Wheat allergies: a peptidomic approach

Abstract

Questa tesi riguarda la caratterizzazione dei peptidi ottenuti dopo digestione gastrointestinale simulata delle proteine del frumento, con particolare attenzione rivolta a quelli noti per essere coinvolti nella celiachia. Questa enteropatia autoimmune, oltre alla predisposizione genetica, è scatenata dall’ingestione di glutine. Diversi studi hanno messo in relazione l’aumento della prevalenza della celiachia con alcuni fattori, tra cui la quantità e la tipologia del glutine ingerito con la dieta. In questa tesi, diversi modelli di digestione in vitro sono stati applicati a campioni di frumento e i peptidi generati sono stati identificati e quantificati. I risultati hanno evidenziato che diverse linee di frumento, anche con un contenuto di glutine molto simile, possono portare a drastiche differenze in termini di peptidi immunotossici generati dopo digestione. La variabilità genotipica del glutine di frumento potrebbe essere sfruttata quindi per effettuare una selezione varietale volta a diminuire l’esposizione della popolazione ai peptidi immunotossici. Altre proteine allergeniche del frumento, come gli inibitori della tripsina/ α-amilasi, invece, si sono dimostrate essere più influenzate da fattori ambientali (come l’area di coltivazione). Oltre al punto di vista immunologico, in questa tesi sono stati anche sviluppati alcuni metodi analitici per le proteine del frumento, utilizzando tecniche LC-MS e LC-MS/MS. In particolare, sono stati sviluppati metodi per la rivelazione e quantificazione di un inibitore della tripsina/α-amilasi e del glutine, così come è stato sviluppato un metodo per la rivelazione di adulterazioni da grano tenero in farine di grano duro.

This thesis deals with the characterization of the peptides obtained after simulated gastrointestinal digestion of wheat proteins, with specific focus on those known to be involved in celiac disease. This autoimmune entheropathy, besides the genetic predisposition, is triggered by gluten ingestion. Several studies correlated the increased prevalence of celiac disease with different factors, including the amount and quality of dietary gluten. In this thesis, different in vitro digestion models were applied to wheat samples and the resulting peptides where identified and quantified. The results highlighted that different wheat varieties, even with similar total gluten content, can lead to huge differences in terms of immunotoxic peptides generated after digestion. The genotypic variability of wheat gluten could thus be used in varietal selections aimed to reduce people exposure to immunotoxic peptides. Other allergenic wheat proteins, such as α-amylase/trypsin inhibitors, instead, were found to be more affected by environmental factors (such as growing area). Beside the immunological point of view, in this thesis several analytical methods applied to wheat proteins were also developed using LC-MS and LC-MS/MS techniques. In particular, methods for detection and quantification of an α-amylase/trypsin inhibitor and gluten were developed, , as well as a method to detect common wheat adulteration in durum wheat samples.