Struttura e formazione
del glutine
Il glutine è una complessa rete proteica tridimensionale che si forma durante l’impastamento della farina di frumento e di altri cereali con l’acqua. Questa struttura è il risultato dell’interazione tra due classi principali di proteine di riserva: gliadine e glutenine [1]. Le gliadine conferiscono viscosità ed estensibilità all’impasto, mentre le glutenine ne determinano l’elasticità e la tenacità [2].
Composizione amminoacidica
e resistenza alla digestione
Il glutine è particolarmente ricco di prolina e glutamina, due amminoacidi chiave per la sua stabilità strutturale. La prolina è l’unico amminoacido naturale con una struttura ciclica, il che impone restrizioni steriche ai legami peptidici in cui è coinvolta, rendendoli meno accessibili agli enzimi digestivi [3]. Questa caratteristica conferisce al glutine una notevole resistenza ai processi di idrolisi proteica, rendendolo difficile da degradare completamente durante la digestione [4].
A livello intestinale, il glutine viene parzialmente degradato, ma la mancanza di enzimi con attività prolil-endopeptidasica impedisce la scissione completa di alcuni frammenti proteici [5]. Questo porta alla formazione di peptidi di piccole dimensioni, alcuni dei quali possono avere effetti negativi sui soggetti predisposti a sviluppare celiachia.
Peptidi tossici e
risposta immunitaria
Tra i peptidi derivanti dalla digestione del glutine, il più rilevante è il 33-mer (frammento 57-89 della α-gliadina), una sequenza di 33 amminoacidi che resiste all’idrolisi enzimatica [6]. Questo peptide contiene tre epitopi immunogenici principali (PFPQPQLPY, PQPQLPYPQ e PYPQPQLPY) in grado di attivare la proliferazione delle cellule T nei soggetti geneticamente predisposti [7].
Il 33-mer ha anche un’elevata affinità per le molecole HLA di classe II e è un substrato privilegiato per la transglutaminasi tissutale, un enzima chiave nello sviluppo della risposta autoimmunitaria della celiachia [8]. Un secondo peptide tossico di rilievo è il frammento 31-43 della α-gliadina (LGQQQPFPPQQPY), che agisce sull’immunità innata inducendo la produzione di interleuchina-15 (IL-15) da parte delle cellule epiteliali intestinali [9]. Questo meccanismo contribuisce alla proliferazione dei linfociti T intraepiteliali e alla produzione di citochine pro-infiammatorie, come l’interferone-gamma (IFN-γ), aggravando il danno intestinale nei soggetti affetti da celiachia [10].
Conclusioni
La particolare struttura del glutine e la sua resistenza alla digestione lo rendono un elemento di interesse sia per la tecnologia alimentare che per la medicina. Sebbene per la maggior parte della popolazione non rappresenti un problema, nei soggetti predisposti può scatenare una forte risposta immunitaria, con implicazioni cliniche significative.
Bibliografia
[1] Shewry, P. R., et al. “Wheat gluten protein analysis and its relation to dough properties.” Journal of Cereal Science(2009). https://doi.org/10.1016/j.jcs.2009.03.003
[2] Wieser, H. “Chemistry of gluten proteins.” Food Microbiology (2007). https://doi.org/10.1016/j.fm.2007.07.007
[3] Shan, L., et al. “Structural basis for gluten intolerance in celiac sprue.” Science (2002). https://doi.org/10.1126/science.1074129
[4] Stepniak, D., et al. “Highly efficient gluten degradation with a newly identified prolyl endoprotease: implications for celiac disease.” The American Journal of Physiology (2006). https://doi.org/10.1152/ajpgi.00173.2006
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[6] Tye-Din, J. A., et al. “Comprehensive identification of multiple celiac disease T-cell epitopes in wheat gliadin.” Science Translational Medicine (2010). https://doi.org/10.1126/scitranslmed.3001012
[7] Sollid, L. M., et al. “Coeliac disease: dissecting a complex inflammatory disorder.” Nature Reviews Immunology(2012). https://doi.org/10.1038/nri3157
[8] Molberg, Ø., et al. “T-cell epitope specificity and HLA-DQ binding properties of gluten-reactive T cells in celiac disease.” Gastroenterology (2005). https://doi.org/10.1053/j.gastro.2005.05.031
[9] Abadie, V., et al. “IL-15, a key regulator of intraepithelial lymphocytes in celiac disease.” Immunity (2012). https://doi.org/10.1016/j.immuni.2012.01.003
[10] Meresse, B., et al. “Interferon-gamma production by intraepithelial lymphocytes in celiac disease is regulated by IL-15.” Gastroenterology (2004). https://doi.org/10.1053/j.gastro.2004.06.013