Antonietta RobinoIRCCS Materno Infantile “Burlo Garofolo”

Università degli Studi di Trieste Trieste, Italia

Torino, 12 Dicembre 2012

“Genetica del Gusto e delle PreferenzeAlimentari: dalle Percezioni Sensoriali

alle Scelte Alimentari”

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 disalute

Quale ruolo ha la variabilità genetica della percezione gustativa?

Garcia-Bailo B., Toguri C., Eny K.M., El-Sohemy A. 2009

Fattori AmbientaliStile di vita

CulturaTexture ColoreOdore

Recettori del Gusto

Nirupa Chaudhari and Stephen D. Roper, 2010

• Dolcepermette di identificare nutrienti energetici

• Salatoguida l’assunzione di sodio e altri ioni necessari per il mantenimento dell’equilibrio idro-salino

• Amarotipico della maggior parte dei veleni, protegge dall’ingestione di sostanze tossiche

• Acidose è eccessivo, segnala cibi avariati

• Umamipermette di riconoscere gli aminoacidi

Il Gusto Amaro

• È il gusto più complesso nell'uomo

• Esistono una grande varietà di sostanze che innescano questa qualitàgustativa e numerosi sono i geni che codificano per i recettori dell'amaro

• Una famiglia di 25 geni funzionali nell’uomo (TAS2R)

• Il meccanismo di trasduzione del sapore amore coinvolge l’attivazione diuna particolare proteina G

• Variazioni genetiche sono associate alla variabilità delle risposte neiconfronti dell'amaro

Nei mammiferi la percezione del dolce è mediata da un singolo recettore composto da 2 subunità: TAS1R2 e TAS1R3

Mainland Jd et al., 2009Eny KM et al., 2010

Una variante della regione che regola l'espressione del

gene TAS1R3 conferisce differenze nella percezione del

gusto dolce

Variazioni genetiche del gene TAS1R2 sono

associate a differenze nel consumo di

zucchero in soggetti sovrappeso ed obesi

Il Gusto Dolce

Il Gusto UmamiNei mammiferi la percezione del gusto umami è mediata da un singolo recettore composto da 2 subunità: TAS1R1 e TAS1R3

Identificate varianti geniche in entrambe le subunità in grado di modificare la percezione.

Shigemura N et al., 2009

Ligandi : L-glutammato, L-aspartato

Il Gusto Salato e Acido

Poca attenzione e interesse hanno avuto gli studi fatti nell'uomo sullevariazioni interindividuali della percezione del gusto acido e salato e

quelli riguardanti il contributo genetico ed ambientale

Canale epiteliale per ilsodio sensibile all'amiloride

Canali ionici permeabilial potassio ?

Il Sesto Gusto?

� CD36 è espresso nelle papille gustativeed è responsabile della percezionedei lipidi

�Variazioni genetiche del gene CD36 sono associate ad una diversasensibilità agli alimenti grassi, influenzando il rischio di obesità

� Altri possibili recettori sono stati identificati di recente :

- GPR120- GPR40

Studio di Popolazioni Isolate

CarlantinoCarlantino

ValBorbera

ValBorbera

Friuli Venezia Giulia

Friuli Venezia Giulia

~3000 partecipanti

Via della Seta~1000 partecipanti

Isolati Genetici

• Goegraficamente isolate

• Barriera linguistica

• Pochi fondatori

• Elevato tasso di endogamia

• Scarsa immigrazione ed emigrazione

• Elevata prevalenza di alcune malattie

• Popolazioni geneticamente omogenee

• Stesso ambiente facilmente identificabile

• Possibilità di ottenere alberi genealogici

(Peltonen L. et al 2000)

• Misure antropometriche, pressione arteriosa, consumo di

alcool, fratture, stili di vita, etc.

• Malattie pregresse

• Farmaci

• Emocromo e biochimica clinica

• Nutrizione

• Preferenze Alimentari

• Consumi Alimentari

• Test del gusto (PROP e NaCl)

• Densitometria ossea

• Audiogrammi

• ECG+Eco

• Fenotipo neurologico

• Fenotipo psicologico

• Fenotipo odonto (con panoramica)

Fenotipo manifestazione fisica/clinica di un soggetto

Questionario delle Preferenze Alimentari

E’ stato somministrato un questionario attraverso il quale ciascun individuo ha espresso con un voto da 1 a 9 la preferenza per ≈ 60 diversi cibi

Fenotipi Gusto

Test dell’amaro

La capacità di percepire un compostoamaro (PROP) è stata determinatausando la scala LMS come descritto daZhao et al. 2003

Genotipo

DNA

Genotipizzazione

costituzione genetica di un soggetto

Scopo

Preferenze alimentariGusto

Geni

Stato di salute

Percezione e Geneticadel

Gusto Amaro

Genetica del Gusto Amaro

• 1930: A.L. Fox – Genetica del PTC (FenilTioCarbamide)

• La percezione del gusto amaro è variabile sia all’interno che trapopolazioni differenti

• Si distinguono tre categorie di individui:- Non Tasters incapaci di percepire il PTC ~ 30%- Medium Tasters capaci di percepire il PTC ~ 50%- Super Tasters estremamente sensibili al PTC ~ 20%

• La frequenza dei non tasters è ~ 30% nel Caucaso, biù bassa in Cina, Giappone e Africa sub-Saharianae più alta in alcuni gruppi dell’ India (Guo and Reed, 2001; Kim and Drayna, 2005)

• Le tiouree si trovano in molti ortaggi comuni come cavoli, broccoli, cavolfiori, rape.

Recettore TAS2R38

TAS2R38 Protein

P/A

49

A/V

262

V/I

296

• Principale gene responsabile del gusto PROP/PTC

• Variazioni del gene TAS2R38 sono associate ad una diversa capacità dipercepire il PROP/PTC

PAV/AVI PTC medium tasterAVI/AVI PTC non taster

PAV/PAV PTC super taster

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

I Tasters sono 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 sono meno sensibili a queste qualità gustative

Food acceptance:

Tasters

Non tasters

Tasters e Non tasters hanno diversiComportamenti Alimentari

Densità delle Papille Gustative e PROP Status

Murray, JA. 2004.

Percezione del Gusto Amaro in Popolazioni Italiane

NT MT ST

Carlantino

AVI/AVI 70.9% 20.5% 8.6%

PAV/AVI 22.7% 52.8% 24.5%

PAV/PAV 9.20% 60.9% 29.9%

FVG

AVI/AVI 75.0% 22.5% 2.5%

PAV/AVI 15.7% 72.9% 11.4%

PAV/PAV 6.1% 72.1% 21.8%

Val Borbera

AVI/AVI 62.6% 37.4% 0%

PAV/AVI 12.8% 82.2% 5.0%

PAV/PAV 7.4% 81.7% 10.9%

Genotype-Phenotype correspondence in each populationCARLANTINO FVG VAL BORBERA

Percezione del Gusto Amaro lungo la Via della Seta

GEORGIA AZERBAIJAN UZBEKISTAN KAZAKISTAN ARMENIA TAJIKISTAN

NT MT ST

AVI/AVI 82.9% 11.4% 5.7%

PAV/AVI 24.9% 50.6% 24.5%

PAV/PAV 17.2% 48.5% 34.3%

Genotype-Phenotype correspondence in the overall sample

Correlazione con le Preferenze Alimentari

Dendrogram based on food preferencesCorrespondance analysis taster status-country

Correlazione con il BMI

Nelle donne il fenotipo non taster è associato a valori più alti di BMI

PROP phenotype

Non Taster Medium Taster Super Taster p-value

BMI

All 26.5±5.4 25.4±5.4 25.4±5.1 0.00013

Males 26.6±3.9 26.4±5.6 25.0±4.0 0.13

Females 26.5±6.6 24.7±5.1 25.4±5.3 4.107e-05

Genetica delle Preferenze Alimentarie Correlazione con lo Stato di Salute

Preferenze Alimentari

• Guidano il consumo di cibo

• Danno informazioni su ciòche la gente effettivamentemangia

• Possono contribuire oproteggere dallo sviluppo didiverse malattie cronicherelate alla dieta

Genetica delle Preferenze Alimentari

Associazione Preferenze – Stato di Salute

Dependent variable

Trait Population

Fvg Carlantino Val Borbera

P valueVariance explaine

dP value

Variance explained

P valueVariance explained

mchc

Alchohl intake 0.19 0.001 0.306 0.001 0.361 0.0006Alchol group 0.104 0.004 0.181 0.004 0.97 0.0023

Red wine 0.039 0.005 0.231 0.003 0.81 0.0035White wine 0.006 0.006 0.349 0.002 0.793 -0.0018

Grappa 0.124 -0.003 0.502 -0.003 0.332 0.0037Dark beer 0.723 0 0.94 -0.001 0.359036 -0.0007

mch

Alchohl intake 1.38E-06 0.026 0.015 0.009 0.000553 0.01018Alchol group 0.0003 0.029 0.004 0.022 0.144 0.00183

Red wine 2.33E-05 0.035 0.041 0.014 0.0065 0.00601White wine 5.85E-06 0.031 0.011 0.01 0.298 -0.00014

Grappa 0.003 0.022 0.349 -0.006 0.431 -0.00152Dark beer 0.562 0.011 0.263 0.004 0.585 -0.00319

mcv

Alchohl intake 1.08E-07 0.03 0.0004 0.02 6.39E-07 0.02139Alchol group 1.98E-05 0.029 0.002 0.023 0.0171 0.01008

Red wine 4.04E-05 0.032 0.003 0.021 6.97E-04 0.01692White wine 1.34E-05 0.029 0.029 0.006 0.075 0.01229

Grappa 0.0006 0.018 0.063 0.002 0.437 0.00581Dark beer 0.559 0.003 0.131 -0.001 0.482 0.00187

rbc

Alchohl intake 0.038 0.004 0.031 0.006 0.000886 0.0076Alchol group 0.101 0.01 0.019 0.024 0.0375 0.0079

Red wine 0.207 0.004 0.285 0.012 0.0011 0.0156White wine 0.008 0.015 0.06 0.039 0.04112 0.0141

Grappa 0.225 0.014 0.316 0.034 0.7511 0.0196Dark beer 0.793 0.002 0.045 0.044 0.09183 0.0195

Preferenze per l’ Alcool – Parametri del Sangue

La preferenza per il vino rosso spiega meglio MCH del

consumo di alcool(3.5% vs 2.6%)

Associazione Preferenze – Stato di Salute

Geni delle Preferenze Alimentari

Abbiamo trovato geni coinvolti nella piacevolezza di …

Té

Latte

Peperoncino

Gelato

Recettore accopiato a proteine GEspresso nel topo nell’epitelio olfattivo

Gene coinvolto nella percezione dolorificaLa sua inattivazione da attivazione sensoriale

Gene espresso nel ganglio trigeminale , responsibile della percezione del dolore da capsaicina

Gene responsibile dell’ uptake delle catecolamineInibitori dell’uptake della serotonina inibiscono il

sistema di ricompensa legato al gusto

Tè - Gene PLCββββ2:

� espresso nelle papille gustative ecoinvolto nella percezione del gustodolce, amaro e umami� espresso nell’epitelio olfattivo� coilvolto nella risposta alla caffeina

Barbabietola – Gene TPRV1

� appartiene alla famiglia deicanali TRP che presenti neineuroni dolorifici che innervano la bocca e rispondono a sostanzeirritanti , come la capsaicina

Agnello e Formaggio di capra -Gene ITPR3

� ITPR3 è espresso nei microvillidell’epitelio olfattivo� queste cellule rispondono a: ATP, sostanza P, diversi odori esono importanti nelriconoscimento di sostanzexenobiotiche

Vodka e Vino Bianco - Gene TAS1R2

� TAS1R2 è il recettore del gusto dolce� il recettore del dolce è attivato dall’etanolo� l’uomo percepisce date concentrazioni dialcool come dolce� variazioni nella percezione del gusto dolce conferiscono differenze nella sensibilitàall’alcool e influenzano le preferenzeindividuali per l’alcool

Geni Candidati e Preferenze Alimentari

Pirastu et al. 2012

Conclusioni

Dieta e nutrizione personalizzate basate sul profilo genetico

Genetica del gusto e delle preferenze alimentari

Promuovere cambiamenti nelle abitudini alimentari

Connessione con lo stato di salute

Ringraziamenti

IRCCS Materno Infantile “Burlo Garofolo”Università degli Studi di Trieste

Trieste, Italia

Prof. Paolo GaspariniNicola Pirastu

Massimo MezzavillaPio D’AdamoSheila UliviDiego Vozzi

Giorgia GirottoDragana Vuckovic

Ilaria GandinAngela D’Eustacchio

Abitanti delle Popolazioni Isolate