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Laboratorio di biochimica degli alimenti e della nutrizione, e dello stress ossidativo uv-indotto

Staff

Tiziana Bacchetti (Professore Associato) - Responsabile

Elisabetta Damiani (Professore Associato)

Camilla Morresi (Post-doc)

Alessia Luccarini (Dottoranda)

Luisa Bellachioma (Dottoranda)

Attività di Ricerca

Le principali attività sviluppate in questo laboratorio, riguardano le linee di ricerca sotto riportate.

L’attività di ricerca svolta si avvale della collaborazione di professori e ricercatori afferenti al nostro Dipartimento ed a quelli di altre Facoltà come Medicina e Chirurgia, Agraria ed Ingegneria (UNIVPM), nonchè di ricercatori di altre università nazionali e internazionali.

I risultati ottenuti nelle linee di ricerca attivate fino ad oggi, si sono concretizzati in numerose pubblicazioni su riviste scientifiche internazionali e brevetti presenti nel sito dei docenti.

Studio della struttura e delle funzioni delle lipoproteine plasmatiche (HDL, LDL) in condizioni normali e patologiche

Nell’ambito di questa linea di ricerca sono stati messe a punto le metodologie per separare le classi principali di lipoproteine (lipoproteine a bassissima densità, VLDL; lipoproteine a bassa densità, LDL e lipoproteine ad alta densità, HDL) e le loro sottoclassi da plasma umano. Lo studio della composizione e delle proprietà chimico-fisiche delle lipoproteine (ordine, polarità) è condotto in lipoproteine isolate da soggetti normolipemici, da pazienti affetti da patologie dismetaboliche e in modelli sperimentali di lipoproteine “patologiche” tra cui le lipoproteine ossidate, glicosilate, omocisteinilate “in vitro”. L’interesse per questi modelli sperimentali, si basa su numerosi studi che hanno dimostrato che le lipoproteine, in circolo, sono soggette ad un continuo rimodellamento della composizione e delle proprietà chimico-fisiche.

Separazione delle lipoproteine plasmatiche

Separazione delle lipoproteine plasmatiche

Studio delle proprietà antiossidanti e antiaterogeniche delle lipoproteine ad alta densità (HDL): ruolo dell’enzima paraoxonasi

Le lipoproteine ad alta densità (HDL) svolgono un ruolo protettivo contro l’insorgenza di patologie cardiovascolari che è stato attribuito alla loro capacità di trasportare colesterolo dalle cellule verso il fegato (trasporto inverso del colesterolo) e alla loro capacità di inibire la perossidazione lipidica delle lipoproteine a bassa densità (LDL) e delle membrane cellulari. Nell’ambito di tale linea di ricerca, sono state messe a punto le metodiche per determinare proprietà antiaterogeniche delle HDL e per valutare l’attività della paraoxonasi-1, un enzima antiossidante associato alla superficie delle HDL.

Struttura delle HDL

Struttura delle HDL

Ruolo antiossidante delle HDL

Ruolo antiossidante delle HDL

Studio delle basi molecolari e ruolo dello stress ossidativo nella patogenesi di malattie dismetaboliche e patologie neurodegenerative

Lo stress ossidativo svolge un ruolo chiave nello sviluppo e progressione di numerose condizioni patologiche(diabete, obesità, ictus, sclerosi multipla, psoriasi, celiachia, patologie neurodegenerative…).   Nell’ambito di tale linea di ricerca, sono state messe a punto le metodiche per valutare i principali markers di perossidazione lipidica  (dieni coniugati, idroperossidi lipidici, ox-LDL) in diversi campioni biologici (plasma, liquor, tessuti..), nelle lipoproteine isolate e in cellule in coltura.

Meccanismi coinvolti nella promozione della perossidazione lipidica

Meccanismi coinvolti nella promozione della perossidazione lipidica

Ruolo aterogenico delle LDL ossidate

Ruolo aterogenico delle LDL ossidate

Studio della relazione tra alimentazione e salute e valutazione delle proprietà funzionali degli alimenti

Negli alimenti sono contenute numerose molecole che svolgono, con meccanismi diversi, un ruolo funzionale. Nell’ambito di questa linea di ricerca sono state messe a punto metodiche per valutare le caratteristiche nutrizionali degli alimenti:

  • valutazione dei livelli di antiossidanti in diverse matrici alimentari   (livelli di fenoli totali, vitamine antiossidanti, carotenoidi);

  • valutazione della capacità antiossidante totale (ABTS assay, ORAC assay, DPPH assay, DMPD assay) di alimenti e di bevande;

  • valutazione di indici di danno ossidativo nei prodotti alimentari;

  • valutazione dell’indice e carico glicemico degli alimenti in vivo”.

 

Tale linea di ricerca ha permesso di acquisire competenze per fornire consulenza nutrizionale ad aziende alimentari per etichettatura alimentare e nutrizionale e supporto scientifico per formulazione di diversi prodotti alimentari con caratteristiche nutrizionali peculiari (es. basso indice glicemico, elevato contenuto di fibra, livelli controllati e bilanciati di lipidi, carboidrati, proteine, elevati livelli di antiossidanti….). Negli ultimi anni abbiamo fornito anche supporto tecnico-scientifico finalizzato ad avviare la procedura ai fini dell’approvazione dei Claims salutistici da parte dell’EFSA (European Food Safety Authority) secondo il regolamento CE 1924/2006 e CE 353/2008 e a seguire l’iter della domanda dalla sua predisposizione, alla presentazione, fino alle fasi finali della valutazione da parte dell’Ente. Ciò ha permesso già di stabilire rapporti di collaborazione scientifica con diverse Aziende alimentari e Istituzioni pubbliche (Regione Marche, Provincia di Ancona) per lo svolgimento di progetti di valorizzazione nutrizionale di alimenti.

Piramide alimentare

Piramide alimentare

Etichetta nutrizionale

Etichetta Nutrizionale

Studio dei meccanismi d’azione di antiossidanti naturali e di sintesi

In questo ambito, l’attività di molecole antiossidanti presenti negli alimenti e bevande (polifenoli, fitosteroli, carotenoidi, vitamine antiossidanti) o di sintesi (es. nitrossidi radicali) viene valutata utilizzando diversi saggi in modelli sperimentali in vitro (cellule in coltura, lipoproteine, membrane biologiche e membrane modello) e in vivo, sia in soggetti normali che patologici.

Attività antiossidante di molecole di sintesi

Attività antiossidante di molecole di sintesi    

Attività antiossidante del tè

Attività antiossidante del tè

Studio dello stress ossidativo indotto dalle radiazioni solari UVA

Le radiazioni solari, soprattutto le UVA (320-400 nm), sono responsabili dell’ossidazione di diverse macromolecole biologiche presenti a livello intra/extra cellulare.  In questo contesto, le ricerche svolte riguardano soprattutto l’effetto degli UVA su fibroblasti di derma umano (che vengono colpite da questi raggi a livello del derma durante l’esposizione solare) le quali inducono fotoinvecchiamento, fotocarcinogenesi ed immunosoppressione.  Viene quindi studiata l’inibizione di questo danno da parte di diverse molecole antiossidanti naturali e di sintesi.

Effetti dei raggi UV sulla pelle

Effetti dei raggi UV sulla pelle

Studio di fotostabilità ed efficacia fotoprotettiva di filtri/creme solari commerciali, filtri di nuova sintesi ed estratti di origine vegetale e da organismi marini

Questa è una delle linee principali di ricerca svolte in questo laboratorio.  Alcuni filtri solari presenti nelle creme/preparazioni solari sono fotoinstabili e si decompongono quando esposti alle radiazioni solari, generando alcune volte, specie reattive all’ossigeno.  In questo contesto, viene studiata la fotostabilità di diversi filtri solari commerciali, sia organici che inorganici, presenti in sistemi omogenei (soluzione), in formulazioni cosmetiche e in nuovi veicolanti (NLC: NanoLipid Carriers), esposti a radiazioni UVA o luce solare.  Non solo la fotostabilità ma anche l’effetto (protettivo/tossico) di filtri UV e di estratti naturali di origine vegetale o da organismi marini viene determinata in formulazioni cosmetiche ed in sistemi biologici esposti agli UV.  I studi si avvalgono anche dell’utilizzo di fibroblasti di derma umano come modello sperimentale sulle quali vengono valutate diversi end-points relativi al danno ossidativo indotto dai raggi UVA.

Spettri di assorbanza di crema solare prima e dopo   l’esposizione agli UVA

Spettri di assorbanza di crema solare prima e dopo esposizione UVA

 

Schema per valutazione fotoprotettiva di creme solari

Schema per valutazione fotoprotettiva di creme solari

Strumentazione

  •  

    Lampada solare UVA (Philips Original Home Solarium, model HB 406/A)

  • Heidolph VV2000 Rotavapor con Buchi 461 Bagno termostatato
  • Centrifuga FALC 4225
  • Bilancia Analitica BEL
  • Agitatori/Piastre riscaldanti
  • pH metro
  • Sistema per elettroforesi verticale BIORAD
  • Sistema per Western Blot BIORAD
  • Cappa chimica

 

Il personale del laboratorio ha inoltre a disposizione le seguenti attrezzature:

  • Attrezzature per colture cellulari (Incubatori Thermo Scientific  BB15 Heraeus, Thermo Scientific HERACell 150i a flusso controllato di ossigeno, cappa a flusso laminare, microscopio invertito Olympus CK2)
  • Spettrofotometro UV/Visibile (Shimadzu 2700i) con sfera integrata
  • Spettrofluorimetri corredati di polarizzatori e di celle termostatate (Perkin Elmer LS55 e LS50B)
  • MyiQ Single Colour Real-Time PCR Detection System (BioRad)
  • Lettore Micropiastre (Synergy HT, BioTEK)
  • Citofluorimetro (Millipore Guava easyCyte)
  • Ultracentrifughe (Sorvall RC M150GX, Beckman Optima L-90K)
  • Centrifughe refrigerate (Beckman J2-HS, Thermo Scientific Heraeus MEGAFUGE 16R)
  • Liofillizatore (Heto DryWinner 6-85)