Immunogenicità e resistenza alla digestione nel glutine (e perché non coincidono sempre)

by luciano

(approfondimento 6 di Potenziale genetico e condizioni di processo nella determinazione della forza del glutine, della digeribilità e dell’immunogenicità)

Nel glutine (soprattutto gliadine e, in parte, glutenine) esiste una forte sovrapposizione tra:

  • resistenza alla digestione gastrointestinale

  • potenziale immunogenico (soprattutto nella celiachia)

ma i due concetti non sono equivalenti: la resistenza è spesso una condizione favorente, mentre l’immunogenicità richiede anche specifiche regole di riconoscimento immunologico.

1) Perché molte sequenze immunogeniche sono anche resistenti

Le regioni più “problematiche” del glutine sono ricche di prolina (P) e glutammina (Q). Questo profilo:

  • ostacola il taglio da parte delle principali proteasi umane (pepsina, tripsina, chimotripsina), che hanno bassa capacità di scindere vicino alla prolina;

  • favorisce la persistenza di oligopeptidi lunghi (10–30+ aa) nel lume intestinale.

Questo punto è descritto bene in review e studi sperimentali sulla digestione del glutine e sulla persistenza di peptidi come il 33-mer. (Cambridge University Press & Assessment)

2) Perché la resistenza aumenta la probabilità di “rimanere immunogenici” dopo digestione

Un peptide che resiste:

  • resta abbastanza lungo da contenere epitopi completi (o più epitopi sovrapposti);

  • può generare, con tagli parziali, sotto-frammenti che conservano ancora sequenze riconoscibili.

In altre parole: non è solo “sopravvivere” alla digestione, ma sopravvivere mantenendo motivi di sequenza compatibili con la presentazione immunitaria.

Studi di peptidomica/digestione in vitro su prodotti di frumento mostrano che il profilo di peptidi residui include spesso regioni note per epitope-densità e resistenza. (ScienceDirect)

3) Cosa rende un peptide davvero immunogenico (oltre alla resistenza)

Per innescare la risposta T nella celiachia, un peptide deve:

  1. essere presentabile da HLA-DQ2/DQ8 (vincoli di sequenza e “ancore”);

  2. spesso diventare più affine tramite deamidazione da parte della transglutaminasi tissutale (TG2) (conversione di Q→E in contesti specifici);

  3. essere riconosciuto da T-cellule specifiche.

Quindi è possibile avere peptidi molto resistenti che però:

  • non legano bene HLA-DQ2/DQ8,

  • non sono buoni substrati per TG2,

  • e/o non corrispondono a epitopi T noti.

Un riferimento classico sulla presentazione HLA-DQ2 di peptidi del glutine è disponibile su PNAS. (pnas.org)

4) Esempio concreto: peptide resistente ma non immunogenico

Un esempio molto utile (anche se ingegnerizzato) è descritto da Bethune et al.: gli autori hanno creato analoghi del 33-mer in cui alcune glutammine chiave sono sostituite (es. NNN-33-mer e HHH-33-mer). Questi analoghi:

  • restano resistenti alla digestione simulata (pepsina e anche digestione duodenale con proteasi pancreatiche/brush border),

  • ma non sono apprezzabilmente riconosciuti da TG2, HLA-DQ2 o T-cellule specifiche della celiachia.

Questo dimostra sperimentalmente che resistenza alla digestione ≠ immunogenicità, anche quando la lunghezza e la “prolina-ricchezza” restano simili. (PMC)

Nota: è un esempio “pulito” perché mantiene la caratteristica di resistenza ma spezza (con modifiche mirate) i requisiti immunologici di riconoscimento.

5) Sintesi

Le sequenze immunogeniche del glutine tendono a essere sovrarappresentate tra i frammenti resistenti alla digestione, perché la resistenza consente la persistenza di peptidi sufficientemente lunghi e ricchi di epitopi; tuttavia l’immunogenicità richiede anche compatibilità con la presentazione HLA-DQ2/DQ8 e spesso la modificazione (deamidazione) mediata da TG2.

Approfondimento

Finora non è stata esplorata in modo sistematico e profondo la variabilità genetica e tecnologica di tutto il pool di frammenti resistenti alla digestione, perché la maggior parte degli studi si concentra sui peptidi immunogenici noti piuttosto che sul repertorio completo dei frammenti proteolisi-resistenti in relazione a genotipo/processo. (Frontiers)

Ecco i punti chiave supportati dalle evidenze:

1. Gli studi di peptidomica mostrano la ricchezza di peptidi resistenti, ma raramente approfondiscono i non immunogenici

Le analisi basate su digestione simulata e spettrometria di massa (LC-MS/MS) evidenziano centinaia o migliaia di peptidi dopo digestione del glutine. Solo una frazione minoritaria di questi coincide con epitopi immunogenici noti; la maggior parte dei peptidi resistenti identificati nei digesti non è associata direttamente a immunogenicità negli studi pubblicati. (Frontiers)

2. L’interpretazione prevalente è ancora “focalizzata sugli epitopi”

La letteratura più recente riassume lo stato dell’arte delle metodologie per valutare l’immunogenicità potenziale (digestione + profilo peptidico); tuttavia, anche queste review sottolineano che le tecniche analitiche tendono ad isolare e quantificare gli epitopi immunogenici piuttosto che delineare un catalogo completo dei peptidi persistenti e non immunogenici. (Frontiers)

3. La variabilità genotipica è stata analizzata, ma con focus sugli epitopi immunogenici

Studi su diversi genotipi di grano mostrano che:

  • il profilo di digestione e rilascio di peptidi varia con il genotipo,

  • alcuni genotipi mostrano differenze nella quantità di epitopi immunogenici rilasciati,

  • ma raramente viene caratterizzato sistematicamente il pool di peptidi resistenti non immunogenici. (ScienceDirect)

Questo significa che, anche se esistono dataset peptidomici molto ampi, gli studi non hanno finora valorizzato la componente “non immunogenica”, ovvero i residui resistenti alla digestione ma privi di motivi di presentazione immunitaria, come oggetto di comparazione genotipica e tecnologica finalizzata a ridurre l’impatto biologico complessivo.

4. La ricerca si concentra su immunogenicità clinicamente rilevante

Gran parte della letteratura (e delle strategie di analisi) si concentra sull’identificazione o quantificazione dei cosiddetti Gluten Immunogenic Peptides (GIP), che sono i frammenti rilevabili nei digesti e nelle matrici biologiche correlati alla risposta immunitaria nei celiaci e che servono anche come marker diagnostico/monitoraggio. (ResearchGate)
Questo orienta l’attenzione verso ciò che attiva il sistema immunitario piuttosto che verso il profilo completo dei frammenti non attivanti.

Sintesi

✔ Esistono peptidi resistenti alla digestione non immunogenici nei digesti in vitro
✔ Esistono studi che li osservano indirettamente (come parte del peptidoma totale)
❌ Non esiste ancora un corpus di ricerca sistematico che:

  • mappi esaustivamente i peptidi resistenti non immunogenici,

  • confronti questa variabilità tra genotipi,

  • esplori come vari processi (fermentazione, enzimi, panificazione) influenzino quantitativamente il pool complessivo di peptidi resistenti.

In altri termini: la ricerca ha gli strumenti (digestione in vitro + LC-MS/MS) per farlo, e alcuni dati preliminari indicano variabilità genotipica nei profili di digestione, ma non è stata ancora completata una valutazione amplia del peso biologico dei peptidi resistenti non immunogenici in relazione a genotipo/tecnologia. (ScienceDir

Riferimenti utili

  • Boukid, F. et al. (2019) – A Complete Mass Spectrometry (MS)-Based Peptidomic Description of Gluten Peptides Generated During In Vitro Gastrointestinal Digestion of Durum Wheat. J. Am. Soc. Mass Spectrom. DOI:10.1007/s13361-019-02212-8 — descrive il peptidoma completo dopo digestione di grano duro, evidenziando molte sequenze resistenti, ma senza concentrarsi solo sugli epitopi immunogenici. (Springer Nature)

  • Lavoignat, M. et al. (2024) – Peptidomics analysis of in vitro digested wheat breads: Effect of genotype and environment on protein digestibility and release of celiac disease and wheat allergy related epitopes — pone la base per studiare variabilità genotipica nella produzione di peptidi resistenti e di epitopi, ma non fornisce ancora una classificazione esaustiva dei non immunogenici. (ScienceDirect)

  • Mamone, G. et al. (2023) – Analytical and functional approaches to assess the immunogenicity potential of gluten proteins. Front. Nutr. — review metodologica che riflette l’attuale orientamento verso gli epitopi. (Frontiers)

Conclusione sintetica

Ad oggi esistono robusti dati peptidomici che mostrano l’abbondanza di frammenti proteolisi-resistenti nel glutine digerito; tuttavia la letteratura ha finora privilegiato l’identificazione e quantificazione dei soli peptidi immunogenici, lasciando ancora poco esplorata la variabilità genetica e tecnologica nella produzione complessiva di residui resistenti non immunogenici e il loro possibile ruolo biologico. (Frontiers)