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Nutrigenomica: cos’è e quali informazioni offre

Uno sguardo alle scienze nuove

La nutrigenomica è una scienza che si è creata un proprio spazio nel panorama scientifico negli ultimi 10-15 anni. Questa scienza ha portato alla luce l’importanza di una dieta sana nella prevenzione delle patologie. Essa studia le interazioni tra nutrienti e genoma umano ed ha come obiettivo la comprensione del ruolo dei nutrienti nella regolazione genetica e nel metabolismo e le conseguenze sulla salute dell’uomo. Probabilmente è tra le scienze più sfidanti, perché deve studiare l’effetto delle carestie, della malnutrizione e dell’ipernutrizione sul genoma delle persone direttamente coinvolte ma anche dei loro figli. Altrettanto cruciale è il ruolo dell’alimentazione sull’epigenetica nelle patologie a base infiammatoria.

Differenza tra nutrigenetica e nutrigenomica

La nutrigenomica è la scienza che studia come, quando e perché i nutrienti interagiscono con il genoma umano. Alcuni alimenti, se consumati regolarmente, portano a modifiche dell’informazione da parte del DNA e quindi possono potenzialmente andare a migliorare o peggiorare la funzionalità del nostro organismo. Per esempio, alcuni frutti rossi/blu come le more ed i pomodori contengono le antocianine, molecole che interagendo con il DNA portano ad una riduzione dei livelli di colesterolo nel sangue.

Come riportato dallo IEO (Istituto Oncologico Europeo), l’altra faccia della medaglia della nutrigenomica è la nutrigenetica, ovvero come il nostro DNA interagisce con le molecole presenti nel cibo[1]. Riprendendo l’esempio di prima, non tutte le persone potrebbero avere lo stesso beneficio consumando la stessa quantità di antocianine a causa di varianti genetiche. Volendo fare una metafora con la fisica, queste due scienze studiano la stessa “direzione” del percorso ma con “versi” opposti.

Dobbiamo, però, prestare attenzione alle conseguenze della nutrigenetica: negli ultimi anni, abbiamo assistito alla sponsorizzazione della dieta personalizzata, strutturata sulle proprie predisposizioni genetiche. Questo campo è ancora poco conosciuto e spesso i test genetici proposti sono molto costosi. Ne varrà la pena?

Gli studi sulla nutrigenomica

I ricercatori che si occupano di nutrigenomica svolgono un compito piuttosto arduo poiché lo studio di come un nutriente interagisca con i nostri geni non è scontato e privo di difficoltà: ogni alimento è un sistema complesso, formato da un numero elevato di molecole, ognuna delle quali può potenzialmente interagire con i nostri geni.

Le difficoltà negli studi di nutrigenomica

Vi faccio un esempio: sappiamo che la carenza di vitamina C è coinvolta in una deficienza del sistema immunitario e ad una più alta suscettibilità alle infezioni[2]. Ma è più efficace assumere la vitamina C con un integratore o tramite la dieta? La risposta giusta è la seconda. Il motivo è che le vitamine negli alimenti sono più attive grazie al fitocomplesso, ovvero a tutti quei cofattori che ne aumentano la biodisponibilità nell’organismo.

Ma in quali cibi è contenuta la vitamina C? In moltissimi, tra cui i pomodori crudi, kiwi, peperoni crudi, agrumi, ribes, timo fresco, prezzemolo e molti altri, ognuno dei quali può contenere migliaia di altri composti.

La situazione si complica: la quantità dei micronutrienti nell’alimento può cambiare in base alla regione in cui viene coltivato e alla stagionalità. Per non parlare del fatto che l’arancia non verrà mangiata da sola, ma abbinata ad altri cibi del pasto ognuno dei quali porterà un numero enorme di molecole che interagiranno tra loro, con la vitamina C e con il genoma umano.

Per questo motivo, gli studi di nutrigenomica vengono svolti sia utilizzando l’alimento in sé ma anche somministrando pillole, estratti del cibo in esame o il singolo nutriente purificato. Anche se ovviamente non è equivalente al somministrare l’alimento intero, questa strategia serve a semplificare gli esperimenti ed a vederci chiaro.

Gli obiettivi della nutrigenomica

Usando le informazioni del genoma del singolo individuo si può teoricamente impostare una dieta personalizzata. Unendo questa informazione a quelle sull’esercizio fisico e sulle abitudini alimentari si potrebbe, in futuro, aiutare le persone a perdere peso, curare o rallentare l’evoluzione di determinate patologie ancor prima che si manifestino.

Un singolo nucleotide della catena del DNA che cambia o un polimorfismo in un gene può aumentare il rischio che quella persona diventi obesa o cambiarne il profilo lipidico in risposta al consumo di differenti nutrienti come i grassi o i carboidrati. Più di  54 loci sono stati associati a fenotipi obesi e gli studi clinici riportano un’associazione tra polimorfismi e/o alterazioni funzionali dell’espressione di un gene (epigenetica) e l’abilità di perdere peso o meno[3].

Facciamo un passo indietro e spieghiamo cosa si intende per locus genico: il locus è la posizione occupata in ognuno dei due cromosomi omologhi (coloro che contengono gli stessi geni e sono simili a livello morfologico) da un determinato gene o da uno dei suoi alleli. Quando su un dato locus esistono più forme alternative (alleli) e queste hanno, nella popolazione, una frequenza apprezzabile, quel locus è definito polimorfico.

Quali informazioni offre la Nutrigenomica

Sappiamo che il 99,9% del DNA di individui diversi è identico mentre lo 0,1% del genoma è specifico per ognuno. La sostituzione di un singolo nucleotide porta alla variante genetica che sembrerebbe essere associata ad una patologia. Queste sostituzioni di un singolo nucleotide vengono classificate con la sigla SNP (single nucleotide polymorphysms) e sono proprio loro sotto la lente d’ingrandimento degli studiosi.

L’intolleranza al lattosio e la genetica

Un esempio di informazioni portate alla luce dalla nutrigenomica riguarda l’intolleranza al lattosio. La differenza della sequenza nel DNA che causa l’impossibilità di digerire il lattosio è in una serie di polimorfismi all’interno e vicino al gene della lattasi[4]. Ulteriori studi hanno individuato il SNP negli Europei portando alla luce interessanti informazioni per gli specialisti su come il nostro genoma abbia interagito nei secoli con l’alimentazione. In questo caso, come le mutazioni nel genoma siano state “selezionate” con l’arrivo dell’allevamento e l’introduzione dei prodotti caseari. Non vi è ombra di dubbio che chi poteva digerire e trarre nutrimento dal consumo di latte era avvantaggiato rispetto agli altri. Tuttavia, sono in corso ricerche sul perché alcuni individui abbiano perso comunque la capacità di digerire il lattosio con il tempo o di generazione in generazione.

Altri importanti campi di studio

Sono numerosi i campi di studio della nutrigenomica: vanno dalla sperimentazione delle antocianine per la protezione cardiovascolare ai PUFA (acidi grassi polinsaturi) nel controllo dei processi infiammatori e al ruolo nel microbiota. Diversi studi mostrano come i folati mantengano il genoma stabile regolando la biosintesi, la riparazione e la metilazione del DNA. I folati vengono introdotti con l’alimentazione ma anche sintetizzati dai batteri nell’intestino (ognuno ha un proprio microbiota personale). Una carenza di folati nella dieta accelera il processo di cancerogenesi per diversi tumori tra cui quello al colon[5]. Una manovra nutrizionale negli individui predisposti o già malati potrebbe essere cruciale nella patogenesi.

Prospettive future

Dallo studio della nutrigenomica si è aperta la strada alle scienze “omiche”, destinate allo studio delle risposte individuali agli alimenti ma anche come l’assetto genetico di ciascuno indirizzi il metabolismo dei nutrienti (grassi, carboidrati, proteine).

Tra queste nuove scienze troviamo:

  • la nutritrascrittomica, il cui oggetto di studio sono gli effetti degli alimenti sui prodotti di trascrizione del DNA che portano alla sintesi delle proteine;
  • la nutriproteomica che studia gli effetti degli alimenti su tutti gli altri metaboliti prodotti dal nostro metabolismo cellulare;
  • la nutrimetabolomica studia come applicare gli strumenti della metabolomica nella scienze della nutrizione.

Conclusioni

La nutrigenomica e le altre scienze “omiche” annesse aprono la strada alla nutrizione specifica in base al metabolismo personale degli individui. Associare una dieta al genotipo delle persone è sicuramente una visione ancora futuristica, ma eccitante. La nutrigenomica sta accompagnando per mano la scienza della nutrizione nella stessa direzione della medicina di precisione. Bisogna però andare cauti e porsi sempre le domande corrette. Aiuterà veramente le persone a migliorare la propria salute? Sarà economicamente sostenibile? Le domande per la scienza non hanno mai una fine ed è grazie a ciò che avremo presto delle risposte.

Referenze

  1. Dieta e genetica: segreti e promesse della nutrigenomica – Fondazione Umberto Veronesi
  2. Nutrigenomics: personalizing Weight Loss for Obese Veterans – Cochrane Library
  3. Hollox et al., Common polymorphism in a highly variable region upstream of the human lactase gene affects DNA-protein interactions. European journal of human genetics : EJHG. 7. 791-800. 10.1038/sj.ejhg.5200369.
  4. Susan J. Duthie, Folate and cancer: how DNA damage, repair and methylation impact on colon carcinogenesis, J Inherit Metab Dis (2011) 34:101–109.
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