Il ruolo degli antociani alimentari nella regolazione del metabolismo cellulare della bilirubina

Bilirubin is a classic blood biomarker used for liver function screening in healthy and sick subjects. Indeed, bilirubin is eliminated by the liver in the bile and therefore its value in the blood reflects the function of the liver. The purpose of this thesis is the study of the modulation of basal bilirubinemia by the bioactive components of the diet, such as anthocyanins. It is therefore necessary to improve knowledge on the interactions between hepatic uptake of bilirubin and drugs (Yang et al. 2017) or components of the diet. Regarding the latter, a positive relationship was found between the amount of flavonoids taken with the diet and blood levels of bilirubin (Loprinzi and Mahoney 2015). For these reasons, the best experimental approach is the study of the modulation of hepatic uptake of bilirubin by cyanidin 3-glucoside: the transport of bilirubin from the blood to the liver (uptake) is the first step in the hepatic metabolism of bilirubin. Data obtained in pharmacokinetic experiments dating back to 1969-1980 indicate the existence of at least one membrane transporter (Scharschmidt, Waggoner, and Berk 1975). However, despite decades of research, it has not yet been identified. Experimental evidence recently obtained on knockout mice indicates that transporters belonging to the OATP family do not contribute to the hepatic uptake of bilirubin (van de Steeg, Stránecký, Hartmannová, Nosková, Hřebíček, Wagenaar, van Esch, de Waart, Elferink, et al . 2012). A systematic review of the literature (Čvorović and Passamonti 2017a) suggests that the function of the bilirubin transporter known as bilitranslocase (TC 2.A.65.1.1), which binds bilirubin with high affinity, should be re-evaluated (Martelanc et al. 2016; Sabina Passamonti, Cocolo, et al. 2005a) and mediates its transport in cultured liver cells (Sabina Passamonti, Terdoslavich, et al. 2005a). The primary (L Battiston et al. 1998), secondary (Roy Choudhury et al. 2013) and tertiary (Choudhury, Sikorska, van den Boom, Bayer, Popenda, Szutkowski, Jurga, Bonomi, Sali, and Zhukov 2015) structures of this transporter has been partly defined, also with extensive use of computational approaches (Roy Choudhury et al. 2015; Venko, Roy Choudhury, and Novic 2017), but many structural details remain to be clarified. Ultimately, the results obtained from this study may guide future experimental tests in in vivo models, thanks to the knowledge acquired on the role of dietary anthocyanins in the regulation of cellular metabolism of bilirubin.

La bilirubina è un classico biomarcatore ematico utilizzato per lo screening di funzionalità epatica in soggetti sani e ammalati. Infatti, la bilirubina è eliminata per via epatica nella bile e quindi il suo valore nel sangue riflette la funzione del fegato. Lo scopo di questa tesi è lo studio della modulazione della bilirubinemia basale da parte dei componenti bioattivi della dieta, come gli antociani. E’ necessario, quindi, migliorare le conoscenze sulle interazioni tra uptake epatico della bilirubina e farmaci (Yang et al. 2017) o componenti della dieta. In merito a questi ultimi, è stata trovata una relazione positiva tra quantità di flavonoidi assunta con la dieta e livelli ematici di bilirubina (Loprinzi e Mahoney 2015). Per questi motivi l’approccio sperimentale migliore è lo studio della modulazione dell’uptake epatico della bilirubina da parte della cianidina 3-glucoside: il trasporto della bilirubina dal sangue al fegato (uptake) è la prima tappa del metabolismo epatico della bilirubina. Dati ottenuti in esperimenti di farmacocinetica risalenti al 1969-1980 indicano l’esistenza di almeno un trasportatore di membrana (Scharschmidt, Waggoner, e Berk 1975). Tuttavia, nonostante decadi di studi, esso non è ancora stato identificato. Le evidenze sperimentali ottenute recentemente su topi knockout indicano che i trasportatori appartenenti alla famiglia degli OATP non contribuiscono all’uptake epatico della bilirubina (van de Steeg, Stránecký, Hartmannová, Nosková, Hřebíček, Wagenaar, van Esch, de Waart, Elferink, et al. 2012). Una revisione sistematica della letteratura (Čvorović e Passamonti 2017a) suggerisce che si debba rivalutare la funzione del trasportatore della bilirubina noto come bilitranslocasi (TC 2.A.65.1.1), che lega la bilirubina con alta affinità (Martelanc et al. 2016; Sabina Passamonti, Cocolo, et al. 2005a) e ne media il trasporto in cellule epatiche in coltura (Sabina Passamonti, Terdoslavich, et al. 2005a). La struttura primaria (L Battiston et al. 1998), secondaria (Roy Choudhury et al. 2013) e terziaria (Choudhury, Sikorska, van den Boom, Bayer, Popenda, Szutkowski, Jurga, Bonomi, Sali, e Zhukov 2015) di questo trasportatore è stata in parte definita, anche con ampio utilizzo di approcci computazionali (Roy Choudhury et al. 2015; Venko, Roy Choudhury, e Novic 2017), ma molti dettagli strutturali restano da chiarire. In definitiva, i risultati ottenuti da questo studio potranno guidare future prove sperimentali in modelli in vivo, grazie alle conoscenze acquisite sul ruolo degli antociani alimentari nella regolazione del metabolismo cellulare della bilirubina.