Dalla Genetica del Gusto allo Stato di Salute

Genova, 21 Giugno 2018

Antonietta RobinoIRCCS Materno Infantile “Burlo Garofolo”

antonietta.robino@burlo.trieste.it

NutrigeneticaStudia come le variazioni genetiche tra i diversi individui causano differenze nella risposta alle

molecole introdotte con la dieta, con l’obiettivo di valutare i rischi e i benefici per l’individuo

Nutrigenetica e Nutrigenomica

NutrigenomicaStudia come le molecole contenute nei cibi intervengono sul DNA,

regolando o alterando l’espressione e/o la struttura dei geni

DietaNutrigenomica

Nutrigenetica

Geni

Differenze nella Percezione del Gusto possono influenzare lo Stato di Salute?

Il Gusto

• informa il corpo sulla qualità dei cibi ingeriti

• è il principale fattore che guida le scelte alimentari e le abitudini nutrizionali con conseguente impatto sullo stato di salute

Genetic variation in taste perception: does it have a role in healthy eating? Feeney et al., 2010

La percezione gustativa può variare tra gli individui in funzione di differenze a

livello dei geni che codificano per i recettori del gusto

Non Taster~30%

Medium Taster~50%

Super Taster~20%

Percezione del gusto amaro del PTC (Phenylthiocarbamide) e del PROP (Propiltiouracile)

Genetica del Gusto Amaro

Gene TAS2R38

TAS2R38 Protein

P/A49

A/V

262

V/I

296

ü Variazioni del gene TAS2R38 sono associate ad una diversa capacità di percepire il gusto amaro del PROP/PTC

ü Tre polimorfismi sono responsabili di tre sostituzioni aminoacidicheP49A (Prolina/Alanina)A262V (Alanina/Valina)V296I (Valina/Isoleucina)

e danno origine a due aplotipi principali: PAV e AVI

AVI/AVI

PAV/AVI

Non Tasters

Tasters(Medium o Super tasters)

PAV/PAV

Il gene TAS2R38 spiega 55-85% della variabilità nella sensibilità al PROP/PTC

T2R

38 g

ene

Gene TAS2R38

Tasters e Non tasters hanno diversi Comportamenti Alimentari

I Tasters sembrano essere più sensibili a:

• Amaro: tiocinati (brassicace), caffeina, chinino, birra, te verde • Irritazione: peperoncino (capsaicina) • Astringenza: etanolo, vino rosso (tannini)• Grassi: condimenti, latticini• Dolce: saccarosio, saccarina

I Non tasters sembrano essere meno sensibili a queste qualità gustative

Foodpreferences/acceptance:

Tasters

NonTasters

Tasters e Non tasters hanno diversi Comportamenti Alimentari

Possibili Differenze Durante lo Svezzamento?

OBIETTIVOConfrontare la velocità disvezzamento (raggiungimento150 ml di pappa) dei bambini condiverso genotipo TAS2R38

IPOTESII Non Tasters hanno untempo di svezzamentoinferiore rispetto ai Taster

Arruolati 131 neonati sani c/o Nido IRCCS Burlo Garofolo:

- Parametri antropometrici alla nascita

- Dati su allattamento e svezzamento

- Dati antropometrici a 6 mesi

- Infant Feeding Questionnaire (IFQ)

- DNA (analisi gene TAS2R38)

Possibili Differenze Durante lo Svezzamento?

34%38%

28%

AVI/AVI

PAV/AVI

PAV/PAV

Taster

Non Taster

Il numero di giorni che i bambini impiegano per mangiareinteramente i 150 ml è minorenei non taster rispetto ai taster

p-value=0.05

Possibili Differenze Durante lo Svezzamento

ü Il 31% dei NON-TASTER mangia tutto la PRIMA VOLTA che viene loro offerta

ü Solo il 13% dei TASTER lo fa

Prima volta Più giorni

Non Taster 31% 69%

Taster 13% 87%

P-value=0.02

Possibili Differenze Durante lo Svezzamento

Differenze nella Percezione del Gusto Amaro possono influenzare lo Stato di Salute

Chamoun et al. 2016

Pressione sanguignaProfilo lipidico

CarieCancro al colon

Indice di massa corporeaObesità

Differenze nella Percezione del Gusto Amaro e Obesità

Restrizione dietetica Disinibizione

Tepper et al., Nutrients, 2014

Genetica del Gusto DolceLa percezione del dolce è mediata da un recettore composto da 2

subunità: TAS1R2 e TAS1R3

Genetics of sweet taste preferences. Bachmanov et al., Flavour Fragr J. 2011 July ; 26(4): 286–294.

La percezione del gusto dolce è complessa e fortemente correlata all'omeostasi energetica e a complessi meccanismi di processamentocentrale e periferico del segnale

La percezione e la preferenza del gusto dolce sono state associate a variazioni in geni implicati nella risposta periferica e centrale al dolce:

- GNAT3 (trasduzione del segnale)- GLUT1 e GLUT2 (trasportatori di glucosio)- mGLUR4 and mGLUR1 (recettori metabotropici

glutammatergici)

Genetica del Gusto Dolce

Varianti nel gene TAS1R3 sono associate a differenze nella percezione e nella preferenza del saccarosio

rs307355

rs35744813

Fushan et al Current Biology 2009 Mennella et al 2012 Int J Obes

rs35744813TT: maggiore preferenza per il dolce

(solo negli adulti)

TT: minore percezione del dolce

Una variante nel gene TAS1R2 è associata al consumo abituale di zuccheri in individui sovrappeso e obesi

T1R2 SNP

Ile/Ile Valcarriers P-value

SugarsBMI<25 120± 3 120± 4 0.62BMI≥25 122± 6 103± 6 0.01SucroseBMI<25 49± 2 49± 2 0.55BMI≥25 50± 3 43± 3 0.05Totalcarbohydrates(g/d)BMI<25 271± 6 273± 6 0.81BMI≥25 271± 11 236± 12 0.01

Modified by Eny et al. 2010 Am J Clin Nutr

Variazioni genetiche del gene TAS1R2 sono associate a:

• indice di massa corporea (Donaldson et al., 2009)

• rischio di sviluppare carie (Kulkarni et al., 2013)

Chamoun et al. 2016

Differenze nella Percezione del Gusto Dolcepossono influenzare lo Stato di Salute

Gene TAS1R2Recettore del gusto dolce

Gene GLUT2Transportatore di glucosio

Variantineigenichecodificanoperirecettoridelgustodolce(TAS1R2andGLUT2)sonoassociaticonlaprevalenzadicarieinunapopolazioneitalianaisolata

(Robino et al. 2015, Genes Nutr.)

Geni per il Gusto Dolce e Carie

La prevalenza di carie è associata alla preferenza per i cibi dolci(Robino et al. 2015, Genes Nutr.)

Preferenza cibi dolci

DMFTCaries prevalence

R-squared Beta estimate p-valueSimple sugar intake 0.22 0.01 0.075Sweet Liking 0.26 0.61 0.004

Le preferenze alimentari predicono lo stato di salute meglio dei consumi riferiti

(Duffy et al., 2009)

Prevalenza carie

Geni per il Gusto Dolce e Carie

Genetica del Gusto GrassoCD36: recettore per gli acidi grassi a catena lunga

Una variante nel gene CD36 è responsabile di differenze nella capacità di percepire e riconoscere le molecole di grasso contenute nei cibi

Keller et al. 2013

Chamoun et al. 2016

Differenze nella Percezione del Gusto Grassopossono influenzare lo Stato di Salute

Variazioni nel gene CD36 sono state associate a: • indice di massa corporea e rischio di obesità • sindrome metabolica• alti livelli di acidi grassi e di trigliceridi

Genetica del Gusto Salato

Dias et al. 2012

Due possibili recettori per il salato:

- canale epiteliale per il Na+ (ENaC)

- TRPV1 (transient receptor potential)

Nell’uomo variazioni a livello dei geni TRPV1 e ENaC (gene SCNN1B) sono associate a differenze nella percezione del gusto salato

I Geni Coinvolti della Percezione del Gusto Salato Influenzano IMC e Massa Grassa

Valori più bassi diIMC e Massa Grassa

C/C o T/C

C/C

GeneSCNN1A(rs22228576)

coinvolto nellapercezione

del gusto salato Minore Preferenzaper cibi salati

Recettori Gustativi: non Solo sulla Lingua!

Finger and Kinnamon, Biol Rep, 2011

I recettori del gusto non sono espressi solo sulla lingua, ma anche in altre parti del corpo, come tratto gastrointestinale

e vie aeree

Il “Gusto” nelle Vie Aeree

Nelle vie aeree i recettori del gusto amaro TAS2R sembrano coinvolti in risposte di difesa da sostanze estranee inalate e potenzialmente tossiche

Variazioni del gene TAS2R38 sono state associate a differenze individuali nella capacità a rispondere alle infezioni delle vie respiratorie

Lee et al. 2012; Prince 2012 Individui AVI hanno maggior rischio di infezione

Molecole secrete da batteri gram-negativi si legano al TAS2R38 e lo

attivano.La sua attivazione va a regolare la produzione di ossido di azoto che

con la sua azione battericida previene la

colonizzazione delle vie aeree

Nessuno degli individui PAV/PAV (omozigoti per la forma funzionale del TAS2R38) vengono colonizzati da batteri gram-negativi.

Il “Gusto amaro” delle infezioni

dd

Recettori TAS2R e TAS1R sono espressi nelle cellule

enteroendocrine del tratto gastrointestinale, le stesse cellule

che rilasciano peptidi che regolano una varietà di funzioni gastrointestinali:

motilità intestinale, richiesta di cibo, produzione di insulina, assorbimento di glucosio e

controllo della glicemia)

Rozengurt, 2006

Il “Gusto” nell’Intestino

GLP-1 GIPCCK

PYYGRHELIN

Recettore TAS2R38 nel Colon e Obesità

2016

Primo studio che dimostra la presenza del recettore TAS2R38 nel colon dell’uomo e l’esistenza di differenze

tra obesi/sovrappeso e non obesi

Recettore TAS2R38 nel Colon e Obesità

L’espressione del TAS2R38 è maggiore nei soggetti obesi e sovrappeso, suggerendo un possibile ruolo di questo recettore nell’obesità

ü La sovra-espressione del T2R38 nel colon dei soggetti obesi e in sovrappeso potrebbe essere indotta da un eccesso del consumo di grassi

ü Nel topo è stato dimostrato che ad una dieta ricca di grassi causa un aumento dell’espressione del T2R38 nel colon, suggerendo che i cambiamenti dell’espressione del T2R38 sono indotti dalla dieta (Vegezzi et al. 2014)

Recettore TAS2R38 nel Colon e Obesità

Conclusioni

I recettori coinvolti nella percezione del gusto possono essere potenziali nuovi target terapeutici per malattie

come l’obesità o il diabete

Gli studi sulla genetica del gusto possono aiutare a promuovere strategie personalizzate per la

prevenzione di queste patologie

Ringraziamenti

IRCCS “Burlo Garofolo”, TriesteUniversità degli Studi di TriesteProf. Paolo GaspariniDott.ssa Eulalia CatamoDott.ssa Maria Pina ConcasTutto il gruppo di ricerca

Department of Food Science, Rutgers UniversityProf. Beverly Tepper

Università degli Studi di GenovaProf. Gianfranco AdamiProf. Matilde Borriello