Nutrizione ed epigenetica - Prof.ssa Franca Saccucci
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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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