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Le proteine del latte: sorgenti di biopeptidi nascosti nelle loro sequenze, che regolano immunità e batteri

Matrici alimentari che hanno biopeptidi nascosti

Il sistema proteolitico dei batteri lattici (LAB) è idoneo a produrre peptidi bioattivi da diverse proteine ​​alimentari, in particolare le caseine che costituiscono il principale substrato azotato presente nel loro habitat (latte e derivati). La caseina è costituita da quattro proteine ​​principali: alfa s1, alfa s2, beta e kappa, che differiscono principalmente per sequenza di amminoacidi e gradi di idrofobicità. Di solito, i batteri lattici hanno una forte preferenza per le caseine idrofobe. L’idrolisi della caseina può dar luogo a peptidi oppioidi/anti-oppioidi, antiipertensivi, antitrombotici, antimicrobici e immunomodulanti. La scissione delle proteine ​​del siero del latte (alfa-latto-albumina, beta-latto-globulina, lattoferrina e immunoglobuline) può anche generare certi peptidi che abbassano il colesterolo, diminuendone l’assorbimento intestinale. In effetti, le proteine ​​del siero del latte mostrano questa attività maggiormente rispetto alla caseina, in particolare la beta-lattoglobulina, ed esibiscono anche attività immunomodulante.

Ma anche il glutine del frumento è una sorgente di biomolecole: i peptidi oppioidi (cioè le exorfine A4, A5, B4, B5 e C del glutine), sono stati rilevati e caratterizzati nel glutine di frumento dal 1992. Alcuni di questi peptidi hanno azione analgesica sul SNC, altri possono agire anche al di fuori della barriera ematoencefalica, inducendo la secrezione di prolattina. Si ritiene che alucni di essi cooperino nella comparsa di ADHD infantile o esteriorizzazione dell’autismo nei bambini predisposti. In generale, l’alto contenuto di prolina delle gliadine del glutine impedisce l’idrolisi da parte degli enzimi del tratto gastrointestinale, mentre i LAB possiedono sistemi peptidasi specifici per l’aminoacido prolina (chiamati nel complesso prolil-endopeptidasi). In alternativa, la degradazione dei peptidi è ottenuta dall’azione combinata della peptidasi di diversi ceppi LAB presenti contemporaneamente negli alimenti fermentati. Ecco perché sono in atto ricerche sulla possibilità di utilizzarle nei pazienti celiaci che non digeriscono il glutine dei cereali.

Biopeptidi antimicrobici

L’attività proteolitica dei batteri lattici sulle caseine dà origine a piccoli peptidi che mostrano attività antimicrobica (sia battericida che batteriostatica). L’idrolisi della caseina alfa s1 e kappa danno origine rispettivamente a isracidina e k-casecidina. Entrambi mostrano un’azione inibitoria sulla crescita di Streptocuccus aureus. La caseina K può anche dare origine alla kappacina, un lungo peptide bioattivo attivo contro lo Streptococcus mutans. Questo peptide mostra la capacità di prevenire l’adesione batterica alla mucosa gengivale e di legare le enterotossine. Il frammento di caseina alfa-s-2 165-203, chiamato casocidin-I può inibire la notissima Escherichia coli. Il Lactobacillus helveticus può idrolizzare la beta caseina originando un peptide antimicrobico attivo verso diversi ceppi di batteri Gram-positivi (tra cui S. aureus e Listeria), ma anche contro patogeni Gram-negativi come E. coli, Salmonella e Yersinia. Questo perché ha una natura idrofobica più forte che consente una migliore attività sui batteri Gram-negativi.

Diversi peptidi prodotti dalle caseine da diverse specie di Lactobacillus (acidophilus, helveticus, plantarum e rhamnosus) e da Lactococcus lactis sono attivi contro i Gram-negativi come Enterobacter sakazakii. Come risultato dell’azione idrolitica sulla lattoferrina bovina è stato descritto un interessante peptide antimicrobico, la Lattoferricina B, avente un ampio spettro d’azione contro Gram-negativi, Gram-positivi, lieviti e funghi filamentosi. Questo biopeptide altera la permeabilità della membrana con conseguente dissipazione del gradiente ionico ed ha quindi azione battericida. È stato clonato ed espresso in E. coli, mostrando attività contro Klebsiella pneumoniae, Streptococcus mutans e aureus. La lattoferricina B è particolarmente attiva nei confronti del ceppo enteroemorragico di E. coli 0157h:7. Altri ceppi (Lactococcus lactis l598, Lactobacillus lactis 1043, S. thermophilus e L. delbrueckii subsp. bulgaricus) producono peptidi antimicrobici contro S. aureus, L. monocytogenes, Enterobacter aerogenes e Salmonella enteritidis.

Biopeptidi modulanti sul sistema immunitario

È ben noto che alcune proteine ​​del latte sono in grado di controllare la proliferazione linfocitaria. I peptidi derivati ​​dal latte come la sequenza C-terminale della beta caseina (193–209) possono aumentare la proliferazione dei linfociti di ratto, mentre il peptide C-terminale della caseina alfa (194–199) e i frammenti 63–68 e 91–93 della beta caseina inducono la maturazione dei macrofagi e il potenziamento della fagocitosi in vitro. In accordo con questi dati, studi in vivo mostrano che i peptidi derivati ​​dalla caseina alfa possono stimolare la fagocitosi dei macrofagi, esercitando un effetto protettivo contro l’infezione polmonare da Klebsiella pneumoniae. I peptidi a catena corta delle proteine ​​del siero del latte stimolano anche la proliferazione dei linfociti murini della milza in vitro. Studi più dettagliati riportano che la proliferazione dei linfociti del sangue periferico umano è indotta dalla k-caseina e da un frammento di alfa-lattoalbumina. L’attività delle cellule natural killer (NK) e la sintesi di anticorpi possono anche essere potenziate dai peptidi bioattivi di origine alimentare.

Tuttavia, i peptidi derivati ​​dal latte non agiscono solo come semplici stimolatori del sistema immunitario: sono state descritte anche attività immunomodulanti tra cui la regolazione delle citochine e l’attenuazione delle reazioni allergiche. In questo scenario, infatti, i LAB (soprattutto i LAB probiotici) giocano un ruolo molto centrale: la beta-caseina mediamente fermentata con LAB dà origine a peptidi bioattivi che agiscono su monociti, macrofagi e cellule T helper, in particolare con cellule Th1-like. Il Lactobacillus paracasei idrolizza i peptidi che originano la beta-lattoglobulina stimolando la produzione di interleuchina 10 (IL-10) e la sottoregolazione della secrezione di IL-4 e interferone gamma. Questo potrebbe tradursi in un effetto positivo contro asma bronchiale e dermatite atopica. La caseina idrolizzata da Lactobacillus rhamnosus GG mostra effetti modulanti (sia di stimolazione che di soppressione) sulla proliferazione dei linfociti. Inoltre, gli idrolizzati di caseina da questo batterio possono stimolare le citochine antinfiammatorie dai linfociti Th1, e ridurre quelle pro-infiammatorie e le immunoglobuline prodotte dai Th2.

Questo si tradurrebbe nel controllo delle reazioni allergiche. Ma allora perché non esistono farmaci a base di questi biopeptidi per la cura di queste affezioni così diffuse? La risposta è semplice: trasferire i dati clinici al cibo non è così semplice. Gli alimenti sono una matrice organica molto complessa già quando si tratta di alimenti naturali o vegetali; si pensi alla ulteriore complessità originata dalla loro lavorazione e trasformazione, com’è comune fare oggi. Inoltre, tutti i ceppi non proteolitici di L. helveticus non riescono ad attivare la modulazione del sistema immunitario. Per esempio, sono stati analizzati tre peptidi immunoattivi derivati ​​sia dalla beta caseina che dall’alfa lattoalbumina dopo fermentazione del latte con ceppi proteolitici di L. helveticus: essi contengono un’alta percentuale di istidina, prolina e lisina. Ci sono ceppi di lattobacilli intestinali che non hanno alcuna delle capacità descritte nel presente documento. In commercio, inoltre, ci sono preparazioni probiotiche miste; solo pochissime sono indirizzate a disturbi di origine immunitaria (es. quelle che contengono L. reuteri o L. rhamnosus GG).

Lo scopo della maggior parte di esse è quello di variare la composizione del microbiota, favorendo la diversità dei ceppi e l’integrazione di tutte le loro azioni biologiche sulla salute intestinale. È quello, in fondo, per cui viene raccomandato di integrare prodotti fermentati nella propria dieta quotidiana, (yogurt, kefir, verdure fermentate, ecc.), al fine di garantire una buona salute intestinale e, di riflesso, immunitaria. Stabilire come, quando e in che misura si verifica la proteolisi negli alimenti (e nell’intestino), al contrario, è ancora una questione aperta.

  • A cura del Dr. Gianfrancesco Cormaci, PhD, specialista in Biochimica Clinica

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Dott. Gianfrancesco Cormaci

Medico Chirurgo, Specialista; PhD. a CoFood s.r.l.
- Laurea in Medicina e Chirurgia nel 1998 (MD Degree in 1998) - Specialista in Biochimica Clinica nel 2002 (Clinical Biochemistry residency in 2002) - Dottorato in Neurobiologia nel 2006 (Neurobiology PhD in 2006) - Ha soggiornato negli Stati Uniti, Baltimora (MD) come ricercatore alle dipendenze del National Institute on Drug Abuse (NIDA/NIH) e poi alla Johns Hopkins University, dal 2004 al 2008. - Dal 2009 si occupa di Medicina personalizzata. - Guardia medica presso strutture private dal 2010 - Detentore di due brevetti sulla preparazione di prodotti gluten-free a partire da regolare farina di frumento enzimaticamente neutralizzata (owner of patents concerning the production of bakery gluten-free products, starting from regular wheat flour). - Responsabile del reparto Ricerca e Sviluppo per la società CoFood s.r.l. (Leader of the R&D for the partnership CoFood s.r.l.) - Autore di articoli su informazione medica e salute sul sito www.medicomunicare.it (Medical/health information on website) - Autore di corsi ECM FAD pubblicizzati sul sito www.salutesicilia.it
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