NUTRIGENOMICA & Epigenetica dieta, dna e salute Sara Giadrossi 22 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 GENETICA PATOLOGIE CARDIOVASCOLARI (INFARTO, ICTUS, ECC.) IPERTENSIONE DIABETE CANCRO 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 NUTRIZIONALE PROCESSI CELLULARI ESEMPI DI GENI CON POLIMORFISMI NOTI POSSIBILE IMPATTO NUTRIZIONALE METABOLISMO FOLATO Metilene tetraidrofolato reduttasi, cistatione β sintasi, glutammato carbossipeptidasiII Difetti al tubo neuronale, sindrome di Down, patologie cardiovascolari, 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 interventi dietetici per modificare i biomarkers cardiovascolari FUNZIONE IMMUNITARIA HLA (MHC), TNFα, altre citochine Variazione risposte immunitarie e allergie alimentari (es. celiachia), possibile modulazione tramite lipidi dietetici(es ac grassi polinsaturi) per modificare la suscettibilità al cancro attraverso la dieta

EPIGENETICA 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) MECCANISMI DI REGOLAZIONE EPIGENETICA ALIMENTI AMBIENTE STILE DI VITA EPIGENETICA (METILAZIONE DEL DNA/ MODIFICAZIONE DEGLI ISTONI) REGOLAZIONE DEI GENI; METABOLISMO METILAZIONE DEL DNA MODIFICAZIONE DEGLI ISTONI I NUTRIENTI POSSONO AVERE UN EFFETTO DIRETTO E INDIRETTO SULL’ESPRESSIONE GENICA Ligandi per fattori di trascrizione Alterazione (substrati – intermedi) Influenza +/- sulle vie di trasduzione del segnale

MECCANISMI EPIGENETICI 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

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

NUTRIENTI E METABOLISMO ESEMPI DI FATTORI DI TRASCRIZIONE SENSIBILI AI NUTRIENTI NUTRIENTI COMPOSTI FATTORI DI TRASCRIZIONE GRASSI Acidi grassi, Colesterolo PPARs: recettori per fattori di trascrizione legati al metabolismo cellulare SREBP: sterol regulatory element binding transcription factor 1 CARBOIDRATI Glucosio SREBPs VITAMINE Vitamina A Vitamina E RXR: retinoic X receptor PXR: pregnane X peceptor NON NUTRIENTI Flavonoidi NF-kB: fattore di trascrizione

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 a/b/g > INFLUENZA ESPRESSIONE GENICA OMEOSTASI DEI LIPIDI CARBOIDRATI PELLE

NUTRIENTI E METABOLISMO 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 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 ATTIVITA’ DI HAT/ HDAC 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

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

CONCLUSIONI 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

CONCETTI CHIAVE SOSTANZE CHIMICHE COMUNEMENTE PRESENTI NELLA DIETA AGISCONO SUL GENOMA UMANO IN MODO DIRETTO O INDIRETTO, ALTERANDO L'ESPRESSIONE O LA STRUTTURA DI UN GENE. IN ALCUNE CONDIZIONI ED IN ALCUNI INDIVIDUI LA DIETA PUÒ RAPPRESENTARE UN SERIO FATTORE DI RISCHIO DI ALCUNE PATOLOGIE. 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. L'ENTITÀ DELL'INFLUENZA ESERCITATA DALLA DIETA NELL'EQUILIBRIO TRA STATO DI SALUTE E MALATTIA, PUÒ DIPENDERE DALLA PREDISPOSIZIONE GENETICA INDIVIDUALE. 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).

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