati si
ottengono i seguenti grafici
Dal grafico possiamo notare come la vitalità
delle cellule , di entrambe le linee cellulari,
sia notevolmente ridotta in seguito a trattamento
con POH e PALD indicando lelevato grado di
citotossicità sulle cellule tumorali di entrambi
i metaboliti.
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In questi altri grafici, invece il grado di
inibizione della proliferazione cellulare è
rappresentato dalla capacità di generare colonie
da parte delle linee tumorali, allaumentare
della concentrazione di POH e PALD.
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Questa tabella ci mostra invece, tenendo in
considerazione il potere pro-apoptotico dei
metaboliti, la proporzione di cellule in diverse
fasi del ciclo cellulare esposte ai monoterpeni.
Ad esempio nella linea cellulare A549 ad una
concentrazione di POH di 1mM abbiamo larresto
del 76.7 delle cellule in fase G0/G1 del ciclo
cellulare. POH e PALD quindi, a seconda delle
diverse concentrazioni, determinano larresto
delle colonie cellulari trasformate in fasi
differenti del ciclo cellulare.
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Anche da questa serie di grafici possiamo notare
come allaumentare della dose dei monoterpeni
somministrati ad altre cellule tumorali, in
questo caso (3) si trattava di 116 linee
cellulari di carcinoma del colon umano, sia per
alcool perillico che per lacido perlillico(AP),
si ha laccumulo di cellule 116 HCT nella fase G1
del ciclo cellulare. Questo incremento è
accompagnato a una marcata diminuzione della
percentuale di cellule in fase S.
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Molti studi hanno dimostrato la correlazione tra
ciclo cellulare e linsorgenza del cancro. Il
passaggio attraverso le diverse fasi del ciclo
cellulare è governato da un complesso di
proteine chinasi. Ogni complesso è costituito da
una subunità catalitica, cdk, e una proteina
associata, ciclina. La progressione del ciclo
nella fase G1 è mediata dallattività combinata
di ciclina D1/Cdk4,6 e del complesso ciclina
E/Cdk2.
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In questo immunoblot possiamo invece osservare
lespressione delle diverse proteine che regolano
il ciclo cellulare operanti sul passaggio dalla
fase G1 alla fase S. Possiamo notare, con
lutilizzo di entrambi i monoterpeni ,
dellincremento dose-dipendente dellespressione
della proteina p21, proteina che gioca un ruolo
importante nella transizione G1/S, e alla
conseguente diminuzione della ciclina D1 come già
precedentemente riscontrato. Anche lespressione
di cdk4 e cdk2 subisce una diminuzione dipendente
dalla dose di terpene somministrata. In
particolare a concentrazioni di POH di 1 mM i
livelli della ciclina D1 sono ridotti dell89.
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In questo studio invece( 4) , utilizzando cellule
del cancro alla prostata umano DU-145, si è
voluta indagare lattività antiproliferativa e
proapoptotica dellimpiego terapeutico del
limonene associato ad un comune chemioterapico,
il docetaxel.
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Come si può vedere dai grafici (A, B), la
percentuale di cellule sopravvissute è
notevolmente ridotta sia nel trattamento solo con
docetaxel che nel trattamento solo con limonene.
Altresì si può notare come,nel grafico
C,laumento progressivo della concentrazione di
limonene sia associata alla progressiva riduzione
della vitalità cellulare.
Questo studio ha posto laccento anche
sulleffetto pro-apoptotico del limonene sulle
cellule cancerose. Per analizzare lattività
apoptotica, lespressione di specifiche caspasi è
stata messa in evidenza mediante lutilizzo di
anticorpi monoclonali di topo marcati con
fluorofori.
a) Cellule di controllo
b-e) Cellule trattate con docetaxel d-limonene
per 6-12-24-48 ore rispettivamente
f) Cellule trattate con docetaxel
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(No Transcript)
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p21 p53 BAD citocromo C
Bcl-xl PARP
Bad e Bcl-xl appartengono entrambe alla famiglia
di proteina Bcl-2, di cui la prima è una proteina
pro-apoptotica, tanto che i suoi livelli
aumentano, mentre la seconda è una proteina
anti-apoptotica e di fatto i suoi livelli
risultano ridotti.
La proteina PARP è invece un enzima che partecipa
ai meccanismi di mantenimento dellintegrità
della cromatina e della riparazione del DNA.
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Lultimo studio (5) che si vuole qui considerare
è effettuato su due linee cellulari di cancro
alla mammella umano KPL-1 e MCF-7. Anche in
questo caso il trattamento è avvenuto con alcool
perillico.
PCNA (sliding clamp) funziona come cofattore
della DNA-polimerasi sia nella fase S che nella
sintesi del DNA stesso, è associata alla
riparazione del DNA. Livelli molto bassi di PCNA
si possono osservare in cellule non replicanti.
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Come abbiamo potuto notare, numerose sono le
evidenze a sostegno dellefficacia del limonene
nei confronti della proliferazione cellulare e
dellinduzione apoptotica nelle cellule
cancerose. Tuttavia si rendono necessari
ulteriori studi e sforzi affinché tale molecola
possa in futuro, entrare a far parte delle
strategie anticancro, con numerosi benefici sulla
salute umana, data la sua tossicità pressochè
nulla.