Transcript Dieta e Nutrigenomica - Casa di cura

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
MECCANISMI DI REGOLAZIONE EPIGENETICA
 METILAZIONE DEL DNA
 MODIFICAZIONE DEGLI ISTONI
ALIMENTI
AMBIENTE
STILE DI VITA
EPIGENETICA
(METILAZIONE
DEL DNA/
MODIFICAZION
E DEGLI ISTONI)
I NUTRIENTI POSSONO AVERE UN EFFETTO DIRETTO E INDIRETTO
SULL’ESPRESSIONE GENICA
1. Ligandi per fattori di trascrizione
2. Alterazione (substrati – intermedi)
3. Influenza +/- sulle vie di trasduzione del segnale
REGOLAZIONE
DEI GENI;
METABOLISMO
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
Vitamine B
Nutrienti della dieta donatori di
metili
Micronutrienti
Nutrienti
Azione
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
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
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
• FOLATI E CAROTENOIDI
>>>
>>>
CVD
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
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).
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