Il rapporto alimentazione-salute: le implicazioni in ambito agricolo, medico e psicologico

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1 Il rapporto alimentazione-salute: le implicazioni in ambito agricolo, medico e psicologico Negli ultimi anni la ricerca scientifica ha studiato il legame tra qualità degli alimenti, dieta e salute. Ora gli sforzi sono indirizzati a chiarire il ruolo dei nutrienti nell espressione genica e ad integrare le ricerche tra il settore biologico, delle scienze umane e sociali. Paolo Ranalli 1,Enrico Roda 2, Valentina Ranalli 3 Nutrition and health:implications in agricultural, medical and psychological scope In recent years, considerable interest is addressed to the links between food quality, diet and human health. Efforts will also addressed to elucidate the role of nutrients in gene expression and research in the biological, human and social sciences fields will be integrated. This report is focused on the priority research challenges to better understand the impact of foods and diet on human health, wellbeing and psychological functions. Il rapporto fra dieta e stato di benessere psicofisico delle persone è un tema di particolare rilievo per la moderna scienza dell alimentazione. Al cibo, infatti, oltre al soddisfacimento dei bisogni primari, si attribuisce la capacità di tutelare e promuovere il benessere delle persone, nonché di prevenire e ridurre il rischio di malattie. Ci sono evidenze scientifiche sul collegamento stretto tra il cervello e l addome, garantito sia dalla connessione sistema nervoso autonomo-sistema nervoso enterico (nervo vago, pelvico e splancnico), sia dalla contemporanea presenza, nel cervello e nel tratto gastrointestinale, dello stesso gruppo di ormoni (somatostatina, neurotensina, oppioidi ecc.). Il cervello enterico è, a sua volta, in stretto collegamento col sistema endocrino, molto diffuso all interno della mucosa gastro-intestinale, e col sistema immunitario che presenta qui un ampia rete linfatica. L addome si presenta, quindi, come un importante complesso neuro-endocrino-immunitario integrato che svolge funzioni con un largo margine di autonomia ma che, al tempo stesso, subisce pesanti influenze sia dall esterno (cibo, input visivi, ecc.) sia dall interno (emozioni, convinzioni, abitudini, ecc.). Mangiare, quindi, non serve solo a ricostituire le riserve energetiche e strutturali ma serve anche a influenzare i sistemi di regolazione generale dell organismo (sistema nervoso, immunitario, endocrino), DNA incluso. Ciò fa capire l enorme importanza di una buona alimentazione per la salute psico-fisica. Poiché gli alimenti derivano direttamente o indirettamente dalle produzioni agricole, si intuisce il ruolo delle imprese agro-alimentari per l approvvigionamento di prodotti adatti a soddisfare fasce di consumatori sempre più attente ad una alimentazione sana, con valenza salutistica. Nuova percezione della sanità pubblica L attenzione degli operatori sanitari, finora rivolta pressoché esclusivamente alla cura delle patologie acute, dovrà concentrarsi anche sulle malattie croniche, sia per quanto riguarda la loro gestione che la loro prevenzione. Infatti, le malattie croniche (malattie dimenticate) non rientrano nelle attuali politiche sanitarie perché, come notano alcuni esperti, derubricate a problema personale. Con l aumento della vita media, cresciuta nell ultimo mezzo secolo da meno di 50 a oltre 75 anni, le malattie croniche (cardiopatie, cancro, disturbi mentali, malattie respiratorie, dell apparato digerente ed osteo-articolare) sono aumentate. Già oggi il 60% delle morti ed il 44% delle morti premature a livello mondiale sono imputabili a malattie croniche. I più importanti fattori di rischio individuati dagli studi epidemiologici sono l ipertensione arteriosa, il fumo, l obesità, il soprappeso, l alcool, la ipercolesterolemia, l iperglicemia, la vita sedentaria. Conoscere i fattori di rischio non è tuttavia sufficiente, però è fondamentale per rimuoverli. I cibi funzionali In tale contesto si inserisce il concetto recentemente introdotto di cibi funzionali, cioè cibi che oltre alla loro funzione nutrizionale contengono principi fisiologicamente attivi in grado di avere effetti benefici sullo stato di salute e sulla prevenzione delle malattie croniche. Un cibo può divenire funzionale nei seguenti modi: 1. aumentando la concentrazione di un componente naturale in modo da rendere più facile l effetto sperato; 2. aggiungendo un componente normalmente non 1 CRA-Dipt. Trasformazione e valorizzazione dei prodotti agro-industriali, Roma - 2 Cattedra di Gastro-enterologia Policlinico S.Orsola-Malpighi, Università di Bologna 3 Psicologa, Scuola di Specializzazione in Psicoterapia Cognitiva ad indirizzo Costruttivista ed Evolutivo, Bologna La bibliografia è presente sul sito 58

2 presente in grado di dare effetti benefici; 3. rimpiazzando un componente con effetto deleterio (usualmente un macronutriente) il cui apporto è generalmente eccessivo (esempio, i grassi) con un componente che ha un dimostrato effetto benefico (esempio, inulina); 4. aumentando la biodisponibilità di componenti con effetti benefici. L importanza del settore dei cibi funzionali (un cibo funzionale deve rimanere cibo e quindi componente di una dieta e non trasformarsi in pillola o capsula) è tale che molte multinazionali vi stanno investendo ingenti risorse; per esempio, la Nestlè ha recentemente aperto un settore di ricerca espressamente dedicato a tale segmento produttivo. È essenziale tuttavia che l uso di tali alimenti funzionali trovi un fondamento scientifico certo, basato su dati concreti, prima che si possa definire la loro efficacia ed un effettivo impatto sulla salute. Dopo un periodo di non certa regolamentazione sia l FDA che EFSA (sono gli organi che negli USA ed in Europa regolano il mercato degli alimenti in generale ed in particolare di quelli funzionali) stanno ponendo sempre più l accento sulla necessità di tali presupposti. Interazioni nutrienti-geni Fig.1 La Piramide alimentare pone alla base gli alimenti di consumo quotidiano ed al vertice quelli che dovrebbero essere mangiati solo occasionalmente per cercare di avere una sana alimentazione I componenti bioattivi dei nutrienti possono interagire con i geni a livello di trascrizione, traduzione o prodotto genico (attività delle proteine); prioritariamente, modificano i fattori di trascrizione che, legandosi al DNA, modulano l espressione genica. Il gruppo più importante di recettori che hanno affinità con i nutrienti e loro metaboliti sono quelli appartenenti alla superfamiglia dei recettori nucleari, con 48 membri nel genoma umano. Tra questi troviamo il recettore per il legame dell acido retinoico, degli acidi grassi, dei metaboliti del colesterolo, della vitamina D, degli oxisteroli, dei sali biliari e di altri composti idrofobici. Negli organi attivi dal punto di vista metabolico, come il fegato, l intestino e il tessuto adiposo, i fattori di trascrizione agiscono come sensori dei nutrienti cambiando il livello di trascrizione di alcuni geni in risposta ai cambi nutrizionali. I recettori nucleari hanno un ruolo importante nella regolazione di numerosi processi, inclusi il metabolismo dei nutrienti, lo sviluppo embrionale, la proliferazione cellulare e la differenziazione. Si comprende, quindi, il ruolo dei nutrienti nella regolazione di una grande quantità di funzioni cellulari. Variabilità genetica individuale Le diversità presenti in ogni DNA, che rendono unico ogni individuo, sono determinate dalle mutazioni. La maggior parte di queste mutazioni sono rappresentate da piccole differenze, anche di un solo nucleotide. La sostituzione di una sola base nucleotidica (per esempio una timina con una citosina) configura una variante chiamata polimorfismo di singolo nucleotide (Single Nucleotide Polymorphisms-SNP). Gli SNPs sono relativamente frequenti, uno ogni 1000 nucleotidi, ammontando quasi a tre 59

3 Fig. 2. Stili alimentari a confronto ed effetti sul benessere milioni per ogni individuo. Il 90% dei geni ne possiede almeno uno; tale presenza determina diversità fenotipica tra le persone (che include diversità somatiche e attitudinali) e spiega perché non tutti reagiamo in modo identico alle varie sollecitazioni: i polimorfismi riescono a rendere ogni individuo unico e inconfondibile, con un modo del tutto esclusivo di assimilare, metabolizzare ed eliminare i nutrienti. La variabilità genetica individuale, determinando come i nutrienti vengono assimilati, metabolizzati, accumulati e infine escreti, è alla base della peculiarità di ciascun individuo nel rispondere alle molecole introdotte nell organismo e, in generale, agli stili alimentari e di vita. Ci sono numerosi polimorfismi associati al rischio di malattie cardiovascolari e diabete, così come ci sono geni che tendono ad essere più suscettibili di altri a determinati nutrienti. Sulla base di questi criteri alcuni SNP sono stati associati a particolari fenotipi come le malattie coronariche del cuore e il diabete mellito di tipo 2 potendo in tal modo dimostrare come una dieta personalizzata possa modificare l insorgere di queste patologie. Nutrigenetica e Nutrigenomica Rappresentano due aree di ricerca scientifica nell ambito delle quali vengono studiate le relazioni fra nutrizione e genoma dell individuo. La nutrigenetica si occupa della identificazione delle variazioni genetiche nell uomo che causano differenze nella risposta ai nutrienti introdotti con la dieta, con l obiettivo di valutare i rischi e i benefici per l individuo di determinate componenti della dieta. In altri termini, la nutrigenetica analizza come un determinato assetto genetico possa condizionare la risposta dell organismo di fronte ad un alimento; essa rende conto della diversità di risposta di fronte ad un alimento, in virtù delle diversità presenti nel corredo genetico da un soggetto a un altro. La nutrigenomica studia le conseguenze dell azione di nutrienti sull espressione genica, ovvero tenta di chiarire i meccanismi molecolari determinati dagli alimenti che regolano la trascrizione genica e la conseguente azione di proteine e metaboliti; è una scienza che integra genomica funzionale, nutrizione e salute, ed è guidata dai paradigmi della biologia molecolare. Le basi concettuali di questa nuova branca medica possono essere riassunte nei seguenti punti: i composti introdotti con la dieta possono esercitare a livello del genoma umano effetti diretti o indiretti, alterando l espressione e/o la struttura dei geni; la dieta può rappresentare un fattore di rischio o uno strumento di prevenzione per le patologie degenerative; il grado in cui la dieta può influenzare il bilancio salute/malattia dipende dal corredo genetico di ciascun individuo; un intervento nutrizionale basato sulla conoscenza del genotipo e dello stato di nutrizione dell individuo può essere usato per prevenire o curare le patologie. Dieta personalizzata o individuale La specificità del rapporto paziente/dieta è dimostrata dal fatto che, ad esempio, alcuni individui soffrono di ipertensione nonostante seguano diete iposodiche mentre altri presentano alti livelli di colesterolo pur mangiando cibi a basso contenuto di amido e grassi. 60

4 La chiave è la variabilità genetica individuale: infatti non esistono alimenti giusti o sbagliati ma regimi alimentari più o meno adatti. Le recenti scoperte inerenti il genoma umano ci forniscono gli strumenti e le basi per comprendere i meccanismi molecolari e sostituire alle diete standardizzate un alimentazione personalizzata calibrata sul corredo genetico di ciascuno. La più affascinante delle opportunità che si aprono nel campo della nutrigenetica è lo sviluppo, partendo dalle differenze genetiche individuali, di una nutrizione personalizzata, allo scopo di ottenere una effettiva terapia dietetica salutare in grado di prevenire o ritardare l insorgenza di patologie correlate all alimentazione, per singoli individui o per particolari sottogruppi. Nasce così il nuovo concetto della dieta personalizzata, studiata e messa a punto per ciascun individuo, una volta conosciuto il proprio DNA. Per essere più chiari, facciamo alcuni esempi: Il polimorfismo del gene MTHFR, ad esempio, è coinvolto nei meccanismi che portano alla produzione di omocisteina, una molecola che aumenta il rischio di trombosi e di malattie cardiovascolari, se presente nel sangue in quantità elevata. Chi ha un certo tipo di variante genica si avvantaggia di diete ricche di acido folico, che riducono l omocisteina e il rischio di malattie cardiovascolari. Per ovviare a queste problematiche viene consigliata una dieta ricca di spinaci, broccoli, cereali, legumi ed un adeguata integrazione di acido folico. Il gene dell interleuchina-6 (IL-6) codifica per una citochinina ad azione pro-infiammatoria coinvolta nella regolazione della risposta infiammatoria sia acuta che cronica: i polimorfismi che riguardano tale gene rappresentano, ad esempio, un fattore di rischio per l infarto. Il gene del recettore della vitamina D (VDR) è coinvolto nell omeostasi del calcio e nella mineralizzazione dell osso, con una implicazione nell assorbimento di calcio. Basterebbe aumentare il quantitativo di vitamina D3 con la dieta (assumendo, per esempio, tuorlo d uovo, latte, olio di fegato di merluzzo, ecc.) per ovviare a tale problematica. Dall analisi dei polimorfismi di alcuni fattori di trascrizione, per esempio i PPARs, che risultano coinvolti tra l altro nei meccanismi di regolazione dell insulino resistenza, si può intervenire nella prevenzione della Sindrome Metabolica e del Diabete Mellito. La medicina predittiva In campo medico, le nuove conoscenze sul Genoma Umano hanno permesso il consolidarsi di un settore definito come Medicina Predittiva, ovvero una medicina che, basandosi sulle informazioni ricavabili dalla costituzione genetica di un individuo, possa anticipare una stima del rischio di quest ultimo di sviluppare una determinata patologia durante il corso della vita. Un supporto alla medicina predittiva è rappresentato dal test genetico che serve a fare uno screening di polimorfismi genetici associati al metabolismo dei nutrienti; si basa sull analisi dei polimorfismi che esercitano un importante ruolo in svariati eventi metabolici: processi infiammatori, processi di detossificazione e attività antiossidante, sensibilità all insulina, stato di salute del sistema cardiovascolare e delle ossa, intolleranza al glutine, al lattosio e ad altri metaboliti. In particolare, il test si concentra su un panel di 50 polimorfismi genetici, localizzati su 36 geni (nei geni investigati sono inclusi anche quelli che regolano il colesterolo, la obesità e il diabete). Strategie di sviluppo del settore L alimentazione coinvolge sempre più diversi aspetti: essa non è più concepita come mero apporto di nutrienti agli organismi umani che riescono così a soddisfare le esigenze del loro metabolismo, che è alla base della vita quotidiana e delle attività che svolgono. Il consumatore moderno è molto attento alla qualità del cibo ed alla sua possibile valenza nutraceutica per aumentare il benessere e prevenire patologie che potrebbero insorgere nel corso della vita; nello stesso tempo, il rapporto con il cibo potrebbe divenire anche conflittuale, soprattutto nei giovani, poiché rappresenta uno snodo nel quale convergono disturbi psico-cognitivi indotti o favoriti da nuove mode/tendenze o da nuovi contesti sociali. In breve, il concetto di alimentazione coinvolge tre aree che devono comunicare tra loro: produzione degli alimenti (che attiene all agricoltura), il consumo degli alimenti e il rapporto con la salute (che attiene alla 61

5 medicina), il rapporto tra alimentazione e sfera psichica (che attiene alla psicologia). Aspetti agricoli Le nuove frontiere della nutrizione identificano nei vegetali (fra i quali, gli ortaggi) la fonte più importante di componenti nutraceutici (carotenoidi, acidi organici, polifenoli, oligosaccaridi, ecc.) che non nutrono però proteggono l organismo con diversi meccanismi: azione antiossidante nei confronti dei radicali liberi, protezione degli acidi grassi polinsaturi, sviluppo di una flora batterica intestinale favorevole alla salute dell organismo ospite. La qualità dei prodotti agro-alimentari, sia di massa che di nicchia, costituisce perciò un fattore chiave della competitività delle imprese italiane. Le ricerche in atto sono indirizzate al miglioramento della qualità e della valenza salutistica del cibo, attraverso molteplici interventi: sviluppo di cultivar con maggiore contenuto di composti bioattivi, impiego di strategie di coltivazione idonee ad esaltare l accumulo di tali metaboliti, selezione di microrganismi probiotici per la realizzazione di alimenti funzionali, sviluppo di prodotti minimamente trattati (prodotti di IV e V gamma), identificazione di descrittori che qualificano la materia prima ed i prodotti che da essa derivano e ne tracciano il legame con il suolo, il territorio di provenienza ed il metodo di produzione (tracciabilità). Aspetti clinici Sappiamo che la salute della cellula, e quindi dell organismo, dipende dall integrità dei suoi componenti e i radicali liberi sono i principali responsabili del danneggiamento cellulare. Poiché lo stress, al pari di pasti troppo abbondanti e laboriosi, causa situazioni di eccesso di radicali liberi, occorre aggiungere alla dieta più soppressori di radicali liberi quali: vitamine E, C, A, B1, B5, B6, zinco, selenio, cisteina, glutatione, bioflavonoidi, tra gli altri. Le principali vitamine entrano nel circuito fisiologico della maturazione e dell attivazione delle cellule immunitarie; sicché quello che mangiamo e come lo mangiamo influenza il nostro sistema immunitario. Dal punto di vista medico, importanti aree di ricerca riguardano la identificazione di biomarker nutrizionali e lo sviluppo di modelli di studio adeguati ottimali. L impossibilita di usare tessuti umani costringe all utilizzo di modelli animali efficaci, tra i quali i topi transgenici e knock out, ed all uso delle innovative tecnologie in vitro. L utilizzo di queste tecniche sarà di aiuto per la scoperta di nuovi geni target della dieta e la caratterizzazione dei meccanismi che stanno alla base di una determinata patologia. Le conoscenze ottenute sono utili, a loro volta, agli agronomi/genetisti vegetali per progettare l introduzione dei caratteri desiderati nelle varietà del futuro. Aspetti psicologici e cognitivi Come accennato, il disagio psichico può riflettersi anche nel rapporto con il cibo e in particolari modalità di alimentarsi. In questo senso il cibo può fungere da valvola di sfogo attraverso cui si esprime un profondo e significativo disagio personale. È opinione comune ormai tra i maggiori esperti del settore come alla base dei Disturbi del Comportamento Alimentare (DCA) possa essere ricondotto un gruppo eterogeneo di fattori eziologici (ambiente familiare, fattori genetici, fattori sociali). Oltre alle dinamiche intrafamiliari, aventi un importante ruolo nel determinare l insorgenza di tali problematiche, è evidente come alcuni dettami imperanti nella società occidentale, pubblicizzati e divulgati dai media, abbiano un ruolo fondamentale nella sempre più larga diffusione di tali disturbi: l idea di bellezza e successo coincidente con modelli di magrezza estrema, a discapito delle conseguenze dannose sulla salute; lo stile di vita moderno, la vita frenetica volta a raggiungere questi obiettivi, la gratificazione personale che, di conseguenza, va a coincidere con il successo in tutti gli ambiti di vita e a tutti i costi. Nel gruppo dei DCA si annovera, oltre ad anoressia nervosa e bulimia, il binge eating disorder: abbuffate compulsive in assenza di condotte di eliminazione, che possono determinare problemi di obesità, e quindi tutte le implicazioni negative per la salute che ne derivano. Sono diverse le proposte di trattamento psicologico per il superamento di tali disturbi. Oltre ad un necessario supporto volto a far emergere ed elaborare il disagio personale e il vissuto doloroso profondo che si esprime nel difficile rapporto con il cibo, si può intervenire attraverso l applicazioni di terapie ad orientamento cognitivocomportamentale, dimostratisi molto efficaci anche nel trattamento di queste problematiche. L applicazione prevede l utilizzo di varie tecniche volte a regolare il rapporto con il cibo, sia a livello comportamentale che cognitivo. Per ciò che attiene la sfera comportamentale, l obiettivo è quello di disabituare il comportamento di ricerca compulsiva di cibo, inserendo anche una vera e propria ri-educazione al mangiare sano, in modo da riequilibrare così il proprio 62

6 organismo; sul piano cognitivo invece il lavoro sarà finalizzato a modificare le convinzioni disfunzionali relative alla propria immagine corporea, a prendere consapevolezza delle emozioni connesse all assunzione compulsiva di cibo e che stanno alla base della ricerca compulsiva di cibo. È inoltre necessario un monitoraggio costante del paziente, una volta che quest ultimo abbia intrapreso questo percorso, in modo da supportarlo in ogni fase del trattamento. Considerazioni conclusive Le priorità di ricerche nell area dell alimentazione in rapporto alla salute si possono individuare: 1) nel miglioramento delle proprietà salutistiche dei cibi tradizionali e innovativi attraverso l aumento del contenuto di componenti/sostanze bioattive nelle materie prime prodotte in campo e negli alimenti ottenuti dopo trasformazione da parte dell industria; 2) in studi finalizzati a comprendere il meccanismo di regolazione genetica della biosintesi dei fitonutrienti nelle piante per migliorare le conoscenze indispensabili a progettare l introduzione dei caratteri desiderati nelle varietà del futuro; 3) nell approfondimento delle conoscenze inerenti i meccanismi molecolari attraverso i quali singoli geni, o loro combinazioni, rispondono ai cambiamenti nella dieta e nello stile di vita (esposizione al fumo di sigaretta, consumo di alcol ecc.), rendendo un individuo particolarmente sensibile a contrarre un certo tipo di patologia e di far luce sui meccanismi tramite i quali la dieta, influenzando l espressione genica, può esercitare un effetto protettivo; 4) nella validazione del concetto per cui le diete non possono più essere compilate solamente sulla base delle calorie ma devono tenere conto anche delle diversità metaboliche individuali. Ciò coinvolge, in particolare, la prevenzione primaria nell età scolare: studi svolti su popolazioni di bambini in Emilia Romagna hanno dimostrato che è possibile ridurre i rischi di soprappeso e cardio-vascolari in breve tempo attraverso interventi a basso costo (promozione dell attività fisica regolare e dell applicazione della dieta mediterranea); 5) nella condivisione della esigenza di sottoporsi La flora batterica intestinale L intestino umano ospita un numero quasi inimmaginabile di microrganismi (fino a 100 trilioni): questa grande mole di commensali capaci di comunicare tra loro e con l organismo che li alberga beneficia del flusso costante di sostanze nutritive e di una temperatura costante. A sua volta, l organismo ospite beneficia della capacità della microflora intestinale di sintetizzare vitamina K, di esercitare un effetto trofico sulle cellule epiteliali intestinali, di conservare e ridistribuire energia (dal 7 al 10% del fabbisogno giornaliero) da carboidrati non digeriti mediante la produzione di acidi grassi a catena corta, di inibire lo sviluppo di patogeni, di sostenere l integrità della barriera intestinale e di mantenere l omeostasi immunitaria della mucosa. Per tali ragioni la flora batterica intestinale ha un ruolo centrale sia nella nutrizione che nel mantenimento della salute e, nella sua complessità e funzione, gioca un ruolo unico nel nostro organismo. Studi condotti negli animali germ-free hanno dimostrato che l assenza di una microflora residente modifica la struttura e la funzione della parete intestinale (villi più allungati, cripte più corte, placche di Payer inferiori per numero e densità, ridotta stimolazione dei plessi motorii). Gli studi sul microbioma intestinale, utilizzando le procedure meta-genomiche, hanno consentito una classificazione dei batteri intestinali in tre grandi gruppi (enterotipi): Batterioidi, Prevotella e Ruminococcus. Di essi, alcuni sono giudicati benefici (esempio, Bifidobatteri e Lattobacilli), altri benigni (esempio, specie metanogene e saccarolitiche di clostridi e bacteroidi), poichè in grado di contrastare l eccessiva moltiplicazione di specie dannose per la salute umana. Il microbioma si pone quandi in una posizione centrale nei sofisticati rapporti tra alimentazione, energia, funzioni intestinali incluso il sistema immunitario. a test genetico per scoprire la possibilità di avere una predisposizione ad una o più malattie in modo da prevenirne lo sviluppo con dietoterapie mirate; 6) nell approfondimento della prevenzione e della cura, con un approccio interdisciplinare (dietetico, medico, psicologico), dei disturbi del comportamento alimentare: un insieme di patologie (obesità, anoressia, bulimia e altri disturbi alimentari) che rappresenta una realtà diffusa e preoccupante; 7) nella promozione della ricerca e sviluppo nel settore delle piccole e medie imprese che ambiscono a produrre cibi ad alto valore salutistico. Tenendo conto che la maggior parte di queste imprese non ha esperienza in ricerca e sviluppo è fondamentale stimolare la creazione di reti di laboratori e di imprese con lo scopo di passare con rapidità al trasferimento ed all assorbimento dei risultati delle ricerche da parte delle imprese. 63

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