Truzzi F., Whittaker A., Roncuzzi C., Saltari A., Levesque M.P., Dinelli G.

Microgreens: Functional Food with Antiproliferative Cancer Properties Influenced by Light

Foods 2021, 10, 1960; doi: 10.3390/ foods10081690

I micro-ortaggi rappresentano una relativamente nuova tendenza di consumo e produzione di ortaggi, erbe aromatiche, specie spontanee, ecc., che sta affascinando i produttori agricoli e consumatori a livello mondiale per una serie di motivazioni: rapido ciclo produttivo (10 – 14 giorni); sostenibilità ambientale (non si utilizzano prodotti fitosanitari); contrasto all’urbanizzazione (coltivabili in ambiente indoor); alto contenuto di minerali e sostanze ad azione bioattiva (polifenoli, terpenoidi, alcaloidi, ecc.). Tra queste sostanze, specialmente nelle specie appartenenti alla famiglia delle Brassicaceae, è stata scoperta essercene qualcuna (es. glucosinolati) ad azione antitumorale. Il cancro, nelle sue diverse forme, oggi rappresenta la seconda principale causa di morte della popolazione a livello mondiale e sebbene nelle sue fasi iniziali esso si presenta in una fase reversibile, i farmaci a disposizione per agire in prevenzione non sono molti. In studi precedenti è stato dimostrato che alcune sostanze ad azione antitumorale contenute nei micro-ortaggi agiscono in fase pre-clinica riducendo la progressione del tumore.

Per verificare l’attività anti-proliferativa sulle cellule tumorali, sono stati studiati cinque tipi di micro-ortaggi: pisello (Pisum sativum, Fabaceae), ravanello (Raphanus sativus, Brassicaceae), ravanello ‘Red Rambo’ (Raphanus sativus, Brassicaceae), soia (Glycine max, Fabaceae) e rucola (Eruca vesicaria subsp. sativa, Brassicaceae)., producendoli in ambiente indoor. Per verificare l’effetto della radiazione luminosa sulla produzione di polifenoli nelle diverse specie, i micro-ortaggi sono stati coltivati con lampade fluorescenti e con moduli LEDs (spettro blu:verde:rosso con predominanza di blu). Mentre i micro-ortaggi coltivati con lampade fluorescenti sono stati esposti ad una radiazione di 65 µmol∙m-2∙s-1, i micro-ortaggi coltivati con i LEDs hanno ricevuto un PPFD di 270 µmol∙m-2∙s-1. Durante il ciclo di coltivazione sono stati misurati parametri biometrici come: copertura del substrato, lunghezza ipocotile, peso fresco, peso secco e area fogliare e parametri fisiologici quali il tasso di crescita e il tasso di assimilazione netta. Inoltre, è stato determinato il contenuto di clorofilla a, clorofilla b, carotenoidi e polifenoli. Per questi ultimi è stata determinata l’attività anti-proliferativa su un fibroblasto di topo (L929), con misurazione effettuate in 2D (linee cellulari) e 3D (sferoidali).

Relativamente ai parametri di crescita, il pisello ha mostrato il maggior peso fresco e secco rispetto alle altre specie, mentre la rucola ha ottenuto il minor peso fresco e il minor contenuto di sostanza secca insieme al ravanello ‘Red Rambo’. Quasi in tutte le specie, ma maggiormente nel pisello, i micro-ortaggi coltivati con lampade fluorescenti hanno mostrato una maggiore altezza rispetto a quelli coltivati con LEDs: questo effetto è principalmente dovuto alla più bassa intensità luminosa delle lampade fluorescenti che hanno determinato l’allungamento dell’ipocotile. Infine, la copertura del substrato è stata più uniforme per il pisello coltivato con lampade fluorescenti e il ravanello coltivato con LED rispetto agli altri trattamenti. Per quanto riguarda il tasso di crescita, l’assimilazione netta e l’aria fogliare sono state specie specifiche non influenzate dai trattamenti luminosi. Il pisello, avendo prodotto più sostanza fresca, ha mostrato il tasso di crescita più elevato, mentre la rucola, che da letteratura necessita di un periodo maggiore per la produzione di micro-ortaggi e che durante questo studio ha mostrato il più basso contenuto di sostanza fresca, ha mostrato il tasso di crescita, l’area fogliare e il tasso di assimilazione netta più bassi rispetto alle altre specie.

Riguardo l’effetto dell’illuminazione artificiale sul contenuto dei composti bioattivi è emerso che i polifenoli e la forma ridotta dello ione ferro (ad alta attività antiossidante) sono più elevati nei micro-ortaggi coltivati con moduli LEDs rispetto alle lampade fluorescenti, mentre queste ultime favoriscono la produzione di carotenoidi e clorofilla. Inoltre, sono emerse interazioni significative tra il genotipo e la tecnologia di illuminazione supplementare in quanto il ravanello coltivato sotto LEDs ha manifestato il più alto contenuto di polifenoli e ione ferrico in forma ridotta, mentre la rucola ha ottenuto il contenuto più basso di questi elementi in entrambe le condizioni di illuminazione. Infine, i micro-ortaggi di rucola e pisello coltivati con lampade fluorescenti hanno ottenuto i più alti valori di clorofilla.

Per valutare l’attività di rallentamento-arresto della proliferazione delle cellule tumorali, 20 µL di estratti acquosi dei micro-ortaggi sono stati messi in contatto con il fibroblasto (L929) e dopo 24 ore, tranne che per gli estratti di pisello ottenuti con lampade fluorescenti e LEDs e gli estratti di soia ottenuti con lampade fluorescenti, tutti gli altri hanno ridotto la proliferazione delle cellule tumorali (nella lettura 2D). Questi effetti, invece, non sono risultati significativi nella lettura 3D, probabilmente questo è stata determinato dalla struttura complessa del fibroblasto che rende le cellule tumorali più difficilmente controllabili. Infatti, dopo un’esposizione di 120 ore del fibroblasto all’estratto acquoso di ravanello ‘Red Rambo’ è emersa una macchia necrotica più espansa rispetto a quanto emerso nel controllo. Infine, aumentando il contenuto degli estratti acquosi a 40 µL è emerso che l’attività necrotica e pro-apoptotica nei confronti delle cellule tumorali è aumentata in particolar modo per il pisello coltivato con moduli LEDs.

In conclusione, da questo studio è emerso che, sebbene tutti gli estratti acquosi dei micro-ortaggi testati riducano la proliferazione delle cellule tumorali, solo gli estratti del pisello e in maniera inferiore del radicchio, riescono a superare le resistenze del fibroblasto nella sua forma tridimensionale, attraverso l’attività pro-apoptotica. Inoltre, è emerso che la tecnologia LEDs incrementa il contenuto di polifenoli e l’attività antitumorale degli estratti acquosi di pisello e radicchio ed in futuri studi questo potrebbe essere ulteriormente amplificato con l’utilizzo della radiazione UV (A-B-C).

HTML e PDF: https://www.mdpi.com/2304-8158/10/8/1690