Non solo cannabinoidi: qual è il legame tra triptofano e cannabis?

Circa 150 cannabinoidi, più di 500 composti ad attività farmacologica e non è ancora finita. 

La cannabis riesce ancora a stupire la comunità scientifica per la quantità di nuovi composti che vengono di volta in volta identificati. 

I protagonisti di questa nuova scoperta sono un gruppo di ricercatori dell’Università di Modena e Reggio Emilia. Gli stessi che avevano identificato, qualche anno fa, due nuovi cannabinoidi analoghi del tetraidrocannabinolo (THC). 

Questa volta, il gruppo di ricerca ha identificato due composti non cannabinoidi, di solito non presenti nelle piante -l’acido chinurenico e la L-chinureina-, prodotti del metabolismo triptofano, che possiedono delle interessanti proprietà neuromodulatrici e non solo. 

Indice

• 1. Il metabolismo del triptofano
• 1.1 La via del triptofano negli animali
• 1.2 Il triptofano nelle piante
• 2. KYN e KYNA: due neuromodulatori umani identificati nella Cannabis Sativa L
• 3. Conclusioni
• 4. Referenze

1. Il metabolismo del triptofano

Le piante e gli animali hanno in comune numerose vie biochimiche, ma alcuni processi di sintesi e catabolismo (degradazione) avvengono in modo diverso nei due regni.

Un esempio è la via metabolica del L-triptofano. A differenza delle piante, gli animali -in particolare i mammiferi e quindi gli esseri umani- non sono in grado di biosintetizzare questo aminoacido essenziale, quindi in genere lo assimilano attraverso la dieta.

Il triptofano, oltre ad essere un costituente di tutte le proteine di un organismo, è un intermedio metabolico che interviene in numerosi processi di grande importanza biologica. 

1.1 La via del triptofano negli animali

Gli animali hanno la necessità di assumere il triptofano attraverso la dieta. Cibi particolarmente ricchi in triptofano sono:

• uova
• carne (in particolare pollo e tacchino)
• pesce (soprattutto acciuga, orata, spigola, sogliola, merluzzo, tonno)
• verdure (indivia, cavoli, asparagi, fagiolini, lattuga, bieta, spinaci, zucchine)
• cioccolato fondente
• arachidi
• mandorle
• nocciole
• pistacchio
• pinoli
• semi di sesamo
• noci 
• anacardi
• castagne
• uva sultanina 
• latte e latticini
• legumi 

Il triptofano nel cervello degli uomini e, più in generale, in quello dei mammiferi, è il precursore biologico di diverse importanti molecole, come il neurotrasmettitore serotonina (5-idrossitriptamina, 5-HT), che è, a sua volta, il precursore del neuro-ormone melatonina. Maggiore è la quantità di proteine ricche in triptofano assunte con la dieta, maggiore sarà la produzione di serotonina e di melatonina.

Solo una piccola frazione di triptofano viene convertita in serotonina negli animali, mentre una parte più consistente (circa il 95%) di questo aminoacido viene metabolizzato in L-chinurenina (KYN), che viene ulteriormente degradata ad acido chinurenico (KYNA), un antagonista del recettore dell’NMDA con funzione protettiva, oppure a 3-idrossichinurenina. La formazione di KYNA e 3-idrossichinurenina rappresentano le tappe iniziali del processo di biosintesi dell’acido nicotinico, della nicotinammide e delle vitamine del complesso B.

La KYN è una molecola ad azione neuromodulatrice, che ha come bersaglio il recettore degli idrocarburi arilici. La KYN rappresenta un fattore cruciale nella regolazione della risposta immunitaria.

1.2 Il triptofano nelle piante

Nelle piante, i processi biochimici coinvolti nel metabolismo del triptofano sono diversi da quelli degli animali. 

Innanzitutto, le piante sono in grado di auto-sintetizzare il triptofano, ma, come tale, il suo contenuto è relativamente basso. Per la maggior parte, il triptofano viene incorporato nelle catene aminoacidiche durante il processo di biosintesi delle proteine. 

Una quantità minore è convertita in metaboliti secondari biologicamente importanti, uno dei quali è l’acido indolacetico, coinvolto nella regolazione della crescita delle piante.

Nonostante la via della chinurenina non sia una delle vie metaboliche prevalenti, basse quantità di KYN e KYNA sono state segnalate in alcune piante e prodotti alimentari vegetali.

Questi due metaboliti sono stati identificati in alcuni vegetali, quali:

• zucca
• sesamo
• patate
• broccoli
• miele
• spezie
• erbe medicinali (Taraxacum officinale, Urtica dioica, Chelidoniummajus)

Tuttavia, non è stato ancora stabilito se tutte le piante siano in grado di biosintetizzare questi

metaboliti o piuttosto siano prodotti da microrganismi del suolo e assorbiti attraverso le radici.

Indipendentemente dalla capacità della pianta di produrre KYN e i suoi metaboliti, la loro funzione specifica non è ancora stata chiarita.

Per quanto riguarda la cannabis, in letteratura c’è una totale mancanza di informazioni sull’eventuale presenza del metabolismo triptofano. Almeno fino ad ora.

2. KYN e KYNA: due neuromodulatori umani identificati nella Cannabis Sativa L

La cannabis ha attirato grande attenzione nell’ultimo decennio, grazie all’identificazione di numerose molecole organiche con interessanti proprietà farmacologiche e nutraceutiche.

La ricerca sul profilo molecolare della cannabis si è concentrata principalmente sulla caratterizzazione del fitocannabinoma (pool di fitocannabinoidi) degli estratti di pianta. Altri composti che hanno suscitato attenzione sono le molecole polari come i terpeni, la componente volatile della cannabis e gli acidi grassi. 

Con un lavoro pubblicato sul Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis, i ricercatori dell’Università di Modena e Reggio Emilia, sotto la guida del Professor Giuseppe Cannazza, sono riusciti a far luce anche sulla presenza di piccoli metaboliti secondari, come quelli della via del triptofano.

Gli studiosi hanno analizzato la presenza del triptofano e dei suoi metaboliti in varie parti di piante coltivate sia in suolo che in idroponica.

Grazie alla cromatografia liquida ad altissime prestazioni, accoppiata alla piattaforma di spettrometria di massa ad alta risoluzione (UHPLC-HRMS), normalmente impiegata per analisi metabolomiche, è stato possibile rilevare composti espressi anche in quantità molto basse, tra cui proprio il triptofano e i suoi metaboliti KYN e KYNA.

Per valutare la distribuzione di tali composti nei diversi organi della pianta Cannabis Sativa L, sono state raccolte radici, fusto e foglie da coltivazioni in campo aperto in due diversi stadi di crescita, corrispondenti rispettivamente a 30 e 90 giorni dopo la germinazione, oltre che in idroponica.

I risultati ottenuti nella coltivazione in suolo hanno suggerito un livello crescente di TRP, KYN e KYNA partendo dalla base (radici) e arrivando alla cima (foglie) della pianta, sia a 30 che a 90 giorni.

I risultati degli estratti ottenuti da piante coltivate in idroponica hanno anch’essi mostrato la presenza di tutti gli analiti, con concentrazioni variabili e tendenze simili a quelle osservate per la coltivazione in suolo.

Sia per le coltivazioni in suolo che in idroponica, le quantità maggiori di KYN e di KYNA sono state rilevate nelle foglie.

3. Conclusioni

La coltivazione della cannabis suscita sempre maggior interesse, sia dal punto di vista medico che industriale. Per queste ragioni, sarebbe di notevole interesse identificare tutti i fattori che regolano la crescita e il metabolismo della pianta.

Con questo nuovo lavoro, i ricercatori hanno svelato la presenza dell’importante via metabolica del triptofano e dei suoi metaboliti. In particolare, gli studiosi hanno identificato la presenza, soprattutto nelle foglie, dell’acido chineuretico (KYNA) e della L-chinureina (KYN).

Il KYNA, in particolare, è una molecola che ha attirato una grande attenzione per le sue importanti proprietà farmacologiche:

• antiossidanti
• antinfiammatorie
• neuroprotettive.

Inoltre, un effetto ipolipemizzante e una funzione protettiva cardiovascolare sono stati recentemente attribuiti al KYNA, suggerendo così un ruolo potenziale come ingrediente alimentare funzionale per il trattamento dell’obesità e dell’iperlipidemia e per la modulazione del microbiota intestinale.

I risultati ottenuti dai ricercatori italiani suggeriscono che la Cannabis Sativa L potrebbe essere una preziosa fonte di TRP, di KYN e di KYNA. 

Risultati, comunque, da confermare con ulteriori studi “per valutare se le concentrazioni di KYNA negli estratti di foglie di cannabis utilizzati come cosmetici o nutraceutici, siano sufficienti per

per esercitare le numerose attività farmacologiche attribuite a questo metabolita”, come affermato dagli stessi ricercatori in conclusione del loro lavoro.

Referenze

• Fabiana Russo, Francesco Tolomeo, Maria Angela Vandelli, Giuseppe Biagini, Roberta Paris, Flavia Fulvio, Aldo Lagan, Anna Laura Capriotti, Luigi Carbone, Giuseppe Gigli, Giuseppe Cannazza , Cinzia Citti.
  Kynurenine and kynurenic acid: Two human neuromodulators found in Cannabis sativa L.
  J Pharm Biomed Anal. 2022 Mar 20;211:114636.