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Lectine: insetticidi naturali delle piante

    Dal punto di vista ecologico, esistono casi in cui la nutrizione delle piante da parte degli animali favorisce entrambi. Ecco allora che le piante evolvono frutti appetibili e vistosi, associati a semi ben protetti che passano indenni l'apparato digerente degli animali che se ne nutrono. O fiori nettariferi che attirano insetti impollinatori.
Nella maggior parte dei casi, però, l'interazione con gli animali è dannosa per la pianta, in particolare quando questi si nutrono di organi vegetativi (foglie, radici), riproduttivi (fiori o parti di essi) o di riserva (tuberi, radici, fusti, etc.). Per ciò, le piante tendono a rendersi poco appetibili con vari mezzi, ad esempio ricorrendo ad una varietà di sostanze tossiche. Queste possono essere a basso peso molecolare (prodotti del metabolismo secondario) oppure di natura proteica, con attività sequestrante, catalitica, o entrambe.
    Al secondo tipo appartiene un nutrito gruppo di proteine di difesa: le lectine. Si tratta di una classe molto varia e diffusa, accomunata dalla capacità di riconoscere e legare mono e polisaccaridi con diversa affinità. I bersagli naturali delle lectine sono per lo più presenti al di fuori del regno vegetale: i glicani di virus, microrganismi, funghi, nematodi, insetti e mammiferi. Non sorprende quindi che alcune lectine vengano prodotte in seguito a ferite di fitofagi, come risposta all'attacco, oppure preventivamente, accumulate in grande quantità come proteine di riserva.
I meccanismi di tossicità delle lectine, in genere, sono conseguenza del legame di queste con i glicani di superficie dei tessuti animali. In seguito al legame sull'epitelio intestinale, le lectine ne provocano la disorganizzazione, l'alterazione del metabolismo e quindi della funzionalità. In alternativa, le lectine possono interagire con enzimi digestivi inibendone l'attività.
    Lo spettro di tossicità delle lectine è il fattore chiave. Per quanto riguarda i mammiferi, la maggioranza delle lectine più note è considerata non tossica, dato che sono presenti in diversi frutti e verdure consumati crudi. Naturalmente esistono le eccezioni. La prima lectina scoperta, ad esempio, è la ricinina (presente nei semi del ricino), subito descritta come tossica ed in grado di agglutinare i globuli rossi. Sono ben documentate diverse intossicazioni alimentari causate da lectine di fagiolo, quali ad esempio la PHA (Phytohemoagglutinin). In questi casi, l'intossicazione avviene solo quando i fagioli sono consumati senza una cottura sufficiente. Le lectine, infatti, come la maggior parte delle proteine, sono denaturate dal calore e quindi inattivate.
    Nelle specie coltivate esiste la tendenza ad una riduzione delle sostanze tossiche, probabilmente dovuta alla selezione inconsapevole iniziata con l'addomesticazione. Potremmo vedere le piante coltivate come prodotti di una coevoluzione con l'uomo: questo comporta che le specie di cui ci nutriamo hanno meno sostanze tossiche rispetto alle parenti selvatiche, risultando però meno "armate" nei confronti di insetti e altri animali erbivori. Di fatto, le piante addomesticate vivono in un ambiente protetto: l'uomo prepara il terreno, interviene con insetticidi, erbicidi, o altri mezzi atti a ridurre la competizione che le piante coltivate devono affrontare.
    L'attuale conoscenza dei meccanismi di difesa delle piante permette di comprendere le vulnerabilità delle specie coltivate e di impostare strategie di miglioramento razionali: ottenere genotipi meglio difesi, che richiedono meno interventi, e con qualità nutrizionali superiori.
Le lectine, alcune delle quali hanno sugli insetti fitofagi un effetto che varia dall'inibizione alla letalità, sono molto promettenti. La loro espressione ectopica, più o meno localizzata, è uno strumento utile per la messa a punto di varietà adattate alla lotta integrata, o per la protezione del prodotto post-raccolta. Un approccio molto razionale prevede l'utilizzo di quelle lectine naturalmente presenti in specie alimentari, come la ASAL (Allium sativum leaf agglutinin) dell'aglio o la ACA (Allium cepa agglutinin) di cipolla, o la PSA (Pisum sativum agglutinin) di pisello.
Queste ed altre lectine sono state testate con successo in colture transgeniche come alternative alla classica tossina Bt, dato che questa non è efficace contro numerose specie di insetti fitofagi.
    Ulteriori sviluppi nell'utilizzo intelligente delle lectine potranno venire dalla scoperta e caratterizzazione di nuove varianti, nonché da una più profonda comprensione del loro meccanismo d'azione e degli elementi determinanti le qualità dei loro bersagli naturali, i glicani. Occorrono poi approfonditi studi sulla loro tossicità a breve e lungo termine verso i mammiferi.

fonti:
I.M. Vasconcelos, J.T.A. Oliveira (2004) Toxicon 44:385-403
G. Vandenborre et al. (2011) Phytochemistry 72:1538-1550