Microalga Aphanizomenon flos-aquae

Questo articolo esamina la microalga Aphanizomenon flos-aquae (AFA) dal lago Klamath dell’Oregon, sottolineandone la ricchezza nutrizionale e i benefici per la salute.

Prosperando in un ecosistema vulcanico unico, questo cianobatterio raccolto in natura è un concentrato di sostanze nutritive, che lo rendono un punto focale nel campo degli integratori salutari. L’articolo evidenzia il profilo nutrizionale completo dell’AFA, ricco di proteine, aminoacidi essenziali, vitamine, minerali e composti bioattivi.

Particolare attenzione è riservata ad AphaMax® e Klamin®, due estratti AFA dal notevole potenziale nutraceutico. AphaMax®, ricco di AFA- ficocianine , mostra forti proprietà antiossidanti, antinfiammatorie, cicatrizzanti e antitumorali. Klamin®, contenente β-feniletilammina (PEA), è noto per i suoi benefici sulla salute mentale, in particolare nell’alleviare la depressione e l’ansia, e si dimostra promettente nel trattamento dell’ADHD e nella gestione delle malattie neurodegenerative. In sostanza, il capitolo sottolinea l’importanza degli AFA del lago Klamath come risorsa naturale chiave nel settore degli integratori alimentari, grazie anche ai suoi potenti estratti benefici per la salute.

 I CIANOBATTERI, comunemente noti anche come alghe blu-verdi, costituiscono un gruppo eterogeneo di antichi procarioti fotoautotrofi (1). Queste forme di vita fotosintetiche hanno svolto un ruolo fondamentale nella storia evolutiva della Terra durante la rivoluzione dell’ossigeno circa 2,5 miliardi di anni fa, contribuendo in modo significativo al rilascio di ossigeno nell’atmosfera (2). Mostrando una notevole diversità di forme morfologiche, i cianobatteri spaziano da entità unicellulari, come Synechococcus sp., a filamenti intricati, esemplificati da Anabaena sp., e strutture coloniali, rinvenute in Microcystis sp. (3). Inoltre, questi microrganismi si sono adattati a una vasta gamma di habitat , dai corpi d’acqua dolce, come Planktothrix sp., agli oceani, come Trichodesmium sp., a quelli terrestri e desertici, come osservato con Chroococcidiopsis sp (3).

Al di là del loro significato ecologico, i cianobatteri sono stati studiati per varie applicazioni, come per la produzione di biocarburanti o per il trattamento delle acque reflue (4, 5). Tuttavia, è nel campo degli integratori alimentari e nutraceutici che i cianobatteri brillano davvero. Arthrospira sp., colloquialmente conosciuta come Spirulina , ha guadagnato importanza come potenza nutrizionale ed è diventata un punto fermo nel settore degli integratori salutari (6).

La sua densità nutrizionale e la capacità di essere coltivato in stagni aperti/fotobioreattori lo rendono una scelta attraente per coloro che cercano miglioramenti nella dieta (6). Oltre la Spirulina, un singolare ceppo Aphanizomenon flos-aquae (AFA), Klamath AFA, si è ritagliato una nicchia nel settore degli integratori, grazie ai suoi benefici nutrizionali e nutraceutici superiori, e viene raccolto direttamente allo stato selvatico dall’Upper Klamath Lake (UKL), in Oregon, USA (7).

Klamath AFA è un fototrofo obbligato che fissa l’azoto composto da cellule cilindriche che si autoassemblano in filamenti (Fig. 1)(7). Trova la sua collocazione tassonomica all’interno dell’ordine dei Nostocales ed è l’unico ceppo di Nostocales, insieme ad alcuni Nostoc sp., come N. commune e N. flaggeliforme, da consumare regolarmente come integratore alimentare (8, 9). L’AFA è ben noto per la sua capacità di formare fascicoli, filamenti che si autoaggregano insieme in strutture simili a foglie che possono essere osservate ad occhio nudo (7). Inoltre, a differenza della Spirulina, l’AFA è dotata di cellule vegetative specializzate, dette eterocisti, che ospitano l’enzima attivo nitrogenasi responsabile della conversione dell’azoto atmosferico (N2) in ammoniaca (10).

Inoltre, l’AFA forma akineti, cellule dormienti che fungono da strutture simili a spore, consentendo al cianobatterio di resistere a condizioni sfavorevoli e di germinare in nuove cellule vegetative quando le condizioni ambientali diventano nuovamente favorevoli (11).

L’AFA prospera in laghi o stagni ricchi di sostanze nutritive, il che contribuisce alla sua capacità di formare fioriture, densi tappeti di biomassa che ricoprono la superficie dei laghi. Particolarmente rinomate sono le fioriture Klamath AFA che abbelliscono UKL in Oregon, USA (7). È questa biomassa che viene poi raccolta, lavorata e distribuita come integratore nutrizionale in tutto il pianeta. L’UKL è l’unico lago al mondo ad essere raccolto per l’AFA e l’AFA è l’unico integratore cianobatterico distribuito in commercio ad essere raccolto in natura su scala industriale (12).

L’AFA vanta un profilo nutrizionale completo: è ricco di proteine, fino al 70% della biomassa totale, contenente elevate quantità di tutti gli aminoacidi essenziali (9). Contiene tutte le vitamine, molte delle quali ad alta concentrazione. È una buona fonte di acidi grassi polinsaturi (PUFA), circa il 75% dei quali sono costituiti da Omega-3 antiinfiammatori (13). Infine, grazie alla ricchezza minerale dei sedimenti del lago Klamath, l’AFA fornisce 73 minerali biodisponibili, compreso lo spettro completo di oligoelementi (12).

Il distinto profilo biochimico di questa sostanza è caratterizzato dalla presenza di molecole bioattive. Questi includono uno spettro di carotenoidi, tra cui le principali xantofille, e un’abbondante concentrazione di clorofilla (12). Inoltre, contiene una forma unica di AFA – ficocianine , note per le loro potenti proprietà antiossidanti, antinfiammatorie e antitumorali, nonché per la loro efficacia nel promuovere la guarigione delle ferite (14).

Inoltre, questa composizione comprende la feniletilammina, un composto riconosciuto per il suo ruolo di neuromodulatore e la sua capacità di modulare il sistema immunitario (15). Due importanti estratti AFA , conosciuti rispettivamente come AphaMax® e Klamin®, concentrano tali molecole e hanno dimostrato, in numerosi studi clinici, di produrre effetti benefici su numerose malattie.

IMPORTANZA INDUSTRIALE

A livello globale sono stati confermati circa 120 ceppi AFA distinti (12). Tuttavia, la varietà consumata come integratore alimentare prospera a Klamath Lake, Oregon, USA. Questo particolare ceppo è identificato dal suo nome specifico, Aphanizomenon flos-aquae Ralfs ex Born. & Flah. Var. flos aquae (7).

Gli integratori alimentari Klamath AFA sono emersi come attori di spicco nel settore degli integratori sanitari negli ultimi 35 anni (7). Da allora, si stima che il mercato degli integratori alimentari AFA abbia raggiunto un valore complessivo di circa 100 milioni di dollari all’anno, indicando un forte interesse dei consumatori per i vantaggi unici dell’AFA (12). Inoltre, mentre la maggior parte del mercato di Klamath AFA è prevalentemente limitata al suo utilizzo come integratore alimentare, ora si sta espandendo anche in nuovi settori, come l’ industria dei cosmetici e della bellezza. Man mano che il settore degli AFA cresce e la disponibilità della sua biomassa diventa più semplice, si prevede che i prodotti a base di AFA entreranno anche in numerosi altri mercati, come quelli dei mangimi per animali, dell’acquacoltura e dei biofertilizzanti (12). Quest’ultimo è particolarmente promettente perché l’AFA è l’unica microalga o cianobatterio raccolto su larga scala con la capacità unica di fissazione dell’azoto.

RACCOLTA E LAVORAZIONE

Klamath AFA avviene nel lago Klamath, Oregon, USA, e sfrutta le condizioni ecologiche uniche di questo habitat naturale (Fig. 2) (7). In genere vengono raccolte 500-1000 t all’anno (12). Il processo di raccolta viene strategicamente condotto durante il periodo di fioritura dell’AFA , che avviene tipicamente all’inizio dell’estate, in particolare tra la fine di giugno e l’inizio di luglio, e poi di nuovo a fine estate e all’inizio dell’autunno, tra settembre e novembre, quando fattori ambientali come la temperatura e la disponibilità dei nutrienti sono ottimali (12). La raccolta inizia con l’identificazione di aree specifiche all’interno del lago dove le concentrazioni di AFA sono elevate. Le concentrazioni desiderate variano tra il 5-7% di solidi. I raccoglitori utilizzano tipicamente imbarcazioni specializzate dotate di reti a maglia fine o altri sistemi di filtraggio non invasivi per raccogliere delicatamente l’ AFA dalla superficie del lago (7).

Una volta raccolta, la biomassa AFA viene trasportata agli impianti di lavorazione vicino al lago. Nella fase di lavorazione, gli AFA raccolti vengono sottoposti a meticolosi processi di pulizia per rimuovere eventuali impurità o detriti, garantendo la purezza del prodotto finale. Successivamente, l’ AFA viene disidratato in un processo in due fasi: in primo luogo, la maggior parte dell’acqua viene rimossa tramite un processo di centrifugazione non specifico e, successivamente, viene accuratamente essiccato, spesso utilizzando metodi come l’essiccazione all’aria o l’essiccazione a bassa temperatura per preservare il suo profilo nutrizionale (7). È in questo momento che si concentrano i composti AFA-ficocianina e feniletilammina di alto valore.

La ficocianina di alta qualità viene concentrata attraverso un processo di centrifugazione e filtraggio a base d’acqua (brevetto: EP2032122A2); mentre la PEA e le molecole sinergiche, come le micosporine aminoacidi-simili (MAAs), vengono concentrati tramite ultrafiltrazione dell’acqua (Brevetto: EP2046354B1). La biomassa e gli estratti AFA ottenuti vengono poi comunemente trasformati in varie forme di facile consumo, come polveri, capsule o compresse, rendendoli adatti all’uso come integratore alimentare (12).

PROPRIETÀ DELLA CRESCITA SELVATICA

L’AFA mostra una crescita e una fioritura prolifiche nel lago Klamath grazie a una combinazione di fattori ecologici specifici che creano un ambiente ottimale per la sua fiorente popolazione. Il lago Klamath misura circa 52 x 12 km con una superficie di circa 250 km 2 (16). Tuttavia, è un lago abbastanza poco profondo, con una profondità media di 2,4 m. Situato ad un’altitudine di 1300 m, il Lago Klamath è delimitato dalle Cascade Mountains a ovest e si trova adiacente ad un’area desertica, il Great Basin, a est (7, 16).

 Inoltre, le acque incontaminate del lago Klamath ospitano numerose specie animali diverse, dai comuni pesci ventosa ai pellicani e alle aquile calve. Attualmente, il bacino di Klamath funge da principale destinazione di svernamento per il più consistente raduno di aquile calve nei 48 stati contigui. Inoltre, funge da più grande area di sosta per gli uccelli acquatici lungo la rotta del Pacifico (7).

Il lago Klamath è costantemente testimone ogni anno di numerose fioriture di AFA, attribuite principalmente alle sue origini geologiche come bacino vulcanico (17). La storia geologica del lago risale a 7.700 anni fa, all’eruzione del monte Mazama, che lasciò notevoli sedimenti minerali sul fondo del lago. In seguito all’esplosione, si è formato il cratere del Monte Mazama, ora noto come Crater Lake, che continua a fornire acqua al Lago Klamath (7). La composizione ricca di minerali del lago Klamath, inclusi elementi come ferro, magnesio, manganese, molibdeno, boro e zinco, è un fattore fondamentale che contribuisce alla formazione delle fioriture di AFA (18).

Questi minerali svolgono un ruolo vitale nel supportare le attività biologiche dell’AFA; ad esempio, il molibdeno è fondamentale per lo sviluppo e il funzionamento dell’enzima nitrogenasi specifico delle eterocisti, essenziale per la capacità di fissazione dell’azoto degli AFA (19).

I tre nutrienti più importanti per la crescita dell’AFA , tuttavia, sono le fonti di carbonio, azoto e fosforo (18). Il primo è fornito dal lago stesso a causa della presenza di sorgenti di metano attraverso il lago e, ovviamente, della materia organica in decomposizione. Si prevede che il carbonio costituisca circa il 50% della biomassa totale dell’AFA (20).

Il consumo di CO2 disciolta da parte dell’AFA si riflette anche nell’aumento del pH del lago da circa 7,5 all’inizio della fioritura a circa 9-10 verso la fine (18). È noto che la CO2 + acqua forma acido carbonico, abbassando così il pH complessivo. La sua rimozione, quindi, porta al contrario. La disponibilità di azoto, invece, non è un vero problema quando si tratta della formazione di fioriture di AFA poiché il cianobatterio possiede la capacità di fissare l’azoto direttamente dall’aria e convertirlo in forme biodisponibili, come nitrati o nitriti (21). Questa capacità ne favorisce la crescita rispetto ad altri organismi, che non possono (vedi sotto), permettendogli di dominare completamente il lago in condizioni di basso azoto (22).

Tuttavia, la fissazione dell’azoto è costosa, da un punto di vista energetico, e la biodisponibilità di nitrati/nitriti/ammoniaca ne aumenta sicuramente il tasso di crescita complessivo (23). Quest’ultimo nutriente, il fosforo, è molto probabilmente il fattore determinante alla base della quantità e della frequenza delle fioriture di AFA , poiché senza di esso non sarebbe in grado di crescere. Non sorprende che si verifichi un aumento dei livelli di azoto e fosforo in primavera, subito prima che l’AFA inizi a fiorire (17, 18).

Un’altra ragione fondamentale per la formazione delle fioriture AFA è che il lago Klamath riceve 300 giorni di sole all’anno, un fattore chiave per la crescita di un organismo fotosintetico (7). Gli AFA possiedono effettivamente la capacità di controllare la propria galleggiabilità e l’altezza all’interno della colonna d’acqua generando vescicole gorgoglianti che gli permettono di galleggiare su e giù (24). La conseguenza è che ogni cella è in grado di ottimizzare la quantità di luce necessaria.

Inoltre, il lago Klamath offre anche temperature ottimali per la crescita e il ciclo di vita dell’AFA. Durante la fioritura, la temperatura dell’acqua varia dai 18 ai 25 ° C (18). Studi di laboratorio hanno rilevato che le temperature ottimali di crescita dell’AFA variano tra 20-28 ° C , con un tasso di crescita più rapido osservato tra 25-28 ° C (25). Inoltre, gli akiniti dell’AFA sono in grado di sopravvivere nei sedimenti del lago durante l’inverno, che può vedere il lago Upper Klamath congelarsi (26).

CONTAMINAZIONE E TOSSICITÀ

La presenza di M. aeruginosa all’interno del lago ha avuto un forte impatto sull’attività di raccolta dell’AFA Klamath , soprattutto dopo che il governo dell’Oregon ha introdotto il limite di 1 μg di microcistine per grammo di cianobatteri (7).

Le microcistine sono potenti peptidi ciclici che, se consumati in quantità elevate, interrompono la sintesi proteica all’interno delle cellule epatiche, portando alla morte cellulare e, potenzialmente, all’insufficienza d’organo (27). Di conseguenza, le epidemie di microcistina del lago Klamath hanno innescato avvisi di sanità pubblica, mettendo in guardia contro il contatto e il consumo di acqua.

L’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS) ha stabilito un valore guida suggerito per l’acqua potabile pari a 1 μg/L (28). Allo stesso modo, a causa della possibile contaminazione di queste tossine all’interno delle fioriture di AFA, il governo dell’Oregon ha imposto un limite incredibilmente severo di 1 μg/g di microcistine negli integratori Klamath AFA (29).

Di conseguenza, il controllo di qualità delle fioriture di AFA per la presenza di microcistina è diventato una preoccupazione importante. Ciò non solo ha indotto le aziende di raccolta a rinunciare a qualsiasi raccolto di AFA durante la presenza di M. aeruginosa, ma ha anche portato a testare la biomassa AFA con microcistina durante tutte le fasi di raccolta e lavorazione. Ciò ha aumentato i costi complessivi e qualsiasi test sulla biomassa superiore a 1 μg/g è, per la maggior parte, inutilizzabile (12).

Inoltre, la contaminazione da microcistina e la preoccupazione pubblica ad essa associata hanno avuto un impatto anche sulla reputazione dei prodotti a base di AFA . Diversi studi hanno infatti messo in dubbio la sicurezza degli integratori alimentari AFA, sulla base di questo requisito di 1 μg/g (30, 31). Tuttavia, esistono numerosi dati che dimostrano che la soglia imposta è sbagliata e dovrebbe essere rivista.

Il governo dell’Oregon ha deciso questo limite traducendo direttamente il limite dell’OMS (1 μg/L) di microcistina nell’acqua potabile nella biomassa Klamath AFA. Come sottolineato in un recente articolo, ci sono profondi difetti sia in questa decisione, sia nello standard dell’OMS (29). In primo luogo, il limite dell’OMS è troppo severo in quanto si basa sullo studio di Fawell et al. che ha esaminato la tossicità (danno epatico) delle microcistine purificate nei topi tramite somministrazione mediante sonda gastrica (32). La metodologia impiegata non è rappresentativa dell’esposizione umana nel mondo reale a queste cianotossine.

Inoltre, le microcistine purificate non si trovano in natura. Inoltre, il modello della sonda gastrica aggira la complessa interazione tra le microcistine e le barriere protettive del sistema digestivo (29). Mentre la sonda gastrica trasporta la tossina direttamente al tratto gastrointestinale, bypassa la disgregazione enzimatica e acida iniziale nello stomaco, sovrastimando potenzialmente la biodisponibilità e la successiva epatotossicità osservata in scenari reali, come quello delle fioriture naturali di cianobatteri (29).

Gli acidi dello stomaco e gli enzimi intestinali inattivano le tossine, riducendone quasi completamente la potenza (33). Sfortunatamente, la maggior parte degli studi sugli animali sulla tossicità della microcistina sono stati condotti attraverso la sonda gastrica o l’iniezione intraperitoneale e pochissimi studi riproducono la normale ingestione orale. Gli studi che confrontano la somministrazione orale e intraperitoneale di microcistine mostrano differenze sostanziali nella tossicità (32, 33).

Ad esempio, gli altri due studi presi in considerazione dal panel dell’OMS, entrambi condotti tramite normale ingestione, hanno generato, per un essere umano di 60 kg, un limite cronico di sicurezza rispettivamente di 45 μg /giorno e 8,4 μg/giorno (34 , 35). L’EPA, infatti, raccomanda, per il consumo di acqua, un limite di sicurezza di 8 μg/L (36).

Ciò richiede un’interpretazione cauta della ricerca correlata alla microcistina. Esagerare i rischi epatotossici basandosi esclusivamente su studi per via endovenosa potrebbe creare inutili paure nel pubblico e potenzialmente indirizzare in modo errato risorse preziose. È anche importante notare che è stato condotto un solo studio sugli animali per indagare la potenziale tossicità delle microcistine nella biomassa AFA Klamath: ai topi è stata somministrata una dieta di biomassa di cellule intere AFA contenente 333 μg/g di microcistine per una durata di sei mesi.

Valutazioni successive hanno rivelato condizioni di salute ottimali, compresa la salute del fegato. I ricercatori, dopo aver implementato tutte le soglie di sicurezza pertinenti, hanno dedotto che un’assunzione giornaliera di 10 μg/g di microcistine provenienti da integratori di cianobatteri AFA sarebbe considerata sicura per un individuo di peso di 60 kg (28). Infine , cosa importante, non è mai stata segnalata alcuna tossicità umana, anche se questa biomassa è stata consumata per decenni.

PROPRIETÀ NUTRACEUTICHE

In virtù del suo ambiente ecologico unico, la Klamath AFA raccolta in natura emerge come una fonte di cibo eccezionalmente densa di nutrienti, superando molti altri alimenti e supercibi in termini di assoluta ricchezza nutrizionale (12).

Il suo straordinario profilo nutrizionale comprende tutte le 14 vitamine essenziali, con elevate concentrazioni di caroteni pro-vitamina A, livelli sostanziali di vitamine del gruppo B, cruciali per la regolazione dell’omocisteina, e vitamina K, fondamentale per la salute delle ossa, il benessere dentale e la coagulazione del sangue (12 , 13). Klamath AFA si distingue per un contenuto minerale di 73 minerali e oligoelementi, tra cui notevoli quantità di ferro, fluoro naturale e vanadio, essenziali per il metabolismo dell’insulina e per contrastare la sindrome metabolica (12). Inoltre, costituisce una notevole fonte di acidi grassi Omega-3, con un’elevata quantità di acido alfa-linoleico (13). Vanta una vasta gamma di carotenoidi, tra cui importanti xantofille come luteina, cantaxantina e licopene (12). Recenti rivelazioni evidenziano la ricchezza di polifenoli di Klamath AFA, caratterizzato da un vasto e potente assortimento di molecole nutraceutiche, tra cui un’elevata quantità di clorofilla (12, 13, 37).

C-FICOCIANINA E FICOERITROCIANINA

Le eccezionali proprietà antinfiammatorie e antiossidanti associate agli integratori a base di AFA e cianobatteri derivano prevalentemente dalla complessa composizione di pigmenti, in particolare clorofilla, C-ficocianina (C-PC) e ficoeritrocianina (PEC) (38). Nonostante costituisca circa il 4% della biomassa totale dell’AFA e ne influenzi il gusto, la clorofilla si rivela utile nel ridurre l’infiammazione, favorire la perdita di peso e prevenire il cancro (12, 39). Nel regno dei cianobatteri, l’AFA , proprio come la Spirulina, comprende sia la C-ficocianina (C-PC) che l’alloficocianina (AP).

Sebbene uno studio del 2004 suggerisca che il contenuto di ficocianina degli AFA sia pari al 15% della biomassa totale, stime recenti propongono un intervallo compreso tra il 6 e il 10% (14). L’efficacia terapeutica delle C-PC è attribuita al loro cromoforo bioattivo, le ficocianobiline (PCB) (40) . Studi sugli animali dimostrano l’efficacia del C- PC nel ridurre l’edema in vivo indotto da fattori ossidanti e nell’inibire l’ossidazione dei lipidi epatici causata da sostanze chimiche epatotossiche (41). Essendo potenti agenti antinfiammatori, i C-PC inibiscono molecole come NO e, in particolare, COX-2, fungendo da inibitori selettivi della COX-2 senza gli effetti collaterali osservati nei comuni FANS (12, 42).

Il loro antagonismo reversibile sulle piastrine preserva la sopravvivenza delle piastrine (43). Inoltre, approfonditi studi in vitro convalidano il potenziale del C-PC nell’inibire la proliferazione delle cellule tumorali attraverso varie linee cellulari tumorali (44). Una revisione completa afferma il loro ruolo nel trattamento del cancro, influenzando l’arresto del ciclo cellulare, attivando percorsi apoptotici e modulando le molecole che promuovono e combattono il cancro (45, 46). I diversi effetti del C-PC si estendono al miglioramento cardiovascolare, alla guarigione delle ferite e al potenziamento immunitario, inclusa la normalizzazione dei livelli di colesterolo, l’inibizione dell’aggregazione piastrinica, i ruoli cardioprotettivi, l’attività fibrinolitica, la stimolazione del rilascio di fibroblasti per la guarigione delle ferite e il supporto del sistema immunitario (Fig. 7) (12, 43).

L’AFA, a differenza della Spirulina, esprime anche il pigmento ficoeritrocianina (PEC) che raccoglie la luce all’interno del suo ficobilisoma. PEC mostra un attacco cromoforico unico rispetto a C-PC, un cromoforo di ficoviolobilina (colore viola) invece di una ficocianobilina (colore blu) (47, 48). Più specificamente, sia C-PC che PEC sono entrambe proteine eterodimeriche costituite da monomeri costituiti da due subunità distinte, α e β. Ciascun monomero αβ lega tipicamente tre cromofori.

Nel caso di C-PC ogni monomero αβ lega tre ficocianobiline, mentre per PEC lega due ficocianobiline e una ficoviolobilina (47-49). È importante sottolineare che le esatte proprietà nutraceutiche della ficoviolobilina devono ancora essere studiate. Fondamentalmente, l’estratto di ficocianina Klamath AFA, noto come AphaMax®, combina sia C-PC che PEC, poiché la metodologia di estrazione industriale utilizzata non può distinguere tra i due a causa della loro somiglianza generale (42). Recenti ricerche hanno dimostrato che l’estratto di AFA-ficocianina, AphaMax®, mostra risposte antiossidanti e antinfiammatorie superiori rispetto ai C-PC della Spirulina, suggerendo potenzialmente che l’attività dell’AFA C-PC è potenziata dalla PEC (12, 14). Ad esempio, studi approfonditi in vitro sull’ossidazione dei lipidi mostrano la capacità di AphaMax® di ottenere un’inibizione del 50% della malonildialdeide (MDA), un sottoprodotto tardivo della perossidazione lipidica, con un dosaggio 75 volte inferiore rispetto ai PC della Spirulina (0,14 nM contro 11,35 μM ) e un’inibizione del 90% 200 volte inferiore (1 μM contro 200 μM) (14). In termini di infiammazione, uno studio in vitro inedito sull’attività dell’enzima COX- 2 inibizione, rivela che, ai dosaggi di assunzione umana (250 mg), AphaMax® inibisce l’attività della COX-2 del 65%, mentre la Spirulina C-PC del 40%. Nel complesso, esiste una chiara necessità di studiare le proprietà nutraceutiche della PEC per valutare meglio il potenziale impatto nutraceutico di AphaMax®.

Numerosi altri studi hanno inoltre evidenziato le proprietà antinfiammatorie, antiossidanti e antitumorali di AphaMax® . AphaMax® ha il valore più alto di capacità di assorbimento dei radicali dell’ossigeno (ORAC) tra tutte le molecole purificate, circa 300 volte superiore anche a quello della quercetina e dell’epigallocatechina (14, 43).

Studi comparativi mostrano che mentre la quercetina, a 10 μM, riduce il danno eritrocitario causato dall’acido benzoico del 25%, AphaMax® a 100 nM produce una riduzione del 95% contro il cloruro di rame , un blando agente ossidante come l’acido benzoico (50). Inoltre, va notato che i test ORAC hanno una capacità limitata di valutare l’intero spettro degli antiossidanti. Tuttavia, uno studio in vivo sull’uomo ha dimostrato che la somministrazione di AphaMax® a lungo termine riduce significativamente i livelli di MDA, con una riduzione media del 37% entro 1-2 mesi (43).

In termini di cancro, uno studio che ha testato l’efficacia di AphaMax® nell’inibire le cellule tumorali della prostata e della tiroide, ha dimostrato la capacità dell’estratto AFA PC & PEC di inibire il 95% della crescita delle cellule tumorali con soli 100 nM (51). In confronto, la quercetina e l’acido gallico hanno inibito la proliferazione delle cellule di cancro al seno umano MCF-7 solo del 66% circa ad una concentrazione di 500 μM , una concentrazione circa 5000 volte superiore a quella di AphaMax® (52).

Allo stesso modo, alla stessa concentrazione di AFA (100nM), il cannabinoide JWH-33, noto per le sue potenti proprietà antitumorali, ha inibito la proliferazione delle cellule tumorali del polmone di circa il 75%, rispetto all’inibizione fino al 98% ottenuta da AphaMax®. Questa distinzione è significativa, poiché raggiungere livelli di inibizione più elevati è particolarmente impegnativo: JWH-33 raggiunge un tasso di inibizione paragonabile al 95-98% degli AFA-PC, ma richiede una concentrazione 1000 volte superiore – 100 μM (53). In termini di infiammazione, uno studio del 2006 ha studiato gli effetti di AphaMax® nei topi.

Nell’esperimento, un gruppo di topi ha ricevuto un’iniezione di capsaicina direttamente nello stomaco, provocando un marcato aumento dell’infiammazione, misurato mediante stravaso di Evans Blue. In un secondo gruppo, il pretrattamento con estratto di AFA-PC ha inibito significativamente l’infiammazione, con una riduzione di circa il 95%. Un ulteriore test che prevedeva l’iniezione di capsaicina nel tratto urinario ha prodotto un’inibizione superiore al 100% dell’infiammazione urinaria (54) (Fig. 3). Questo risultato dimostra non solo le potenti proprietà antinfiammatorie di AphaMax® ma anche la loro efficacia a livello sistemico dopo aver attraversato il tratto gastrointestinale (54).

AphaMax® ha dimostrato anche l’efficacia come agente terapeutico dermatologico in uno studio clinico condotto su soggetti umani (55). Questo studio ha incluso 10 pazienti con diagnosi di psoriasi a vari stadi, che in precedenza non avevano mostrato alcun miglioramento con trattamenti standard o biologici. Ai partecipanti sono state somministrate tre dosi di un prodotto AphaMax® al giorno per un periodo di tre mesi.

 La valutazione post-trattamento ha rivelato una remissione sostanziale nel 90% dei partecipanti (9 su 10), mentre il restante individuo ha mostrato un significativo miglioramento sintomatico (55). Inoltre, l’impatto farmacologico di AphaMax® è stato valutato in un modello sperimentale di colite indotta dall’acido 2,4-dinitrobenzensolfonico (DNBS) nei ratti (56). Sono stati somministrati dosaggi diversi di AphaMax® (20, 50 o 100 mg/kg/giorno). I risultati hanno indicato una notevole riduzione del danno istologico al colon .

Inoltre, si è verificata una diminuzione dell’attività della mieloperossidasi, un’inibizione dell’attivazione di NF-kB e una ridotta espressione dell’ossido nitrico sintasi inducibile e della COX-2. Questi cambiamenti suggeriscono un miglioramento della risposta immunitaria aberrante associata all’infiammazione del colon. Inoltre, il trattamento ha portato a una diminuzione dell’espressione delle interleuchine infiammatorie IL-1β e IL-6. Infine, AphaMax® ha mostrato proprietà antiossidanti, evidenziate da livelli ridotti di specie reattive dell’ossigeno (ROS) e nitriti (56).

β-FENILETALAMMINA

Una caratteristica distintiva dell’AFA è la sua capacità di produrre il composto fenolico endogeno β-feniletalammina (PEA), distinguendolo da altre microalghe e cianobatteri. La PEA si distingue per il suo ruolo nella neurotrasmissione, unito a proprietà energizzanti, ansiolitiche, antidepressive e soppressori della fame (12).

Questo composto fenolico viene prodotto in particolare durante l’esercizio e le esperienze di “amore”. È un agonista di un recettore ampiamente diffuso nell’organismo, noto come recettore associato alle ammine in tracce (hTAAR) (57). Questo si trova nell’intestino, sulle cellule immunitarie e nelle sinapsi neuronali. La sua attivazione nel cervello, ad esempio, è associata al rilascio e all’inibizione della ricaptazione di amine biogene come norepinefrina, dopamina e serotonina.

Il conseguente aumento delle concentrazioni di catecolamine può portare a livelli elevati di endorfine, rendendo la PEA un antidolorifico naturale indiretto, e ad un aumento del testosterone, contribuendo ad aumentare la libido. In particolare, la PEA mostra effetti rapidi e profondi sulla chiarezza mentale e sulla prontezza senza effetti collaterali o tolleranza (57).

Tuttavia, la sfida sta nella rapida degradazione del PEA purificato una volta ingerito: è risaputo che le monoammine vengono rapidamente degradate dagli enzimi MAO-B già nell’intestino. Per questo motivo è stato sviluppato un estratto che concentra la PEA insieme a inibitori selettivi delle MAO-B, vale a dire AFA- ficocianine , aminoacidi simili alle micosporine (MAA) e fitocromo C.

Questo estratto è noto come Klamin® (58). Le tre molecole sono le più potenti tra tutte le sostanze naturali e soprattutto sono inibitori reversibili, bloccando l’attività MAO-B solo temporaneamente, senza quindi produrre effetti collaterali. Questa combinazione facilita l’assorbimento di una porzione significativa di PEA attraverso l’intestino e la barriera ematoencefalica (15).

La caratteristica cruciale della PEA risiede nella promozione della rigenerazione del tessuto cerebrale , poiché è in grado di stimolare la produzione di eritropoietina (EPO) e del suo recettore (EPOR). L’eritropoietina endogena (EPO) nel cervello agisce come un regolatore fondamentale delle cellule staminali neurali, che sono totipotenti e fondamentali per la generazione di tutti i tessuti neurali e dei neurotrasmettitori (59) .

Ciò posiziona l’EPO come un fattore cruciale nella potenziale riparazione e rigenerazione dei tessuti del cervello e del sistema nervoso. In particolare, i cambiamenti osservati si estendono oltre le semplici alterazioni funzionali nella dinamica dell’EPO. Esistono prove di cambiamenti strutturali del cervello, in particolare un aumento dei recettori dell’EPO (59). Questo aumento suggerisce non solo una modificazione funzionale ma anche una trasformazione fisica e una rigenerazione degli stessi tessuti cerebrali.

Tali risultati hanno implicazioni significative per una serie di condizioni neurodegenerative, tra cui la sclerosi multipla e la sclerosi laterale amiotrofica (SLA). L’aumento dell’attività dell’EPO e dell’espressione dei recettori potrebbero potenzialmente offrire nuove strade per interventi terapeutici volti a mitigare la progressione di queste malattie, sottolineando il ruolo dell’EPO nei meccanismi di riparazione e rigenerazione neurale (12).

Uno studio ha esaminato specificamente gli effetti di Klamin® sui livelli cerebrali di EPO (58). Due gruppi di topi, uno affetto da senescenza accelerata (AS) e uno no (A), sono stati valutati sulla capacità di apprendimento tramite il Morris Test. Dopo la somministrazione di Klamin® (100 mg/kg di peso corporeo), i topi AS sono stati in grado di completare il test 15 s più velocemente del normale, da 25 s a 10 s. Il gruppo normale di topi (A), invece, ha ridotto il tempo per completare il test di 4 s, da 9 s a soli 5 secondi (58). Successivamente è stato analizzato il cervello dei topi e sono stati riscontrati i seguenti risultati: a) una forte diminuzione dell’ossidazione cerebrale (meno MDA) e un aumento degli antiossidanti cerebrali (tioli); b) un forte aumento dell’eritropoietina cerebrale (EPO) (+500%), nonché dei recettori dell’EPO (+300%) (58) . Questa capacità di moderare e mobilizzare le cellule staminali è stata già riscontrata in uno studio di Jensen et al., dove è stato dimostrato che un estratto di AFA aumenta il rilascio di cellule staminali dal midollo osseo, innescando la mobilitazione delle cellule CD34+ CD133+ e CD34+ CD133− in vivo, associato alla riparazione del sistema nervoso centrale, del cuore e di altri tessuti (60).

L’estratto AFA PEA, grazie alla sua capacità di aumentare i livelli di catecolamine cerebrali, è stato studiato anche per il suo impatto sulla salute mentale, tra cui depressione, ansia, ADHD e autismo. La ricerca indica miglioramenti significativi nella depressione, nell’ansia, nell’autostima e nel benessere generale negli individui depressi, inclusa la post-menopausa e la depressione indotta dal cancro (12).

In uno studio condotto dal Dipartimento di Ginecologia dell’Ospedale Universitario di Modena in Italia, è stato condotto uno studio che ha coinvolto 40 donne in menopausa, divise in due gruppi: 20 hanno ricevuto Klamin® e 20 in un gruppo di controllo con placebo. Questi partecipanti sono stati selezionati in base alla manifestazione dei tipici sintomi psicosomatici associati alla menopausa (61). Al gruppo di intervento è stata somministrata una dose giornaliera di 1 grammo di Klamin® per una durata di due mesi. La valutazione post-trattamento utilizzando specifiche scale psichiatriche, vale a dire la scala Kellner-Sheffield e la scala di autovalutazione Zung, ha rivelato un miglioramento statisticamente significativo nei livelli di depressione, ansia e autostima tra le donne che hanno ricevuto Klamin® (61, 62).

Inoltre, Klamin® ha dimostrato di avere importanti effetti benefici sull’umore e sul benessere dei pazienti malati terminali. Presso il Centro Oncologico di Ovada (Italia), 18 malati terminali di cancro, in cura solo con cure palliative, hanno assunto circa 1 g di Klamin® per 2 mesi (63). Miglioramenti statisticamente significativi sono stati osservati nelle aree di ansia, stanchezza e depressione, confermando che Klamin® è in grado di riequilibrare anche stati apparentemente conflittuali come ansia e depressione e di sostenere la capacità dell’organismo di produrre energia (63).

Allo stesso modo Klamin® ha avuto un effetto positivo anche sui bambini con ADHD. Uno studio recente ha esaminato 30 bambini con diagnosi di ADHD e l’impatto associato della somministrazione di Klamin® a dosaggi compresi tra 0,25 e 1,20 g (a seconda del peso). I miglioramenti osservati sono stati notevoli e le aree interessate sono state le seguenti: 1) le condizioni generali del bambino; 2) i livelli di attenzione e iperattività; 3) nelle funzioni esecutive; 4) nella rapidità e precisione (64). I ricercatori hanno anche riscontrato miglioramenti significativi nel 25% dei bambini che presentavano anche sintomi autistici (63).

Inoltre, è stato dimostrato che Klamin® ha un impatto positivo sulle malattie neurodegenerative, molto probabilmente a causa del suo effetto sui livelli cerebrali di EPO (12). L’omeostasi della proliferazione delle cellule staminali neurali ha implicazioni per il miglioramento della memoria e la riduzione delle placche di beta-amiloide associate a malattie neurodegenerative , come l’Alzheimer. Un recente studio sull’Alzheimer di Nuzzo et al. ha dimostrato la capacità del Klamin® di prevenire l’accumulo della sostanza beta-amiloide, inattivandone la tossicità (65). In questo studio, abbiamo somministrato l’agente ossidante tert-butil idroperossido (TBH) nei mitocondri delle cellule neuronali vive.

Questo intervento ha comportato un marcato aumento della produzione di specie reattive dell’ossigeno (ROS) all’interno delle cellule, rispetto al gruppo di controllo. Tuttavia, l’introduzione simultanea di 0,8 μg di Klamin® insieme a TBH ha inibito efficacemente la sovrapproduzione di ROS indotta da TBH nei mitocondri (65). Inoltre, lo studio ha esplorato le implicazioni di Klamin® nel contesto della malattia di Alzheimer, in particolare la sua interazione con la beta-amiloide, una sostanza strettamente associata alla patogenesi della malattia. Le colture neuronali umane sono state stimolate a produrre beta-amiloide ed è stato osservato l’effetto dell’aggiunta di Klamin®.

Sorprendentemente, la presenza di Klamin® ha portato ad una riduzione del 63% nella produzione di beta-amiloide rispetto al gruppo di controllo (65). Inoltre, gli aggregati di beta-amiloide che si formavano ancora in presenza di Klamin® erano di dimensioni significativamente più piccole e presentavano una sostanziale perdita di tossicità. Questo risultato è particolarmente significativo dato il ruolo degli aggregati beta-amiloide nella progressione della malattia di Alzheimer (65).

Il Klamin® é stato testato anche sull’obesità e sugli squilibri metabolici ad essa associati, che sono stati collegati a condizioni neurodegenerative, compreso il morbo di Alzheimer. Per indagare su questo collegamento, è stato condotto uno studio sui topi utilizzando KlamExtra ®, un nuovo prodotto che combina gli estratti Klamin® e AphaMax® (66). I topi sono stati divisi in tre gruppi: un gruppo è stato alimentato con una dieta standard (gruppo magro), un altro ha ricevuto una dieta ricca di grassi (HFD) e il terzo gruppo ha ricevuto una dieta ricca di grassi integrata con il prodotto AFA (HFD + AFA) per una durata di 28 settimane.

Lo studio si è concentrato su diversi aspetti chiave: parametri metabolici, resistenza all’insulina cerebrale, espressione di biomarcatori di apoptosi (morte cellulare), modulazione degli astrociti e marcatori di attivazione della microglia (componenti chiave dell’infiammazione cerebrale) e accumulo di placche di beta-amiloide, che sono caratteristici della malattia di Alzheimer (Fig. 6) (66). Questi fattori sono stati analizzati e confrontati nei cervelli dei diversi gruppi di topi. I risultati hanno indicato che il prodotto AFA, KlamExtra ®, ha mitigato gli effetti neurodegenerativi indotti dalla dieta ricca di grassi. Ciò includeva una riduzione della resistenza all’insulina e una diminuzione della perdita neuronale. Inoltre, è stato scoperto che l’integrazione di AFA migliora l’espressione delle proteine sinaptiche e riduce significativamente l’attivazione degli astrociti e della microglia, una risposta tipica allo stress indotto da una dieta ricca di grassi. Inoltre, anche l’accumulo di placche di beta-amiloide, spesso associato al morbo di Alzheimer, era ridotto nei topi trattati con l’integratore di AFA (66). Questi risultati suggeriscono che KlamExtra ® ha potenziali effetti terapeutici nell’affrontare la neurodegenerazione legata all’obesità e alle disfunzioni metaboliche.

Infine, verso l’inizio del secolo, fu dimostrato che la PEA possiede proprietà di potenziamento immunitario. nel loro studio del 2000, Jensen et al. hanno scoperto che il consumo di 1,5 g di biomassa AFA porta ad un ampio miglioramento della sorveglianza immunitaria, senza stimolare direttamente il sistema immunitario (67). Questo miglioramento è caratterizzato da un rapido aumento del movimento delle cellule immunitarie, come monociti e linfociti, dai tessuti corporei al flusso sanguigno.

Nello specifico, vi è una notevole mobilitazione di cellule T CD3+, CD4+, CD8+ e cellule B CD19+. In particolare, gli individui che consumano regolarmente biomassa AFA mostrano un aumento del 40% nel reclutamento delle cellule natural killer (NK) entro 4-6 ore dall’ingestione (67). Lo studio attribuisce questa modulazione immunitaria a vari composti a basso peso molecolare presenti nei cianobatteri AFA, tra cui probabilmente la PEA è un contributore chiave.

La PEA agisce come un agonista del TAAR, che si trova sui monociti, sulle cellule B, sulle cellule T e sulle cellule NK. Si ritiene che la stimolazione di queste cellule da parte della PEA sia un fattore cruciale nella loro mobilizzazione e nel conseguente miglioramento della sorveglianza immunitaria osservato in seguito all’ingestione di biomassa AFA (68).

CONCLUSIONE

Microalga Aphanizomenon flos-aquae, proveniente da Klamath Lake, Oregon, è un esempio di eccellenza nutrizionale e rilevanza industriale nel settore degli integratori sanitari. Questo cianobatterio raccolto in natura, che prospera nell’esclusivo ecosistema vulcanico del lago, vanta un ricco profilo nutrizionale, che va da un alto contenuto proteico, fino al 70%, a un’elevata concentrazione di PUFA Omega-3. Il valore nutraceutico dell’AFA è sintetizzato dai suoi estratti specializzati , AphaMax® e Klamin®. AphaMax® è arricchito con C-PC e PEC e conferisce notevoli benefici antinfiammatori, grazie alla sua capacità di inibire in modo reversibile l’enzima infiammatorio COX-2, oltre ad avere importanti proprietà antiossidanti, antitumorali e dermatologiche.

D’altra parte, Klamin®, contenente β-feniletilammina (PEA), ha mostrato un potenziale significativo nel miglioramento della salute mentale. È particolarmente efficace nell’alleviare i sintomi della depressione e dell’ansia, come dimostrato nelle donne in post-menopausa e nei pazienti affetti da cancro, grazie alla capacità della PEA di aumentare le concentrazioni di catecolamine cerebrali. Inoltre, i suoi risultati promettenti nella gestione dell’ADHD e il suo potenziale nel trattamento di malattie neurodegenerative come l’Alzheimer sottolineano ulteriormente la sua versatilità terapeutica. In conclusione, l’AFA di Klamath Lake emerge come un concentrato di benefici per la salute, soprattutto attraverso i suoi estratti AphaMax® e Klamin®. Il suo impressionante profilo nutrizionale e le proprietà benefiche dei suoi estratti consolidano la sua posizione come componente inestimabile nel regno degli integratori alimentari.

Articolo redatto da:  Stefano Scoglio 1 & Gabriel Dylan Scoglio,  Centro di Ricerche Nutriterapiche, Urbino, Italia, 61029. Dipartimento di Biologia Strutturale e Molecolare, University College London, Gower Street, Londra, Regno Unito, WC1E 6BT.

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