Glutenlightgrani con glutine leggero e tollerabile
Header Image - Gluten Light
Gluten LightMagazine & Library

Tag Archives

9 Articles

RNA-amplicon sequencing method

by luciano

“Gli attuali metodi commerciali di rilevamento del glutine non sono in grado di distinguere tra varianti di epitopi CD immunogeniche e non immunogeniche e quindi di quantificare con precisione il carico complessivo di epitopi CD di una data varietà di frumento. Il metodo di sequenziamento dell’RNA-amplicon è stato sviluppato per le trascrizioni di alfa-gliadina che comprendono i tre principali epitopi di CD e le loro varianti. Tale quantificazione è indispensabile per la corretta selezione delle varietà di frumento con basso potenziale in grado di causare la celiachia. “Quantitative and qualitative differences in celiac disease epitopes among durum wheat varieties identified through deep RNA-amplicon sequencing
Elma MJ Salentijn, Danny G Esselink, Svetlana V Goryunova, Ingrid M van der Meer, Luud JWJ Gilisse and Marinus JM Smulders Salentijn et al. BMC Genomics 2013, 14:905 http://www.biomedcentral.com/1471-2164/14/905

Abstract
“Background: Wheat gluten is important for the industrial quality of bread wheat (Triticum aestivum L.) and durum wheat (T. turgidum L.). Gluten proteins are also the source of immunogenic peptides that can trigger a T cell reaction in celiac disease (CD) patients, leading to inflammatory responses in the small intestine. Various peptides with three major T cell epitopes involved in CD are derived from alpha-gliadin fraction of gluten. Alpha-gliadins are encoded by a large multigene family and amino acid variation in the CD epitopes is known to influence the immunogenicity of individual gene family members. Current commercial methods of gluten detection are unable to distinguish between immunogenic and non-immunogenic CD epitope variants and thus to accurately quantify the overall CD epitope load of a given wheat variety. Such quantification is indispensable for correct selection of wheat varieties with low potential to cause CD.

Results: A 454 RNA-amplicon sequencing method was developed for alpha-gliadin transcripts encompassing the three major CD epitopes and their variants. The method was used to screen developing grains on plants of 61 different durum wheat cultivars and accessions. A dedicated sequence analysis pipeline returned a total of 304 unique alpha-gliadin transcripts, corresponding to a total of 171 ‘unique deduced protein fragments’ of alpha-gliadins. The numbers of these fragments obtained in each plant were used to calculate quantitative and quantitative differences between the CD epitopes expressed in the endosperm of these wheat plants. A few plants showed a lower fraction of CD epitope-encoding alpha-gliadin transcripts, but none were free of CD epitopes.

Conclusions: The dedicated 454 RNA-amplicon sequencing method enables 1) the grouping of wheat plants according to the genetic variation in alpha-gliadin transcripts, and 2) the screening for plants which are potentially less CD-immunogenic. The resulting alpha-gliadin sequence database will be useful as a reference in proteomics analysis regarding the immunogenic potential of mature wheat grains.

……omissis Limiting the abundance of CD epitopes in food products may reduce the risk of sensitization of the immune system of the group of people that are genetically susceptible for CD. In order to breed and select for wheat varieties with significantly reduced immunogenic potential to cause CD it is necessary to accurately estimate the quantity and quality of the CD epitope load in gluten. Up to now, the ability for high throughput quantification of CD epitopes by presently available assays based on T cell clones and on monoclonal antibodies is very limited, mainly because of the high complexity of the wheat material on the one hand, and the laboriousness of in vitro T cell assays and the promiscuity of the monoclonal antibodies on the other hand [22,23]. In addition, most commercial kits with monoclonal antibodies detect gluten, not CD epitopes.

A custom 454 sequence analysis pipeline was used to quantify CD epitopes and their variants in the alpha-gliadin transcriptomes of a set of 77 individual plants from 61 different durum wheat accessions, by determining the normalised transcript abundances for the respective CD epitopes and variants thereof.”

More information: https://www.yourgenome.org/facts/what-is-the-454-method-of-dna-sequencing

Nota:

Il sequenziamento del DNA è la determinazione dell’ordine dei diversi nucleotidi (quindi delle quattro basi azotate che li differenziano, cioè adenina, citosina, guanina e timina) che costituiscono l’acido nucleico.

La sequenza del DNA contiene tutte le informazioni genetiche ereditarie del nucleo, plasmidi, mitocondri e cloroplasti che sono alla base per lo sviluppo di tutti gli organismi viventi. All’interno di questa sequenza sono codificati i geni di ogni organismo vivente, nonché le istruzioni per esprimerli nel tempo e nello spazio (regolazione dell’espressione genica). Determinare la sequenza è dunque utile nella ricerca del perché e come gli organismi vivono.

La conoscenza del genoma risulta quindi utile in ogni campo della biologia e l’avvento di metodi per il sequenziamento del DNA ha accelerato significativamente la ricerca.

Ricerca di varietà di grani a basso impatto su soggetti geneticamente predisposti alla celiachia

by luciano

Cercare di prevenire, per quanto possibile, la celiachia è una sfida di grande importanza, né sono testimoni i molti studi che sono stati fatti sia per ricercare grani a basso contenuto di peptidi immunogenici (In search of tetraploid wheat accessions reduced in celiac disease-related gluten epitopes. Hetty van den Broeck, Chen Hongbing, et al. July 2010 Molecular BioSystem); (Variable Immunogenic Potential of Wheat: Prospective for Selection of Innocuous Varieties for Celiac Disease Patients via in vitro Approach. Jasmine Grover et al. Fronties Immunology 2019.); Scouting for Naturally Lowtoxicity Wheat Genotypes by a Multidisciplinary Approach. Rosa Pilloli et al. November 2018 Scientific Reports, sia per ricercare grani ugualmente idonei attraverso incroci, sia intervenendo sulla composizione del glutine del grano (Improving wheat to remove coeliac epitopes but retain functionality. Peter R. Shewry Arthur S. Tatham. J Cereal Sci. 2016 Jan; 67: 12–21).

In quest’ottica si colloca anche il:

Progetto Smart Wheat

SITEIA.PARMA in partenariato con Ciri Agroalimentare dell’Università di Bologna e Biogest-SITEIA dell’Università di Modena e Reggio Emilia ha realizzato il progetto Smat Wheat che ha permesso di individuare varietà di frumento a basso impatto su soggetti geneticamente predisposti alla celiachia per lo sviluppo di prodotti alimentari in grado di prevenirne l’insorgenza e le condizioni agronomiche più opportune per l’ottimizzazione di questa caratteristica. Il progetto comprendeva anche la formulazione e realizzazione di prototipi di prodotti commerciali e verifica clinica che tali prodotti abbiano effettivamente un impatto ridotto su pazienti selezionati. https://fesr.regione.emilia-romagna.it/por-fesr/progetti/esempi-di-progetti-finanziati/ricerca-e-innovazione-asse-1/smart-wheat. Nel video di seguito indicato sono presentate le principali caratteristiche del progetto e i prodotti che sono stati realizzati: (https://www.youtube.com/watch?v=zmlVRlRPQy8).

Sintesi del progetto Smat Wheat:

“Individuazione di varietà di frumento a basso impatto su soggetti geneticamente predisposti alla celiachia, per lo sviluppo di prodotti alimentari in grado di prevenirne l’insorgenza. Fatma Boukid, Barbara Prandi, Arnaldo Dossena, Stefano Sforza. Centro Interdipartimentale SITEIA. PARMA, Università di Parma, Parco Area delle Scienze, 43124, Parma, Italia; Dipartimento di Scienze degli Alimenti e del Farmaco, Università di Parma, Parco Area delle Scienze 17/A, 43124, Parma, Italia.
La celiachia è un’enteropatia autoimmune che si manifesta in soggetti geneticamente predisposti in seguito all’ingestione di glutine di frumento, o proteine analoghe di orzo e segale. Nonostante la predisposizione genetica alla celiachia sia abbastanza diffusa (circa 30% della popolazione), la celiachia colpisce circa 1% delle persone. Le ragioni della perdita della tolleranza immunologica al glutine nei soggetti predisposti non é ancora ben chiara, e sono state formulate diverse ipotesi, tra cui la quantità e la qualità del glutine ingerito.
76 genotipi di Triticum durum sono stati sottoposti a digestione in vitro. I peptidi contenenti sequenze note per scatenare la risposta celiaca sono stati identificati e quantificati con cromatografia liquida ifenata a spettrometria di massa. Sono stati analizzati anche sei diversi genotipi di T. durum, coltivate in 4 differenti regioni italiane, per valutare l’influenza dell’ambiente sulla produzione di peptidi coinvolti nella celiachia.
Sono stati identificati 11 peptidi contenenti sequenze note per essere coinvolte nella risposta celiaca. La quantità di peptidi immunogenici è molto variabile tra le diverse varietà di frumento, andando dai 386 ppm di Valerio ai 1661 ppm di Amedeo. Tra i 76 genotipi analizzati, 10 producono una quantità di peptidi immunogenici minore di 500 ppm, mentre 4 ne producono più di 1550 ppm. Come dimostrato dai dati, la variabilità (naturalmente alta) nella produzione di peptidi immunogenici può essere sfruttata per ridurre l’esposizione dei soggetti geneticamente predisposti.”

I 76 genotipi sono entrati a far parte dello studio pubblicato nell’articolo “Characterization of Celiac Disease-Related Epitopes and Gluten Fractions, and Identification of Associated Loci in Durum Wheat”. Il metodo rapido a cui si fa riferimento è la digestione in vitro seguita dall’analisi LC-MS, che consente di individuare peptidi immunogenici.

È stato valutato anche l’effetto dell’ambiente: la quantità di peptidi immunogenici generati dopo digestione era analoga tra le 4 regioni, ad eccezione della Sicilia, che ha mostrato un quantitativo superiore. C’è quindi un effetto genetico, ma anche un’interazione con l’ambiente.
……..omissis “ In the present study, the different influence of genetics and environment on TP, IP, α- and γ-gliadins accumulation in durum wheat was seen. Notwithstanding a prevalent effect of the environment, it had been possible to identify among modern cultivated varieties, genotypes characterized by low and stable TP and IP content across different locations. These results highlight the possibility of selecting the agronomic conditions to maximize production in terms of yield, maintaining good protein content at the same time decreasing the content of peptides involved in CD, and therefore decreasing the exposure of nonceliac predisposed subjects. An enhanced soil water content availability using improvers, and/or the use of beneficial microorganisms combined with improvement of plant physiological traits (reduced plant transpiration, suitable genotypes), might be considered to reduce the negative environmental stress that increases the grain content of peptides triggering the innate and adaptive immune response in CD patients. Interestingly, the mechanisms that determine GY and GPC seem to be uncoupled from those ruling TP and IP accumulation. This weak association creates the bases for new breeding perspectives towards genotypes with good technological properties, at the same time characterized by a low content of CD-triggering peptides. Further studies are needed to support these results in relation to environmental and management influences on soil water content and plant transpiration.” (Influence of environmental and genetic factors on content of toxic and immunogenic wheat gluten peptides. Barbara Prandi et al. European Journal of Agronomy 118 (2020) 126091.”

 

Glutine e salute

by luciano

L’argomento è oggetto di moltissimi studi e ricerche sia scientifiche che report giornalistici.
L’articolo di seguito, integralmente riportato, è una presentazione completa delle problematiche correlate al consumo di prodotti contenenti glutine.
In evidenza
“il riconoscimento delle diverse forme cliniche dovute all’ingestione di glutine”.
“l’importanza di un esame d’insieme della problematiche afferenti questa patologia come l’infiammazione della mucosa intestinale, l’equilibrio della flora intestinale, la giusta presenza degli enzimi digestivi, la correzione del deficit di assorbimento e l’aspetto immunologico”.
“la parte riguardante i danni che il glutine può arrecare alla mucosa intestinale e in che modo li provoca”.

DISTURBI CORRELATI AL CONSUMO DEL GLUTINE
Filip Dudal D.O. Institute for Functional Medicine Certified Practitioner (IFMCP) USA

“Generalmente si considera che il Morbo Celiaco sia l’unica forma di disturbo causato dall’ingestione del glutine. In realtà diversi studi scientifici, condotti dal Dr. Alessio Fasano della Harvard University, dimostrano che esistono una serie di disturbi correlati al consumo del glutine che vanno ben oltre la conclamata celiachia. Le proteine del glutine non vengono sempre completamente digerite. Ciò produce una grande quantità di sostanze che provocano una risposta immunitaria e infiammatoria cronica soprattutto nei soggetti geneticamente predisposti e in forme minori si può presentare in soggetti che non lo sono.

Sfatiamo il luogo comune. Tanti pensano che l’ingestione del glutine porti unicamente a problemi digestivi. Non è così. Il glutine può essere causa di altri sintomi definiti extra digestivi quali: dolori articolari, herpes, dermatiti, astenia, asma, disturbi neurologici e cognitivi (difficoltà di concentrazione, di memoria, lentezza mentale e abbassamento del tono
dell’umore). La mancanza di sintomi digestivi fa sì che quelli extra-digestivi sopra citati non vengano riconosciuti come correlati al consumo del glutine. In realtà, come vedremo nel corso di questo articolo, l’assunzione di glutine provoca diverse forme cliniche.
L’esposizione cronica al glutine in persone sensibili causa un’alterazione della barriera intestinale e della sua funzione selettiva di assorbimento. Ne risulta un malassorbimento delle sostanze nutritive necessarie al buon funzionamento del metabolismo corporeo.
Vi sono diversi gradi di reazione immunologica al glutine che si traducono in diverse forme cliniche.
Non si tratta sempre e solo di “celiachia o non celiachia ”. Il quadro è più complesso e comprende alcune forme allergiche, forme auto-immuni e forme non-allergiche. Si rendono dunque necessari dei test che possano mettere in evidenza ogni grado di reazione al glutine.

Il trattamento delle varie forme cliniche non deve essere solo limitato all’esclusione del glutine dall’alimentazione. Vanno considerate l’infiammazione della mucosa intestinale, l’equilibrio della flora intestinale, la giusta presenza degli enzimi digestivi, la correzione del deficit di assorbimento e l’aspetto immunologico. Una volta riconosciuta e confermata la forma clinica specifica con un pannello completo di esami di laboratorio su sangue, sulle feci e sulla mucosa orale si avranno tutti gli elementi necessari per instaurare un trattamento personalizzato ed efficace.

Per saperne di più
Il glutine è la principale proteina strutturale che compone il frumento ed è contenuto anche in altri cereali come il farro, la segale, la spelta e l’orzo.
Tante persone pensano che il Kamut® contenga meno glutine. In realtà è l’esatto contrario.

Il grano Khorasan a marchio Kamut® di origine egiziana contiene glutine spesso in quantità maggiore del frumento stesso. Fu introdotto negli Stati Uniti nel 1949 e fu dapprima denominato “Grano del Re Tut” per poi essere registrato come marchio Kamut® nel 1990.

Nell’era moderna l’industria alimentare ha favorito la selezione, lo sviluppo e la coltivazione delle varietà di grano che hanno la più alta concentrazione di glutine. Sappiamo che il glutine ha un valore nutrizionale molto limitato, ma ha la caratteristica di rendere l’impasto della farina molto viscoelastico (maglia glutinica). Infatti, in una soluzione acquosa, alcune frazioni del glutine (gliadine e glutenina) interagiscono per formare una trama proteica che intrappola l’amido e i gas durante la fermentazione dell’impasto favorendo la creazione di un prodotto alimentare più performante alla vendita e alle leggi di mercato. Di fatto questo tipo di elaborato ha una maggiore lievitazione, una migliore resistenza alla cottura e una migliore palatabilità che permettono di creare prodotti più belli e attraenti. Se ci ricordiamo, la pasta di un tempo che conteneva meno glutine, era di taglio corto e di colore tendente al marrone. Sicuramente più invitante alla vista, sono i nuovi prodotti; dalla foggia attraente ma con più glutine e meno salutari. Caratteristiche queste che ovviamente consentono una più ampia commercializzazione.
La vasta scala necessaria all’industria alimentare per arrivare a profitti sempre maggiori ha penalizzato quei grani autoctoni con minore concentrazione di glutine e ha favorito l’importazione di grani transnazionali, come il grano tenero del Canada, che consente di produrre la farina Manitoba; una farina caratterizzata dall’elevato contenuto di gliadina e glutenina che rende più facile la cottura garantendo la ricercata pasta “al dente”.
In Europa, il consumo medio di glutine contenuto nelle farine è di 10-20 grammi al giorno. Alcuni segmenti della popolazione arrivano a 50 grammi al giorno per l’alto consumo di prodotti da forno e di pasta. Statisticamente il Nord Italia conta 1 celiaco su 130 individui, nel Sud Italia si conta 1 individuo celiaco su 100. Le forme di sensibilità al glutine non- celiaca sono ben più frequenti.

Quali sono le diverse forme cliniche dovute all’ ingestione del glutine?

A. Forme Autoimmuni
1. Celiachia (potenziale, silente o sintomatica)
2. Atassia da glutine (perdita del controllo e della coordinazione muscolare)
3. Dermatite erpetiforme (Herpes con depositi di IgA nelle pustole)

B. Forme Allergiche
1. Allergia al frumento
2. Allergia con manifestazioni respiratorie, asma
3. Anafilassi Asmatica Grano-Dipendente Indotta dall’Esercizio Fisico (WDEIA – Wheat Derived Exercice Induced
Asthma)

C. Forme Non-Allergiche
1. NCGS – Non-Celiac Gluten Sensitivity – Sensibilità al Glutine Non-Celiaca
2. Ipersensibilità al Glutine

Genotipi di grano contenenti sequenze di glutine a bassa tossicità

by luciano

“Precedenti studi hanno documentato che le varietà locali e le varietà di grano più vecchie contengono più combinazioni genetiche diverse per le prolamine (proteine del grano) rispetto alle varietà moderne (10, 11). La letteratura riporta variazioni per specifiche sequenze geniche principalmente nelle regioni epitopiche di Glia-α9, Glia-α2, Glia-α20 e Glia-α nelle vecchie landraces (9). Nell’ultimo decennio nel contesto del CD, l’immunogenicità degli epitopi specifici delle cellule T è stata acquisita in prima linea (9, 12). Il potenziale immunogenico tra le diverse varietà di grano esaploide è variabile; quindi è possibile che vi siano differenze indotte dalla tecnica dell’incrocio dei grani in relazione alla presenza e tipologia di epitopi stimolatori delle cellule T nelle moderne varietà di grano (13, 14). Ciò solleva la questione se vi sia una varietà specifica di grano che è meno immunogenica e può essere utilizzata nei programmi di riproduzione per lo sviluppo di un genotipo di grano completamente sicuro per il consumo da parte dei pazienti affetti da CD ”.

Punti salienti:
• L’identificazione di specie di grano meno / non immunogeniche è una pietra miliare importante che potrebbe aiutare i pazienti o addirittura prevenire la CD.
• Con l’uso di cellule T e PBMC specifici per glutine, è possibile selezionare genotipi di grano contenenti sequenze di glutine a bassa tossicità.