NUTRIGENOMICA& Epigenetica

dieta, dna e salute

Sara Giadrossi22 maggio 2012

QUALITA' DELLA VITA

ALLUNGAMENTO DELLE ASPETTATIVE DI VITA > MANTENERSI IN FORMA FISICA ED IN BUONA SALUTE IL PIÙ A LUNGO POSSIBILE DIVENTA PRIMA ANCORA CHE UN DOVERE NEI PROPRI RIGUARDI UNA NECESSITÀ PER CIASCUNO DI NOI.

UN CORRETTO STILE DI VITA UNA ALIMENTAZIONE EQUILIBRATA

CORRETTA E VARIA

MA QUALI SONO I PRINCIPI DI UNA CORRETTA ALIMENTAZIONE?E COME LA GENETICA PUO' AIUTARE NELLA SCELTA DELL'ALIMENTAZIONE

MIGLIORE?

NUTRIZIONE E GENETICA

TUTTI SAPPIAMO CHE PUR SEGUENDO LA STESSA DIETA, ALCUNE PERSONE PRESENTANO UN ECCESSO DI PESO, ALCUNE SVILUPPARE MALATTIE CARDIACHE O ALLERGIE, ALTRE NON SUBISCONO ALCUN EFFETTO.

QUANTE VOLTE È CAPITATO DI NOTARE PERSONE CHE NON INGRASSANO PUR MANGIANDO MOLTO, O ALTRE CHE ACQUISTANO PESO CON FACILITÀ?

COME MAI GLI EFFETTI DANNOSI DI UNA ALIMENTAZIONE SQUILIBRATA SI MANIFESTANO IN MANIERA DIVERSA DA PERSONA A PERSONA?

NUTRIGENOMICA

LA RISPOSTA A QUESTE APPARENTI INCONGRUENZE È SCRITTA NEI NOSTRI GENI > E' NOTO DA TEMPO CHE L'ALIMENTAZIONE E ALCUNI NUTRIENTI SPECIFICI POSSONO CONDIZIONARE IL FUNZIONAMENTO DEI NOSTRI GENI.

ESISTE UN CHIARO NESSO TRA LA NUTRIZIONE E L’ESPRESSIONE GENETICAPATOLOGIE CARDIOVASCOLARI (INFARTO, ICTUS, ECC.)IPERTENSIONEDIABETECANCRO

CONOSCERE QUESTE PREDISPOSIZIONI INDIVIDUALI, DOVUTE A

CARATTERISTICHE GENETICHE UNICHE, PUÒ AIUTARCI A CAPIRE COME FUNZIONA IL NOSTRO ORGANISMO E CONTRIBUIRE A MIGLIORARE IL NOSTRO METABOLISMO, IL NOSTRO BENESSERE E ALLA PREVENZIONE DI MALATTIE COMPLESSE QUALI OBESITÀ, DIABETE, INFARTO, ETC.

IL DNA

PATRIMONIO GENETICO (GENOMA) > DNA > UNITÀ CODIFICANTI (GENI) > 46 CROMOSOMI EREDITATI DAI GENITORI (ALLELI) > UN INDIVIDUO PUO’ PORTARE DUE ALLELI UGUALI O DIVERSI NELLO STESSO SITO CROMOSOMICO (LOCUS) > ETEROZIGOTE/OMOZIGOTE

FILAMENTO DI DNA > PRECISO SUSSEGUIRSI DI NUCLEOTIDI (CIRCA 3 MILIARDI) > L'INFORMAZIONE GENETICA.

3 MILIARDI DI NUCLEOTIDI NEL DNA > 99% E’ CONDIVISO LA DIVERSITA’ INDIVIDUALE RISIEDE NEL RIMANENTE 1%

CIRCA 3 MILIONI DI NUCLEOTIDI L'INSIEME DEGLI SNP (SINGLE NUCLEOTIDE POLYMORPHISM)

DI UN INDIVIDUO DETERMINA LA SUA UNICITA’ RISPETTO AGLI ALTRI ESSERI UMANI

SNP A IMPATTO NUTRIZIONALEPROCESSI CELLULARI ESEMPI DI GENI CON

POLIMORFISMI NOTIPOSSIBILE IMPATTO NUTRIZIONALE

METABOLISMO FOLATO Metilene tetraidrofolato reduttasi, cistatione β sintasi, glutammatocarbossipeptidasiII

Difetti al tubo neuronale,sindrome di Down, patologiecardiovascolari, cancro

OMEOSTASI DEL FERRO Emocromatosi ereditaria legata al gene HFE e recettore della transferrina

Modifica fabbisogni, anemia, sovraccarico da ferro

SALUTE DELL’OSSO Recettore per la vitamina D, recettore per gli estrogeni, collagene di tipo I

Associazione con la salute dell’osso, osteoporosi, mediazione nella traslocazione del calcio e del fosfato

METABOLISMO LIPIDICO Apolipoproteine (AIV, B, B3, E),recettore per la lipoproteina lipasi a bassa densità

Miglioramento degli interventidietetici per modificare ibiomarkers cardiovascolari

FUNZIONE IMMUNITARIA

HLA (MHC), TNFα, altre citochine

Variazione risposte immunitarie e allergie alimentari (es. celiachia), possibile modulazionetramite lipidi dietetici(es ac grassi polinsaturi) per modificare la suscettibilità al cancro attraverso la dieta

IL NOSTRO FENOTIPO (QUELLO CHE SIAMO FISICAMENTE NELLE NOSTRE CAPACITA’, FUNZIONI E COMPORTAMENTO) ANCHE SE DERIVA PRINCIPALMENTE DAL NOSTRO “PROGRAMMA” GENETICO È DETERMINATO ANCHE DALL’EPIGENETICA.

L’EPIGENETICA È LO STUDIO DEI FATTORI CHE DETERMINANO CAMBIAMENTI STABILI ED EREDITABILI, MA REVERSIBILI, NELL’ESPRESSIONE DEI GENI SENZA CAMBIAMENTI NELLA SEQUENZA ORIGINALE DEL DNA

EPIGENETICA

METILAZIONE DEL DNA MODIFICAZIONE DEGLI ISTONI

I NUTRIENTI POSSONO AVERE UN EFFETTO DIRETTO E INDIRETTO SULL’ESPRESSIONE GENICA

1. Ligandi per fattori di trascrizione2. Alterazione (substrati – intermedi)3. Influenza +/- sulle vie di trasduzione del segnale

MECCANISMI DI REGOLAZIONE EPIGENETICA

ALIMENTIAMBIENTE

STILE DI VITA

EPIGENETICA (METILAZIONE

DEL DNA/ MODIFICAZIONE DEGLI ISTONI)

REGOLAZIONE DEI GENI;

METABOLISMO

SONO NECESSARI PER UN CORRETTO SVILUPPO E DIFFERENZIAMENTO SE MAL CONTROLLATI SONO COINVOLTI IN SEVERE PATOLOGIE UMANE

• SINDROME DI RETT - METILAZIONE ABERRANTE (MECP2)• SINDROME DI RUBINSTEIN-TAYBI - PERDITA ACETIL-TRANSFERASI• ANGELMAN/ PRADER WILLI - DIFETTO IMPRINTING• SINDROME DI SILVER-RUSSEL - IPOMETILAZIONE

MECCANISMI EPIGENETICI

L’EPIGENETICA DELLA NUTRIZIONE STUDIA COME L’ALIMENTAZIONE O PARTICOLARI ALIMENTI REGOLANO O INFLUISCONO SULLA REGOLAZIONE DELL’ESPRESSIONE GENICA

CAMBIAMENTI EPIGENETICI

NUTRIZIONE ED EPIGENETICA

NUTRIENTI E METABOLISMO

NUTRIENTI COMPOSTI FATTORI DI TRASCRIZIONE

GRASSI Acidi grassi, Colesterolo PPARs: recettori per fattori di trascrizione legati al metabolismo cellulareSREBP: sterol regulatory element binding transcription factor 1

CARBOIDRATI Glucosio SREBPs

VITAMINE Vitamina AVitamina E

RXR: retinoic X receptorPXR: pregnane X peceptor

NON NUTRIENTI Flavonoidi NF-kB: fattore di trascrizione

ESEMPI DI FATTORI DI TRASCRIZIONE SENSIBILI AI NUTRIENTI

NUTRIENTI E METABOLISMO

ESEMPIO: ACIDI GRASSI QUALI PALMITICO, OLEICO, LINOLENICO, ARACHIDONICO, LINOLEICO E GLI EICOSANOIDI, SONO LIGANDI PER LE PPAR CHE QUINDI SI COMPORTANO COME SENSORI PER ACIDI GRASSI

LIVELLO ELEVATO DI GRASSI NELLA DIETA INFLUENZA PPARG > INFLUENZA ESPRESSIONE GENICA

•OMEOSTASI DEI LIPIDI•CARBOIDRATI•PELLE

Nutrienti Azione

Vitamine B Folati Accettori e donatori nel metabolismo del carbonio (1C)

Vitamina B12 Cofattore per MS

Vitamina B6 Cofattore per SHMT, CBS

Vitamina B2 Cofattore per MTHFR

Nutrienti della dieta donatori di metili

Metionina Precursore SAM

Coline Rimetilazione omocisteina da parte di BHMT

Betaina Rimetilazione omocisteina da parte di BHMT

Serina Donatori di metili at tetraidrofolato da parte di SH

Micronutrienti Acido retinoico Incremento attivita’ di GNMT

Zinco Cofattori per MAT

Selenio Incremento pathway transolfurazione

NUTRIENTI E METABOLISMO

Origine vegetale Componenti della dieta

Modulatori di HDAC

Allium sativum L. S-allilmercaptositeina Allil mercaptano

Fermentazione fibre della dieta Butirrato

Broccolo Sulforafano

Rafano 6-metilsulfiniexil-isotiocianato

Modulatori di SIRT

Vitis vinifera (uve rosse, vino) Resveratrolo

Rhus toxicodendron (leaves) Fisertina

Rhus vernicuflua (stems) Buteina

Mela, the’, cipolla, noci, frutti di bosco, mirtilli Piceatannolo

Peperone rosso, sedano, prezzemolo Luteolina

Modulatori di HAT

Curcuma longa Curcumina

NUTRIENTI E ATTIVITA’ DI HAT/ HDAC

DIETA COME FATTORE DI RISCHIO

ESEMPIO: RIDOTTO INTAKE DI MICRONUTRIENTI

•VITAMINE B, E, CAROTENOIDI >>> CVD

•FOLATI E CAROTENOIDI >>> CANCRO

•FOLATI >>> DIFETTI DEL TUUBO NEURALE

•VITAMINE B6/B12 E FOLATI >>> IPEROMOCISTINEMIA

DIETA COME FATTORE DI RISCHIO

ESEMPIO: ALTERATO INTAKE DI PROTEINE E/O METODI DI COTTURA CHE PRODUCONO COMPOSTI NOCIVI (CARNI TROPPO GRIGLIATE)

ECCESSIVO CONSUMO DI CARNE IN SOGGETTI ACETILATORI RAPIDI

(VARIANTE GENE CYP1A2)

I

AUMENTO RISCHIO CARCINOGENESI

DURANTE LA VITA I NUTRIENTI POSSONO MODIFICARE I PROCESSI FISIOLOGICI E PATOLOGICI ATTRAVERSO I MECCANISMI EPIGENETICI CHE SONO CRITICI PER L’ESPRESSIONE DEI GENI.

LA MODULAZIONE DI QUESTI PROCESSI ATTRAVERSO LA DIETA O SPECIFICI NUTRIENTI PUO’ PREVENIRE LA PATOLOGIA E MANTENERE IN SALUTE

TUTTAVIA È DIFFICILE DELINEARE PRECISI EFFETTI DEI NUTRIEMTI O DELLE COMPONENTI BIOATTIVE DEL CIBO SU CIASCUNA MODIFICA EPIGENETICA E LA LORO ASSOCIAZIONE CON PROCESSI FISIOLOGICI PERCHE’ ESSI INTERAGISCONO CON I GENI, CON ALTRI NUTIENTI E ALTRI FATTORI AMBIENTALI

INOLTRE, OGNI FENOMENO EPIGENETICO INTERAGISCE CON ALTRI FENOMENI EPIGENETICI, AGGIUNGENDO COMPLESSITA’ AL SISTEMA

CONCLUSIONI

1. SOSTANZE CHIMICHE COMUNEMENTE PRESENTI NELLA DIETA AGISCONO SUL GENOMA UMANO IN MODO DIRETTO O INDIRETTO, ALTERANDO L'ESPRESSIONE O LA STRUTTURA DI UN GENE.

2. IN ALCUNE CONDIZIONI ED IN ALCUNI INDIVIDUI LA DIETA PUÒ RAPPRESENTARE UN SERIO FATTORE DI RISCHIO DI ALCUNE PATOLOGIE.

3. ALCUNI GENI REGOLATI ATTRAVERSO LA DIETA (E LE LORO VARIANTI COMUNI) POSSONO SVOLGERE UN RUOLO NELL'INIZIO, NELLA PROGRESSIONE E/O NELLA GRAVITÀ DI PATOLOGIE CRONICHE.

4. L'ENTITÀ DELL'INFLUENZA ESERCITATA DALLA DIETA NELL'EQUILIBRIO TRA STATO DI SALUTE E MALATTIA, PUÒ DIPENDERE DALLA PREDISPOSIZIONE GENETICA INDIVIDUALE.

5. INTERVENTI DIETETICI BASATI SULLE CONOSCENZE DEI FABBISOGNI NUTRIZIONALI, DELLO STATO NUTRIZIONALE E DEL GENOTIPO, POSSONO ESSERE UTILIZZATI PER PREVENIRE, MIGLIORARE O CURARE PATOLOGIE CRONICHE (NUTRIZIONE INDIVIDUALIZZATA).

CONCETTI CHIAVE

VANTAGGI

FITNESS-METABOLICO PER MIGLIORARE E CURARE LE VARIE FUNZIONI DELL'ORGANISMO MEDIANTE APPROPRIATE SCELTE ALIMENTARI CAPACI DI CORREGGERE DIFETTI METABOLICI E MIGLIORARNE LE PRESTAZIONI FISICHE E CEREBRALI

LA COMPRENSIONE DEL RUOLO DEI NUTRIENTI O DELLE COMPONENTI BIOREATTIVE DEL CIBO NELL’ALTERAZIONE DEI PATTERNS EPIGENETICI CI POTREBBE FORNIRE UNA VIA PER IL MANTENIMENTO DELLA SALUTE ATTRAVERSO LA MODULAZIONE DELLA DIETA CHE È PIU’ FISIOLOGICA DI QUALSIASI FARMACOTERAPIA.

GRAZIE PER L’ATTENZIONE

Sara Giadrossi