Corso Scienze Tecniche Dietetiche Applicate MED/49 Anno Accademico La nutrigenomica Prof.ssa Maria Luisa Eliana Luisi

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1 Corso Scienze Tecniche Dietetiche Applicate MED/49 Anno Accademico La nutrigenomica Prof.ssa Maria Luisa Eliana Luisi

2 Overview sulla genetica La scoperta del DNA è una delle grandi conquiste del secolo recentemente concluso. E Bill Clinton il 26 giugno 2000 ad annunciare il completamento della prima bozza del genoma umano composto circa geni. L aver codificato ed in parte compreso il nostro genoma ha ovviamente portato la ricerca scientifica a spingersi oltre, cercando anche di studiarne le alterazioni in relazione con l ambiente. l

3 Introduzione alla nutrigenomica Il progetto genoma umano ha consegnato alla comunità scientifica una sequenza genetica di tre miliardi di paia di basi condivisa al 99,9 % da tutti gli individui. Lo 0,1 % della sequenza genetica è responsabile delle differenze fra individui costituite per la maggior parte da polimorfismi nucleotidici (ovvero cambiamenti anche di una singola base nel DNA) e può spiegare la diversa suscettibilità all insorgenza di alcune patologie e la diversa risposta ad alcuni fattori ambientali e quindi anche nutrizionali.

4 Introduzione alla nutrigenomica Comprendere che i nutrienti sono in grado di interagire e modulare meccanismi molecolari, influenzando le funzioni fisiologiche di un organismo, ha portato ad una rivoluzione nell ambito della nutrizione. La materia che studia questi meccanismi è la nutrigenomica.

5 Definizione di nutrigenomica La nutrigenomica è una nuova scienza che studia l interfaccia l tra l ambiente l nutrizionale ed i processi genetici cellulari e che si propone di comprendere i meccanismi attraverso i quali i comuni macro- e micro- nutrienti possono condizionare lo stato di salute modificando l espressione e/o la struttura del patrimonio genetico individuale.

6 la nutrigenomica studia come le molecole contenute nei cibi siano in grado di intervenire sul DNA, attivando alcuni geni o al contrario regolandoli negativamente (up- o -down regulation rispettivamente) offre nuovi ed efficaci approcci per districare il complesso rapporto tra le molecole nutritive, polimorfismi genetici, e il sistema biologico nel suo complesso. si propone di svolgere un attivo ruolo preventivo, in difesa della salute.

7 La nutrigenomica I nutrienti sono segnali sentiti dai sensori (recettori) cellulari e capaci di influenzare l'espressione dei geni, la sintesi e la demolizione delle proteine e, come conseguenza, la produzione o il consumo dei metaboliti. In tale modo certi pattern di espressione genica, di sintesi proteica e di produzione dei metaboliti possono costituire la firma che un dato apporto nutrizionale o alimentare lascia all'organismo

8 Obbiettivi La nutrigenomica ha aperto una nuova frontiera ed ha creato un nuovo approccio scientifico, imperniato sulla prevenzione e sulla diagnosi genetica combinate insieme. Una corretta e mirata nutrizione unita alla diversità genotipica di ciascun individuo ha chiarito non solo le linee guida per la prevenzione ad un vasto numero di patologie ma ha permesso lo sviluppo di nuove terapie sperimentali, coadiuvanti la cura ed il miglioramento di malattie complesse, quali: - Malattie metaboliche; - Malattie neurodegenerative; - Malattie neoplastiche; - Danni da stress ossidativo- Invecchiamento. La comprensione delle interrelazioni tra diversità genetica umana, funzione del genoma e componenti dietetici consentirà di migliorare la salute umana e prevenire le malattie.

9 Meccanismo d azione d dei nutrienti Le sostanze chimiche contenute negli alimenti possono influenzare l'espressione genica direttamente o indirettamente (tramite metaboliti). A livello cellulare i nutrienti possono: - Modificare direttamente la trascrizione del codice genetico; - Essere metabolizzati (processo indiretto) e perciò alterare le normali funzioni cellulari; metabolismo dieta nutrienti Espressione dei geni Normale crescita cellulare Trascrizione del codice genetico

10 Polimorfismo di un singolo nucleotide La variazione genetica interindividuale è un determinante critico per la definizione dei fabbisogni di nutrienti. La variabilità genetica più comune è il polimorfismo di un singolo nucleotide (SNP) che è provocata dalla sostituzione di una singola base nella sequenza di DNA. Questo errore ricorre frequentemente (circa ogni 1000/2000 nucleotidi all interno del genoma umano). L SNP può essere il risultato di una: - predisposizione genetica - influenza ambientale - combinazione di entrambi L SNP quindi, è alla base delle variazioni che si osservano negli individui e in tutte le forme di vita. Oggi sono stati identificati diversi polimorfismi genetici importanti anche dal punto di vista nutrizionale

11 Interazioni tra nutrizione e genoma Le variazioni genetiche esistenti all interno della specie umana sono il risultato di adattamenti molecolari a pressioni evolutive che si sono estese durante tutti i processi di mutazione dei geni e di selezione adattativa. La nutrizione probabilmente ha rappresentato il fattore ambientale più duraturo e persistente che ha contribuito alla formazione e modellamento del genoma umano.

12 Comuni polimorfismi di interesse cardiovascolare enos (enzima ossido sintetasi endoteliale) + ACE (enzima Angiotensin I-I Converting Enzyme) MTHFR (enzima metilentetraidrofolatoredutta si coinvolto nella conversione della omocisteina in metionina tramite l'intervento della vitamina B12) Questi possono influenzare la pressione arteriosa o sulla coagulazione azione aumentando o riducendo il rischio cardiovascolare

13 Conclusioni L integrazione della genomica con la scienza della nutrizione ha iniziato a chiarire la complessità delle risposte genomiche in risposta ai nutrienti presenti nella dieta, offrendo l opportunità di aumentare l efficacia di interventi nutrizionali sia a livello individuale (trattamento dietoterapico) che di popolazione (raccomandazioni differenziate). La genomica nutrizionale rappresenta una sfida per comprendere nel dettaglio molecolare le reciproche e complesse interazioni tra il genoma umano, incluse le variazioni in esso contenute, e i componenti della dieta in condizioni normali o patofisiologiche.

14 Il pensiero e la nutrigenomica Nel 400 A. C. Ippocrate diceva: "fa che il tuo cibo sia la medicina, e che la Medicina sia il tuo cibo ". Nel 1850 il filosofo Feuerback sosteneva che l uomo è ciò che mangia e che per pensare meglio dobbiamo alimentarci meglio

15 L adeguatezza della dieta in tutte le fasi della vita costituisce l essenziale l prerequisito per il mantenimento della salute (OMS)

16 Bibliografia Fenech M et Al: The Genome Health Clinic and Genome Health Nutrigenomics concepts: diagnosis and nutritional treatment of genome and epigenome enome damage on an individual basis. Mutagenesis 2005;20: Ordovas JM: Nutritional genomics. Annu Rev Genomics Hum Genet 2004;5:71 04;5: Kaput J: Nutrigenomics 2006 update. Clin Chem Lab Med 2007;45: Levy S: The diploid genome sequence of an individual human. PLoS Biol 2007;5:e254. Ng PC: An agenda for personalized medicine. Nature 2009;461: Lampe JW: Interindividual differences in response to plant-based diets: implications for cancer risk. Am J Clin Nutr 2009;89:1553S 1557S. 1557S. Trujillo E: Nutrigenomics, proteomics, metabolomics, and the practice of dietetics. J Am Diet Assoc 2006;106: McBride CM: The behavioral response to personalized genetic information: will genetic risk profiles motivate individuals and families to choose e more healthful behaviors? Annu Rev Public Health 2010;31: Fenech M: J of Nutrigenetics and Nutrigenomics.2011; 4:69-89.