Le membrane cellulari dell’uomo sono la base fondamentale della vita perché attraverso di esse avvengono gli scambi selettivi tra il citoplasma e lo spazio extracellulare, scambi di materiale nutritivo, prodotti di rifiuto e molecole sintetizzate. Inoltre sulla superficie cellulare ci sono numerosi recettori di segnali biochimici, ormonali, immunologici, neurotrasmettitori, fattori di crescita e di differenziazione.
Le membrane cellulari sono formate da un doppio strato di fosfolipidi (bilamellare) le cui molecole sono orientate, internamente con le loro code idrofobe, ed esternamente con le teste idrofile, queste a base di fosfato.
Le code rappresentano lunghe catene carboniose degli acidi grassi (FA, Fatty Acids), siano essi saturi (SFA, Saturated Fatty Acids come ad es. l’acido palmitico, stearico), monoinsaturi (MUFA, Monounsaturated Fatty Acids come ad es. l’acido oleico), oppure polinsaturi (PUFA, Polyunsaturated Fatty Acids come ad es. l’acido linoleico e linolenico).
I fosfolipidi delle membrane sono formati da numerose specie di lipidi diversi, classificabili in 3 classi principali: glicerofosfolipidi, sfingolipidi e steroli (ad es. il colesterolo nell’uomo).
Uno dei componenti delle membrane è l’acido oleico (OA, Oleic Acid) e la sua incorporazione nei fosfolipidi può regolare certe caratteristiche strutturali ed alterare le proprietà biofisiche della fase bilamellare. Questa struttura può essere di tipo cristallino-liquida, quando tutte le molecole del doppio strato sono ordinate ed allineate, oppure una fase meno ordinata, con la disposizione casuale caratteristica dello stato fluido.
La temperatura ha un ruolo importante, poiché determina il grado di agitazione termica delle catene dei FA e, quindi, modifica fortemente il volume occupato dalle code stesse. Le code carboniose dei SFA spaziano per 0,32 nanometri (nm) mentre l’OA per 0,72 nm; quindi una maggiore ricchezza dell’acido oleico determina una maggior fluidità delle membrane.
Inoltre, maggiore è la lunghezza delle catene carboniose, minore è la fluidità della membrana cellulare, maggiore è l’insaturazione dei FA (n° di doppi legami) migliore è la sua fluidità.
Gli SFA hanno catene carboniose lineari più o meno lunghe (16-18 atomi di carbonio) pertanto tendono a formare una struttura della membrana bilamellare ordinata (liquido-cristallina) cosa ben diversa per i MUFA, come l’AO, il quale a metà molecola ha un doppio legame che gli conferisce una forma a boomerang (oppure a V) quindi ha una struttura meno ordinata, più semiliquida, somigliante più ai fluidi e meno ai cristalli.
Il doppio legame cis dell’OA (cis quando le molecole alle due estremità della catena carboniosa, sono localizzate nello spazio dalla stessa parte, a forma di V, a differenza di quando sono localizzate da lati opposti in tal caso viene definito trans ed assume una forma di Z allungata, come ad es. l’acido elaidico) determina una curva ad angolo di ~ 120° tra le due parti della catena carboniosa, conferendo alla struttura una forma non lineare tale da rendere la membrana cellulare maggiormente fluida rispetto ai SFA che sono invece lineari. (Leekumjorn S. et al. Biochim. Biophys. Acta, 2009; 1508–16).
Invece il colesterolo, che contiene 4 composti a struttura anello-ciclica, con una corta coda idrofobica, conferisce una certa rigidità alle membrane.
Gli FA omega 3, aumentano la fluidità della membrana e favoriscono l’abbassamento della viscosità ematica anche del 15%. [Cooper R.A. N Engl J Med 1977; 297:371-77].
Questo concetto della fluidità della membrana cellulare è importante se pensiamo al globulo rosso, che ha un diametro di 7 µm, e che quando porta l’ossigeno ai tessuti, deve attraversare i capillari del microcircolo deformando la sua forma, da biconcava, a quella di paracadute allungato, per consentirgli di passare i capillari del diametro di 2-3 µm; chiaramente una maggiore fluidità della membrana facilita questa deformabilità quindi l’ossigenazione dei tessuti periferici.
Per l’importanza funzionale che ha l’acido oleico ricordo che l’analisi chimica dei vari tessuti del corpo umano ha evidenziato che in esso è il FA più abbondante (tessuto adiposo sottocutaneo 50%; muscolo scheletrico 51% (in trigliceridi) e 15% (in fosfolipidi); cuore 12%; aorta 31%; fegato 35%; cervello 17%; liquido cerebrospinale 25%; sangue intero 21%; globuli rossi 18%)
Quindi mentre sono state raccomandate rigide restrizioni sul consumo dei SFA (< 10% delle calorie giornaliere totali; meno del 7% per gli individui ad alto rischio) e il consumo di PUFA (< 10%), al contrario, possono fornire fino a 20 – 25% delle calorie giornaliere totali.
Il consumo regolare di olio di oliva aumenta la concentrazione (fino al 15%) dell’OA nei lipidi delle membrane plasmatiche [Ruiz-Gutierrez V. et al. J. Hypertens. 14 (1996) 1483–90; Escrich E. et al., Curr. Pharm. Des. 17 (2011) 813–30].
Nella componente fosfolipidica bilamellare sono collocate, con importanti funzioni fisiologiche, numerose proteine (di ancoraggio, trasportatori, recettori di segnali extracellulari, enzimi che generano segnali intracellulari…), una piccola percentuale di glucidi, in forma di glicoproteine / glicolipidi, e molecole di colesterolo che stabilizzano la membrana.
Le proteine sono sensibili all’ambiente fosfolipidico in modo che la loro attività può essere modificata da cambiamenti nella composizione lipidica della membrana. Pertanto, l’OA induce un aumento della propensione alla fase non lamellare delle membrane alterando l’interazione e l’attività delle proteine G (famiglia di molecole che quando attivate svolge una reazione enzimatica – GTPasi). Anche il trasporto di ioni (es. sodio) e di altre molecole, attraverso proteine integrali di membrana, è modificato dai cambiamenti della fluidità.
Le modifiche di fluidità delle membrane cellulari, legate ad un maggior contenuto di OA, portano anche ad alterazioni delle proteine ancorate alle membrane con funzione di transito per biomolecole o modifiche di recettori di segnali o molecole ad attività enzimatica (fosfolipasi, sfingomielinasi, l’adenilciclasi…). Questo ad esempio spiega la riduzione della pressione arteriosa determinata dall’OA dove il cambiamento adattativo nella struttura del doppio strato fosfolipidico modifica la regolazione del recettore α2-adrenorecettore / proteina G (GTPàGDP) / adenilil-ciclasi-cAMP (ATPàcADP+PPi) / protein-chinasi A (PKA) nella via vasodilatatoria [Alemany R. et al., Hypertension 43 (2004) 249–54]. Nel contempo porta a modifiche adattive dei recettori delle vie della vasocostrizione del vaso [Inositolo-trifosfato (IP3), Ca2 +, diacil-gliceroli (DAG) e Rho chinasi). [Alemany R.; et al. Hypertension 43 (2004) 249–54; Alemany R. et al. J. Lipid Res. 47 (2006) 1762–70]
L’OA migliora la flessibilità della proteina trans-membrana che trasporta il glucosio all’interno della cellula (GLUT4) nei tessuti insulino-sensibili (muscolo scheletrico, cuore e tessuto adiposo). Questi risultati sono in accordo con studi sull’uomo che dimostrano che i grassi alimentari ricchi di OA e poveri in SFA migliorano la sensibilità all’insulina, nel periodo post-prandiale [Lopez S. et al., Am. J. Clin. Nutr. 93 (2011) 494–99].
Analisi dei FA, eseguite post-mortem, della corteccia frontale della materia grigia di pazienti che hanno sofferto di demenza di tipo Alzheimer grave, rispetto a campioni da individui neurologicamente normali, hanno rivelato una diminuzione significativa dell’OA e dell’acido docosaesaenoico (un omega 3). È stata osservata, in questa patologia, una relazione inversa tra OA e acido stearico suggerendo che l’OA è importante per preservare lo stato di omeoviscosità delle membrane delle cellule neuronali.
Bibliografia
Lopez S. et al. Membrane composition and dynamics: A target of bioactive virgin olive oil constituents. Biochimica et Biophysica Acta 1838, (2014);1638–56
Vujovic A. L’acido oleico dell’olio d’oliva, molto più di un semplice acido grasso, TN 22/06/2018
Vujovic A. L’olio di oliva tra storia e scienza. 2020, Tozzuolo Editore, Perugia. Cap. 17.5 e 17.6, pg. 354-359.
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