Nutrigenomica e Nutrigenetica | Cos'è? Funziona? Esempi
In questo articolo parliamo della Nutrigenomica e della Nutrigenetica, due materie affascinanti che spiegano come l'Alimentazione influenza i nostri geni e come i nostri geni influenzano la risposta alla dieta. Con Esempi, Studi e Considerazioni
Che Cos'è
La nutrigenetica è la scienza che studia l'influenza dei geni sul destino dei nutrienti assunti con la dieta.
Persone diverse possono infatti rispondere in maniera diversa ai nutrienti assunti con il cibo. Tale differenza dipende dal patrimonio genetico individuale.
Cosa Sono i Geni e a Cosa Servono
Un gene è un tratto di DNA che codifica per una determinata proteina.
Il corpo umano contiene oltre 30.000 geni, che nel complesso sono responsabili della produzione di più di 100.000 proteine funzionalmente differenti.
Le proteine non hanno soltanto ruoli energetici e strutturali, ma possiedono anche funzioni regolatrici che consentono lo svolgimento di tutte le funzioni vitali di una cellula (enzimi, ormoni, recettori e messaggeri cellulari sono tutti esempi di proteine regolatrici).
L'Esempio della Caffeina
Per fare un esempio di nutrigenetica applicata, prendiamo in esame la caffeina.
I ricercatori hanno scoperto che la sensibilità alla caffeina dipende soprattutto da un enzima epatico chiamato CYP1A2 (codificato dal gene CYP1A2).
Coloro che possiedono il genotipo AC o CC metabolizzano la caffeina lentamente, mentre le persone con il genotipo AA la metabolizzano rapidamente 1, 2
Di conseguenza, a parità di dose assunta, gli effetti della caffeina sull'organismo cambiano nella popolazione.
In particolare, i "metabolizzatori lenti" hanno un rischio significativamente maggiore di sviluppare ipertensione e subire un infarto, ma solo quando l'assunzione di caffeina supera i 200 mg al giorno (l'equivalente di circa due tazze di caffè) 3, 4, 5.
Al contrario, i "metabolizzatori veloci" possono tollerare fino a 400 mg di caffeina al giorno (quattro tazze di caffè) senza problemi di tipo cardiovascolare.
Nutrigenetica e Nutrigenomica
Nutrigenetica e nutrigenomica sono due scienze diverse, con obiettivi distinti, seppur affini.
La nutrigenetica descrive come il profilo genetico individuale possa avere un impatto sull'assunzione, l'assorbimento e il metabolismo dei nutrienti assunti con la dieta.
La nutrigenomica studia invece le interazioni tra i fattori nutritivi degli alimenti e la regolazione dell'espressione genica, descrivendo anche i possibili cambiamenti nel metabolismo cellulare e nella regolazione della sintesi proteica indotti dalla dieta.
| Nutrigenomica (genomica nutrizionale) | Nutrigenetica (genetica nutrizionale) |
Studia come la dieta impatta sul patrimonio genetico. | Studia come il patrimonio genetico impatta sull'azione dei nutrienti introdotti con la dieta. |
| Studia l'impatto esercitato dai diversi elementi nutritivi introdotti con la dieta sul genoma (composizione genetica), sul proteoma (la somma totale di tutte le proteine) e sul metaboloma (la somma di tutti i metaboliti). | Studia l'impatto della diversità genetica sul metabolismo dei nutrienti introdotti con la dieta. |
Un altro concetto importante da ricordare è quello di epigenetica.
Ogni fattore ambientale che può attivare o disattivare i geni del nostro organismo è considerato un fattore epigenetico 1.
A Cosa Serve
Lo scopo della nutrigenetica riguarda l'identificazione delle varianti geniche che causano differenze nella risposta individuale ai nutrienti.
In questo modo è possibile valutare i rischi e i benefici individuali correlati a determinati regimi alimentari, col fine ultimo di migliorare la salute e il benessere.
L'utilità della nutrigenetica e della nutrigenomica può essere riassunta in 5 punti:
- In alcune circostanze e per alcuni individui, il regime alimentare può rappresentare un fattore di rischio importante per l'insorgenza di un notevole numero di patologie.
- Il grado con cui la dieta influenza l'equilibrio tra stati di salute e malattia può dipendere dal patrimonio genetico dell'individuo.
- A loro volta i componenti chimici degli alimenti possono agire sul genoma umano, direttamente o indirettamente, e alterare cosi l'espressione genica e/o la struttura genica.
- È probabile che alcuni geni regolati dalla dieta (e le loro varianti normali e comuni) abbiano un ruolo nell'insorgenza, nell'incidenza, nella progressione e/o nella gravità delle malattie croniche.
- Un intervento dietetico basato sulla conoscenza del fabbisogno nutrizionale individuale, dello stato nutrizionale e del patrimonio genetico (cioè, "nutrizione personalizzata") può essere utilizzato per prevenire, alleviare o curare malattie croniche.
Esempi
Differenze genetiche individuali
Il patrimonio genetico dei singoli individui è identico per il 99,9%.
All'interno del rimanente 0,1% troviamo quelle differenze che si manifestano a livello fenotipico in caratteristiche come altezza, struttura fisica, colore della pelle, occhi e capelli ecc.
La piccola differenza genomica determina anche differenze "invisibili", inclusi i requisiti nutrizionali e il rischio di sviluppare alcune malattie.
Tra le varie differenze genetiche, le più comuni e frequenti sono i cosiddetti SNP (polimorfismi a singolo nucleotide), di cui ne sono stati individuati più di 100 milioni 4, 5.
Esempi di Nutrigenomica
Come sappiamo, il corpo umano è finemente regolato con l'obiettivo di preservare l'equilibrio dell'ambiente interno.
Ad esempio, quando la dieta è carente di determinati nutrienti, si attivano una serie di meccanismi volti a compensare tali carenze, aumentando l'assorbimento e la conservazione di questi nutrienti.
Viceversa, in condizioni di eccessi nutrizionali l'organismo riduce l'assorbimento intestinale e aumenta l'escrezione dei nutrienti in eccesso.
Tutti questi adattamenti possono coinvolgere anche l'attivazione o il silenziamento di determinati geni.
Ad esempio, il colesterolo alimentare svolge un effetto inibitorio sul gene che codifica per l'enzima HMG-CoA reduttasi (deputato alla sintesi di colesterolo).
Pertanto, se assumiamo poco colesterolo con la dieta si attiva una risposta genica che porta a sintetizzarne di più, e viceversa.
Esempi di Nutrigenetica
Acido Folico
Il gene MTHFR è un esempio ben definito di interazione tra patrimonio genetico e nutrienti.
Questo gene codifica per l'enzima deputato all'attivazione dei folati alimentari (vitamina B9).
Nella popolazione sono spesso presenti dei polimorfismi del gene MTHFR che compromettono l'attività del suddetto enzima.
La conseguente carenza di acido folico in forma attiva porta a un accumulo di omocisteina. Tale accumulo rappresenta un importante fattore di rischio per molte malattie: infiammazione, malattie cardiache, diabete, malattie autoimmuni (come la psoriasi), problemi neurologici, cancro e altri 9.
Pertanto, i portatori di questi polimorfismi genici sfavorevoli dovrebbero assumere maggiori quantità di acido folico e preferire l'integrazione con la forma attiva [5-MTHF (5-metiltetraidrofolato)] al posto del comune acido folico.
Gusto Dolce
Esistono vari polimorfismi anche nei geni relativi alla percezione del gusto, incluso il recettore del gusto dolce (TAS1R2) 16.
In uno studio messicano, i portatori del genotipo Val / Val avevano una maggiore assunzione di carboidrati totali, fibra e porzioni di cereali e ortaggi. Inoltre, presentavano valori più elevati di trigliceridi nel sangue.
Vitamina D
La carenza di vitamina D, già di per sé endemica, può essere ulteriormente aggravata da polimorfismi sfavorevoli nei geni che codificano per il recettore di questa vitamina.
Attraverso il legame al recettore della vitamina D (VDR), la forma attiva della vitamina D (calcitriolo) può regolare l'espressione di centinaia di geni coinvolti nelle funzioni scheletriche e in altre funzioni biologiche.
Pertanto, polimorfismi sfavorevoli del gene VDR sono associati alla predisposizione all'osteoporosi nelle donne in postmenopausa con bassi apporti di calcio 22.
Se correttamente individuati, questi polimorfismi potranno quindi essere compensati da una dieta più ricca di calcio e vitamina D.
Apolipoproteine e Colesterolo
Diversi SNP sono stati individuati anche nei geni che codificano per le lipoproteine plasmatiche (deputate al trasporto di colesterolo e trigliceridi nel circolo sanguigno).
Ad esempio, i portatori di ApoE4 presentano livelli più elevati di colesterolo totale e LDL, e soffrono maggiormente gli effetti di un'alimentazione ricca in colesterolo.
Allo stesso tempo, rispondono meglio a una dieta povera di grassi rispetto alle altre isoforme degli alleli ApoE2 e ApoE3 22.
I portatori dell'allele A per il gene APOAI hanno mostrato un aumento maggiore dei livelli di colesterolo HDL in seguito a una dieta ricca di acidi grassi polinsaturi (PUFA), rispetto ai portatori omozigoti dell'allele G/G 22.
Fenilchetonuria
Le persone con fenilchetonuria sono portatrici di un'alterazione genetica che impedisce la sintesi adeguata degli enzimi necessari per metabolizzare la fenilalanina.
Pertanto, le persone con Fenilchetonuria devono attenersi a una dieta a basso contenuto di fenilalanina per tutta la vita.
Funziona?
Ad oggi, non sono stati eseguiti molti studi per stabilire se una dieta personalizzata basata sul profilo genetico possa avere dei vantaggi concreti.
Un piccolo studio su 50 pazienti con una storia di fallimenti nella perdita di peso ha stabilito una dieta e un programma di esercizi fisici personalizzati sulla base di 24 polimorfismi genetici di 19 geni coinvolti nel metabolismo.
Rispetto al gruppo di 43 soggetti che aveva ricevuto programmi dimagranti generici (non personalizzati sul profilo genetico), si sono registrati una migliore aderenza al programma, miglioramenti nella glicemia e una riduzione del peso corporeo.
Tali miglioramenti si sono osservati non solo durante il periodo di perdita di peso, ma soprattutto nell'anno successivo 22.
In un altro studio di 24 settimane su 114 soggetti sovrappeso e obesi, 53 hanno seguito una dieta chetogenica standardizzata, e 61 una dieta personalizzata a basso indice glicemico basata sull'analisi genetica di 28 polimorfismi SNP.
Il gruppo "chetogenico" ha sperimentato una maggiore perdita di peso durante l'intervento dietetico di 24 settimane; tuttavia, al follow-up di 18 mesi, il gruppo di nutrizione personalizzata ha perso molto più peso e ha sperimentato miglioramenti maggiori nei livelli di colesterolo e glicemia 23.
Tuttavia, visti i due modelli alimentari così diversi, lo studio lascia molti punti interrogativi.
Criticità
La nutrigenetica è una scienza molto giovane, indubbiamente affascinante ma ancora lacunosa.
I possibili polimorfismi genici che influenzano le risposte alla dieta sono infatti numerosissimi e possono influenzarsi e compensarsi vicendevolmente.
In assenza di test clinici che dimostrino l'utilità di certi interventi dietetici "personalizzati", fare troppo affidamento ai risultati di certi "kit genetici" potrebbe esporre a pericolose carenze o eccessi nutrizionali.
Se vogliamo, è un po' quello che succede con certi discutibili test per le intolleranze alimentari, che non sono validati o che comunque sono privi di valenza scientifica.
Per questo motivo, in attesa di ulteriori sviluppi, gli attuali test commerciali di nutrigenetica sono generalmente visti con molto scetticismo dalla comunità medica 25.