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Coronavirus, sistema immunitario e alimentazione (aggiornamento 28-05-2020)

by luciano

Il sistema immunitario

Il sistema immunitario (innato ed adattivo) è l’unica arma che il corpo ha per combattere il nuovo coronavirus covid-19. Ad oggi non ci sono cure o vaccini in grado di debellarlo. L’analisi delle modalità con cui il virus infetta ha ampiamente dimostrato che la sua letalità è strettamente correlata con la salute dell’individuo: più patologie sono presenti più il virus è letale. La popolazione colpita dal virus in modo grave presenta un’età piuttosto avanzata in concomitanza con una salute più fragile. Il virus infetta anche persone più giovani che reagiscono in modo più efficace all’infezione a meno di non avere patologie pregresse importanti. E’, dunque, essenziale che il sistema immunitario di ogni persona sia al massimo dell’efficienza in modo da poter fronteggiare il virus con la massima efficacia. Lo stress e l’alimentazione giocano un ruolo di primo piano nel conservare in buone condizioni il sistema immunitario e, se i tempi che viviamo non ci aiutano a certo a diminuire lo stress, l’alimentazione può essere più facilmente adattata per meglio mantenerci in salute.

Importanza dell’alimentazione
Su questo tema la medicina è piena di utili consigli ma va richiamato in modo particolare il ruolo degli alimenti prodotti con farina di grano e/o farro perché sono presenti in maniera massiccia nella nostra dieta. E’ necessario evidenziare quanto frequenti siano le malattie e i disordini grastro-intestinali derivanti dal consumo di prodotti realizzati con grano. Tra cui: sensibilità al glutine non celiaca (NCGS – non celiac gluten sensivity) [1], la sensibilità al grano non celiaca (NCWS-non celiac wheat sensivity) [2], la sindrome dell’intestino irritabile (IBS) [3], glicemia, sensibilità alle ATI (amylase trypsina inibitors) [4]; sensibilità alle FODMAP’s (Fermentable Oligo-, Di- and Mono- saccharides And Polyols) [5]; infiammazione intestinale (IBD inflammatory bowel disease) [6]. Per ridurre l’incidenza di queste patologie, spesso debilitanti, la ricerca scientifica da molto tempo ha suggerito non solo di ridurre la quantità degli alimenti che causano una reazione avversa del sistema immunitario ma anche di introdurre nella dieta prodotti realizzati con grani ricchi di fibra vegetale più digeribili e più tollerabili [7]. La riduzione di questo tipo di alimenti, però, se portata all’eccesso con una rimozione totale può comportare lo sviluppo di una nuova reattività verso l’alimento sostitutivo, magari con gli stessi sintomi di prima. Un esempio è rappresentato dalla reattività al glutine; in questo caso spesso i medici consigliano il consumo di cibi “gluten-free” e la sostituzione del frumento utilizzato, per esempio, con il riso. La totale eliminazione del glutine provoca inoltre una sensibile disbiosi intestinale [8]. Alimenti assunti in eccesso possono provocare la reazione del sistema immunitario [9]. In molti casi, quindi, è sufficiente diluire l’assunzione di quell’alimento verso il quale il nostro sistema immunitario reagisce (studi di Cai, pubblicati nel 2014 su PLoS One). Va precisato che l”infiammazione da cibo dovuta al glutine non è da confondersi con la celiachia, o con l’allergia IgE-mediata al frumento.

Microbiota intestinale

“Il microbiota intestinale è uno degli elementi fondamentali di tutto l’ecosistema intestinale. Quest’ultimo, infatti, comprende tre componenti: la barriera intestinale, che è un filtro molto selettivo e importante per il benessere dell’intero organismo, una struttura di tipo neuroendocrino oggi chiamata comunemente secondo cervello e, infine, il microbiota intestinale che, pur non essendo un vero organo perché funzionalmente ci appartiene anche se non dal punto di vista anatomico, da sempre ci accompagna nell’evoluzione filogenetica (dott. Edoardo Felisi dell’Università di Pavia)”. E’ costituito prevalentemente da batteri, lieviti, parassiti e virus. La loro condizione di equilibrio è definita di eubiosi. Equilibrio che permette alle varie componenti del microbiota intestinale di svolgere in modo efficace una serie di funzioni essenziali: funzioni di tipo metabolico, quindi sintesi di sostanze utili all’organismo, di tipo enzimatico, di protezione e stimolo verso il sistema immunitario e di eliminazione di tossici. Funzioni da cui dipende la salute generale dell’organismo. Tra I principali componenti del microbiota troviamo le colonie batteriche: Firmicutes, Bacteroides, Proteobacteria e Actinobacteria. Firmicutes e Bacteroides rappresentano circa il 90% . La ricerca scientifica ha dimostrato come il variare del rapporto tra queste componenti faciliti e promuova uno stato di disbiosi che può comportare malattie dell’apparato digerente. Può inoltre avere un ruolo in malattie come il diabete, l’obesità, la dermatite, le patologie cardiovascolari, l’Alzheimer, il Parkinson ecc. Il microbiota varia con l’età e, soprattutto con l’alimentazione. Infezioni e farmaci (assunti in modo cronico) sono i fattori che incidono negativamente nella composizione del macrobiota cosi come le diete iperproteiche o con troppi carboidrati e stili di vita sbagliati (non fare attività fisica, fumo, l’abuso di alcool, ecc.) protratti nel tempo. La disbiosi, soprattutto cronica comporta anche importanti alterazioni funzionali che coinvolgono soprattutto la barriera intestinale. La barriera intestinale è formata da strutture chiamate “giunzioni serrate” o “thight junction” che mettono in collegamento le varie cellule intestinali e che permettono il passaggio bidirezionale di sostanze dal lume intestinale al torrente circolatorio. Sono strutture proteiche che traggono grande beneficio e sono molto condizionate nella loro funzionalità da sostanze come gli acidi grassi a catena corta, prodotti proprio dal metabolismo del microbiota intestinale. L’alterazione del microbiota intestinale, se protratta a lungo, comporta l’alterazione della funzionalità delle giunzioni serrate e quindi il passaggio di sostanze tossiche, di allergeni, di microbi nel sistema circolatorio e quindi dall’intestino a tutto l’organismo.

Sintesi degli aspetti più importanti riguardanti la digeribilità e la tollerabilità di prodotti realizzati con grano/farro (con esclusione dei soggetti celiaci):

Glutine: aminoacidi, digestione, peptidi tossici e immunogenici

by luciano

Gliadina e Glutenina
Sono le proteine del grano (la gliadina, solubile in alcol e la glutenina, insolubile in alcol.) e sono composte da catene di aminoacidi (1). La gliadina è costituita dall’unione di circa 100-200 amminoacidi (principale responsabile della celiachia), e la glutenina, costituita dalla combinazione di circa 2.000-20.000 amminoacidi. Il legame covalente che unisce due amminoacidi prende anche il nome in biochimica di “legame peptidico”. Una catena di più amminoacidi legati attraverso legami peptidici prende il nome generico di peptide o polipeptide o di oligopeptide se il numero di amminoacidi coinvolti è limitato; uno o più polipeptidi, a volte accompagnati da altre strutture ausiliarie o ioni dette cofattori o gruppi prostetici, costituiscono una proteina. Gli aminoacidi (o amminoacidi) sono l’unità strutturale primaria delle proteine. Possiamo quindi immaginare gli aminoacidi come mattoncini che, uniti da un collante chiamato legame peptidico, formano una lunga sequenza che dà origine ad una proteina.
Le proteine dei cereali solubili in alcol sono denominate: prolammine.
La prolamina del grano è la gliadina, dell’orzo l’ordeina, della segale la secalina, dell’avena l’avenina. I diversi tipi di prolamine contengono diversi aminoacidi e quanto più alto è il contenuto di prolina e glutamina (che sono alcuni degli aminoacidi che la compongo) tanto più quella prolamina, e quindi i peptidi di quel cereale saranno tossici (2) per il paziente affetto da malattia celiachia. I livelli più elevati di prolina e glutamina sono nel grano, orzo e segale. Anche le glutenine hanno alcune sequenze tossiche per i celiaci ma risultano essere molto meno attive nel sollecitare la risposta avversa del sistema umanitario dell’uomo.

L’importanza fondamentale della maturazione

by luciano

La lunga maturazione di un impasto consente ai LAB (lattobacilli della pasta madre), insieme anche alle proteasi della farina, di attivare i processi enzimatici, chimico-fisici responsabili delle qualità organolettiche del prodotto finito come della sua shelf life. La durata del processo di maturazione è essenziale affinché i processi che attiva possano svolgere pienamente la loro attività.

Le lunghe maturazioni consentono ai LAB (lattobacilli della pasta madre), insieme anche alle proteasi della farina, di attivare il processo d’idrolisi delle proteine del glutine e, quindi, anche della frazione immunogenica; frazione che con Lab selezionati può essere anche degradata completamente. Questa tecnica -LAB selezionati- è già stata utilizzata della ricerca per ottenere la completa distruzione della frazione tossica (e, ovviamente, la distruzione totale della maglia glutinica –gluten network-) ed è stata utilizzata per ottenere una farina deglutinata. Nel corrente uso, invece, la pasta madre contiene un pool di lattobacilli estremamente variabili. Il nuovo metodo consente, quindi, per una determinata farina con pasta madre realizzata con la stessa farina (o con la farina di grano monococco come precisato nella descrizione del nuovo metodo), di ottenere un impasto con la maturazione più lunga possibile, con una maglia glutinica idonea, comunque, a essere poi utilizzata per avere un prodotto finito valido secondo gli usuali criteri (i cosiddetti requisiti o descrittori qualità).

“I diversi microrganismi impiegati durante la fermentazione hanno un metabolismo complesso che non si limita ad apportare all’impasto solamente modifiche macroscopiche legate all’utilizzo degli zuccheri per la produzione di anidride carbonica (agente primario della lievitazione). Questi microrganismi sono dotati, infatti, di enzimi capaci di modificare anche sostanzialmente la composizione dell’impasto. In generale quest’azione della flora microbica fermentante è tanto più evidente quanto più il tempo di lievitazione è lungo e quanto più varia è la tipologia di microrganismi impiegati. Si ha quindi che, lievitazioni rapide ottenute mediante lievito di birra abbiano un’azione blanda sulla trasformazione dei vari costituenti dell’impasto e che, al contrario, lunghe fermentazioni ottenute con paste acide, contenenti varie tipologie di batteri lattici e lieviti, causino trasformazioni molto più marcate nei diversi costituenti dell’impasto. Recentemente sono stati pubblicati vari studi per tentare di descrivere e sintetizzare come l’azione di lievitazioni lente ottenute mediante paste acide (quindi con metodi più vicini alle tradizionali tecniche di panificazione) influiscano sulle qualità organolettiche, nutrizionali e tecnologiche del pane.”. (Katina et al. 2005; Corsetti e Settanini 2007).”

“Si è visto che lunghe fermentazioni, ottenute mediante l’uso di pasta acida, migliorano l’aroma e il sapore del prodotto finito, grazie ai diversi acidi organici prodotti dall’attività dei batteri lattici sugli zuccheri. Le lunghe fermentazioni naturali comportano la liberazione di una maggior quantità di aminoacidi liberi nell’impasto. Questo è dovuto all’attività proteolitica dei batteri lattici e in parte all’attivazione delle proteasi presenti nella farina. Si è constatato che, la presenza nell’impasto di aminoacidi, permette la formazione di composti che contribuiscono alla formazione dell’aroma del pane migliorandone così le qualità organolettiche. Il generale aumento dell’aroma e della palabilità dei prodotti ottenuti mediante fermentazione naturale rende maggiormente appetibili i pani integrali che, come precedentemente visto, storicamente spesso non godono del favore dei consumatori. La produzione di pani integrali a lievitazione naturale potrebbe così aumentarne il consumo e favorire l’assunzione di tutti i nutrienti che questa tipologia di pane contiene. La fermentazione mediante pasta acida se paragonata alla lievitazione mediante lievito di birra ha differenti influenze sul contenuto di molti dei composti bioattivi presenti nel pane. In generale la diminuzione del pH dovuto all’uso di pasta acida causa un aumento dei composti fenolici e una diminuzione di composti quali la tiamina (vitamina B1), dei dimeri dell’acido ferulico (antiossidante) e dell’acido fitico. La riduzione del contenuto di acido fitico risulta importante poichè questa molecola, legandosi ai minerali contenuti nella farina, li rende indisponibili per l’organismo umano. È stata descritta una riduzione di acido fitico del 62% con paste acide a fronte di una riduzione del 38% mediante lievitazione con lievito di birra (Lopez et al. 2001).

PANE NUOVO DA GRANI ANTICHI Evoluzione delle varietà di grano, della tecnica molitoria e panificatoria (Ricerca realizzata con il supporto scientifico del Dipartimento di Scienze delle Produzioni Agroalimentari e dell’Ambiente dell’Università degli Studi di Firenze e la collaborazione tecnica del Coordinamento Toscano Produttori Biologici)”.

“The most studied process for gluten degradation during bread making is sourdough fermentation. Sourdough is a mixture of flour and water that is fermented with LAB and yeasts (commonly Saccharomyces cerevisiae). The proteolytic activity of LAB enzymes to degrade gluten during dough mixing and fermentation may be attributed to the proteolytic activity of LAB and endogenous proteases of flour under acidic conditions”. This results in a weaker dough and a decrease in the loaf specific volume; these effects are accentuated when long fermentation times are used [38]. In contrast to traditional sourdough processes, it has been reported that for total gluten degradation, long fermentation times are needed (approximately 24–72 h). The use of sourdough fermentation for bread making plays a crucial role in the development of sensory properties such as taste, aroma, texture, and overall quality of baked goods. This is due to the acidification, proteolysis, and activation of a number of enzymes [7,8].

“Different attempts have been made for reduction of immunogenic gluten sequences of wheat while keeping its baking technological properties. In the last decade, several studies have shown the capacity of proteolytic enzymes, mainly peptidases, to degrade gluten during food processing. “

 

“Another important effect of sourdough fermentation is to disrupt the gluten protein network. The highest molecular weight proteins in gluten are glutenins which are polymers stabilised by disulphide bonds. When glutenins are partially hydrolysed, the depolymerisation and solubilisation of the polymers occurs (Thiele et al., 2004). In addition, glutathione is an endogenous reducing agent in dough that can cleave disulphide bonds particularly when the pH is slightly acidic as during the first hours of sourdough fermentation (Grosch and Wieaser, 1999; Wieser et al., 2008). Furthermore, the activity of glutathione reductase is increased due to the effect of the lactobacilli on the redox potential (Jänsch et al., 2007). Finally, proline-rich polypeptides released by disruption of the gluten network, are exposed to the action of proline-specific peptidases from lactobacilli”. (Trends in wheat technology and modification of gluten proteins for dietary treatment of coeliac disease patients . F Cabrera-Chávez, AM Calderón de la Barca 
Coordinación de Nutrición. Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo, A. C. Carretera a la Victoria Km 0.6 P. O. Box 1735. Hermosillo 83000, Mexico)

“More recently, it was shown that selected Lactobacillus in combination with fungal and/or malt proteases could decrease the residual concentration of gluten immunogenic sequences during extended fermentation times [2–5]. However, its utilization may affect the technological properties of dough and the quality of baked products”. Qui lo studio evidenzia, anche, che con un pool di LAB selezionati si può arrivare non solo alla degradazione completa del glutine ma anche alla eliminazione dei residui tossici).

Microbial Proteases in Baked Goods: Modification of Gluten and Effects on Immunogenicity and
Product Quality. Nina G. Heredia-Sandoval, Maribel Y. Valencia-Tapia, Ana M. Calderón de la Barca and Alma R. Islas-Rubio. Received: 1 May. 016; Accepted: 27 August 2016; Published: 30 August 2016

La degradazione delle proteine del glutine influenza la reologia degli impasti e, di conseguenza, la struttura del pane (Thiele et al., 2004); inoltre, l’idrolisi della maglia glutinica migliora la lavorabilità dell’impasto (Wehrle et al., 1999). Gli aminoacidi e i piccoli peptidi rilasciati durante la fermentazione sono importanti per la crescita microbica nonché per lo sviluppo dell’aroma nei prodotti da forno. L’attività proteolitica/ peptidolitica dei batteri lattici può contribuire all’idrolisi dei peptidi amari e alla liberazione di peptidi bioattivi (Mugula et al., 2003). I batteri lattici hanno un ruolo sostanziale nella proteolisi durante la fermentazione (Di Cagno et al., 2002; Wehrle et al., 1999).

“The most studied process for gluten degradation during bread making is sourdough fermentation. Sourdough is a mixture of flour and water that is fermented with LAB and yeasts (commonly Saccharomyces cerevisiae). The proteolytic activity of LAB enzymes to degrade gluten during dough mixing and fermentation may be attributed to the proteolytic activity of LAB and endogenous proteases of flour under acidic conditions. This results in a weaker dough and a decrease in the loaf specific volume; these effects are accentuated when long fermentation times are used. pag. 7. “ (Microbial Proteases in Baked Goods: Modification of Gluten and Effects on Immunogenicity and
Product Quality. Nina G. Heredia-Sandoval, Maribel Y. Valencia-Tapia, Ana M. Calderón de la Barca and Alma R. Islas-Rubio. Received: 1 May 2016; Accepted: 27 August 2016; Published: 30 August 2016).

For those with a less severe reaction, with what Pollan calls “gluten intolerance”, which is more commonly known as non-celiac gluten sensitivity, the sourdough process may increase tolerance for consuming the bread, says Alessio Fasano, director of the Center for Celiac Research at Massachusetts General Hospital. The long fermentation process to make sourdough bread the old fashioned way does reduce some of the toxic parts of gluten for those that react to it, says Peter Green, director of the Celiac Disease Center at Columbia University. (https://www.theguardian.com/lifeandstyle/2016/mar/23/sourdough-bread-gluten-intolerance-food-health-celiac-disease).

Sourdough and degradation of protein: A grounded guide to gluten: How modern genotypes and processing impact wheat sensitivity – Chapter fermentation and microbial enzymes – (Lisa Kissing Kucek – Lynn D. Veenstra, Plaimein Amnuaycheewa and Mark E. Sorrels – Comprehensive reviews in food schience and food safety Vol 14 – 2015).

An important contribution of sourdough fermentation is wheat endoprotease activity that require a low pH level (Hartmann et al. 2006 – Ganzle et al. 2008 – Loponen et al. 2009).