Elicitori algali: riducono proliferazioni microbiche e tumorali

Nella lotta al cancro così come nella costante sfida lanciata da batteri e funghi al regno animale, si profila sempre più nitidamente la necessità di passare dalla chimica alla biochimica vegetale. Non più armi, dunque, ma modulatori. Come dire, dai trattamenti farmacologici agli elicitori vegetali. Tutto, pur di garantirci una fonte rinnovabile di molecole naturali dall’efficacia spesso inarrivabile.

Potenziamento vegetale ed elicitori esterni

Gli elicitori esterni, dal verbo latino composto elicĕre ( ex- «da» -lacĕre «attirare») «tirare fuori», in quanto regolatori di crescita e biostimolanti naturali, sono in grado di influenzare la composizione degli olii essenziali, in diverse piante ornamentali medicali. A tutto vantaggio del loro potenziale farmacologico. Già lo studio condotto da Osam O. Elansary ha avuto modo di darne ampia dimostrazione, su piante di basilico e menta. Si tratta, quindi, di estratti di alghe marine raccolte sulla costa e poi essiccate prima di ottenere, da queste, prodotti bioattivi, sia liquidi che secchi. Gli estratti contengono macro- e micro-elementi (zuccheri o vitamine) in grado di influenzare la comparsa e lo sviluppo dei germogli medicamentosi o semplicemente orticoli.

Un uso crescente si registra per questo tipo di estratti algali come sostituti di fertilizzanti chimici di sintesi, non solo per favorire la germinazione ma anche per il contenimento di varie patologie, il potenziamento di fioritura e fruttificazione e l’innalzamento delle difese naturali vegetali rispetto a molteplici condizioni di stress.

Dal cancro alle infezioni: le infinite applicazioni degli olii essenziali

Mi capita spesso, ormai, di descrivere le strabilianti capacità dei metaboliti secondari, di piante e batteri. E lo stupore fa spazio ai riscontri analitici più che incoraggianti, nonostante la lunga trafila sperimentale che essi dovranno affrontare, prima di entrare in protocolli attuabili.

I numerosi tipi di neoplasie cellulari, riassunte tutte nel termine cancro, sono la causa primaria di mortalità umana nei paesi occidentali. Forme batteriche e fungine, invece, flagellano le precarie esistenze dei paesi in via di sviluppo. Eppure, gli stessi microrganismi influenzano anche il ciclo germinativo delle gemme vegetali, sia durante lo sviluppo che dopo la raccolta. Tali organismi sono, tuttavia, costantemente contrastati mediante l’uso di antibiotici e reagenti chimici, con cadenza regolare. Dal canto loro, i microbi hanno sviluppato le ben note resistenze multiple che li rendono minacce inesauribili per le nostre difese e le nostre umane dinamiche. Arcinoti sono, peraltro, gli effetti collaterali di ritorno, di questi farmaci mortali, che ci si ritorcono contro e rendono la convivenza con le altre forme viventi una continua corsa agli armamenti.

Per questo, moltissimi gruppi di ricerca si rifugiano, ormai, in alternative più biologicamente diplomatiche, che sciolgano i nodi a monte, prima che si formino. O almeno, ci provano. Si aspira, finalmente, a rimedi meno improvvidi.

Efficacia inducibile degli olii essenziali: lo studio

Di solito, i lavori sperimentali si fermano allo studio delle proprietà nutraceutiche e farmacologiche di molecole vegetali recondite, come i miracolosi ed insieme temibili olii essenziali. Ma in quest’ultimo studio, guidato da Eman A. Mahmoud, i ricercatori si sono spinti oltre.

Ruta graveolens sottoposta a trattamento con elicitori algali ha espresso proprietà medicinali più efficaci, mediante i suoi olii essenziali. — *Figura 1 – Ruta graveolens*

Hanno valutato un potenziamento della sintesi di olii essenziali in Ruta graveolens (Fig.1), specie erbacea aromatica diffusa tanto nelle zone tropicali quanto in quelle temperate ma considerata originaria del munifico bacino del Mediterraneo.

La pianta, con il suo sapore amaro e l’odore intenso e pungente, rientra, da sempre, nei presidii della medicina tradizionale di molte culture. Tra gli impieghi più noti, quello di regolatore dei disordini mestruali, rimedio per cefalee, mal d’orecchio, crampi ed infiammazioni cutanee. Le sue foglie contengono, oltre agli olii essenziali, principi attivi quali fenoli, flavonoidi, alcaloidi e saponine. Ma è la componente oleosa quella che più d’ogni altra accende l’interesse sperimentale: fondamentale in profumeria, parafarmaceutica ed industria alimentare. Impareggiabili e non del tutto comprese le proprietà antiossidanti, antinfiammatorie, antielmintiche, antiparassitarie ed antimicrobiche ad ampio spettro.

Eppure, la composizione biochimica degli olii essenziali risente delle condizioni ambientali, in base all’ecotipo vegetale considerato, e degli elicitori esterni forniti in fertirrigazione.

Tesi, metodi ed elicitori

La tesi al vaglio del gruppo di ricerca condotto da Mahmoud è che le specie algali selezionate come elicitori esterni, Ascophyllum nodosum (Fig. 2) ed Ecklonia maxima (Fig. 3), siano in grado di modulare la crescita di Ruta graveolens e la sua composizione oleosa. Un alleato vegetale così ben armato potrebbe poi essere spedito a fronteggiare tanto le nostre proliferazioni cellulari incontrollate, quanto le espansioni batteriche e fungine.

Esemplari uniformi di Ruta graveolens sono, dunque, state sospese in torba e perlite (3:1 w/w) e supplementate con il prodotto Crystalon® (20% N: 20% P: 20% K, 2 gL-1), in condizioni ambientali controllate e standardizzate. Temperatura mantenuta tra 15.2°C, di notte, e 27.6°C, di giorno. Umidità relativa compresa tra 68% e 71%. Gli elicitori utilizzati, SWE A (seaweed extract A. nodosum), SWE E (seaweed extract E. maxima), hanno agito sia separatamente che in miscela, durante le diverse fasi sperimentali.

Le piante hanno, quindi, subìto nove trattamenti con SWE A, SWE E e loro miscela, ripetuti per 6 giorni consecutivi. Piante non trattate hanno fatto da controllo. Raggruppate in tre blocchi di ripetizione, contenenti ciascuno 10 replicati per ogni trattamento, le piante utilizzate in totale ammontano a 120 esemplari. Ed il quadro sperimentale fattoriale prende forma.

Esiti morfologici preliminari

Dopo i nove trattamenti con estratti algali, i ricercatori hanno acquisito l’altezza delle piante, il numero di foglie e la loro dimensione. Dopo la raccolta, le piante hanno superato essiccazione in stufa a 35°C, in modo da preservare rapporti e composizione, in termini di olii essenziali. Valutati, poi, anche peso secco totale e peso secco radicale di Ruta graveolens.

In fondo, il primo indicatore funzionale di modificazione metabolica vegetale, post-elicitazione, è proprio il responso morfologico delle piante. Dopo trattamento con SWE A, SWE E ed SWE A+E, le piante hanno manifestato incremento d’altezza, delle unità fogliari e delle aree fogliari. Nel processo di foliazione, il risultato più soddisfacente (67.8 +/- 1.1) deriva dalla combinazione SWE A+E a 7mL/L. Ugualmente se ne è giovata l’area fogliare, più che con i trattamenti algali singoli.

I dati analitici riportano, anche, un sensibile incremento dei parametri ponderali, totali e radicali. La percentuale in olii essenziali aumenta dal 2.5% al 2.9%, sempre grazie alla combinazione dei due elicitori algali, rispetto agli stessi separatamente.

Modulazione degli scambi gassosi

Un analizzatore fotosintetico portatile (ADC BioScientific, LCi, Bioscientific Ltd., Hoddesdon, UK) ha, inoltre, consentito di registrare la conduttanza stomatica (gs), insieme al tasso fotosintetico ed a quello di traspirazione. Il tutto, in pieno rigoglio fogliare ed in ampie condizioni di soleggiamento.

Il più alto picco fotosintetico, i ricercatori l’hanno ottenuto con la miscela di elicitori algali (2.93 +/- 0.1 mmol m-2 s-1) e con la stessa fortunata accoppiata d’alghe, anche la conduttanza stomatica è migliorata fino a 127.6 +/- 1.4 mmol m-2 s-1.

Composizione degli olii essenziali

Tecniche di gas cromatografia e spettrometria di massa (GC-MS) hanno fornito l’identità e la quantità di composti organici presenti negli olii essenziali estratti. Il profilo minerale delle alghe coinvolte come elicitori è stato ottenuto, invece, con analisi spettroscopica a plasma accoppiato induttivamente (ICPSA). Ed anche per questo ambito d’indagine, la felice combinazione di SWE A+E ha agevolato l’incremento degli olii essenziali, costituiti prevalentemente da 2-undecanone (62%) e 2-nonanone (18.01%).

Attività antiproliferativa grazie agli elicitori algali

Per testare l’attività antiproliferativa degli olii essenziali, i ricercatori hanno impiegato molte linee cellulari cancerose: MCF-7, HeLa, Jurkat, HT-29, T24 ma anche cellule normali come HEK-293. Nel mezzo di coltura, gli olii essenziali, 2-undecanone e 2- nonanone hanno raggiunto concentrazioni finali pari a 50, 100, 200, 300 e 400 mcg/mL. Controlli positivi vinblastina solfato e taxolo.

L’attività antiproliferativa si esprime in IC50 (mcg mL-1), mediante incrocio della percentule di cellule vitali con la concentrazione dell’estratto algale. La citometria a flusso è la tecnica che ha rivelato la popolazione cellulare in apoptosi, unitamente al saggio d’attività Caspasi-Glo 3/7, in grado di ottenere la percentuale di campioni non trattati.

Le proprietà antiproliferative sono emerse minime per gli olii essenziali provenienti da piante non trattate con elicitori algali; massime in seguito a trattamento combinato dei due estratti d’alga. Nessuna variazione sulla linea cellulare HEK-293. L’attività della caspasi, anch’essa, cresce nelle piante trattate con la benefica miscela algale.

Potenziamento antimicrobico degli olii essenziali in Ruta graveolens

Il contenimento batterico, durante la fase sperimentale, ha riguardato alcuni ceppi batterici. Bacillus cereus (ATCC 14579), Staphylococcus aureus (ATCC 6538), Micrococcus flavus (ATCC 10240), Listeria monocytogenes, i Gram-positivi. Escherichia coli (ATCC 35210), Dickeya solani (D s0432-1), Pseudomonas aeruginosa (ATCC 27853), Pectobacterium carotovorum subsp. carotovorum (ATCC 15713) e Pectobacterium atrosepticum (ATCC 33260), i Gram-negativi.

I ricercatori hanno, poi, applicato metodi di microdiluizione, per calcolare la concentrazione minima inibitoria (MIC) e la concentrazione minima batterica (MBC), su piastre per microtitolazione 96-well. Qui, gli operatori hanno depositato concentrazioni seriali di olii essenziali miscelati con inoculo batterico (di 1.0 x 10exp4 CFU per well) in 100 microL di brodo di soia triptico. Incubazione a 37°C per 24 ore sotto agitazione.

Il parametro MIC è la più bassa concentrazione di olii essenziali che inibisca crescite invisibili al microscopio ottico, ottenuta dopo incubazione su piastra. Quello MBC, invece, corrisponde alla più bassa concentrazione che causi crescita invisibile. Densità ottica (D.O.), correlata alla concentrazione, è stata letta a 655 nm. Controllo positivo streptomicina 0.01-10 mcg/mL, negativo DMSO 1%.

Anche in quest’ambito tanto ricercato, i risultati concordano sulla efficacia particolare della miscela di elicitori algali, rispetto ai singoli estratti. I ceppi batterici più colpiti sono risultati Staphylococcus aureus e Pectobacterium carotovorum subsp. carotovorum.

Cedono persino i funghi

I ceppi di riferimento nelle prove sperimentali hanno incluso anche funghi. Aspergillus niger (ATCC 6275), Penicillium funiculosum (ATCC 56755), Aspergillus flavus (ATCC 9643), Aspergillus ochraceus (ATCC 12066), Penicillium ochrochloron (ATCC 48663) e Candida albicans (ATCC 12066).

Il più sensibile al potenziamento delle proprietà antimicotiche degli olii essenziali elicitati è risultato Penicillium ochrochloron. Eppure, bisogna riportare anche che l’efficacia degli olii essenziali, in questo caso, non si discosta molto dagli esiti derivanti da agenti commerciali.

La miscela algale non può, quindi, che dirsi caldamente consigliata per conseguire un irrobustimento del profilo antiproliferativo degli olii essenziali in Ruta graveolens. Come sempre, altri studi seguiranno prima di rendere le nuove metodiche dei protocolli.