Genetica e epigenetica della nutrizione.L’importanza di conoscere la propria predisposizione genetica all’obesità

La genetica della nutrizione è costituita da più settori di studio quali la nutrigenomica, la nutrigenetica, l’epigenetica, la transcriptomica, la proteomica e la metabolomica . La transcriptomica analizza l’espressione dei geni in un sistema biologico e in condizioni ambientali specifiche.
La nutrigenomica valuta le influenze della dieta sul genoma e correla i risultanti di diversi genotipi a differenze della risposta genetica e cellulare del sistema biologico.

Assetto genetico nell’uomo

Negli anni cinquanta è stato identificato il gene responsabile dell’obesità che codifica per una proteina specifica, chiamata “leptina “ed espressa sulla superfice degli adipociti.

Per “Obesità essenziale” si intendono quelle forme di obesità in cui non è stata ancora identificata una esatta patogenesi; tra le varie ipotesi sono stati presi in considerazione fattori genetici, metabolici, nutrizionali, sociali e culturali. L’obesità presenta una forte aggregazione familiare, infatti il BMI- Body Mass Index di figli adottivi correla maggiormente con il BMI dei genitori biologici rispetto a quello dei genitori adottivi.
Nella specie umana le forme di obesità, trasmesse ereditariamente, sono molto rare e rappresentano una piccola parte di tutti i casi presenti nella popolazione.
Tra i meccanismi patogenetici dell’ obesita essenziale vi sono:
-Polimorfismo del gene per il TNF-α,
-deficit di attività del sistema simpatico adrenergico,
– il recettore OB-R per la Leptina,
-la leptino-resistenza.
il numero dei recettori aumenta progressivamente in seguito alla stimolazione da parte del sistema nervoso simpatico indotta dal pasto o dall’esposizione al freddo.

Le varianti geniche dette anche polimorfismi riguardano:
Il recettore per la melanocortina 4 (gene MC4R),il fattore neurotrofico (gene BDNF), il recettore adrenergico (gene ADRB3).
Due varianti del gene MC4R: V103I e I251L sembrano implicate nella genesi dell’obesità.
I portatori della variante 103I hanno un basso rischio di sviluppare obesità rispetto agli omozigoti V103V, mentre la variante I251L MC4R sembra avere un effetto protettivo riducendo il rischio di circa il 50% .
Una mutazione nel gene PSCK1 è responsabile di obesità infantile. La variante Arg64Trp del gene ADRB3 è coinvolta nella regolazione della lipolisi e della termogenesi e nello sviluppo di obesità .

Assetto epigenetico

Non essendo i geni sufficienti a spiegare ciò che avviene nel fenotipo, altre forme di variazione come i marcatori epigenetici, devono essere presi in considerazione.
La dieta ha un ruolo importante nell’espressione di alcuni geni, in particolare di quelli collegati alle principali regolazioni metaboliche, come quelle del bilancio energetico e della composizione corporea .
La metilazione del DNA avviene di solito a livello delle citosine(basi del DNA), se seguite da una guanosina (una base del DNA), ed i siti di metilazione tendono a localizzarsi preferibilmente laddove sono presenti i polimorfismi.

La sequenza di DNA è identica tra le varie persone per il 99.9%; e la variazione del rimanente 0.1% ed è questa a determinare le differenze interindividuali. Queste differenze comuni sono i polimorfismi (Single Nucleotide Polymorphism). Poiche ogni individuo possiede 2 copie dello stesso gene, possono verificarsi varie combinazioni di un polimorfismo. I polimorfismi sono utili per valutare la suscettibilità a importanti malattie come il diabete e le malattie cardiovascolari .

L’imprinting genomico rappresenta l’eredita trasmessa da uno specifico genitore nell’informazione genetica , è un meccanismo epigenetico di regolazione trascrizionale attraverso il quale alcune geni vengono espressi o meno, a seconda della loro origine parentale. Determinati geni ottengono l’imprinting materno o paterno durante la gametogenesi ed il risultato di ciò è espresso solo su un allele. Difetti dell’imprinting genomico sono associati allo sviluppo di diverse malattie tra cui anche l’obesità e il diabete di tipo 2.
Diverse componenti di alimenti bioattivi possono modulare la metilazione del DNA poichè influenzano la disponibilità di gruppi metilici (-CH3) e di conseguenza il processo biochimico di metilazione. Queste componenti includono la vitamina B12, B6, la metionina, i folati .
E’ stata riscontrata associazione tra metilazione del DNA e rischio di patologie nell’età adulta
Variazioni epigenetiche avvengono comunemente e la malnutrizione nel primo trimestre di gravidanza riduce la metilazione del DNA durante la gestazione compromettendo lo sviluppo neonatale e poi puberale,ma possono portare allo sviluppo di malattie nei periodi successivi della vita adulta.
La “metilazione del DNA” è capace di attivare o disattivare un determinato gene, sopprimendo o attivando quindi la relativa funzione .
La metilazione del DNA può essere fortemente influenzata dalla dieta. Per metilazione del DNA s’intende
una modificazione epigenetica del DNA, che consiste nel legame di un gruppo metile (-CH3) a una
base azotata( citosina). Alcuni nutrienti contenenti elementi come folati, metionina, colina, vit. B12, piridossalfosfato sono donatori (o co-fattori) dei processi biologici. il concetto che l’esperienza durante la vita intrauterina puo modulare i fenotipi della progenie indipendentemente dal genotipo. In particolare la nutrizione materna e segnali ormonali possono influenzare i geni fetali alterando la metilazione del DNA e l’acetilazione degli istoni nella struttura della cromatina . La programmazione epigenetica della placenta ha come risultato cambiamenti in struttura e funzione che possono aumentare o diminuire il trasporto di nutrienti al feto.
Variazioni genetiche sono state associate a basso peso alla nascita, In particolare le varianti del gene FTO nell’obesità potrebbero essere mediate da meccanismi epigenetici . Il gene FTO è il gene ritenuto responsabile dell’obesità, questo gene sarebbe in grado di attivare o disattivare la funzione di numerosi geni implicati nelle regolazioni metaboliche del nostro organismo e nella regolazione stessa della sensazione di appetito (. E’ stato evidenziato il ruolo del gene FTO, nell’alterazione soprattutto del comportamento alimentare, nell’aumentare l’introito calorico e nella diminuzione della risposta al senso di sazieta. Pazienti con variante FTO (rs 9939609) hanno una diminuzione del senso di fame e sazietà postprandiale , In nutrigenetica, alcuni studi recenti dimostrerebbero che nei genotipi FTO la dieta mediterranea ipocalorica ridurrebbe l’incremento di peso.

Influenze ambientali

L’obesità è il risultato di un’interazione tra fattori genetici e fattori ambientali. C’è un assetto genetico e una regolazione fenotipica che integrandosi determinano l’assetto costituzionale dell’individuo.

Cambiamenti ambientali , durante un periodo limitato come i primi stadi dello sviluppo, influenzano il fenotipo adulto. Il tessuto adiposo si sviluppa nel terzo trimestre di gravidanza. Nei nati pretermine con basso peso esposti a un recupero rapido ed eccessivo con latte si osserva verosimilmente per meccanismi epigenetici, in eta adulta, un rischio metabolico e per l’obesita piu marcato.
Oltre all’ipo-iper-nutrizione intrauterina, anche l’allattamento giocaun ruolo fondamentale nel favorire o meno lo sviluppo dell’obesita nelle eta successive. L’allattamento al seno se prolungato per piu di sei mesi risulta essere un fattore predittivo nei confronti dell’obesita. Infatti Lucas et al (56) hanno dimostrato la presenza di una concentrazione maggiore di insulina plasmatica nei bambini allattati artificialmente rispetto ai bambini allattati al seno. Questi alti livelli di insulina stimolano la deposizione di tessuto adiposo e lo sviluppo precoce di adipociti.

Attualmente le modifiche più importanti che si possono apportare all’ereditarietà, in ambito di obesità, sono rappresentate da modifiche epigenetiche ottenute attraverso la dieta. è possibile invertire una condizione di rischio o comunque limitare i danni per l’età adulta da aspecifiche carenze nutrizionali in età perinatale garantendo un adeguato apporto dietetico di “donatori di metili”, quindi folati, vit. B12, metionina,colina, piridossalfosfato il che, in altre parole, significa ancora garantire un’alimentazione sana con alimenti di alto valore nutrizionale.
Genomica nutrizionale e farmacologia genetica sono le nuove frontiere della ricerca che si occupano dei rapporti tra geni, alimenti (o farmaci) e malattie.
Si è capito quanto sia determinante l’aspetto genetico sulle caratteristiche della specie si può concludere che c’è una grande variabilità di espressione a partire da uno stesso corredo cromosomico con una grande influenza ambientale; ma rimane valido il concetto che i geni mantengono nei millenni le nostre caratteristiche di specie.
Le modifiche più importanti che si possono apportare all’ereditarietà quindi alla trasmissione alla propria prole, in ambito di obesità, sono rappresentate proprio da modifiche epigenetiche ottenibili attraverso la dieta conoscendo le varianti personali.
Da Progress in Nutrition 2014; Vol. 16 N. 3: 168-175