In evidenza. Il grano duro Levante, tra quelli analizzati, è quello con un minor contenuto di peptidi immunogenici: “Seppure non “sicuro” per i pazienti celiaci, l’utilizzo di questa varietà, ad esempio nelle formulazioni di baby food, potrebbe ridurre l’esposizione durante il periodo più critico per lo sviluppo della malattia (Ivarsson et al., 2002).”
La ricerca “Composition of peptide mixtures derived from simulated gastrointestinal digestion of prolamins from different wheat varieties. Barbara Prandi et al. 2012. Journal of Cereal Science” analizza 24 varietà di grani (tenero e duro) allo scopo di classificarli in funzione della quantità e tipologia di peptidi tossici ed immunogenici. La ricerca sottolinea che “ Seppure non “sicuro” per i pazienti celiaci, l’uso di questa varietà, ad esempio nelle formulazioni di baby food, potrebbe ridurre l’esposizione durante il periodo più critico per lo sviluppo della malattia (Ivarsson et al., 2002)”.
Riassunto
“Il contenuto di gliadina nel grano è molto variabile, sia qualitativamente che quantitativamente, in funzione della genetica della pianta e delle condizioni di crescita. Le gliadine sono tra i maggiori fattori scatenanti della celiachia: i peptidi derivati dalla digestione gastrointestinale di queste proteine e assorbiti dalla lamina propria provocano le reazioni immunologiche che danneggiano la struttura dei villi nei soggetti affetti. Nel presente lavoro, le miscele peptidiche generate dalla digestione gastrointestinale simulata della frazione prolaminica estratta da diverse varietà di frumento (Triticum turgidum subsp. durum e Triticum aestivum) sono state caratterizzate mediante tecniche LC/MS e LC-MS/MS. I peptidi correlati alla quantità di a-gliadina, così come i peptidi tossici e immunogenici per i pazienti celiaci sono stati identificati e quantificati utilizzando uno standard interno marcato isotopicamente. La quantificazione ha dimostrato forti differenze tra le varietà testate. Alcuni campioni, appartenenti alla stessa varietà e/o area di coltivazione, hanno mostrato un contenuto inferiore di α-gliadina, e una minore quantità di peptidi tossici e immunogenici.”
….omissis. Conclusioni
“In diverse varietà di frumento sono stati identificati e quantificati i principali peptidi prodotti dalla digestione gastrointestinale simulata della frazione prolaminica. Diverse varietà di grano hanno portato a risultati variabili in termini di quantità e tipo di peptidi prodotti. Per quanto riguarda i peptidi patogeni correlati alla malattia celiaca, questi dati sono anche di grande interesse dal punto di vista epidemico, in quanto indicano un’elevata variabilità tra i campioni di grano, e questo potrebbe avere un diverso impatto sullo sviluppo della malattia celiaca. Sebbene tutti i campioni di grano siano risultati capaci di generare peptidi patogeni durante la digestione (quindi nessuna varietà può essere considerata “sicura” per i pazienti celiaci), le miscele di peptidi derivate dalla digestione di T. aestivum contengono peptidi meno tossici rispetto a T. durum e T. turanicum, mentre i peptidi immunogenici erano meno abbondanti nei digeriti di T. durum rispetto a T. aestivum e turanicum. Tra i campioni di T. durum, invece, è stata osservata una variabilità piuttosto elevata: D240 era la varietà con il minor contenuto di peptidi tossici, mentre Levante era quella con un minor contenuto di peptidi immunogenici. Seppure non “sicuro” per i pazienti celiaci, l’utilizzo di questa varietà, ad esempio nelle formulazioni di baby food, potrebbe ridurre l’esposizione durante il periodo più critico per lo sviluppo della malattia (Ivarsson et al., 2002).”
Note:
The innate immune response is activated by some sequence of gluten-derived peptides (PSQQ, QQQP, QPYP and QQPY) (Cornell, 1996; De Ritis et al., 1988), that induce the production of interleukin-15 (Londei et al., 2005).
The adaptive immune response, instead, begins with the recognition of some T-cell epitopes in gluten-derived peptides (Ciccocioppo et al., 2005), which are bound by antigen presenting cells that express the human leukocyte antigens DQ2 or DQ8 (Farrell and Kelly, 2002). Moreover, in the lamina propria, the enzyme tissue transglutaminase catalyzes the deamination of specific glutamine residues in the immunogenic peptides (Van de Wal et al., 1998a), causing a stronger immunological response (Molberg et al., 1998). These complexes are recognized by T-cells that induce the intestinal epithelium damages (Nilsen et al., 1998).
Both toxic and immunogenic peptides can reach the lamina propria taking advantage of mucosal defects allowing their passage between or through the epithelial cells (Matysiak-Budnik et al., 2003).
Immunogenic peptides contain one or more epitopes, whose sequence is recognized by HLA-DQ2 or HLA-DQ8 cells: the epitopes found in several identified peptides were PFPQPQLPY (glia-aI), PQPQLPYPQ (glia-aII) (Arentz-Hansen et al., 2000), PYPQPQLPY (glia-aIII) (Arentz-Hansen et al., 2002) and FPQQPQQPF (glia-gII) (Spaenij-Dekking and Koning, 2005). The first two epitopes were contained in a peptide identified as immunodominant after wheat challenge in celiac people in the study of Tye-Din et al. (2010). Interestingly, the immunodominant HLA DQ8-restricted alphagliadin T cell epitope (QGSFQPSQ), proposed to be one of the major triggers of celiac disease (Van de Wal et al., 1998b) was not found in the digested extract, probably because it contains a cleavage site for pepsin and chymotrypsin, that breaks the peptide bond at the C-terminal of phenylalanine.
Parole chieve: grano duro, grano tenero, peptidi tossici; peptidi immunogenici
Gluten is a complex of reserve proteins found in wheat, barley and rye, composed of gliadins (the alcohol soluble fraction) and glutenins (soluble in dilute acids with denaturing agents) (Osborne, 1907). Gluten-derived peptides are formed in the gastrointestinal tract from the incomplete digestion of gluten proteins. As a matter of fact, gluten is not completely digested from gastric, pancreatic and intestinal proteases due to its high content of proline (Stepniak et al., 2006), since the cyclic structure of this amino acid interferes with the enzyme accessibility to the peptidic bond. Thus, from the gastrointestinal digestion of gluten, proteolitically resistant peptides are formed, some of them implicated in the pathogenesis of celiac disease (Shan et al., 2002).
In different wheat varieties, the main peptides produced by simulated gastrointestinal digestion of the prolamin fraction were identified and quantified. Different wheat varieties led to variable outcomes in terms of amount and type of peptides produced. As far as pathogenic peptides related to celiac disease are concerned, these data are also of high interest from the epidemic point of view, since they indicate a high variability among the wheat samples, and this might have a different impact on celiac disease development. Although all wheat samples were found to generate pathogenic peptides upon digestion (thus no variety can be considered “safe” for celiac patients), peptide mixtures derived from the digestion of
T. aestivum samples were found to contain less toxic peptides than
T. durum and T. turanicum, while immunogenic peptides were less abundant in T. durum digests than in T. aestivum and turanicum. Among T. durum samples, on the other hand, a quite high variability was observed: D240 was the variety with the lower content of toxic peptides, while Levante was the one with a lower content of immunogenic peptides. Albeit not “safe” for celiac patients, the use of this variety, for example in the formulations of baby food, could reduce the exposure during the most critical period for the development of the disease (Ivarsson et al., 2002).
As far as cultivation area/farming practices are concerned, the impact is less evident, but somehow present. Given the variety, which is the most important determinant, some areas of cultivation seem to promote a greater content of a-gliadins, toxic and immunogenic peptides in digests, whereas in digested wheat cultivated in other places, less of these peptides seem to be present. Obviously, a more extensive study (in term of varieties and cultivation areas tested) is needed, besides a comparison between different years of cultivation. Moreover, further studies will be needed in order to better define in vivo the role of the identified peptides and to also define the best farming practices which can further lower wheat pathogenicity.
In diverse varietà di frumento sono stati identificati e quantificati i principali peptidi prodotti dalla digestione gastrointestinale simulata della frazione prolaminica. Diverse varietà di grano hanno portato a risultati variabili in termini di quantità e tipo di peptidi prodotti. Per quanto riguarda i peptidi patogeni correlati alla malattia celiaca, questi dati sono anche di grande interesse dal punto di vista epidemico, in quanto indicano un’elevata variabilità tra i campioni di grano, e questo potrebbe avere un diverso impatto sullo sviluppo della malattia celiaca. Sebbene tutti i campioni di grano siano risultati capaci di generare peptidi patogeni durante la digestione (quindi nessuna varietà può essere considerata “sicura” per i pazienti celiaci), le miscele di peptidi derivate dalla digestione di T. aestivum contengono peptidi meno tossici rispetto a T. durum e T. turanicum, mentre i peptidi immunogenici erano meno abbondanti nei digeriti di T. durum rispetto a T. aestivum e turanicum. Tra i campioni di T. durum, invece, è stata osservata una variabilità piuttosto elevata: D240 era la varietà con il minor contenuto di peptidi tossici, mentre Levante era quella con un minor contenuto di peptidi immunogenici. Seppure non “sicuro” per i pazienti celiaci, l’utilizzo di questa varietà, ad esempio nelle formulazioni di baby food, potrebbe ridurre l’esposizione durante il periodo più critico per lo sviluppo della malattia (Ivarsson et al., 2002).
Per quanto riguarda le aree di coltivazione/pratiche di coltivazione, l’impatto è meno evidente, ma in qualche modo presente. Data la varietà, che è il determinante più importante, alcune zone di coltivazione sembrano favorire un maggior contenuto di a-gliadine, peptidi tossici e immunogenici nei digeriti, mentre nei grani coltivati altrove, questi peptidi sembrano essere meno presenti . Ovviamente, uno studio più ampio (in termini di varietà e zone di coltivazione testato) è necessario, oltre che un confronto tra diversi anni di coltivazione. Inoltre, saranno necessari ulteriori studi per definire meglio in vivo il ruolo dei peptidi identificati e per definire anche le migliori pratiche agricole che possono ridurre ulteriormente la patogenicità del grano.