Nutrizione ed epigenetica

Prof.ssa Franca SaccucciDipartimento Scienze Cliniche Specialistiche ed Odontostomatologiche

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Il nostro fenotipo (quello che siamo fisicamente e nelle nostre capacità, funzioni e comportamenti) 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

I principali meccanismi epigenetici che regolano

l’espressione sono:

• metilazione del DNA

• modificazione degli istoni

•rimodellamento della cromatina

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Sono tutti necessari per un corretto sviluppo edifferenziamento, se mal controllati sono coinvolti in severe patologie umane

• Sindrome di Rett

• Sindrome di Rubinstein-Taybi

• Angelman/Prader-Willi

• Sindrome di Silver-Russell

Delezione, disomia uniparentale

paterna, difetto di imprinting

Perdita della acetil-transferasi istonica

Aberrante metilazione DNA (MECP2)

Nel 30% dei casi ipometilazione gene H19

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Demetilazione passiva

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Le differenze fra gemelli MZ possono essere il risultato di scelte personali

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Incremento di differenza di metilazione

• Verde: area di ipermetilazione

• Rosso: area di ipometilazione

• Giallo: area di egual metilazione

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Ambiente interno: ormoni metabolismo sesso età

Ambiente esterno: temperatura dieta farmaci Sostanze chimiche

(inquinamento)

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L’epigenetica della nutrizione studia come l'alimentazione o particolari alimenti regolano l'espressione genica

Le api operaie o regine hanno genotipo identico ma fenotipo diverso

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Geneticamente identici,

stessa età e stesso sesso

Durante la gravidanza le due madri sono state trattate con diete diverse

Normale dieta per topi

Dieta supplementata con colina, acido folico, betaina, vitamina B12

Wolff at al. 1998Waterland et al. 2003

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Durante la gravidanza le due madri sono state trattate entrambe con Bisfenolo A (BPA) ma con diete diverse

Normale dieta per topi

Dieta supplementata acido folico e ginesteina

2000, Randy Jirtle e Robert Waterland 14

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HMTDNMT

HISTONEMETHYLATION

DNAMETHYLATION

BHMT

SHMTMTRR

CBSMTHFR

COMT

NUTRIENTI AZIONE

Vitamine B Folati

Vitamina B-12Vitamina B-6Vitamina B-2

Accettori e donatori di metili nel metabolismo 1-C

Cofattore per MSCofattore per SHMT, CBSCofattore per MTHFR

Nutrienti della dieta donatori di metili

MetioninaColineBetainaSerina

Precursore di SAMRimetilazione omocisteina da parte di BHMTRimetilazione omocisteina da parte di BHMTDonatore di metili al tetraidrofolato da parte di SHMT

Micronutrienti

Acido retinoicoZincoSelenio

Incremento di attività di GNMTCofattori per MATIncremento del pathway transolfurazione

Composti bioattivi del cibo

Genisteina deltePolifenoli

Inibizione delle metiltransferasi del DNA

Inibizione delle metiltransferasi del DNA 16

ORIGINE VEGETALE COMPONENTI DELLA DIETA

modulatori di HDAC Allium sativum L.

Fermentazione fibre della dietaFamiglia delle brassinaceeBroccoliRafano

Diallil disolfito(DADS)S-allilmercaptocisteinaAllil mercaptanoButirrato

Sulforafano6-metilsulfiniexil-isotiocianato

modulatori di SIRTvitis vinifera (uve rosse, vino)Rhus toxicodendron (leaves)Rhus verniciflua (stems)Mela, tè, cipolla, noci, frutti di bosco,Mirtilli Peperone rosso, sedano, prezzemolo

ResveratroloFisertinaButeinaQuercetinoPiceatannoloLuteolina

modulatori di HATCurcuma LongaGarcina indica (frutta)Camelia sinensis (te nero e verde)

CurcuminaGarcinoloTeofilina

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74 campioni227 regioni mostrano una alta variabilità interindividuale e circa la metà stabili dopo gli 11 anni4 di queste regioni variavano insieme all’indice di massa corporea ed erano localizzate vicino o nei geni precedentemente implicati nella regolazione della massa corporea o diabete

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Durante la vita i nutrienti possono modificare i processi fisiologici e patologici attraverso meccanismi epigenetici che sono critici per l’espressione dei geni

La modulazione di questi processi attraverso la dieta o specifici nutrienti può prevenire la patologia e mantenere la salute

Tuttavia è difficile delineare i precisi effetti dei nutrienti o delle componenti bioattive del cibo su ciascuna modifica epigenetica e la loro associazione con processi fisiologici perché essi interagiscono con i geni, con altri nutrienti e altri fattori ambientali

Inoltre ogni fenomeno epigenetico interagisce con altri fenomeni epigenetici, aggiungendo complessità al sistema

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La comprensione del ruolo dei nutrienti o delle componenti bioattive del cibo nell’alterazione dei patterns epigenetici ci potrebbe fornire una via per il mantenimento della salute attraverso la modulazione della dieta che è più fisiologica di qualsiasi farmacoterapia.

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