Etnoveterinaria per gli animali destinati alle produzioni alimentari e relativi problemi di sicurezza alimentare: una panoramica completa sui terpeni

Introduzione

Le proiezioni indicano che la popolazione mondiale supererà i 9 miliardi di individui nel 2050 e per soddisfare la domanda di cibo sarà necessario espandere di oltre il 50% l’attuale produzione alimentare rispetto al 2013 (FAO, 2017). Tuttavia, il processo di produzione degli alimenti non serve a fornire solamente quantità adeguate, ma deve fornire anche cibo veramente sicuro per la popolazione. Ecco perché la sicurezza della produzione alimentare sta ricevendo grande attenzione anche da parte dei consumatori, dei ricercatori, dell’industria, dei legislatori, degli economisti e dei governi nazionali (Ortega e Tschirley, 2017). La necessità di una maggiore produzione di alimenti ha fatto appello, nel tempo, all’adozione di processi produttivi di tipo intensivo per l’approvvigionamento di quantità soddisfacenti di cibo. Questo processo intende garantire rese più elevate quando si parla di lavorazione del terreno o dell’allevamento del bestiame per area, tramite input ed efficienza operativa, applicando diverse risorse tecnologiche, compresi i prodotti chimici e la meccanizzazione. Tuttavia, l’intensificazione dei provvedimenti riguardanti il processo di produzione è soggetta a diverse problematiche che possono comportare rischi per le colture o per gli animali, per l’ambiente e per la salute dei consumatori (Richter et al., 2015). Soprattutto per quanto riguarda le produzioni animali, i sistemi di stabulazione aumentano la percentuale di contatto tra gli animali ed inducono uno stato di stress che può portare a disturbi della sfera immunitaria, diventando dei possibili fattori causali di diffusione di malattia. Un altro interrogativo che viene associato al sistema di produzione animale intensivo è la ridotta variabilità genetica degli animali stessi, che può incrementare la suscettibilità individuale alle infezioni e la trasmissione di una patologia all’interno di un allevamento (Richter et al., 2015). Ipotizzando l’imminente possibilità di una proliferazione delle malattie nel sistema intensivo di produzione degli alimenti di origine animale, è possibile impiegare diverse tecnologie per mantenere o per incrementare la produttività in tutti i suoi aspetti, compreso l’utilizzo di medicinali veterinari. L’impiego di farmaci veterinari è spesso un aspetto imprescindibile, che può essere giustificato dalla prevenzione e dalla cura delle malattie per cercare di mantenere una soddisfacente produttività (Van Boeckel et al., 2015) ed il benessere degli animali. Tuttavia, i benefici ottenuti dall’utilizzo di farmaci veterinari non sono del tutto esenti da rischi, perché sono molteplici le problematiche legate alla presenza di residui di queste sostanze negli alimenti. La presenza di residui di farmaci può portare alla comparsa di effetti negativi sui consumatori, tra cui reazioni di ipersensibilità (allergie); sviluppo di antibiotico resistenza; effetti cancerogeni, mutageni e teratogeni; disturbi gastroenterici; altro (Beyene, 2016; Rana, Lee, Kang e Hur, 2019). Pertanto, l’utilizzo di farmaci veterinari richiede l’adozione di buone pratiche veterinarie che dovrebbero seguire le normative di sicurezza nazionali ed internazionali.

Nell’ambito dei prodotti di origine animale, sono stati stabiliti parametri rigorosi per l’utilizzo in sicurezza dei farmaci veterinari, ad esempio il limite massimo di residui (MRL), l’assunzione giornaliera accettabile (DGA) e i livelli di assenza degli effetti avversi osservabili (NOAEL) (Boobis et al., 2017; Lees & Toutain, 2012). In questo contesto, stanno prendendo campo alcune alternative all’utilizzo dei farmaci veterinari, come l’uso di sostanze di origine naturale (Davidović et al., 2011; Mcgaw & Eloff, 2014; Toyang, Wanyama, Nuwanyakpa, & Django, 2007). I prodotti di origine naturale (NP) vengono definiti come un gruppo ampio e diversificato di composti provenienti da fonti naturali tra cui piante, microrganismi, organismi marini ed insetti che possiedono una vasta gamma di attività biologiche che negli anni sono state sfruttate a beneficio della salute umana ed animale (Lahlau, 2013; Xei et al., 2015). Nelle piante, queste sostanze sono prodotte principalmente dal metabolismo secondario e possono essere classificate in tre gruppi principali: terpeni (glicosidi cardiaci, carotenoidi e steroli), fenoli (flavonoidi e non flavonoidi) e composti azotati (alcaloidi, metilxantine e glucosinolati) (Balogum et al., 2019). Tra tutti questi gruppi, i terpeni rappresentano la classe più ampia e diversificata di sostanze prodotte dalle piante e la loro sintesi avviene in risposta a fattori biotici e abiotici.

I terpeni si presentano prevalentemente sotto forma di idrocarburi, alcoli, esteri, aldeidi, chetoni e acidi carbossilici ed il numero di unità isopreniche è essenziale per la classificazione: emiterpeni (C5), monoterpeni (C10), sesquiterpeni (C15), diterpeni (C20), sesterpeni (C25), triterpeni (C30), tetraterpeni (C40) e politerpeni (> C40) (Singh & Sharma, 2015). Nel regno delle Plantae, i terpeni sono sintetizzati in diversi tessuti attraverso due vie metaboliche indipendenti, quella del mevalonato e quella del metileritritolo fosfato. La biosintesi dei terpeni è un processo complesso che impiega diversi enzimi (sintasi, deidrogenasi, riduttasi, ciclasi, ossidasi, tra gli altri) per formare diversi scheletri strutturali e le classi sopra menzionate. Questa diversità strutturale e la multifunzionalità nelle piante rende i terpeni il fulcro di un’indagine sui loro effetti biologici (Christianson, 2017; Dewick, 2009; Gardner, Panter, & Stegelmeier, 2010; Lee et al., 2019; Singh & Sharma, 2015; Tholl , 2015; Veiga, Costa, Silva e Pintado, 2020). Nell’ultimo decennio, i dati hanno indicato che quasi la metà delle principali sostanze coinvolte nello sviluppo di farmaci sono di origine naturale (principalmente ottenute da estratti vegetali) dimostrando come le piante siano un’importante alternativa per il trattamento delle malattie (Demain, 2014; Harvey, Edrada-Ebel , & Quinn, 2015; Katz & Baltz, 2016; Newman & Cragg, 2016).

Di solito, le sostanze naturali delle piante fanno parte di una miscela complessa di estratti ed il loro utilizzo sotto questa forma presenta i seguenti vantaggi:

  1. gli estratti vegetali possono avere più di un effetto terapeutico perché l’insieme di sostanze bioattive può agire simultaneamente su più bersagli (Caesar & Cach, 2019; Carmona & Pereira, 2013);
  2. gli estratti vegetali possono essere più efficaci dei singoli composti perché i costituenti degli estratti possono agire sinergicamente in base ai seguenti meccanismi: (a) effetti farmacocinetici o fisico-chimici che aumentano la solubilità e la biodisponibilità delle sostanze, (b) antagonismo ai meccanismi di resistenza e c) eliminazione o neutralizzazione degli effetti nocivi di una sostanza da parte di un’altra contenuta nello stesso estratto. In sintesi, la somma degli effetti di una miscela di sostanze può essere maggiore degli effetti delle singole sostanze (Amparo et al., 2019; Caesar & Cach, 2019; Carmona & Pereira, 2013);
  3. le componenti degli estratti vegetali possono agire in combinazione con i farmaci convenzionali, potenziandone gli effetti terapeutici nei confronti di alcune malattie (Carmona & Pereira, 2013).

Oltre ai vantaggi riferibili agli effetti biologici, gli estratti vegetali hanno un costo inferiore rispetto alle terapie allopatiche convenzionali; la flora locale può fornirci piante con promettenti attività terapeutiche ottenute da specie vegetali; e l’impiego di estratti vegetali può essere considerato una risorsa terapeutica idonea nel sistema di produzione animale biologico (Carmona & Pereira, 2013; Mayer, Vogl, Amorena, Hamburger, & Walkenhorst, 2014; Palombo, 2011). Sebbene gli NP delle piante abbiano evidenti vantaggi, non possiamo considerarli esenti da rischi (Sut, Baldan, Faggian, Peron e Dall’Acqua, 2016). Numerose pubblicazioni descrivono gli effetti tossici causati da sostanze naturali nei diversi animali; un esempio sono i terpeni atractyloside, dafnenetossina, lantadene A e forbolo che si ritrovano, rispettivamente, nelle specie vegetali Iphiona aucheri, Daphne gnidium, Lantana camara e Jatropha curcas (Baloch, Baloch, Rehman, Ahmed e Ahmed, 2017; Diogo et al., 2009; Kumar, Katiyar, Kumar, Kumar, & Singh, 2016; Roach, Devappa, Makkar e Becker, 2012). Inoltre, in altri documenti scientifici è descritto come le sostanze terpeniche naturali somministrate ad animali destinati alle produzioni alimentari possano essere ritrovate nei prodotti da essi derivati, come carne, latte e formaggio (Kilcawley, Faulkner, Clarke, O’Sullivan, & Kerry, 2018; Poulopoulou, Zoidis, Massouras e Hadjigeorgiou, 2012). Ecco perché gli NP utilizzati in etnoveterinaria per la cura della salute degli animali (in particolare per gli animali destinati alla produzione alimentare) dovrebbero essere gestiti con attenzione dato che il cibo derivato da questi animali potrebbe compromettere la salute dei consumatori. Pertanto è necessario prestare attenzione quando si utilizzano NP provenienti da piante in medicina veterinaria, visto che l’impiego di piante per promuovere la salute degli animali richiede un’indagine sulle proprietà terapeutiche e sulla loro sicurezza, nonché regolamentazioni specifiche al fine di garantirne un uso corretto e sicuro (Bookout & Khachatoorian, 2007). Per quanto riguarda il contesto attuale, questa rassegna completa mira a raccogliere dati scientifici riguardanti specie vegetali importanti per la medicina veterinaria da utilizzare negli animali destinati alla produzione alimentare come alternativa ai farmaci veterinari convenzionali, in particolare ponendo l’attenzione su quelle specie vegetali che sintetizzano terpeni/terpenoidi, sui loro effetti biologici e sul loro coinvolgimento nelle problematiche di sicurezza alimentare per i consumatori. Le questioni riguardanti le proprietà farmacologiche e tossicologiche delle specie vegetali per gli animali sono state studiate per decenni; invece, gli aspetti incentrati sugli animali destinati alla produzione alimentare e sulle possibili conseguenze per la salute dei consumatori sono stati valutati con discrezione, rendendo questo materiale un ulteriore aiuto all’interno del dibattito sull’utilizzo di NP come terapia alternativa per animali destinati alla produzione di alimenti e, di conseguenza, sull’impatto che potrebbero avere sui consumatori visto che gli NP non sono esenti da rischi per la salute. Pertanto, questo articolo intende contribuire alla discussione sull’utilizzo degli NP come alternativa ai prodotti veterinari convenzionali, raccogliendo informazioni importanti per le diverse aree di conoscenza, tra cui le scienze alimentari, veterinarie, farmaceutiche, chimiche, biologiche e persino per il settore produttivo.

Abstract

Le alternative all’impiego dei farmaci veterinari convenzionali negli animali destinati alla produzione di alimenti, tra cui l’utilizzo di prodotti naturali (NP), si sono guadagnate l’attenzione generale, principalmente perché potrebbero andare a mitigare i rischi per l’animale, per l’ambiente e per la salute dei consumatori. Sebbene i prodotti naturali presentino vantaggi considerevoli rispetto ai farmaci convenzionali, non possono essere considerati privi di rischi in materia di sicurezza alimentare. In tal senso, questo articolo fornisce una panoramica completa sull’importanza di tenere in considerazione sia le proprietà farmacologiche che quelle tossicologiche dei costituenti di un NP derivato da piante che si intenda standardizzare e regolamentare per il suo utilizzo negli animali destinati alla produzione alimentare.

I terpeni sono la classe più diversificata di sostanze naturali presenti negli NP di origine vegetale, e possiedono una vasta gamma di attività biologiche che possono essere esplorate dalla scienza veterinaria; tuttavia, alcune piante e alcuni terpeni possono avere anche effetti tossici significativi, un fatto che può nuocere alla salute degli animali e di conseguenza generare perdite economiche e rischi per l’uomo. In questo contesto, questa review ha raccolto dati scientifici sulle specie vegetali che producono terpeni importanti in etnoveterinaria per gli animali destinati alla produzione alimentare, sui loro effetti biologici e sulle ripercussioni che potrebbero avere sulle questioni di sicurezza alimentare per i consumatori. Per questo, sono stati selezionati più di 300 documenti provenienti da diversi database scientifici online. I dati e le discussioni presentate possono contribuire ad una razionale analisi commerciale di questa classe di NP in medicina veterinaria.

 

Ethnoveterinary for food-producing animals and related food safety issues: A comprehensive overview about terpenes

Jonas Joaquim Mangabeira da Silva, Sarah Chagas Campanharo e Jonas Augusto Rizzato Paschoal

Department of Biomolecular Sciences, School of Pharmaceutical Sciences of Ribeirao Preto, University of Sao Paulo, Ribeirao Preto, Brazil

Correspondence: Jonas Augusto Rizzato Paschoal, Department of Biomolecular Sciences, School of Pharmaceutical Sciences of Ribeirao Preto, University of Sao Paulo,Av. do Cafe s/n◦, Ribeirao Preto-SP, 14040–903,Brazil. Email: paschoal@usp.br

Compr Rev Food Sci Food Saf. 2020;1–43. c 2020; wileyonlinelibrary.com/journal/crf3
©Institute of Food Technologists®

DOI: 10.1111/1541-4337.12673

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