La coltivazione selettiva ha modificato la composizione del grano

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Il progetto interdisciplinare WHEATSCAN ha lo scopo di studiare come la coltivazione selettiva del grano (Triticum aestivum L.) abbia influito, nel corso degli ultimi 100 anni, sull’espressione genetica, sulla composizione proteica e sulla potenzialità di scatenare reazioni immunitarie.

Sempre più evidenze supportano la crescente prevalenza delle ipersensibilità al glutine, come celiachia, sensibilità non celiaca a glutine e grano e allergie al grano, tra la popolazione. Dal punto di vista del sistema immunitario umano, oltre al maggior grado di consapevolezza e al miglioramento delle capacità diagnostiche, ciò è da ricondurre probabilmente anche al calo delle infezioni legato a migliori condizioni igieniche generali, alle modifiche nella composizione microbica intestinale e alle variazioni nelle abitudini alimentari. Invece, per quanto riguarda i cereali, le modifiche della composizione proteica possono avere provocato l’aumento dei componenti immunoreattivi, sia per pattern d’espressione delle proteine diversi nelle specie di grano diploidi, tetraploidi ed esaploidi, sia per le pratiche di selezione e coltivazione, nonché per le procedure di lavorazione dal cereale al prodotto finito. Il progetto interdisciplinare WHEATSCAN ha lo scopo di studiare come la coltivazione selettiva del grano (Triticum aestivum L.) abbia influito, nel corso degli ultimi 100 anni, sull’espressione genetica, sulla composizione proteica e sulla potenzialità di scatenare reazioni immunitarie.

Il progetto WHEATSCAN

I cultivar di grano più coltivati per decennio in Germania dal 1890 al 2010 sono stati selezionati e coltivati a Gatersleben per tre annate di raccolto (2015, 2016 e 2017), in modo da poter tener conto delle variabilità ambientali. Tra l’altro, per quanto riguarda le caratteristiche agronomiche, a partire dagli anni ʽ50 l’altezza delle piante è diminuita, mentre la resa per appezzamento e indice di raccolto è aumentata. I contenuti proteici sono risultati dipendere dall’anno del raccolto, con una mediana generale pari a 9,8% nel 2015, 8,0% nel 2016 e 7,6% nel 2017; anche la valutazione statistica ha confermato che, per decennio, l’annata ha inciso maggiormente rispetto al cultivar. Nel 2015 si è notata una tendenza alla riduzione dei contenuti proteici nel tempo, ma ciò non è stato chiaramente visibile nel 2016 e nel 2017. Per vedere se non solo il contenuto ma anche la composizione delle proteine del grano cambiava nel tempo, le farine sono state estratte in sequenza con soluzione salina, 60% di etanolo e 50% di propanolo in presenza di calore e in ambiente riducente per ottenere, rispettivamente, albumine/globuline, gliadine e glutenine. Tutte le frazioni sono state analizzate con la cromatografia liquida ad alte prestazioni (HPLC) in fase inversa, con rivelazione UV.

Mentre il livello di albumine/globuline è rimasto invariato, il contenuto di gliadine è diminuito a partire dagli anni ʽ40 e quello di glutenine è invece aumentato nello stesso periodo. I rapporti gliadina/glutenina sono pertanto diminuiti, ma non si è evidenziato alcun cambiamento nel contenuto totale di glutine in quanto esso è la somma di gliadine e glutenine e i trend opposti si sono pressoché bilanciati l’uno con l’altro. Studi futuri si concentreranno sulla quantificazione specifica di proteine e peptidi immunoreattivi, come gli inibitori di α-amilasi/tripsina (ATI) e il peptide 33-mer attivo nella celiachia, in cultivar di grano antichi e moderni. Le prime analisi degli ATI 0,19, 0,28, 0,53, CM2, CM3 e CM16, tramite LC abbinata a spettrometria di massa tandem e diluizioni degli isotopi stabili usando peptidi marker specifici, hanno evidenziato che la spelta (T. aestivum ssp. spelta) e il farro (T. dicoccum) presentano maggiori quantità di ATI rispetto al grano comune, mentre la piccola spelta (T. monococcum) contiene bassissime quantità di ATI o addirittura non presenta alcuna delle sequenze proteiche attualmente note. Benché ritrovati in maniera predominante nella frazione albumine/globuline, i contenuti di albumine/globuline e ATI non risultano correlati. In conclusione, la coltivazione selettiva sembra avere effettivamente contribuito a modificare la composizione proteica del grano, ma gli effetti di tali cambiamenti sull’immunoreattività devono ancora essere studiati in maniera più dettagliata.