La linea cellulare Caco-2 come modello “monolayer in vitro” per caratterizzare l’azione antiossidante di molecole ed estratti polifenolici di matrici alimentari, al fine di contrastare l’azione perossidativa cellulare

Abstract

Questo studio si propone di caratterizzare l’azione antiossidante e/o pro-ossidante delle componenti molecolari bioattive presenti in alcune matrici alimentari. A tal fine è stato utilizzato un modello in vitro costituito dalla linea cellulare Caco-2 in coltura monolayer. I citotipi cellulari che costituiscono questa linea cellulare prendono origine da un adenocarcinoma del colon umano. Proprio per le sue caratteristiche morfologiche si è pensato di utilizzare questo modello in vitro per testare l’effetto della attività antiossidante/pro-ossidante su una serie di estratti polifenolici di matrici alimentari e non (-Tocoferolo). Noi abbiamo realizzato per ogni estratto alimentare un profilo grafico ricavato dalla misura delle variazioni della resistenza elettrica transepiteliale (TEER) dell’epitelio monolayer. Ai valori dei TEER abbiamo associato il relativo cambiamento morfologico realizzato dall’analisi istologica eseguita sul modello colturale “in toto”. Questo tipo di analisi integrata ci ha fornito una serie di chiare valutazioni dell’azione antiossidante e/o pro-ossidante delle componenti molecolari bioattive presenti nelle matrici alimentari. L’analisi dei TEER e l’analisi istopatologica hanno dimostrato come i cambiamenti morfologici cellulari sono legati alla capacità antiossidante e/o pro-ossidante degli estratti suddetti. Noi abbiamo osservato che la capacità antiossidante degli estratti polifenolici e di altre molecole bioattive testate con questo modello colturale varia con la concentrazione e con la tipologia molecolare costituente l’estratto, fino a diventare pro-ossidante a concentrazioni elevate, questo vale per il modello cellulare in vitro che al momento dell’esperimento si trovava in equilibrio e perfettamente vitale. Noi abbiamo anche eseguito una serie di esperimenti in condizioni di stress ossidativo indotto sperimentalmente sulla coltura introducendo nel mezzo colturale un ossidante a rilascio radicalico controllato nel tempo, il 2,2’-Azo-bis (2-amidinopropane) dihydrochloride e successivamente abbiamo introdotto le stesse concentrazioni di estratti polifenolici e/o di -tocoferolo )(molecola pura utilizzata come standard), come nel precedente esperimento eseguito sull’epitelio in equilibrio. I risultati ottenuti hanno dimostrato che l’azione antiossidante della componente molecolare bioattiva, ed anche l’-tocoferolo mostravano alle concentrazioni che erano letali nel precedente esperimento, una forte azione antiossidante e protettiva sulle cellule in presenza dell’ il 2,2’-Azo-bis (2-amidinopropane) dihydrochloride, mentre le concentrazioni che nel precedente esperimento sembravano avere un azione antiossidante mostravano di non avere alcuna efficacia nel contrastare lo stress ossidativo realizzato dal 2,2’-Azo-bis (2-amidinopropane) dihydrochloride.

In this study, the antioxidant and/or pro-oxidant properties of bioactive molecules present in food matrices has been tested on a vitro model of cells line Caco-2 monolayer cultures This cells line originate from a human colon adenocarcinoma. The morphological characteristics was used to test the effect of antioxidant and/or pro-oxidant capacity on a series of polyphenolic extracts from food matrices and also of single vitamin such as -tocopherol. For each extract tested, we have also detected the cellular monolayer Trans Epithelial Electrical Resistance (TEER). This type of measurement integrated with the morphological analysis performed on the cultures "in toto". Has provided us with a clear evaluation of the antioxidant and/or pro-oxidant action of bioactive molecular present in food matrices. The analysis of TEER and the histopathological analysis have shown that morphological changes are related to cellular antioxidant capacity. We have observed that the antioxidant capacity of polyphenolic extracts change with the concentration. At high concentrations, become to show pro-oxidant effect. The cell line at the time of the experiment were in perfect balance and vitality. On the basis of these observations we have made a new series of experiments under oxidative stress. For this purpose we have added in of the cultures medium the 2.2'-Azo-bis(2-amidinopropane) dihydrochloride, this compound releases radical oxidants and then we have added it the same concentrations the polyphenolic extracts or -tocopherol. The bioactive components present in the extracts tested and the -tocopherol (vit.E) shown a protective effect on the cells against presence of 2.2'-Azo-bis(2-amidinopropane) dihydrochloride, also at the lethal concentration tested in the previous experiment (at high concentrations). Whereas at low concentrations of polyphenolic extracts that had antioxidant activity in the previous experiment, have not been able to counteract the action of the peroxidative 2.2 '- Azo- bis (2- amidinopropane ) dihydrochloride