Queste le categorie principali di sostanze biologicamente attive presenti nelle alghe marine:

• Polisaccaridi: costituenti principali delle alghe, rappresentano fino al 76% del peso secco. Particolarmente noti sono i polisaccaridi solfati estratti dalle macroalghe marine. Esempi specifici includono agar, carragenani (principalmente dalle alghe rosse), fucoidan (principalmente dalle alghe brune) e ulvan (principalmente dalle alghe verdi). Questi composti mostrano una vasta gamma di proprietà funzionali, tra cui attività antiossidante, antitumorale, antinfiammatoria, antidislipidemica, anticoagulante, antivirale, antibatterica e immunomodulatoria.
  
• Lipidi: includono grassi, oli, steroli e fosfolipidi. Di particolare interesse sono gli acidi grassi polinsaturi (Pufa), in particolare gli acidi grassi Omega-3 come l'acido eicosapentaenoico (Epa) e l'acido docosaesaenoico (Dha). Le alghe marine offrono una fonte sostenibile di questi acidi grassi essenziali, noti per i loro benefici cardiovascolari e neurocognitivi.
• Fenoli: composti con gruppi idrossilici legati ad anelli aromatici. Le alghe marine contengono fenoli distinti da quelli delle piante terrestri, come i florotannini delle alghe brune. Questi composti possiedono attività antiossidanti e antinfiammatorie.
• Carotenoidi: pigmenti lipofili, tra cui fucoxantina, astaxantina, luteina, licopene e zeaxantina. Sono noti per le loro potenti attività antiossidanti, antinfiammatorie e potenziali benefici per la salute, inclusa la neuroprotezione.
• Proteine: le alghe verdi e rosse hanno generalmente il contenuto proteico più elevato. Le proteine e gli aminoacidi delle alghe possono avere effetti antinfiammatori, antiossidanti, antitumorali, anti-invecchiamento e protettivi, ed essere utili in nutraceutici e cosmeceutici.
• Steroli: componenti fondamentali delle membrane cellulari, importanti per la loro stabilità e flessibilità. Le alghe marine producono una vasta gamma di steroli, tra cui desmosterolo, colesterolo, stigmasterolo e fucosterolo, che mostrano potenziali attività antiossidanti, antinfiammatorie e antitumorali.
• Terpenoidi: composti, come diterpeni e meroterpenoidi, trovati in diverse alghe, con potenziali proprietà citotossiche, antiossidanti e neuroprotettive.
• Alcaloidi: molti alcaloidi marini mostrano attività neuroprotettive e antinfiammatorie.
• Bromoform: composto volatile che si trova naturalmente in alcune alghe rosse, in particolare nel genere Asparagopsis. È di grande interesse per la sua capacità di mitigare le emissioni di metano dai ruminanti.

Applicazioni specialistiche dei bioattivi algali

Rigenerazione del tessuto osseo: i polisaccaridi solfati delle alghe marine sono promettenti per la costruzione e la rigenerazione del tessuto osseo. Possono indurre la differenziazione osteogenica delle cellule staminali/progenitrici e agire come sistemi di scaffold per la matrice extracellulare ossea. L'applicazione di questi polisaccaridi nel campo dell'ingegneria tissutale ossea è ancora limitata, ma nuove tecnologie come idrogel, scaffold e stampa 3D sono in fase di esplorazione per migliorarne l'uso. Polisaccaridi come alginato, carrageenani e fucoidan sono stati utilizzati per sviluppare biomateriali con proprietà adatte alla rigenerazione ossea. Studi preliminari in vitro mostrano effetti positivi sulla differenziazione osteogenica, ma sono necessarie ulteriori ricerche in vivo per verificarne l'efficacia.

Malattie neurodegenerative (NDDs): i metaboliti delle alghe marine, tra cui lipidi, proteine, carboidrati, fenoli, carotenoidi, alcaloidi, fitosteroli e terpeni, mostrano un significativo potenziale neuroprotettivo contro l'Alzheimer, il Parkinson, la sclerosi laterale amiotrofica, l'atassia di Friedreich, la malattia dei corpi di Lewy, la malattia di Huntington e l'atrofia muscolare spinale. Le loro proprietà antiossidanti, antinfiammatorie, di regolazione dell'omeostasi del colesterolo, di clearance delle proteine e anti-amiloidegiche contribuiscono alla loro efficacia protettiva contro gli aspetti patofisiologici delle malattie neurodegenerative. Esempi specifici includono la fucoxantina, che ha dimostrato di ridurre il danno ossidativo e l'infiammazione legati alle NDDs, e il sodio oligomannato, un oligosaccaride derivato da alga bruna che ha raggiunto la fase III di sperimentazione clinica per l'Alzheimer. Nonostante i promettenti risultati in vitro e negli studi sugli animali, sono necessari studi clinici più rigorosi per esplorare pienamente il loro potenziale terapeutico.

Bromoform e mitigazione dei gas serra: Il genere Asparagopsis ha un notevole contenuto di bromoform. Quando aggiunto in piccole quantità al mangime per il bestiame, il bromoform può ridurre significativamente la produzione di metano nei ruminanti, contribuendo alla lotta contro il cambiamento climatico. Diversi studi hanno dimostrato riduzioni drastiche della produzione di metano senza apparenti effetti negativi sulla digeribilità del substrato.

Fucoxantina: carotenoide presente principalmente nelle alghe brune e in alcune microalghe. Le microalghe sono considerate una fonte particolarmente promettente per la produzione di fucoxantina grazie al loro alto contenuto e alla facilità di coltivazione in sistemi controllati. Tecniche di coltivazione a due stadi sono esplorate per ottimizzare la produzione. La fucoxantina possiede diverse attività fisiologiche, tra cui antinfiammatoria, antiossidante, antitumorale, anti-obesità, anti-diabetica, anti-steatoepatite non alcolica, anti-Alzheimer, antimicrobica, antivirale, anti-angiogenica e osteoprotettiva. Queste proprietà la rendono un composto prezioso per l'industria alimentare, farmaceutica e cosmetica.

Sfide e prospettive future

Nonostante il vasto potenziale, la traduzione dei bioattivi algali in applicazioni su larga scala presenta diverse sfide. Queste includono la necessità di migliorare le tecniche di coltivazione e selezione delle alghe per ottenere rese più elevate, ottimizzare i metodi di estrazione per massimizzare la resa e la potenza dei composti, affrontare le complessità normative e condurre studi preclinici e clinici più approfonditi, in particolare studi in vivo su larga scala e studi sui meccanismi d'azione a livello molecolare. La sicurezza dei metaboliti meno studiati richiede un'attenta valutazione tossicologica. La collaborazione tra ricercatori, industria e responsabili politici sarà cruciale per sbloccare appieno il potenziale di queste risorse marine.

Nicola Miglino