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articolo aggiornato il: Monday 07 September 2009

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Come si sviluppa una molecola

Intervista alla dott.ssa Antonietta Buononato* e alla Prof.ssa Emanuela Veggetti** *Responsabile Scientifico- Laboratori di Ricerche e Sviluppo Biosalts srl ** Istituto di Fisiologia Generale, Facolta' di Farmacia e Chimica Biologica, Universita' di Milano 

La collaborazione fra Universita' e Privati puo' dar luogo a ricerche e brevetti che poi vengono immessi nel mercato. L’esperienza della Biosalts


fig:1
molecole e dermocosmesi
A

molecole e dermocosmesi
B

molecole e dermocosmesi
C

fig.2molecole e dermocosmesi
A

molecole e dermocosmesi
B

La figura 1 mostra (ingrandimento 530 x)
-nel riquadro a) adipociti non trattati;
-nel riquadro b) adipociti trattati con l’ascorbil derivato stabile di carnitine sinefrine alla dose di 50 mg/ml;
-nel riquadro c adipociti trattati come sopra alla dose di 500 ng/ml.
La figura 2 mostra:
-nel riquadro a adipociti non trattati;
-nel riquadro b adipociti trattati con lipasi (10 U).

La ricerca dermocosmetica viaggia talvolta attraverso collaborazioni nuove e originali fra Aziende private e Istituti Universitari. Abbiamo posto alcune domande ai responsabili di un interessante progetto di sviluppo di nuove molecole.
Avete recentemente sintetizzato una nuova molecola che si preannuncia efficace quale principio attivo per composizioni cosmetiche, applicabili topicamente. In particolare per la prevenzione e il trattamento di inestetismi dovuti all’adiposita' localizzata e alla cascata di eventi dismetabolici a essa collegata. Come siete arrivati a questa intuizione?
Nel nostro lavoro la premessa iniziale assume un nome speciale: il rationale. Ovvero una serie di motivazioni scientifiche di natura teorica o frutto della ricerca bibliografica da cui iniziare a riflettere su quali direzioni indirizzare la ricerca.
Bene. Qual’e' stato il rationale di partenza nel caso della cellulite?
L’adiposita' localizzata (genericamente piu' nota come cellulite) e' il risultato di un fenomeno complesso che coinvolge tutti i distretti della cute, in particolare il derma, il tessuto adiposo e il microcircolo. Il termine cellulite e' perlomeno inappropriato, in quanto non ci troviamo di fronte a una malattia infiammatoria; i progressi nella conoscenza dell’alterazione vanno delineando il suo inquadramento nosografico ed e' piu' opportuno quindi parlare di Panniculopatia fibro-sclerotica dell’intersizio. Le ricerche ci dicono che i motivi predisponenti alla cellulite possono essere divisi in fattori di base: costituiti da una predisposizione genetica che condiziona alterazioni circolatorie e ormonali; fattori di natura endocrina con alterazioni a carico dell’asse ipotalamo-ipofisario-ovario. Alterazione di base e' l’iperestrogenismo, assoluto o relativo, (con abnorme risposta recettoriale tissutale a livelli ormonali fisiologici) che favorisce l’idrolipopessia, la liposintesi di trigliceridi e il loro immagazzinamento. Si associano frequentemente condizioni relative di ipotiroidismo e di ipocortisolismo con aggravio della situazione. Ci sono poi fattori aggravanti di ordine metabolico, disordini alimentari, sia quantitativi che qualitativi, disfunzione epatobiliare, stipsi, e per finire disturbi circolatori: stasi venosa/linfatica, sedentarieta'. Come si vede, sulla base di queste interpretazioni eziopatogenetiche si tratta di una condizione molto complessa in cui i farmaci utilizzabili sono lipolitici e vasculotrofici, mentre altri presidi terapeutici sono consigliati per stimolare il metabolismo del derma e la “cellularita'” della cute in generale.
Che cosa intendete con quest’ultimo concetto?
Ci riferiamo in particolare alle macromolecole della matrice intercellulare, sintetizzate dai fibroblasti che rappresentano i componenti del derma: collagene, elastina, proteoglicani, 

glicoproteine di struttura. Minerali, elementi in traccia e vitamine, che possono influenzare selettivamente i componenti del derma. Non va infatti dimenticato che nelle fasi post traduzionali del processo di biosintesi di collagene ed elastina, il grado di idrossilazione della prolina e della lisina determina il numero di queste molecole disponibili per la successiva deaminazione ossidativa in grado di formare le fibrille e le fibre in forma stabile. Numerosi e complessi glicosaminoglicani, neutri e acidi, proteoglicani e glicoproteine di struttura, sono i principali componenti della sostanza fondamentale. Tutte queste macromolecole vanno incontro, nel corso dell’esistenza di un individuo a processi di maturazione, rimodellamento, cicratizzazione, invecchiamento, processi in cui le componenti mature e/o invecchiate (per l’azione dei agenti chimici o per la presenza di radicali liberi prodotti dalle radiazioni UV) vengono sostituite e rimpiazzate da macromolecole “giovani”.
Ma da questo, come si arriva alla identificazione di un nuovo principio attivo da brevettare?
Sulla base delle premesse abbiamo pensato a una formula contenente piu' principi noti, arricchendola con una nuova molecola che presenta delle proprieta' aggiuntive, un sale di ascorbilderivato stabile e non igroscopico di L-carnitina associato a un estratto titolato di arancio amaro contenente sinefrina (il tutto coperto da domanda di brevetto PCT/IT02/00399). Passiamo a spiegarne il potenziale effetto: l’Acido ascorbico e' indispensabile nelle reazioni di idrossilazione, principalmente della lisina e della prolina, perche' agisce come donatore di elettroni nei sistemi ossidativi, reazioni chiave nelle sintesi di collagene ad elastina. Recenti ricerche inoltre indicano un secondo ruolo – piu' diretto – della vitamina C, che consiste nell’aumentare la sintesi del collagene a seguito alla sua azione nella formazione e stabilizzazione di aggregati polisomiali. Infine, come ultima funzione della vitamina nel metabolismo del tessuto connettivo, si ritiene che essa funga da carrier dei gruppi solfato necessari alla sintesi dei glicosaminoglicani. Il complesso fitoterapico ottenuto dal frutto acerbo e diseccato del Citrus aurantium, o bitter orange, e' piu' conosciuto per il sofisticato olio essenziale di cui e' ricco il suo pericarpo. In corrispondenza di precisi stadi di maturazione il frutto immaturo di “Citrus aurantium” diventa particolarmente ricco in una specifica amina adrenergica: la sinefrina e si e' rivelato molto piu' che un semplice “termogenico”, perche' aumenta l’attivita' metabolica attraverso un aumento marcato della b-ossidazione dei grassi che, a sua volta, favorisce l’aumento della massa magra e la diminuzione dell’adiposita'. L’estratto e' uno stimolante selettivo dei recettori b-3, ovvero non interviene sulle altre classi di recettori adrenergici, quali gli a-1, a-2, b-1 e b-2. Questo significa che il Citrus aurantium e' estremamente efficace senza effetti collaterali, per esempio a carico del sistema cardiovascolare, nel rilascio di adrenalina e noradrenalina dai loro depositi cellulari, e questo accade soprattutto nelle vicinanze dei recettori b-3, i piu' diffusi nel tessuto adiposo e nel fegato, responsabili dei processi di lipolisi all’interno dei depositi di grasso nel tessuto adiposo. 
Partendo da queste basi abbiamo pensato di aggiungere carnitina, il cui ruolo nel trasporto degli acidi grassi dal citoplasma all’interno del mitocondrio, dove vengono b-ossidati con produzione di energia, e' noto da lungo tempo. Si sa inoltre che la carnitina regola la termogenesi in quanto il tessuto adiposo bruno e' carnitina-dipendente, e che essa gioca un ruolo di rilievo nella glucogeneogenesi, che richiede un notevole apporto energetico derivante proprio dalla b-ossidazione degli acidi grassi. Provoca anche una migliore utilizzazione degli aminoacidi ramificati in quanto rimuove l’inibizione da prodotto esercitata dagli acil CoA, derivati dalla decarbossilazione ossidativa degli a-chetoacidi prodotti a partire dalla valina, leucina e isoleucina, e regola il metabolismo energetico dei perossisomi, consentendo “l’esportazione” dei prodotti di ossidazione parziale degli acidi grassi, che si formano in questi organelli subcellulari, con invio degli stessi ai mitocondri. La carnitina, infine, svolge un ruolo di “detossificazione” consentendo l’eliminazione di residui acilici sia di provenienza metabolica sia di derivazione microsomiale, dove alcuni farmaci e/o altre sostanze vengono biotrasformate dando origine a prodotti potenzialmente tossici per la cellula.
Un rationale molto complesso...
Solo apparentemente. Per semplificare: nel prodotto si realizza un particolare sinergismo d’azione: 1° - il complesso fitoterapico stimola l’ossidazione dei grassi di deposito; 2° - la carnitina favorisce il processo di cui sopra facilitando l’ingresso degli acidi grassi nel mitocondrio e favorendo il metabolismo intermedio; 3° - l’acido ascorbico nella sua forma stabilizzata agisce a livello del derma come cofattore nella reazione di idrossilazione indispensabile nella biosintesi di collagene, elastina e proteoglicani della matrice intercellulare.
Siamo ancora alla fase teorica. Quali sono i risultati ottenuti nella vostra sperimentazione?
Siamo partiti dalla valutazione in vitro dell’effetto lipolitico. Sono stati utilizzati fibroblasti embrionali di topo 3T3 L1, linea cellulare la cui caratteristica principale e' la tendenza ad accumulare trigliceridi nel citoplasma. Se mantenute in coltura a confluenza esse sono in grado di differenziare in adipociti con accumulo ulteriore di trigliceridi in forma di “gocce”. I risultati di questa sperimentazione dimostrano che l’ascorbil derivato stabile di carnitina e sinefrina possiede una buona attivita' lipolitica. Come si puo' osservare, confrontando i vari riquadri, i corpi inclusi negli adipociti risultano sensibilmente diminuiti a seguito della scissione dei grassi (trigliceridi) e della eliminazione dei prodotti di idrolisi (acidi grassi), evento iniziale della pannicolopatia.
Abbiamo poi provveduto alla valutazione dell’attivita' del prodotto mediante il microscopio a forza atomica (AFM), uno strumento capace di visualizzare le proprieta' superficiali di qualsiasi materiale (conduttori, isolanti e anche campioni biologici) con un alto grado di risoluzione e nel loro stato nativo, senza necessita' di fissativi. In particolare, in campo biologico, l’AFM e' stato impiegato per studiare sistemi quali la replicazione del DNA, le interazioni DNA/ proteine e proteina/proteina. In campo cosmetico risulta molto utile per studiare le caratteristiche fondamentali della cute quali l’elasticita', la rugosita'. In questa ottica si rivelano molto importanti alcune caratteristiche dello strumento quali: l’esame del campione senza trattamenti preventivi, la raccolta dei dati in forma digitale, l’immagine in 3D, la visione dell’immagine di ogni punto spaziale. Abbiamo utilizzato lo strumento per analizzare repliche della cute in soggetti prima e dopo l’applicazione del prodotto valutando in questo modo innovativo del prodotto stesso nel migliorare l’aspetto complessivo dell’epidermide.
Per finire c’e' stata una valutazione della tossicita': e' stata preparata un’emulsione olio in acqua (O/W) contenente il 2,5 di estratto fitoderivati da citrus aurantium (sinefrine) e l’1,5% di ascorbil carnitina. Dopo 24 ore di esposizione all’agente topico la tossicita' e' stata determinata mediante il test che utilizza MTT dimostrando un’alta tollerabilita' dell’emulsione.
Mancano solo i dati clinici...
Normalmente questo tipo di ricerca e' di competenza dell’azienda dermocosmetica che acquista i diritti sulla molecola. Ma noi restiamo sempre a disposizione per affiancarli.



 

 

 


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