La nutrigenomica e la nutrigenetica studiano le interazioni fra dieta e DNA. Sono il futuro delle scienze della nutrizione
Cosa sono la nutrigenomica e la nutrigenetica? Lo spiega Chiara Tonelli, ordinario di Genetica dell'Università degli studi di Milano
Oggi è ormai chiaro e accettato che i nutrienti – proteine, carboidrati, grassi, minerali, vitamine, e decine di altre sostanze contenute in piccolissime quantità negli alimenti – sono direttamente coinvolte in una miriade di reazioni metaboliche che determinano equilibri ormonali, reazioni immunitarie, processi di detossificazione e la stessa utilizzazione di alcuni nutrienti. Prendiamo in esempio il sistema immunitario.
I NATURAL KILLER - Il consumo eccessivo di grassi può deprimere l’immunocompetenza, influenzando l’attività delle cellule immunitarie e aumentando il rischio di infezioni e tumori. Al contrario il consumo di acidi grassi poli-insaturi (in particolare i cosiddetti omega-3) promuove la produzione di citochine, la proliferazione dei linfociti e l’attività delle cellule “natural killer”, quest’ultima direttamente correlata con il controllo dello sviluppo tumorale. Anche i vari oligoelementi influenzano profondamente la risposta immune. La scarsità di zinco, ad esempio, influenza negativamente la produzione di cellule-B e induce l’atrofizzazione del timo, con conseguente declino del numero di linfociti-T circolanti. Alcune molecole presenti in quantità discrete nella nostra alimentazione, come la ginesteina (contenuta nella soia) e il resveratrolo (presente nell’uva e nel vino rosso), regolano direttamente l’espressione genica. La stessa stabilità del genoma, minacciato ogni giorno da migliaia di mutazioni e da rotture cromosomiche, è in larga misura assicurata da un adeguato livello di alcuni nutrienti, e minacciata dall’eccesso di altri. Livelli crescenti di almeno sei nutrienti (acido folico, vitamina B12, niacina, vitamina E, retinolo e calcio) sono associati a una diminuzione dei danni al DNA.
ALLA RICERCA DELLA DIETA MEDITERRANEA - Negli anni ‘50 lo scienziato americano Ancel Keys notò una bassissima incidenza di malattie coronariche presso gli abitanti del Cilento e dell'isola di Creta, nonostante l'elevato consumo di grassi, derivante in buona parte dall’utilizzo dell’olio d’oliva come condimento universale. In seguito a questa osservazione prese l'avvio la famosa ricerca "Seven Countries Study", basata sul confronto dei regimi alimentari di 12.000 persone, di età compresa tra 40 e 59 anni, sparse in sette Paesi del mondo (Finlandia, Giappone, Grecia, Italia, Olanda, Stati Uniti e Jugoslavia). Dallo studio emerse che la mortalità per cardiopatia ischemica (infarto) era nettamente inferiore tra le popolazioni situate intorno al Mediterraneo. La mortalità superiore delle altre popolazioni fu attribuita alla dieta ricca di grassi saturi (burro, strutto, latte e suoi derivati, carni rosse). Successivamente grazie ad un esame più approfondito si scoprì la presenza nei cibi fondamentali della dieta mediterranea, di sostanze capaci di prevenire e proteggere da malattie cardiovascolari ma anche da tumori e malattie neurodegenerative. Ad esempio, l’olio extravergine d’oliva è ricco di antiossidanti e acidi grassi monoinsaturi in grado di abbassare il livello di colesterolo, svolgere una azione protettiva per l’arterie prevenendo così malattie quali arteriosclerosi e infarto.
IL PROGETTO MOLI-SANI - Nel 2005 venne avviato in Italia il progetto “Moli-sani”che portò alla pubblicazione nel 2008 di importanti risultati in cui si dimostrava che per ottenere effetti antiossidanti e antitrombotici sulla salute cardiovascolare, bastano mediamente circa 7 grammi/die di cacao amaro o cioccolato fondente (circa mezza tavoletta/settimana) e di recente, il gruppo di Juleen Zierath, al Karolinska Insitutet di Stoccolma, ha scoperto che insieme alla vita sedentaria, l’eccesso di grassi nella dieta può provocare l’aggiunta di gruppi metilici a particolari segmenti di DNA. Si tratta di un effetto epigenetico irreversibile che accompagna in molte persone l’inizio del diabete di tipo 2, e che le rende poi insensibili all’eventuale miglioramento della dieta e all’aumento dell’attività fisica, condannandole al pieno sviluppo della malattia. Altri esempi di molecole in grado di aiutare a prevenire l’insorgenza di determinate malattie, quali malattie cardiovascolari, neurodegenerative e tumori sono: il licopene, noto carotenoide presente in elevate quantità nel pomodoro maturo, è un potente antiossidante definito scavenger, letteralmente spazzino dei radicali liberi, molecole che potrebbero danneggiare le cellule del corpo e inoltre ha attività di prevenzione dei tumori alla prostata; i fosfati di inositolo presenti nei legumi e nei cereali, gli isotiocianati e l’indolo presenti nelle brassicacee, ovvero nei cavoli e nei broccoli, svolgono una funzione anticancerogena e in particolare per questi ultimi è stata dimostrata attività chemioterapica nell’adenocarcinoma del colon (C. Bonnesen et al., 2001 Cancer Research). Grazie anche alla presenza di calcio e vitamine A e C, tutta la famiglia delle brassicacee svolge un’azione preventiva nei confronti di malattie neurodegenerative quali l’Alzheimer, come nel caso dei mirtilli che grazie anche alla presenza di antociani aiuta a migliorare i deficit legati all’età sia a livello motorio che cognitivo (Joseph JA et al., The Journal of Neroscience 1999).
GLI ALIMENTI FUNZIONALI - C’è poi il settore dei cosiddetti ‘alimenti funzionali’ arricchiti in micronutrienti e molecole bioattive, così chiamati perché capaci di avere effetti positivi che vanno oltre i normali effetti nutrizionali. In merito a tale categoria, è stato da poco concluso il progetto europeo FLORA (Flavonoids and related phenolics for healthy Living using Orally Recommended Antioxidants), che ha fornito le prove concrete dell’attività preventiva e terapeutica di tali alimenti. Lo studio si è basato sulla produzione di cibi arricchiti in antociani (potenti antiossidanti) Tramite incroci di genetica classica è stato prodotto il mais blu, la cui particolare colorazione è conferita proprio dalla presenza di antociani, e una varietà di arancia rossa parti particolarmente ricca in questi composti.. I risultati hanno mostrato come il consumo mais blu e di arance riduca il danno da infarto e l’accumulo di grassi.
Fare della nutrigenomica significa quindi prevedere l’effetto di un determinato regime alimentare sull’organismo, sull’organo, sulla cellula. A breve, medio e soprattutto a lungo termine. Per farlo occorre integrare grandi quantità di dati di diverso tipo: quelli relativi ai geni (il genoma), all’espressione genica (trascrittoma) alle proteine effettivamente prodotte (proteoma), agli alimenti metabolomici (metaboloma). In pratica, vuol dire poter individuare delle molecole chiave – dei marcatori- che segnalino l’insorgenza di un fenomeno. Si tratta di un tipico problema da system biology, il nuovo approccio che guarda a tutto il sistema biologico, non a una parte soltanto. Per farlo utilizza le cosidette “tecnologie-omiche” (genomica, trascrittomica, proteomica e matabolomica) che consentono di studiare il comportamento di migliaia di geni e delle loro migliaia di prodotti, non più uno alla volta bensì simultaneamente. L’idea è quella di operare delle comparazioni tra profili di molecole tra un “prima” e un “dopo”, ad esempio confrontando l’espressione genica attraverso il rilevamento e la quantificazione dei trascritti (RNA) presenti in un tipo cellulare prima e dopo la somministrazione di una particolare sostanza, estrapolando così dati statisticamente significavi che consentano di descrivere lo stato alterato di una cellula, un organo o un organismo in seguito a un particolare regime alimentare “dannoso”.
Insomma, conoscendo meglio gli effetti dei nutrienti sulla salute potremo migliorare ulteriormente la dieta mediterranea, intensificandone i componenti più importanti o migliorare geneticamente gli alimenti perché facciano più bene. Poi potremo fare anche della nutrigenetica, quindi alimentazione disegnata a misura della singola persona, o meglio del proprio DNA, ma per questo ci vorrà ancora qualche anno.
Chiara Tonelli
Ordinario di Genetica - Università degli Studi di Milano
