Progetto concluso
Francesca Colombo, Università degli Studi di Milano
Borsa di Studio triennale
Studio sulla Celiachia
Area: Infiammazione
Scheda dello Studio
- Numero del Finanziamento (Grant): 004/2019
- Titolo: Ruolo dei cereali pigmentati naturalmente senza glutine nella modulazione dello stato infiammatorio associato alla patologia celiaca.
- Area Scientifica: Infiammazione
- Durata: Progetto Triennale
- Ricercatore Titolare: Dott.ssa Francesca Colombo, Dipartimento di Scienze Farmacologiche e Biomolecolari, Università degli Studi di Milano.
- Tutor (Capo Laboratorio): Prof.ssa Patrizia Restani, Dipartimento di Scienze Farmacologiche e Biomolecolari, Università degli Studi di Milano.
Pubblicazioni:
- Colombo F, Di Lorenzo C, Petroni K, Silano M, Pilu R, Falletta E, Biella S, Restani P. Pigmented Corn Varieties as Functional Ingredients for Gluten-Free Products. Foods. 2021 Jul 30;10(8):1770. doi: 10.3390/foods10081770. PMID: 34441547; PMCID: PMC8392392. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34441547/
- Piazza S, Colombo F, Bani C, Fumagalli M, Vincentini O, Sangiovanni E, Martinelli G, Biella S, Silano M, Restani P, Dell’Agli M, Di Lorenzo C. Evaluation of the Potential Anti-Inflammatory Activity of Black Rice in the Framework of Celiac Disease. Foods. 2022 Dec 22;12(1):63. doi: 10.3390/foods12010063. PMID: 36613279; PMCID: PMC9818972. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36613279/
- Bani C, Di Lorenzo C, Restani P, Mercogliano F, Colombo F. Phenolic Profile and In Vitro Antioxidant Activity of Different Corn and Rice Varieties. Plants (Basel). 2023 Jan 18;12(3):448. doi: 10.3390/plants12030448. PMID: 36771533; PMCID: PMC9920881. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36771533/
- Colombo F, Cappa C, Bani C, Magni M, Biella S, Restani P, Di Lorenzo C. Characterization of color, phenolic profile, and antioxidant activity of Italian pigmented rice varieties after different technological treatments. Food Bioscience. 2023. https://doi.org/10.1016/j.fbio.2023.102674
Lo studio
Cosa si è voluto studiare e perché?
La celiachia è una malattia autoimmune scatenata, in soggetti geneticamente predisposti, da alcune prolammine (inclusa la gliadina) contenute in cereali quali frumento, orzo e segale. La gliadina nei soggetti celiaci è in grado di attivare il sistema immunitario con conseguente produzione di mediatori infiammatori (citochine pro-infiammatorie) e anticorpi, responsabili del danno intestinale. In aggiunta, recenti studi hanno messo in luce come la celiachia sia accompagnata da un quadro generale di stress ossidativo. La dieta senza glutine rappresenta, attualmente, l’unico trattamento potenzialmente risolutivo a disposizione per i soggetti affetti da celiachia; tuttavia, lo squilibrio ossidativo e l’infiammazione cronica a livello intestinale possono persistere in alcuni pazienti.
In questo contesto risulta dunque importante identificare nuovi ingredienti senza glutine che possano contribuire a un miglioramento dello stato infiammatorio e dello stress ossidativo nei soggetti affetti da celiachia. Su queste basi, i cereali pigmentati, naturalmente privi di glutine, possono contribuire significativamente al processo “protettivo” in quanto ricchi di molecole bioattive.
Per rispondere a questa esigenza, Fondazione Celiachia ha finanziato nel 2019 un progetto volto a studiare tramite test in vitro il possibile ruolo antiossidante ed anti-infiammatorio dei cereali pigmentati senza glutine (mais e riso); queste varietà, grazie al loro elevato contenuto di composti fenolici, tra cui gli antociani (molecole responsabili della colorazione rossa e viola di alcune varietà), rappresentano ottimi candidati per la formulazione di nuovi prodotti senza glutine (Figura 1).
Figura 1 – Varietà di cereali naturalmente privi di glutine pigmentati e non pigmentati (mais e riso) e principali polifenoli in essi contenuti.
La Metodologia
Nella prima fase del progetto differenti varietà di mais e riso, presenti sul mercato italiano, sono state caratterizzate in termini di composti fenolici e capacità antiossidante, utilizzando differenti tecniche analitiche. Successivamente, per le varietà più promettenti, è stata simulata una digestione gastro-intestinale in vitro. Infine, mediante diversi test cellulari specifici per la malattia celiaca, è stato valutato il possibile ruolo di queste varietà pigmentate nella modulazione degli eventi precoci e negativi (es. infiammazione e stress ossidativo) indotti dalla gliadina.
Quali Risultati e Quali Conclusioni?
In questo studio sono state selezionate varietà di mais e riso con differenti pigmentazioni, delle quali è stato valutato il contenuto di polifenoli, molecole prodotte dalle piante in situazioni avverse aventi note proprietà antiossidanti. Grazie a differenti tecniche analitiche è stato possibile evidenziare le potenzialità benefiche delle varietà pigmentate. Infatti, le varietà pigmentate hanno mostrato un contenuto di polifenoli e una capacità antiossidante superiore alle varietà non pigmentate, come illustrato nella Figura 2, dove a titolo di esempio vengono paragonati alcuni campioni di riso. Tra i campioni di riso, emergono le varietà nere, che devono la loro colorazione ad una particolare classe di composti chiamati antociani.
Figura 2 – A) Analisi cromatografica degli antociani rilevati nei campioni di riso nero; B) Contenuto di polifenoli totali (PT) in diverse varietà di riso.
I polifenoli sono dotati di attività biologiche promettenti ma sono anche molecole instabili a diversi fattori come la temperatura o i processi digestivi. Per valutare questo aspetto, i cereali pigmentati sono stati sottoposti a un processo di digestione gastro-intestinale in vitro. Sebbene sia noto che alcune molecole come gli antociani siano instabili alla digestione, il contenuto di polifenoli totali e la capacità antiossidante nella maggior parte dei campioni considerati non sono stati influenzati significativamente (suggerendo una trasformazione delle molecole più sensibili in composti ugualmente attivi). Si conferma dunque la potenzialità benefica delle varietà pigmentate anche dopo il processo digestivo gastro-intestinale. In questo lavoro è stato inoltre sviluppato un modello cellulare in grado di riprodurre, almeno in parte, l’ambiente intestinale dei soggetti celiaci. Negli studi cellulari condotti durante questo progetto è stato confermato il ruolo negativo della gliadina nell’indurre infiammazione e stress-ossidativo a livello intestinale, mentre I cereali pigmentati si sono dimostrati efficaci nel ridurre la produzione di radicali liberi e i mediatori dell’infiammazione, anche dopo aver subito i processi digestivi.
Quali prospettive e quali benefici per i pazienti?
Questo progetto ha permesso di evidenziare la potenzialità del riso e del mais pigmentati naturalmente privi di glutine, quali fonti di molecole biologicamente attive (polifenoli). Le varietà pigmentate si sono dimostrate promettenti anche se sottoposte a trattamenti tecnologici o a seguito della digestione gastro-intestinale. In particolare, questo progetto ha confermato la capacità antiossidante ed anti-infiammatoria a livello intestinale degli estratti ottenuti da queste varietà pigmentate. Tali risultati rappresentano un utile strumento per comprendere ed approfondire il ruolo dei composti fenolici nella protezione della mucosa intestinale dei soggetti celiaci e sottolineano la potenzialità di queste varietà nella dieta dei pazienti celiaci. Questi ingredienti potrebbero essere in grado di contribuire a un miglioramento e/o a un mantenimento delle condizioni di salute dei soggetti affetti da questa patologia.
Eventuali sviluppi futuri del progetto
I datti ottenuti in questo studio suggeriscono la possibilità di sviluppare nuovi alimenti “funzionali” per i soggetti celiaci, con l’obiettivo di migliorare la qualità di vita di questi pazienti in termini di salute intestinale. I risultati positivi di questo Progetto potrebbero favorire la diffusione dei cereali pigmentati nei prodotti gluten-free, per i quali si potrebbe valutare tramite studi in vivo gli aspetti sensoriali e l’accettabilità da parte dei soggetti affetti da celiachia (Figura 3).
Figura 3 – Rappresentazione schematica del Progetto sullo studio del ruolo dei cereali pigmentati nella modulazione dello stato infiammatorio associato alla celiachia e possibili sviluppi futuri.