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Claudia Juliano Perna canaliculus Un antinfiammatorio naturale
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Indice 7 Prefazione 9 Capitolo I Caratteristiche generali di Perna canaliculus 17 Capitolo II Sistemi di produzione di Perna canaliculus 25 Capitolo III Qualità nutrizionali di Perna canaliculus 27 Capitolo IV Composizione di Perna canaliculus 37 Capitolo V Meccanismo d azione di Perna canaliculus e sua efficacia in vitro e in vivo 65 Capitolo VI Conclusioni 67 Bibliografia 5
Prefazione Da qualche tempo la ricerca scientifica, nel continuo tentativo di rendere disponibili nuovi farmaci dotati contemporaneamente di sicurezza e di efficacia terapeutica, ha rivolto il proprio interesse verso rimedi tradizionali naturali, dai quali sono state spesso isolate sostanze che hanno costituito modelli molecolari validi per lo sviluppo di nuovi principi attivi, fornendo soluzioni terapeutiche alternative in grado di integrare o addirittura sostituire i farmaci convenzionali. Nel campo delle patologie su base infiammatoria, la scoperta di alternative terapeutiche dotate di buona efficacia e privi di effetti collaterali è particolarmente auspicabile, dal momento che i trattamenti a lungo termine con farmaci antinfiammatori non steroidei (FANS) e con corticosteroidi sono accompagnati da effetti indesiderati anche gravi. Queste considerazioni sono particolarmente rilevanti se riferite al nostro Paese, il quale risulta essere al primo posto in Europa per prescrizioni di FANS; nel 2011 la spesa in Italia per questi farmaci è stata di circa 181 milioni di euro, a cui va aggiunta la spesa per i farmaci gastroprotettori, spesso prescritti insieme agli antinfiammatori per prevenire i danni alla mucosa gastrica. In questo contesto si inserisce il crescente interesse della comunità scientifica per la Perna canaliculus, o cozza dalle labbra verdi, mollusco endemico della Nuova Zelanda al quale, fin da tempi antichi, la locale popolazione Maori ha attribuito proprietà benefiche e curative. Numerosi prodotti derivati dalla Perna sono oggi in commercio, e sono stati oggetto, a partire dagli anni 1960, di studi scientifici volti ad accertarne la reale efficacia in varie patologie, soprattutto quelle a carattere infiammatorio come l artrite reumatoide e l osteoartrite, e, eventualmente, a chiarirne il meccanismo d azione. Lo scopo della presente monografia è pertanto quello di fornire innanzitutto delle informazioni di carattere generale su Perna canaliculus e, successivamente, di passare in rassegna la cospicua letteratura scientifica 7
8 Perna canaliculus relativa alla sua ipotizzata attività antinfiammatoria, sia sull uomo che in alcune specie animali, e al suo possibile meccanismo d azione.
Capitolo I Caratteristiche generali di Perna canaliculus 1.1. Generalità Perna canaliculus Gmelin 1791 (cozza della Nuova Zelanda, cozza dal guscio verde, cozza dalle labbra verdi; in inglese green lipped mussel, e Greenshell mussel per le cozze da allevamento; in lingua Masai kuku, kutai; (Figura 1.1) è un mollusco bivalve appartenente alla famiglia delle Mytilidae, presente esclusivamente in Nuova Zelanda, dove vive spontaneo e dove viene anche estesamente allevato. Questo mollusco è stato descritto per la prima volta da Martyn nel 1784 col nome di Mytilus canaliculus; nel 1959, in base a criteri tassonomici, Fleming ha proposto di inserirlo nel genere Perna. È una delle specie di mitili più grandi, potendo raggiungere una lunghezza di 240 260 millimetri, una larghezza di 110 e uno spessore di 90; si differenzia dalle altre specie per il fatto di possedere un solo muscolo adduttore, che è il muscolo che tiene chiuse le due valve (possiede solo quello posteriore, mentre in altre cozze è presente anche un muscolo adduttore anteriore) e soprattutto per il colore del guscio: esso è verde brillante negli esemplari giovani, spesso viola scuro nero negli adulti selvatici e da verde a giallo bruno negli adulti allevati, ma in tutti gli esemplari presenta il bordo interno verde, che è la sua caratteristica distintiva. Come già detto, Perna canaliculus è endemico della Nuova Zelanda; è ampiamente distribuito lungo le coste di tutto il Paese ma è più comune nelle regioni centrali e settentrionali, che sono più calde, dove forma densi banchi che si possono estendere fino a 100 m 2. Questi molluschi si possono trovare dalla zona litorale fino ad una profondità di 50 metri; la loro presenza in superficie è limitata dalla incapacità dei piccoli molluschi di sopravvivere all esposizione all aria. Perna canaliculus si trova in una grande varietà di habitat: attaccato alle rocce e ai piloni dei moli, tra i rizoidi delle alghe nella zona intertidale, e in 9
10 Perna canaliculus Figura 1.1. Perna canaliculus acque più profonde, dove vive sul fango o sulla sabbia; esso tollera un ampio range di salinità e di temperature, potendo vivere in acque tra 5.3 C e 27 C. Questo mollusco si nutre di vari tipi di fitoplancton, che ricava per filtrazione dell acqua marina attraverso le branchie; una cozza verde filtra in media 360 litri d acqua al giorno. Le zone in cui è concentrato l allevamento sono Coromandel, Marlborough Sounds e Stewart Island (Figura 1.2); i molluschi raggiungono le dimensioni consentite per la raccolta (90 100 millimetri) in 18 24 mesi. 1.2. Caratteristiche anatomiche di Perna canaliculus Perna canaliculus è un mollusco bivalve a sessi separati, provvisto di una conchiglia di carbonato di calcio costituita da due valve articolate tra loro da un legamento elastico di natura proteica, costituito da conchiolina, detto cerniera, presente nella faccia dorsale, che tende a divaricarle; esternamente la conchiglia presenta dei cerchi concentrici, che corrispondono alle sue fasi di accrescimento. Dalla faccia ventrale
I. Caratteristiche generali di Perna canaliculus 11 Figura 1.2. Principali aree della Nuova Zelanda dove si effettua l allevamento di Perna canaliculus sporgono i filamenti di bisso, strutture di natura proteica che vengono prodotte dalla cosiddetta ghiandola bissogena e che sono utilizzate per l attacco alle superfici; anteriormente la conchiglia presenta un estremità appuntita, detta umbone, che è anche la sua parte più vecchia, mentre posteriormente essa è arrotondata. La conchiglia è formata da 3 strati; dall esterno verso l interno si distinguono: il periostraco (prevalentemente di natura proteica, piuttosto sottile, che conferisce il colore verde alla Perna), lo strato prismatico (molto spesso, formato per il 90% da carbonato di calcio, nella forma cristallina della calcite o dell aragonite, e da una piccola
12 Perna canaliculus percentuale di proteina detta conchiolina) e lo strato nacreo o madreperla (anch esso costituito da carbonato di calcio). L apertura delle valve è controllata dal cosiddetto muscolo adduttore posteriore, che tiene le valve chiuse e controlla il loro grado di apertura; quando il muscolo adduttore è rilassato la cerniera tiene le valve divaricate, e questo è il motivo per cui i molluschi morti si presentano con la conchiglia aperta. All interno della conchiglia, tra le valve e gli organi interni del mollusco, si trova il mantello, diviso in due lobi e formato da tessuto connettivo e di colore variabile; il suo colore è determinato dalle gonadi presenti al suo interno: poiché le uova di Perna sono arancione, i molluschi di sesso femminile hanno il mantello di questo colore, mentre quelli di sesso maschile o immaturi o che hanno effettuato lo spawning (vedi oltre) lo hanno color crema (Figura 1.3). Figura 1.3. Due esemplari di Perna canaliculus aperti: il mantello della femmina (a sinistra) è arancione, quello del maschio (a destra) color crema.
I. Caratteristiche generali di Perna canaliculus 13 Il margine del mantello, che si presenta increspato e di colore scuro, è diviso in 3 pieghe: quella interna ha funzione sensoriale, quella intermedia ha funzione muscolare, e quella esterna produce la conchiglia. I due lobi del mantello, che racchiudono il corpo del mollusco, sono saldati lungo il bordo tranne che in alcuni punti, in modo tale che si formano un apertura ventrale, per il passaggio del piede, e due aperture posteriori, dette sifoni o camere, per il passaggio dell acqua (Figura 1.4). La camera inalante permette l ingresso dell acqua e presenta tutto attorno numerose papille sensitive, che sono in grado di rilevare, ad esempio, cambiamenti della salinità dell acqua o la presenza di sostanze tossiche, mentre la camera esalante fa uscire l acqua e non presenta papille sensitive. Le branchie (o ctenidi) sono utilizzate dalla Perna sia per gli scambi gassosi della respirazione che per la nutrizione; la loro superficie è rivestita da ciglia che, muovendosi ritmicamente, richiamano all interno del mollusco acqua attraverso il sifone inalante e la fanno uscire attraverso il sifone esalante. Tramite il loro rivestimento mucoso, prodotto da cellule specializzate, gli ctenidi catturano ed intrappolano le particelle di cibo contenute nell acqua; successivamente le ciglia spostano queste particelle verso la bocca, che è fornita di appendici, dette palpi labiali. Questi organi smistano le particelle intrappolate nel muco, separando quelle utili come alimento dalle altre; le prime sono trasportate alla bocca, mentre le altre sono avviate al sifone esalante, attraverso il quale sono espulse all esterno. Nella regione anterodorsale del corpo del mollusco è presente l apparato digerente, costituito da stomaco, ghiandola digestiva e intestino; nello stomaco e nella ghiandola digestiva avviene la digestione, mentre l intestino compatta i prodotti di rifiuto del processo digestivo formando le feci, che vengono espulse dall ano ed eliminate all esterno attraverso la corrente esalante. Anteriormente al muscolo adduttore posteriore si trova il cuore, contenuto nella cavità pericardica, che pompa l emolinfa in tutto il corpo. Nella regione anteroventrale del corpo è localizzato il piede, appendice muscolosa che ospita la ghiandola bissogena e che riveste funzioni sensorie e di movimento.
14 Perna canaliculus Figura 1.4. Struttura interna di Perna canaliculus (da Seafood Industry Training Organisation, 2006; modificato) 1.3. Riproduzione e ciclo vitale di Perna canaliculus Contrariamente a quanto avviene in altre specie di cozze che sono ermafrodite, nelle cozze verdi i sessi sono separati; le gonadi delle femmine producono uova e quelle maschili sperma. La produzione dei gameti avviene secondo un ciclo stagionale, poiché è legata alla temperatura delle acque ed alla disponibilità di cibo, che a loro volta variano nei diversi periodi dell anno. Quando nelle gonadi i gameti arrivano a completa maturazione, si verifica il fenomeno detto spawning, cioè l emissione di uova e sperma all esterno del mollusco; la fecondazione delle uova avviene quindi nell ambiente esterno, nelle acque circostanti. Lo spawning è innescato da vari segnali ambientali, quali cambiamenti di temperatura, fioritura del fitoplancton, tempeste, stress, e la stessa presenza di sperma, e si verifica soprattutto nel periodo compreso tra la primavera e l autunno; ad esempio, nella zona della Ninety
I. Caratteristiche generali di Perna canaliculus 15 Mile Beach (vedi oltre) il fenomeno ha luogo in massima parte tra Giugno e Dicembre. Poiché nella fase che precede l emissione dei gameti le gonadi costituiscono una grossa percentuale della massa corporea totale delle cozze verdi, lo stadio del ciclo riproduttivo in cui si trovano i molluschi influenza la loro commerciabilità; in particolare dopo lo spawning essi sono molto meno commerciabili, perché molto più piccoli. Il ciclo vitale delle cozze verdi comprende differenti stadi, caratterizzati non solo, come è ovvio, da diverse dimensioni, ma anche da differenze anatomiche e di habitat. Lo divisione dello zigote risultante dalla fecondazione di un uovo da parte di uno spermatozoo porta, nel giro di circa 5 ore, alla formazione di una struttura formata da diverse centinaia di cellule. A questo punto si sviluppa una corona di ciglia che permettono all organismo il movimento nell acqua; questo primo stadio larvale è detto di trocofora. Tale stadio dura 1 2 giorni, durante i quali le larve non si alimentano, non avendo ancora apparato digerente, ma utilizzano le riserve energetiche inizialmente presenti nell uovo. Alla fine dello stadio di trocofora le larve sviluppano due valve trasparenti a forma di D tenute unite da un legamento flessibile, detto cerniera, e alcuni organi interni, e passano al secondo stadio larvale, detto veliger. Inizialmente i veliger misurano circa 90 x 70 μm; con la crescita arrivano a 250 μm, cambiano forma, divenendo più arrotondati, e sviluppano l umbone. I veliger non sono ancora dotati di branchie, per cui assorbono l ossigeno necessario direttamente attraverso la superficie corporea; possiedono invece un apparato digerente semplice e una struttura ciliata detta velum, che si estroflette tra le due valve consentendo il nuoto e la raccolta di particelle di cibo. Come le cozze adulte, anche i veliger si nutrono prevalentemente di fitoplancton, ma possono anche assorbire i nutrienti disciolti nell acqua attraverso la superficie del velum. Quando raggiungono la lunghezza di circa 0.2 mm, le larve sviluppano un piede e dallo stadio di veliger passano a quello di pediveliger. In acque calde (>18 C) lo stadio di pediveliger viene raggiunto generalmente 2 settimane e mezzo dopo la fecondazione delle uova, mentre a temperature più basse è richiesto un tempo maggiore. Il piede può essere esteso fuori dalla conchiglia ed ha una funzione sensoriale, essendo utilizzato per esplorare le superfici adatte all inse-