Trasporto di ossigeno e chelazione di metalli pesanti: Melcalin O2

Applicazioni di catalizzatori di trasferimento di fase di derivazione vegetale

L'ossigeno è un elemento essenziale per il nostro organismo, esso viene trasportato dall'aria che si respira ad ogni cellula del corpo dove viene utilizzato per i processi metabolici essenziali. Le cellule sono in grado di ottenere energia dal cibo attraverso la respirazione cellulare, un percorso catabolico che porta alla formazione di energia sotto forma di ATP (adenosina trifosfato). Alcune cellule sono in grado di produrre energia senza ossigeno (metabolismo anaerobico) altre, invece, possono produrre l'energia necessaria per la sopravvivenza solo in presenza di un rifornimento continuo di ossigeno (metabolismo aerobico). La sua mancanza, in questo tipo di cellule, porta ad un anomalo accumulo di scorie metaboliche all’interno del corpo, indebolendo il sistema nella lotta contro batteri, virus e altri agenti patogeni.

Senza un adeguato apporto di ossigeno, una molecola di glucosio produce 2 molecole di ATP a fronte delle 36 molecole prodotte in presenza di una idonea saturazione di ossigeno1, ciò dimostra che con una adeguata saturazione a livello cellulare il corpo è in grado di generare l'energia cellulare necessaria per mantenere una qualità di vita sana ed effettuare i processi ossidativi in modo efficace ad eliminare le scorie metaboliche nonché le tossine ambientali dal sistema; la mancanza di ossigeno può essere causata, ad esempio, da scarsa qualità dell'aria (dovuta ai gas di scarico, emissioni e fumo), da una tecnica di respirazione scorretta (si è visto che la maggior parte delle persone utilizza solo il 15% della propria capacità polmonare pertanto si avrà una scarsa ossigenazione ematica), da scarsa attività aerobica (sedentarietà), da una inadeguata ventilazione polmonare (ad esempio a causa di una broncopneumopatia cronica ostruttiva), anemia, asma ecc.

L'importanza di un adeguato apporto di ossigeno a livello cellulare è riportata da studiosi quali il dott.Otto Warburg (due volte vincitore del Premio Nobel) che afferma: “La causa primaria del cancro è la sostituzione, nelle cellule dell'organismo, di una respirazione di tipo aerobico con una di tipo anaerobico e dal dott. Arthur Guyton che sostiene: “Tutte le malattie croniche, i dolori e disturbi sono causati da mancanze di ossigeno a livello cellulare; a conferma di questo ci sono diversi studi che hanno dimostrato la relazione esistente tra ipossia e malattie renali croniche e altri che si sono interessati ad esaminare i legami tra ipossia tissutale, che si verifica quando c'è uno squilibrio tra apporto e consumo di ossigeno, ed effetti sulle cellule tumorali. In presenza di una massa tumorale l'ipossia si verifica a causa di un inadeguato apporto di ossigeno dovuto a un'esponenziale proliferazione cellulare e ad un rifornimento vascolare inefficiente. Questa condizione è un indicatore prognostico negativo nei tumori in quanto si associata a progressione tumorale e resistenza alla terapia.

L'espressione di diversi geni che controllano la sopravvivenza della cellula tumorale sono regolati dall'ipossia, ne sono un esempio i fattori di crescita che regolano la formazione di nuovi vasi sanguigni e i fattori di trascrizione che modulano l'espressione dei geni che promuovono la sopravvivenza della cellula tumorale. L'ipossia può quindi portare sia alla resistenza al trattamento che a un vantaggio nella crescita tumorale.

Il trasporto di ossigeno alle cellule viene garantito dall'emoglobina, una proteina globulare di struttura quaternaria contenente ferro; la sua molecola è simile a quella della clorofilla, sostanza presente nelle piante che conferisce il colore verde e che svolge un ruolo importante nel processo di fotosintesi.

Il problema del trasporto di ossigeno alle cellule è rappresentato dalla solubilità dell'ossigeno nello strato lipidico della cellula. Il trasferimento dell'ossigeno sciolto nell'acqua, nel siero o nella linfa a tale strato può essere promosso dai catalizzatori di trasporto di fase o PTC: sostanze capaci di legare l'ossigeno e trasportarlo al meglio ai tessuti. Si è pensato di usare determinate sostanze naturali presenti nelle alghe marine, come gli alginati, poiché sono in grado di formare chelati con minerali essenziali come ferro, manganese e magnesio, ecc. Tali strutture sono poi in grado di legare l'ossigeno, aderire alle pareti delle cellule e il trasferivi la molecola10,11,12,13, poi, essendo insolubili, sono destinate ad essere eliminate dall'organismo con le feci30.

Alghe brune

L'importanza biologica delle alghe è notevolissima: arricchiscono di ossigeno gli ambienti in cui si trovano, costituiscono un'importante fonte alimentare per l'uomo e sono usate nell'industria farmaceutica come alginati, agar-agar e carrageen.

Le alghe brune grazie all'elevata presenza di acido alginico, sono importanti nel meccanismo di bioassorbimento dei metalli pesanti; la biomassa di alghe brune ha dimostrato essere molto efficace oltre che affidabile e prevedibile nella rimozione di metalli come Piombo, Rame e Cadmio.

Acido Alginico

L'acido alginico o alginato, il sale dell'acido alginico, è il nome comune dato ad una famiglia di polisaccaridi con struttura lineare contenenti residui di acido 1,4-beta-D-mannuronico (M) e di acido alfa-L-guluronico (G) disposti in modo non regolare, ordinati a blocchi lungo una catena; le sequenze dei blocchi di M e G mostrano differenti strutture e le loro proporzioni all'interno dell'alginato determinano le proprietà fisiche e la reattività del polisaccaride, infatti, mentre la struttura costituita solo da blocchi dell'acido polimannuronico risulta lineare distesa quella costituita solo da blocchi di acido poliguluronico si presenta lineare ma più contratta: questa differenza nella conformazione molecolare tra i due blocchi è la principale responsabile della differente affinità degli alginati per i metalli pesanti.

Chelazione metalli pesanti

Haug dimostrò che alcuni metalli bivalenti hanno affinità diversa a seconda della percentuale di M e G presente nell'alginato: egli vide che l'affinità per alcuni metalli quali Piombo, Rame, Cadmio e Calcio aumentava all'aumentare del contenuto in acido guluronico.

L'alta specificità dei residui di acido poliguluronico per i metalli bivalenti può essere spiegata dalla loro struttura a "zig-zag" che può accogliere gli ioni Ca2+ (e altri ioni bivalenti) molto più facilmente.

Gli alginati, in presenza di calcio o di altri cationi bivalenti, adottano una struttura a rete ordinata nota come modello "egg-box" infatti tali cationi si legano ai blocchi -GGGG- tramite i gruppi carbossilici di due catene adiacenti formando così una struttura reticolare.

Trasporto di ossigeno ai tessuti: PTC

I catalizzatori per trasferimento di fase o PTC sono sostanze in grado di accelerare la velocità di una reazione facilitando la migrazione di reagenti, in un sistema eterogeneo, da una fase ad un'altra dove la reazione può aver luogo. Un PTC lavora "incapsulando" la specie ionica: si crea un sistema PTC-ione con un centro idrofilo contenente lo ione e un guscio esterno idrofobo che resta a contatto con la soluzione acquosa poi per effetto della natura idrofoba del guscio, il PTC tende a lasciare la fase acquosa trasferendosi in quella organica, portando così lo ione a contatto con il reagente organico.

Esempi clinici di applicazioni dei PTC

Proliferazione linfocitaria in soggetti anziani: amento risposta immunitaria

L'efficacia dei PTC è stata dimostrata anche in vivo nella popolazione anziana: sono state somministrate giornalmente 3 compresse di acido alginico (PTC-I) a 10 persone sane per 8 settimane, mentre 9 hanno ricevuto placebo. Sono stati determinati i valori dei linfociti prima dell'inizio dell'esperimento a 1, 4 e 8 settimane dall'inizio e 8 settimane dopo la fine dell'esperimento. Il risultato ha dimostrato un aumento della proliferazione dei linfociti nel periodo di trattamento e una diminuzione degli stessi dopo sospensione del trattamento indicando l'efficacia di questi prodotti nel migliorare la risposta immunitaria.

Migliore apporto di ossigeno al cervello: miglioramento nella sintomatologia dell'attacco di emicrania

La causa più frequente di emicrania è un insufficiente apporto di ossigeno al cervello. 5 pazienti affetti da frequenti attacchi di emicrania hanno ricevuto un PTC ed è stato chiesto loro di assumerne 20-25gtt (15-18 mg PTC) nel momento in cui avvertivano l'esordio dell'attacco. Poi ad un certo momento dello studio hanno ricevuto placebo al posto del PTC. I risultati indicano che i PTC hanno migliorato la sintomatologia legata all'attacco di emicrania rispetto al placebo; ciò dimostra un loro possibile uso anche in questo campo.

Effetti sui macrofagi: miglioramento risposta immunitaria

I PTC costituiti da alginati legati a cationi bivalenti sono stati testati anche sui macrofagi. Specifici PTC sono in grado di aumentare l'NO-sintetasi nei macrofagi, questa proprietà può essere utile inquanto un'alta concentrazione di NO è in grado di fermare la crescita di molti parassiti tra cui l'Eimeria, il patogeno della coccidiosi, che si replica nelle cellule ospiti come fa anche la malaria. Lo studio esaminato ha dimostrato che la somministrazione di alginati legati a metalli bivalenti promuove la formazione di NO-sintetasi, nei macrofagi, e previene lo sviluppo di tale patologia.

Conclusioni

Concludendo si può affermare che un adeguato apporto di ossigeno ai tessuti apre una strada completamente nuova nelle applicazioni farmacologiche e nella supplementazione alimentare (Melcalin O2): si è visto che legando ai PTC differenti cationi si potranno curare molte tipologie di problemi come i dolori reumatici, l'emicrania e problemi di natura allergica e immunitaria.


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