Caratterizzazione di una frazione della farina di frumento dotata di attività biologica in vitro. (continuazione, anno 2004)

Data inizio
1 febbraio 2004
Durata (mesi) 
12
Dipartimenti
Biotecnologie
Responsabili (o referenti locali)
Dal Belin Peruffo Angelo

Le reazioni avverse ai cibi riguardano una rilevante percentuale della popolazione con una maggior incidenza per neonati e bambini (2-8%) rispetto agli adulti (1-2%) (1). Con il termine "reazioni avverse ai cibi su base immunologica" (RACI) si intende raggruppare patologie diverse per meccanismi molecolari e cellulari ma coinvolgenti comunque una risposta del sistema immunitario contro antigeni presenti nella dieta. Le prolamine sono proteine della farina di frumento sicuramente coinvolte nella induzione di alcune patologie dell’apparato gastroenterico umano (1, 2). Le reali basi molecolari di tale coinvolgimento non sono tuttavia ben chiarite. Un ruolo è sicuramente giocato dalle proprietà citossiche di alcune componenti delle proteine dei cereali inoltre alcune di queste proteine (gliadine) sono in grado di innescare la risposta immune (2). Inoltre, altre componenti delle farine non ancora identificate potrebbero essere coinvolte in altre reazioni avverse ai prodotti edibili derivati dai cereali anche su una base non immunologica (3). In ogni caso, le manifestazioni di queste patologie consistono in malassorbimento, nausea, vomito, diarrea o sintomatologie più complesse e gravi. La remissione clinica, a seguito di una alimentazione controllata priva di prodotti derivati dai cereali, dimostra il ruolo chiave giocato dai componenti molecolari presenti nelle farine dei cereali (4).
È stato dimostrato che la tossicità delle proteine del grano si manifesta a seguito di trasformazioni biochimiche delle stesse quali: proteolisi ad opera di enzimi digestivi, modificazioni enzimatiche ad opera di enzimi espressi dal tessuto epiteliale dell’apparato gastroenterico (5).
Una classe di proteine biologicamente attive e di particolare interesse dal punto di vista della fisiopatologia umana è rappresentata dalle lectine vegetali. Le lectine sono proteine in grado di legare diversi zuccheri espressi da tessuti animali. Numerose lectine possono mantenere, o recuperare, la loro attività biologica dopo esposizione ad elevate temperature e resistere agli enzimi digestivi (6-8).
Inoltre, le lectine possono essere in grado di attraversare intatte la barriera gastrointestinale ed agire non solo sul tratto gastro-enterico ma anche a livello sistemico (9). La loro attività biologica consiste nella peculiare capacità di legare gli zuccheri espressi su glicoproteine recettoriali attivando, quindi, la trasduzione di segnali attraverso questi recettori anche in assenza del loro ligando naturale. In particolare, la lectina del germe di grano (WGA) condivide con altre lectine la proprietà di stimolare la produzione, da parte di cellule del sistema immunitario, di segnali molecolari tipici dell’infiammazione (citochine pro-infiammatorie) (10, 11). Uno stato pro-infiammatorio è necessario per l’attivazione della risposta immunitaria e rappresenta, dunque, una base per l’innesco dei meccanismi immunologici responsabili, tra l’altro, delle reazioni immunopatologiche.
Se da un lato le proteine del frumento possono quindi avere una attività intrinsecamente tossica verso cellule dell’apparato gastroenterico, dall’altro le proteine con attività lectinica possono attivare importanti meccanismi immunologici. Studi riportati in letteratura sembrerebbero indicare che molecole dotate di attività agglutinante verrebbero a formarsi durante la digestione di alcune frazioni proteiche delle farine di frumento (12).
Esisterebbero quindi le basi per dare origine ai meccanismi cellulari e molecolari responsabili delle patologie multifattoriali innescati dagli alimenti a base di frumento.
Operativamente, verranno applicati i protocolli di simulazione della digestione enterica delle proteine, messi a punto nelle fasi precedenti di questa ricerca, ed i prodotti di digestione verranno sottoposti ad analisi biochimica e chimico-fisica. Successivamente si intende proseguire nella caratterizzazione biochimica e chimico-fisica delle proteine delle farine di frumento ponendo particolare attenzione su di una frazione derivante dalle prolamine, proteine note per il loro coinvolgimento nel determinismo di patologie del sistema gastroenterico umano quali il morbo celiaco. In questo modo si ipotizza di poter contribuire a definire le correlazioni tra i trattamenti tecnologici e la potenziale tossicità, almeno per gli individui sensibili, di specifici prodotti alimentari.
Infine sarà eseguita un’analisi comparativa delle attività biologiche (agglutinazione, tossicità, immunogenicità) delle frazioni dei prodotti di digestione ottenuti e dei prodotti non digeriti.
(1) R.M.Helm and A.W.Burks. Curr. Opinion Immunol. (2000) 12: 647
(2) D.D.Kasarda. Cereal Foods Word (2001) 46: 209
(3) C.Ortolani et al. Allergy (1999) 54: 27
(4) American Gastroenterological Association. Gastroenterology (2001) 120: 1526
(5) Ø.Molberg et al. Nature Med. (1998) 4: 713
(6) G.Grant et al. J. Sci. Food Agric. (1982) 33: 1324
(7) J.M.Concon et al. J. Sci. Food Chem. (1983) 31: 939
(8) D.S.Newburg and J.M.Concon. J. Agr. Food Chem. (1985) 33: 685
(9) Q.Wang et al. The Lancet (1998) 352 : 1831
(10) E.Muraille et al. Cell Immunol. (1999) 191: 1
(11) H.Haas et al. Eur. J. Immunol. (1999) 29: 918
(12) R. Di Cagno et al. Appl. Environ. Microbiol. (2004) 70:1088.

Enti finanziatori:

Ateneo
Finanziamento: assegnato e gestito dal Dipartimento
Programma: RICATENEO - Finanziamenti d'Ateneo per la Ricerca Scientifica

Partecipanti al progetto

Gianni Zoccatelli
Professore associato

Attività

Strutture