Siero di latte di bufala: un alleato naturale contro il tumore del colon-retto

Il carcinoma colorettale (CRC) è il terzo tumore più frequente a livello mondiale e la seconda causa di morte oncologica (Sung H. et al., 2020). Lo screening per il CRC è raccomandato dall’American Cancer Society a partire dai 45 anni di età poiché, sebbene la sua incidenza stia diminuendo nei soggetti sopra i 50 anni, esso è in aumento nelle fasce di età più giovani (Wolf A.M.D. et al., 2018, Zhang J. et al.,2020 ; Zhou E. et al.,2021, Vuik F.E. et al., 2019 ; Siegel R.L. et al.,2020). Il CRC è caratterizzato da uno sviluppo lento e viene raramente diagnosticato precocemente nei giovani (Siegel R.L. et al., 2020; Kanth P. et al., 2021). Tra i principali fattori di rischio rientrano familiarità, dieta, obesità, fumo, consumo di alcol e alterazioni del microbiota intestinale (Fong W. Et al.,2020; Mukherjee A.G. et al.,2022). Le alterazioni del metaboloma intestinale, strettamente correlate al microbiota intestinale, sono state associate al CRC sia in modelli animali che nell’uomo (Yang J. et al., 2022, Mukherjee A.G. et al.,2022).

In questo contesto, l’alimentazione, quale regolatore del microbiota e del metaboloma intestinale e sistemico, rappresenta un importante strumento di prevenzione. Numerosi alimenti e prodotti naturali sono noti per le loro proprietà antitumorali. Tra questi, il siero di latte è ricco di proteine con effetto protettivo sulla carcinogenesi CRC (McIntosh G.H. et al., 1995). Studi più recenti, sia in vitro che su modello murino di xenotrapianto con cellule di CRC, hanno dimostrato che anche metaboliti non proteici del siero di latte di bufala, quali γ-butirrobetaina, δ-valerobetaina hanno effetti antiproliferativi e pro-apoptotici su cellule tumorali umane di CRC (D’Onofrio N. et al., 2021, D’Onofrio N. e Cacciola N.A. et al., 2020; D’Onofrio N. e Mele L. et al., 2020,Cacciola N.A. et al., 2022).

Lo studio

Il presente studio ha valutato l’effetto chemiopreventivo del siero di latte di bufala delattosato (DMW) in un modello murino di CRC indotto da azossimetano (AOM) che presenta le tipiche alterazioni di microbiota e metaboloma del CRC (Bird R.P.,1995; McLellan E.A. et al., 199, Agah S. et al.,2019; Xue M. et al., 2020). Parallelamente, sono stati studiati gli effetti del DMW privo di grassi (DMW/WF) su due linee cellulari umane di adenocarcinoma del colon-retto, le cellule HCT116 e HT29. Il DMW è stato ottenuto da latte di bufala mediterranea italiana (Bubalus bubalis) mediante idrolisi enzimatica e concentrazione per osmosi inversa. Il profilo metabolomico del DMW/WF (Cacciola N.A. et al., 2022) mostra otto metaboliti appartenenti a diverse classi chimiche (Tabella 1), con perdita dei composti lipofili rispetto al DMW e un contenuto di δ-valerobetaina pari a 284 µM.

I risultati hanno indicato che l’AOM induce la formazione di focolai di cripte aberranti (ACF) e tumori (Figura 1B) e che il pretrattamento con DMW riduce significativamente la percentuale di topi con ACF che presentano più di 4 cripte, l’incidenza tumorale, e la presenza di tumori multipli (Tabella 2) e il numero totale di tumori (Figura 1B) (p<0.05). Relativamente al numero totale di ACF è stata osservata solo una tendenza alla diminuzione. Nessuna lesione è stata rilevata nei gruppi controllo e DMW.

Dall’analisi istologica dei tessuti è emerso che i topi trattati con AOM presentavano displasia, iperplasia e polipi adenomatosi. Tali alterazioni risultavano attenuate nei topi trattati con AOM+DMW che presentavano una architettura tissutale meglio conservata (Figura 1C). Inoltre, il trattamento con DMW ha determinato anche una riduzione del numero di figure mitotiche (p<0.0001) attivate da AOM. A livello molecolare, il trattamento con DMW è risultato efficace anche nel ridurre l’attivazione dell’espressione di caspasi-9, caspasi-3 clivata e PARP indotta dall’ AOM. 

L’analisi del microbiota intestinale (16S rRNA) ha evidenziato differenze significative nella composizione microbica tra i gruppi a settimana 13. Il DMW e l’AOM hanno modificato rispettivamente 26 e 24 generi rispetto ai controlli, mentre tra AOM e AOM+DMW sono emerse differenze in 20 generi, in cinque casi normalizzate dal DMW. In particolare, Atopobiaceae, Ruminococcus 1 e Lachnospiraceae XPB1014, aumentati dall’AOM, sono stati riportati ai livelli di controllo dal DMW. Invece, Parabacteroides e Candidatus Saccharimonas, ridotti dall’AOM, sono stati ripristinati. Il DMW ha, inoltre, modulato altri generi associati a benefici intestinali o a processi infiammatori.

Dal punto di vista metabolico, il DMW ripristina i valori normali di acido butirrico e propionico che sono incrementati dal trattamento con AOM ha aumentato i livelli sierici, riportati ai valori basali dal DMW. L’analisi metabolomica LC–MS ha mostrato una chiara separazione dei gruppi sperimentali (PCA) e una modulazione dei glicerofosfolipidi associati al rischio di CRC, con riduzione della glicerofosfocolina e incremento di lisofosfatidilcoline nel gruppo AOM+DMW (Tabella 3).

Negli studi in vitro, il DMW/WF ha ridotto in modo concentrazione-dipendente la vitalità delle cellule HCT116 e HT29, con un effetto meno marcato sulle cellule epiteliali sane HCEC (Figure 2B e 2C).

I risultati delle analisi morfologiche, citofluorimetriche e di Western blot hanno dimostrato che il trattamento con DMW/WF induce apoptosi, con attivazione sia della via estrinseca sia di quella intrinseca (caspasi-8, -9, -3 e clivaggio di PARP) (Figure 3 e 4). 

 

Conclusioni

In conclusione, i risultati dimostrano che il DMW esercita un effetto chemiopreventivo nel modello murino di CRC indotto da AOM, riducendo la formazione e la gravità delle lesioni tumorali  e modulando positivamente il microbiota intestinale e il metaboloma sistemico. Inoltre, il DMW/WF mostra una spiccata attività citotossica e pro-apoptotica in modelli cellulari in vitro di CRC. Nel complesso, questi risultati aprono la strada a future ricerche per  l’ impiego del siero di latte di bufala (DMW) come integratore alimentare (prebiotico) per sostenere il benessere del microbiota intestinale e prevenire l’insorgere del carcinoma colorettale nell’uomo.

sinossi dell’articolo: N.A. Cacciola, T. Venneri, A. Salzano, N. D’Onofrio, M. Martano, A. Saggese, F. Vinale, G. Neglia, C. Campanile, L. Baccigalupi, P. Maiolino, M. Cuozzo, R. Russo, M.L. Balestrieri, M. J. D’Occhio, E. Ricca, F. Borrelli & G. Campanile, “Chemopreventive effect of a milk whey by-product derived from Buffalo (Bubalus bubalis) in protecting from colorectal carcinogenesis“, Cell Commun Signal,Volume 21, Article number 245, 2023, https://doi.org/10.1186/s12964-023-01271-5

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