SNPs e Life Quality Medical Program

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1 Vol. V Aprile 2011 N 2 DIAGNOSTICA GENETICA NELL OTTIMIZZAZIONE DEL BENESSERE 2 parte Maurizio Ceccarelli, Caterina Mairo International Centre for Study and Research in Aesthetic and Physiological Medicine SNPs e Life Quality Medical Program Lo studio di questi polimorfismi può rilevare sia mutazioni positive (l espressività variata del gene determina un fenotipo migliore rispetto a quello di base) che mutazioni negative (l espressività variata del gene determina un fenotipo peggiore rispetto a quello di base). Sulla base di quanto esposto nella prima parte e con la collaborazione scientifica della Geneticlab (Dott.ssa Cristina Lapucci) abbiamo inserito lo studio di alcuni SNPs nella valutazione del nostro paziente che approccia al nostro programma medico di ottimizzazione psico-fisica con il fine di evidenziare se il suo particolare fenotipo richiede degli interventi privativi o sostitutivi. I geni dei quali valutiamo il polimorfismo, oggi, sono: GENE FUNZIONE 5 HTT Il gene SLC6A4 codifica per la proteina trasportatrice della serotonina (SERT) ACE ADH1C APOC3 CAT COL3A1 COLIA1 COMT L enzima di conversione dell angiotensina I Influisce sulla ritenzione idrica e del sodio. Codifica enzima Alcool Deidrogenasi 1C Influisce sulla metabolizzazione dell'alcool Codifica l'apolipoproteina C3 Influisce sul livello di colesterolo HDL e di trigliceridi Codifica la Catalasi Influisce sulla difesa attiva antiossidante Codifica il Collagene Tipo III reticolare Influisce sulla matrice dermica Codifica il Collagene Tipo 1 A1 Influisce sulla massa ossea Codifica la Catecol-O-Metiltransferasi Influisce sul metabolismo della dopamina e degli estrogeni

2 CYP19A1 CYP1A2 DQ 2/8 DRD2 EMILINA1 GHSR GSTM1 HAS1 IL10 IL6 KIBRA LCT LPL Codifica per le Aromatasi Influisce sulla conversione degli androgeni in estrogeni Codifica una porzione del Citocromo P450 Influisce nei processi di detossificazione (cibi, farmaci e caffeina) Codificano alcune molecole HLA di classe II la presenza delle quali influisce sulla predisposizione alla malattia celiachia Codifica il recettore D2 della dopamina Influisce sulle funzioni della dopamina, sulla memoria e sul carattere Codifica l Emilina, proteina di stabilizzazione delle fibre elastiche Influisce sulle estensibilità delle fibre elastiche Codifica il Growth Hormone Secretagogue Receptor Influisce sulla secrezione e risposta del Growth Hormon Codifica la Glutatione-S-Transferasi Interferisce nei processi di disintossicazione ed nei processi antiossidanti Codifica la sintesi dell Acido Ialuronico Influisce sulla matrice dermica Codifica l Interleuchina-10 Influisce sul controllo inibitorio del processo infiammatorio Codifica l Interleuchina-6 Influisce sull entità del processo infiammatorio Codifica proteine dei segnali di trasduzione Influisce sulle performance mnesiche Codifica l Enzima Lattasi Influisce sulla capacità di digerire il lattosio Codifica la Lipoprotein-Lipasi Influisce sui profili lipidici (colesterolo e trigliceridi) MMP-3 Codifica la Metalloproteinasi tipo 3. Influisce sul metabolismo della matrice MOTILINA MTHFR PPARG SOD2 TNF VDR La motilina stimola la motilità gastrica e intestinale Influisce sull assorbimento alimentare e sulle dispepsie Codifica la Metionina-Sintetasi Influisce sul metabolismo dei folati e sulla concentrazione di omocisteina Codifica il Peroxisome Proliferative Activated Receptor Gamma Influisce sui livelli di glucosio, di insulina e sull adipogenesi Codifica la Superossido-Dismutasi Manganese Dipendente Influisce sul metabolismo dei radicali liberi dell ossigeno Codifica il Tumor Necrosis Factor Influisce sull entità del processo infiammatorio Codifica il Recettore della Vitamina D Influisce sul processo sull assorbimento del calcio e sul metabolismo osseo

3 SLC6A4 (5-HTTLPR) Il gene SLC6A4 codifica per la proteina trasportatrice della serotonina (SERT), neurotrasmettitore fondamentale per il tono dell umore e l adattamento psico-fisico allo stress ambientale. E stato evidenziato che nella regione che regola l espressione di questo trasportatore è possibile avere una inserzione o una delezione di 44 basi di DNA. Questa variazione si definisce quindi L (long, lungo) se sono presenti le 44 basi o S (short, corto) se le 44 basi sono assenti (delete). Tale modificazione non porta a nessuna patologia, tuttavia la variante SS (dove S è presente in entrambe le copie del DNA) e la variante SL sono caratterizzate da una minore espressione del trasportatore e quindi da una ridotta funzionalità della serotonina. Al contrario, i soggetti LL hanno una buona funzionalità della serotonina. ACE (I/D) Questo gene codifica l enzima di conversione dell angiotensina I. Influisce, pertanto, sulla pressione arteriosa attraverso la regolazione del riassorbimento del sodio e, quindi, sulla ritenzione idrica. Nel gene codificante per questo enzima, è presente una variazione del tipo inserzione/delezione (variante I da inserzione e variante D da delezione), che influenza l attività enzimatica. Recenti studi hanno dimostrato che la variante D, solo se presente in entrambe le copie (DD), predispone a fenomeni di ipertensione e ad alterazione dell'equilibrio idrico ed elettrolitico più marcati, rispetto a soggetti che hanno la variante I, sia essa II o ID. ADH1C (Ile349Val) L Alcool - deidrogenasi 1C (ADH1C) è una sub unità dell alcool deidrogenasi, enzima che permette il metabolismo dell etanolo con successiva formazione di acetaldeide, un composto tossico e altamente reattivo, responsabile di alcuni effetti negativi dovuti all eccessivo consumo di alcool. La presenza di una G posizione 349 dell enzima, sia essa in entrambe le copie del DNA (GG) o in una sola delle due (AG), porta ad una attività enzimatica minore: l alcool viene quindi metabolizzato più lentamente portando ad una minor tolleranza alle bevande alcoliche. Questa minor attività enzimatica è però associata a livelli più alti di colesterolo HDL nei bevitori moderati. Al contrario la presenza di AA porta ad una migliore metabolizzazione dell alcool, sebbene sia correlata a malesseri causati della grande quantità di acetaldeide prodotta a seguito dell assunzione eccessiva di alcool. Tale variazione si associa inoltre a livelli più bassi di colesterolo HDL nei bevitori moderati. APOC3 (C3175G) L apolipoproteina C3 (APOC3) è una lipoproteina capace di legare i lipidi e deputata al trasporto di colesterolo e trigliceridi ai vari tessuti ed organi, attraverso la circolazione. APOC3 interviene, anche, nel metabolismo dei trigliceridi inibendo il metabolismo del triacil-glicerolo. La variazione C3175G nel gene che codifica per APOC3 è associata ad un aumento dell attività della proteina, questo può portare ad ipertrigliceridemia, con un rischio circa quattro volte più elevato di insorgenza di patologie cardiovascolari e arteriosclerosi. In presenza della variante GG, aumenta l attività di APOC3 e si ha una maggiore concentrazione di trigliceridi nel plasma. In presenza della variante CG, si ha una concentrazione intermedia di trigliceridi dovuta ad una attività moderata di APOC3. La variante CC non è legata a livelli elevati di trigliceridi. CAT (-262C/T) La catalasi è un enzima coinvolto nella detossificazione della cellula da specie reattive dell'ossigeno. Le specie reattive dell ossigeno (ROS) se non vengono eliminate possono danneggiare il DNA, le proteine ed i lipidi, portando a morte ed invecchiamento cellulare o a trasformazioni maligne con sviluppo di tumori. L'attività di questo enzima può variare per la presenza di una variazione presente nel gene CAT. Soggetti che presentano una timina in posizione -272, sia essa in singola copia (CT) o in due copie (TT), esprimono un quantitativo di catalasi ridotto e pertanto sono maggiormente soggetti a patologie causate da stress ossidativo.

4 COL3A1 (2209G/A) Il collagene è la principale proteina del tessuto connettivo. Nell'uomo sono stati identificati numerosi tipi di collagene, che differiscono tra loro per struttura e distribuzione tissutale. I più importanti sono quelli di tipo I, II e III. In particolare, il collagene di tipo III è il componente più importante della matrice extracellulare. La sostituzione di una guanina con una adenina (AG) in posizione 2209 o su entrambe le copie del gene che codifica per le catene di tipo III (AA) porta ad una ridotta o mancata produzione del collagene di tipo III. COL1A1 (S/s) La proteina COL1A1 (Catena Alfa-1 del Collagene di tipo 1) assieme al COL1A2 (Catena Alfa-2 del Collagene di tipo 1) costituisce una struttura elicoidale comunemente nota come collagene, presente nella pelle, nei tendini e nelle ossa. L espressione di COL1A1 deve essere finemente regolata per evitare che si generi uno squilibrio fra COL1A1 e COL1A2, che porterebbe alla formazione di un collagene più fragile e non perfettamente funzionante. In caso di espressione anomala pertanto si evidenzia una riduzione di massa ossea con un aumento nel rischio di fratture e una maggior sensibilità cutanea a fattori come lo stress ossidativo, la glicazione e l infiammazione. Nella regione che regola l espressione di COL1A1 è stata individuata una variazione del DNA che porta a questo squilibrio di espressione. L espressione di COL1A1 è normale nelle persone che hanno in entrambe le copie di quella regione una guanina (GG). Soggetti invece che presentano in una sola copia o in entrambe le copie del DNA una timina (T) esprimono COL1A1 in maggiori quantità, con alterazione dei rapporti. Questo fa sì che coloro che presentano un pattern genetico GT o TT siano maggiormente predisposte a fratture e a fenomeni osteoporotici oltre che alla manifestazione di una maggiore fragilità di tendini e cute. COMT (G472A) Il gene COMT codifica per l enzima catecol-o-metiltransferasi, un importante mediatore del metabolismo delle catecolamine cerebrali e degli estrogeni. Nella posizione 472 del gene per il COMT esiste una variazione che porta alla sostituzione di una guanina (G) con una adenina (A), determinando la sostituzione nella sequenza aminoacidica di una valina (Val) con una metionina (Met) in posizione 108 (108 Val/Met). Le due forme proteiche che ne derivano (quella con Val e quella con Met) hanno differente attività enzimatica e, in particolare, la proteina con la valina ha una attività enzimatica di circa quattro volte superiore a quella della proteina con metionina. Una ridotta funzionalità enzimatica porta ad una ridotta degradazione della dopamina: è per questo che soggetti portatori della variante Met hanno maggiori concentrazioni di dopamina e adrenalina rispetto ai portatori della variante Val. Soggetti che presentano proteina con la sola Met (Met/Met) hanno migliori performance cognitive e una più efficiente attivazione della corteccia prefrontale (regione responsabile della memoria di lavoro); sono però maggiormente vulnerabili a fenomeni stressanti. Al contrario coloro che hanno una sola (Val/Met) o entrambe le proteina con Val (Val/Val) hanno in modo proporzionale una minore performance cognitiva, ma risentono meno di fenomeni stressanti e pertanto hanno minore probabilità di cadere in situazioni di ansia o depressione. Per la Metossilazione degli estrogeni, la presenza di Met (Val/Met o Met/Met) riduce questa metabolizzazione con possibile ossidazione delle forme 4-idrossilate e danno del DNA (rischio di cancro). CYP19A1 (*19C>T) L'aromatasi è l'enzima che sintetizza gli estrogeni dagli androgeni. Il gene che lo codifica si chiama CYP19A1, è localizzato sul cromosoma 15 ed è espresso in tutti i tessuti ma in maggiore quantità nelle gonadi, nella placenta, nel tessuto adiposo, negli osteoblasti, nella mammella e nel cervello.

5 Recenti studi hanno dimostrato che la presenza della variazione T (timina) nel DNA di CYP19A1 si associa ad una riduzione della sua attività e dei livelli plasmatici e urinari dell estradiolo ed è correlata a resistenza insulinica, quindi indirettamente al diabete. La ridotta funzione è più marcata nei soggetti che hanno doppia timina (TT) e meno nei soggetti con una sola timina (CT), mentre i soggetti che hanno solo citosina (CC) hanno manifestazioni normali. CYP1A2 (-163A/C) Il gene CYP1A2 codifica per il citocromo P-450 di tipo 1A2, un enzima coinvolto nella detossificazione di numerose sostanze xeno biotiche e nel metabolismo di caffeina e di carni grigliate (carni cotte ad elevate temperature). Inoltre è un enzima del fegato responsabile del metabolismo di circa il 5-10% dei farmaci attualmente in uso clinico tra cui antidepressivi triciclici e paracetamolo. Il gene CYP1A2 può presentare delle variazioni in grado di modulare l attività enzimatica, contribuendo alla variabilità individuale nel metabolismo di alcune sostanze. In particolare la presenza della variazione A in posizione -163 della regione regolatoria di entrambe le copie del gene CYP1A2 (AA) induce un attività più veloce dell enzima, la quale favorisce la formazione di sostanze tossiche derivate dal metabolismo di carne grigliata; tale variante però metabolizza bene le basi xantiniche (caffeina). Qualora nella medesima posizione del DNA sia presente sia una copia del DNA con A che una con C (AC) vengono prodotti due enzimi, uno con attività veloce ed uno ad attività lenta. Questi soggetti hanno una capacità di metabolizzazione moderatamente ridotta, pertanto si consiglia di limitare il consumo di carni grigliate e di caffeina. Infine soggetti che presentano la sola variante C (CC) hanno una attività enzimatica lenta e quindi possono metabolizzare facilmente la carne cotta ad elevata temperatura, ma devono porre attenzione a caffè e derivati, perché al contrario possiedono una minore capacità di metabolizzazione. DQ 2/8 La celiachia è una particolare forma d intolleranza permanente alla gliadina, una frazione proteica della farina di grano, dell orzo e di altri cereali. Alcuni geni coinvolti nella risposta del sistema immunitario sono associati al meccanismo che determina l insorgere di questa intolleranza e della malattia celiaca. In particolare la malattia celiaca è associata nel 90% dei casi alla presenza di antigeni HLA DQ2 e nei restanti casi alla presenza di HLA DQ8. La predisposizione genetica legata al sistema HLA spiega solo parzialmente la presenza di questa patologia, tuttavia la stretta correlazione permette di utilizzare l indagine di HLA per scopi diagnostici o per l individuazione di soggetti a rischio. In caso di negatività del test si può essere certi dell assenza della malattia, mentre nel caso di positività al test genetico e presenza di una clinica suggestiva si può procedere ad ulteriori analisi per la conferma della patologia. Un risultato positivo al test genetico non significa che la malattia celiaca si svilupperà e non c è motivo di evitare il glutine a meno che non sia stata effettivamente diagnosticata una intolleranza. DRD2 (TaqIA) DRD2 è il gene codificante il recettore D2 per la dopamina, un neurotrasmettitore implicato nella regolazione di molte funzioni del sistema nervoso centrale. La dopamina è una sostanza intermedia nella sintesi dell'adrenalina la cui produzione è stimolata sia dal testosterone che dagli estrogeni, regolando la memoria, l attenzione, le energie e le sensazioni di piacere di una persona. Il recettore D2 (DRD2) è un recettore espresso prevalentemente nell ippocampo, regione del cervello importante per la memoria a lungo termine. Alcuni studi hanno evidenziato come la densità di DRD2 e la sua attività diminuiscano con l'età. Questo porta ad una minor capacità di legare la dopamina, causando di conseguenza dei deficit nelle funzioni cognitive. DRD2 inoltre è stato studiato in relazione all alcolismo, a sostanze quali le droghe d abuso e alla dipendenza dalla nicotina. Esiste una variazione situata approssimativamente basi prima del gene DRD2 che comporta la sostituzione di una citosina (C) con una timina (T), anche detta variazione TaqIA, che sebbene sia così distante dal gene DRD2 influisce sulla densità celebrale di questo recettore.

6 In particolare soggetti che presentano le varianti TT o CT hanno una riduzione della presenza del recettore D2 nel cervello il quale li rende più vulnerabili a disturbi psicotici, che si possono esprimere anche come dipendenza da alcool e droghe. Contrariamente i soggetti CC hanno una corretta densità recettoriale e quindi non sono predisposti ad ansia o a fenomeni di dipendenza. EMILINA1 (3159G>C) Le fibre elastiche sono composte per il 90% da una rete di micro fibrille di elastina, e da molecole che consolidano l organizzazione nel suo insieme. Tra queste molecole indispensabili alla corretta organizzazione delle fibre del derma vi è l Emilina. L'Emilina 1 contribuisce a mantenere la buona qualità delle fibre elastiche e consolida al contempo l architettura del derma assicurando il legame tra fibre elastiche e fibre di collagene. Variazioni nel DNA che inattivano il gene codificante per Emilina 1 portano ad alterazioni delle fibre elastiche. In particolare è stato visto che soggetti che presentano la guanina (G) in entrambe le copie del DNA in posizione 3159 del gene per Emilina 1 (soggetti GG) hanno una sintesi inferiore di fibre elastiche. Soggetti che invece presentano la citosina (C) in una o in due copie (soggetti GC o CC) non risentono di questa suscettibilità. GHSR (477G>A) Il gene GHSR codifica per il recettore della grelina, un ormone peptidico rilasciato dallo stomaco prima dei pasti, i cui livelli aumentano in risposta al digiuno ed il cui rilascio determina la comparsa dell appetito. Per questi motivi la grelina costituisce un elemento importante nella regolazione del bilancio energetico ed ha un ruolo nei disordini metabolici legati al peso corporeo. Poiché la grelina agisce attraverso il suo recettore GHSR e poiché alcuni studi hanno evidenziato che bloccando tale recettore viene ridotto il consumo di cibo, l analisi di marcatori genetici implicati nell attività del recettore stesso forniscono informazioni sulla regolazione dell appetito. Studi effettuati su questo gene hanno evidenziato che il polimorfismo indagato è legato a variazioni del peso corporeo. In particolare è stato visto grazie a studi su popolazioni che in posizione 477 del gene per GHSR la presenza della adenina (A) in entrambe le copie (soggetti AA) o in una sola copia (soggetti GA) hanno una suscettibilità all'obesità. GSTM1 Il gene GSTM1 codifica per l enzima glutatione S-transferasi, appartenente ad una famiglia di enzimi detossificanti che catalizzano la coniugazione di varie molecole tossiche con il glutatione rendendole meno reattive e più facilmente eliminabili dall organismo. La delezione (DEL) del gene GSTM1 su entrambe le copie di DNA determina la perdita della funzionalità detossificante di GSTM, pertanto si consiglia di aumentare l'uso di farmaci detossificanti ed antiossidanti. Al contrario, soggetti che presentano normalmente il gene GSTM1 (INS) hanno una normale attività detossificante che li protegge da sostanze nocive. HAS1 (833A/G) L acido ialuronico sintetasi (HAS1), è un gene che codifica per una proteina di membrana plasmatica che sintetizza acido ialuronico, una delle componenti fondamentali dei tessuti connettivi dell'uomo. L'acido ialuronico conferisce alla pelle quelle sue particolari proprietà di resistenza e mantenimento della forma grazie alle sue capacità idratanti ed antiossidanti. La sua concentrazione nei tessuti del corpo tende a diminuire con l'avanzare dell'età e quindi è per questo che una sua mancanza determina un indebolimento della pelle, promuovendo la formazione di rughe ed inestetismi. L acido ialuronico è sintetizzato da tre diversi enzimi denominati HAS1, HAS2, HAS3 ed esplica le sue funzioni interagendo con proteoglicani della matrice. I tre enzimi si trovano in tessuti differenti ed hanno attività diverse, in particolare l HAS1 si trova nella pelle e sintetizza molecole lunghe di acido

7 ialuronico. Partecipando alla formazione della matrice dermica, l'acido ialuronico aumenta la plasticità dei tessuti e garantisce l'ottimale idratazione cutanea; ha inoltre proprietà cicatriziali ed antinfiammatorie. La variazione in posizione 833 qui studiata si associa alla formazione di un enzima non funzionante. Normalmente l enzima viene espresso se è presente la lettera A in entrambe le copie del DNA (AA) o almeno in una delle due (AG). Qualora invece sia presente la lettera G in entrambe le copie (GG) l enzima prodotto è parzialmente non funzionante. IL-10 (-1082 G/A) L'interleuchina 10 è una citochina anti-infiammatoria che inibisce il rilascio delle citochine proinfiammatorie (come TNF-alfa) durante lo sviluppo delle risposte infiammatorie. Questa molecola, prodotta principalmente dai monociti, dai linfociti T e dai macrofagi, regola quindi le risposte infiammatorie e svolge attività immunosoppressiva. Dato che una risposta infiammatoria mal controllata può promuovere invecchiamento e malattie cardiovascolari, l IL-10, avendo una azione immunosoppressiva, assume un ruolo importante e protettivo nella patogenesi dell invecchiamento e delle malattie cardiocircolatorie. Inoltre IL-10 è coinvolta nel mantenimento dell integrità della pelle, nella difesa da attacchi virali e batterici, nella rimarginazione delle ferite e nella rimozione delle cellule maligne. Esiste una variazione nella regione regolatrice del gene che consiste nella sostituzione di una guanina (G) con una adenina (A) in posizione -1082, che si associa ad una minore produzione di IL-10 e pertanto ad una minore attività immunosoppressiva. Soggetti che presentano entrambe le copie del gene con A (AA) hanno un rischio aumentato di sviluppare patologie infiammatorie rispetto ai soggetti con entrambe o almeno una copia del gene con G (GA e GG). Tali soggetti devono intervenire riducendo lo stato infiammatorio generalizzato del proprio organismo attraverso sostanze come la vitamina D (che induce la sintesi di IL-10) e che possano aiutare a mantenere un adeguato equilibrio infiammatorio. IL6 (-174 G/C) Il gene dell interleuchina-6 (IL-6), codifica per l omonima proteina, una citochina pro-infiammatoria secreta da macrofagi e linfociti T, che è coinvolta nella regolazione delle risposte immunitarie e nella regolazione della risposta infiammatoria sia di fase acuta che di fase cronica. L infiammazione ha un ruolo importante nei processi d'invecchiamento e nella patogenesi dell arteriosclerosi. La variazione indagata è presente nella regione regolatoria del gene IL-6, in posizione -174 e consiste nella sostituzione di una G (guanina) con una C (citosina). I pazienti che presentano la variante C in entrambe le copie del DNA (CC) hanno maggiori livelli plasmatici di IL-6 e pertanto hanno uno stato infiammatorio elevato che si associa ad una maggiore probabilità di essere colpiti da patologie derivate dal danno infiammatorio. Soggetti che presentano sia la variante C che la variante G (CG) hanno uno stato infiammatorio intermedio e sono comunque soggetti con rischio aumentato di sviluppare patologie. Infine soggetti che presentano la sola variante G (GG) hanno uno stato basale di infiammazione e non hanno rischio aumentato di patologie. KIBRA (rs C>T) Il gene kibra codifica per la proteina citoplasmatica KIBRA, appartenente alla famiglia delle proteine di trasduzione del segnale ed espressa principalmente nell ippocampo, regione del cervello essenziale per la memoria. E stato dimostrato che esistono differenti forme di KIBRA a cui sono associate diverse capacità di memoria. Recentemente è stato dimostrato come la presenza o assenza di una variazione nel gene kibra possa modificare le capacità mnemoniche e cognitive. In particolare è stato visto come soggetti TT o CT (che presentano almeno una timina) abbiamo una memoria episodica potenziata sia di tipo verbale che di tipo

8 visivo. Questo comporta che tali soggetti ricordino meglio e con maggiori dettagli sia le informazioni verbali che quelle visive che riguardano episodi personali passati. Al contrario soggetti che hanno nella stessa zona del gene per kibra la sola citosina (soggetti CC) hanno performance mnemoniche ridotte rispetto alla capacità di ricordare eventi accaduti nel passato, e questo fenomeno si manifesta in modo indipendentemente rispetto all età del soggetto stesso. LCT (-13910C>T) Il Lattosio è digerito da un enzima chiamato Lattasi (LCT). L'intolleranza al lattosio è riconducibile per circa il 90% dei casi ad una variazione del DNA nella posizione della regione regolatrice del gene della lattasi. Quando la variazione è presente in entrambe le copie del DNA (CC), essa causa una ridotta espressione dell enzima lattasi nei microvilli dell intestino tenue; questa ridotta espressione fa si che con l avanzare dell età (dai 7 fino ai 30 anni e oltre) il lattosio venga digerito sempre meno portando a manifestazioni cliniche come coliche, crampi, meteorismo e diarrea. Al contrario, nel caso in cui la variazione presenti la lettera T, in una sola copia (CT) oppure in entrambe le copie del DNA (TT), l attività enzimatica è sufficiente a garantire la digestione del lattosio. I sintomi possono presentarsi già con circa 20 ml di latte, sebbene alcuni individui possano tollerare più lattosio mentre altri molto meno. I sintomi sono la principale causa di disagio, ma non causano danni permanenti; la terapia consiste nell evitare il lattosio, per quanto possibile. LPL (C1595G) La lipoproteina lipasi (LPL) è un enzima presente nelle cellule endoteliali dei capillari sanguigni. La funzione di questa lipasi è di idrolizzare i trigliceridi contenuti nelle lipoproteine (chilomicroni e VLDL), liberando acidi grassi. I prodotti derivati dal metabolismo di questi trigliceridi diffondono nelle cellule, dove possono o essere metabolizzati, oppure nel caso di un surplus energetico possono essere utilizzati come substrati per la sintesi di nuovi trigliceridi, che verranno poi accumulati nel tessuto adiposo. La variazione in esame modula l attività di LPL ed in particolare è stato evidenziato come, nel caso sia presente la sola variante G (GG), vi sia una effetto benefico con un rischio minore di insorgenza di patologie cardiovascolari, ridotta pressione arteriosa e bassi livelli di trigliceridi. Al contrario la presenza della sola variante C (CC) contribuisce a modificare i profili lipidici, predisponendo a livelli più bassi di HDL e a livelli più alti di trigliceridi. Nel caso la variante G sia presente in una sola copia (CG) il profilo lipidico normale può essere alterato. MMP3 (5A/6A) La stromelisina (detta anche metalloproteinasi di matrice di tipo 3 o MMP3) è una proteoglicanasi. Essa viene secreta principalmente da cellule del tessuto connettivo e, assieme ad altre metalloproteinasi, degrada i componenti maggiori della matrice. MMP3 viene indotta da citochine infiammatorie. Tutti gli stimoli che causano infiammazione sono in questo modo causa di invecchiamento precoce della pelle. Nel tratto di DNA che regola l espressione di MMP3 è possibile trovare in modo uniforme nella popolazione la presenza di 6 Adenina (6A) oppure di 5 (5A). Questo tratto di dimensioni variabili porta ad una maggiore (5A) o minore (6A) espressione di MMP3 e quindi predispone o meno ad aumentato invecchiamento cutaneo. Coloro che hanno una copia di DNA con 6A e una con 5A (6A/5A) hanno una produzione di MMP3 equilibrata, non incorrono in un invecchiamento precoce della pelle. Al contrario i soggetti che presentano il solo polimorfismo 5A (5A/5A) hanno una espressione di MMP3 aumentata di 4 volte. Queste persone devono porre particolare attenzione a proteggere la loro pelle di fronte a stimoli infiammatori esterni. Soggetti che presentano la variazione (6A/6A) hanno una riduzione dell espressione di MMP3 del 50%. Questo fa sì che la pelle di questi soggetti sia più resistente a stimoli infiammatori e non subisca un invecchiamento precoce.

9 MOTILINA (rs G>A) Il gene MLN è localizzato sul cromosoma 6 e codifica per la motilina, un ormone polipeptidico prodotto dal duodeno e secreto dall intestino tenue. La motilina stimola la motilità gastrica e intestinale; la sua secrezione aumenta e diminuisce ciclicamente stimolando fenomeni di peristalsi gastroduodenale, aumentando il tono costrittorio dello sfintere esofageo e prevenendo eventuali reflussi gastroesofagei. A seconda quindi delle varie fasi digestive, si avranno secrezioni di secretina e colecistochinina, che segnalano allo stomaco di interrompere la peristalsi per permettere un miglior assorbimento intestinale, alternate a quelle di motilina (che si manifestano solo ad assorbimento intestinale completato) per stimolare un nuovo flusso di nutrienti dallo stomaco, ora che il tenue è di nuovo in grado di assorbirli. Inoltre, è stato individuato un marcatore sulla sequenza del DNA del gene per la Motilina associato ad aumentato del rischio di obesità. Soggetti che presentano la guanina (G) in entrambe le copie del DNA (GG) o in una sola di esse (GA) sono rispettivamente a rischio di obesità probabilmente per il ruolo che la motilina riveste nell assorbimento gastrico dei nutrienti e nella peristalsi intestinale. Al contrario soggetti che presentano solamente la adenina (soggetti AA) hanno una normale secrezione di motilina. L irregolare secrezione di motilina (GG) o (GA) determina anche la comparsa delle patologie dispeptiche intestinali. MTHFR (C677T) Il gene metilene-tetraidrofolato reduttasi (MTHFR) codifica per un enzima in grado di sintetizzare molecole necessarie alla trasformazione dell omocisteina in metionina. L MTHFR è anche coinvolto nel metabolismo e nell utilizzo dell acido folico e delle vitamine B6 e B12. Una variazione sfavorevole sul DNA può portare ad un importante deficit enzimatico che si manifesta a livello ematico con una iperomocisteinemia: in particolare la variazione C677T, consiste nella sostituzione di una C (citosina) con una T (timina). I soggetti che non hanno questa variazione e hanno la C su entrambe le copie del DNA (CC) sono da considerarsi con una attività enzimatica normale. Soggetti che invece hanno una o due copie di DNA variato (CT oppure TT) hanno un MTHFR con attività enzimatica ridotta rispettivamente in modo meno e più accentuato. L iperomocisteinemia e un marker di rischio di obesità, di patologie cardiovascolari, neurodegenerative ed oncologiche. In caso di varianti CT e TT è importante cercare di sostenere l equilibrio dell organismo attraverso l assunzione di integratori di acido folico (che riduce i livelli di omocisteina nel sangue) e alimenti ricchi di vitamine del gruppo B. PPARG (Pro12Ala) Il gene PPARG (PPAR-gamma, o recettore gamma di attivazione-proliferazione di perossisomi) codifica per l omonima proteina, che regola l'adipogenesi ed il metabolismo di grassi e zuccheri, influenzando i livelli di glucosio e di insulina. Elevati livelli di PPARG hanno un effetto negativo portando ad un aumento del BMI (Indice di Massa Corporea) e alla riduzione della sensibilità all ormone insulinico. Esiste una variazione nel gene PPARG che porta ad una sostituzione di una C (citosina) con una G (guanina), con conseguente variazione della sequenza aminoacidica dove una Alanina (Ala) è al posto di una Prolina (Pro) in posizione 12. Tale variazione influenza i livelli di proteina prodotta, in quanto i soggetti che presentano la variante Ala, sia esso in omozigosi (GG) o in eterozigosi (CG), manifestano effetti benefici sulla glicemia e una normale sensibilità all insulina, con un minor rischio di sviluppare il diabete di tipo 2. Al contrario, individui che presentano la variante Pro in entrambe le copie del DNA (CC) sono maggiormente predisposti allo sviluppo del diabete di tipo 2, pertanto si consiglia loro di ridurre il consumo di zuccheri e preferire cibi a basso Indice Glicemico.

10 SOD2 (47 C/T) La superossido dismutasi manganese dipendente (SOD2 detta anche MnSOD), è un enzima antiossidante della matrice mitocondriale, responsabile della detossificazione di specie reattive dell ossigeno (ROS), attraverso la conversione dei radicali dell ossigeno in perossido d idrogeno. I radicali liberi sono alla base di numerose patologie degenerative e sono tra i più importanti fattori dell invecchiamento, provocando alterazioni e danneggiamento delle cellule e della matrice extra cellulare. Esiste una variazione a livello della sequenza che regola l espressione di questo enzima e che ne può causare un diverso livello di espressione. In particolare le persone che presentano la variazione CT oppure TT hanno circa il 33% in più di attività enzimatica di SOD2 ( con aumento del perossido d idrogeno) rispetto a coloro che presentano la variante CC. Al contrario coloro che presentano CC sono maggiormente soggetti ad accumulo di radicali e ad invecchiamento cellulare. TNF alfa(-308g>a) Il TNF-alfa (Fattore di Necrosi Tumorale alfa) è una citochina pro-infiammatoria coinvolta nell infiammazione. La sua produzione è controllata da parte di regioni regolatorie del DNA in risposta a stimoli che possono essere esterni o interni al proprio corpo. TNF-alfa svolge un ruolo molto importante nella difesa da infezioni ma è fatale se presente in eccesso. Nella regione regolatoria di questo gene è presente una variazione del DNA che se presente come AA (entrambe le copie del DNA con la lettera A) porta ad un aumento dell infiammazione con conseguente danno tissutale. Tale danno può coinvolgere molti organi ed è associato anche all invecchiamento della pelle. Inoltre la presenza di AA può associarsi ad un aumento delle risposte infiammatorie da contatto con allergeni (dermatiti da contatto). Nei casi in cui la variazione sia presente come GG o GA, il TNF è poco espresso, aiutando a controllare e ridurre lo stato infiammatorio generale e a livello cutaneo. VDR (Variazione B/b A/G) La Vitamina D è sintetizzata dalla pelle in seguito a esposizione a raggi UVB e, una volta prodotta, svolge la sua attività verso numerosi tessuti; in particolare promuove l assorbimento intestinale e renale del calcio ed è indispensabile per lo sviluppo ed il mantenimento della massa ossea, inoltre svolge anche un importante attività antiproliferativa che protegge la pelle stessa. Gli effetti della Vitamina D sono mediati dal suo recettore (VDR) che regola il trasporto e l omeostasi del calcio ed è fondamentale per il corretto processo di mineralizzazione ossea. La variazione in esame consistente nella sostituzione di una guanina (G) al posto di una adenina (A). Soggetti che presentano la variante G, sia in entrambe le copie del DNA (GG) o in una sola (GA), manifestano una maggiore densità ossea (BMD) e pertanto sono sufficienti le indicazioni generali di assunzione di calcio e vitamina D. Soggetti invece che presentano la variante meno frequente in entrambe le copie del DNA (AA) sono predisposte ad una minore densità ossea e ad una riduzione dell assorbimento del calcio. Per questo motivo questi soggetti devono aumentare il consumo di calcio e di vitamine nella dieta, oltre che apportare una adeguata esposizione solare per permettere la produzione endogena di Vitamina D. Conclusione Lo studio di questi polimorfismi negativi, ci consente di programmare precocemente degli interventi integrativi e farmacologici utili a limitare il danno biologico.

11 Bibliografia Arck P, Toth B, Pestka A, Jeschke U. Nuclear receptors of the peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR) family in gestational diabetes: from animal models to clinical trials. Biol Reprod Aug 1;83(2): Epub 2010 Apr 28. Review. Blakemore AI, Froguel P. Investigation of Mendelian forms of obesity holds out the prospect of personalized medicine. Ann N Y Acad Sci Dec;1214: doi: /j x. Review Boon WC, Chow JD, Simpson ER. The multiple roles of estrogens and the enzyme aromatase. Prog Brain Res. 2010;181: Review. Huentelman MJ, Papassotiropoulos A, Craig DW, Hoerndli FJ, Pearson JV, Huynh KD, Corneveaux J, Hänggi J, Mondadori CR, Buchmann A, Reiman EM, Henke K, de Quervain DJ, Stephan DA. Calmodulin-binding transcription activator 1 (CAMTA1) alleles predispose human episodic memory performance. Hum Mol Genet Jun 15;16(12): Epub 2007 Apr 30. Jylhävä J, Hurme M. Gene variants as determinants of longevity: focus on the inflammatory factors. Pflugers Arch Jan;459(2): Epub 2009 Sep 11. Review. Kim SK, Lee SI, Shin CJ, Son JW, Ju G. The genetic factors affecting drinking behaviors of korean young adults with variant aldehyde dehydrogenase 2 genotype. Psychiatry Investig Dec;7(4): Epub 2010 Dec 3. Lam CW, Lau KC, Tong SF. Microarrays for personalized genomic medicine. Adv Clin Chem. 2010;52:1-18. Review McClung JP, Karl JP. Vitamin D and stress fracture: the contribution of vitamin D receptor gene polymorphisms. Nutr Rev Jun;68(6): Review. Mishra A, Paul S, Swarnakar S. Downregulation of matrix metalloproteinase-9 by melatonin during prevention of alcohol-induced liver injury in mice. Biochimie Feb 24. Miyaki K. Genetic polymorphisms in homocysteine metabolism and response to folate intake: a comprehensive strategy to elucidate useful genetic information. J Epidemiol. 2010;20(4): Epub 2010 Jun 19. Review. Munafò MR, Timpson NJ, David SP, Ebrahim S, Lawlor DA. Association of the DRD2 gene Taq1A polymorphism and smoking behavior: a meta-analysis and new data. Nicotine Tob Res Jan;11(1): Epub 2009 Jan 27. Review. Preuschhof C, Heekeren HR, Li SC, Sander T, Lindenberger U, Bäckman L. KIBRA and CLSTN2 polymorphisms exert interactive effects on human episodic memory. Neuropsychologia Jan;48(2): Epub 2009 Oct 2. Ritchie MD. Using biological knowledge to uncover the mystery in the search for epistasis in genome-wide association studies. Ann Hum Genet Jan;75(1): doi: /j x. Review. Schürks M, Rist PM, Kurth T. 5-HTTLPR polymorphism in the serotonin transporter gene and migraine: a systematic review and meta-analysis. Cephalalgia Nov;30(11): Epub 2010 Mar 26. Review. Thijssen JH. Gene polymorphisms involved in the regulation of bone quality. Gynecol Endocrinol Mar;22(3): Review. Tunbridge EM. The catechol-o-methyltransferase gene: its regulation and polymorphisms. Int Rev Neurobiol. 2010;95:7-27. Review. Zhou SF, Wang B, Yang LP, Liu JP. Structure, function, regulation and polymorphism and the clinical significance of human cytochrome P450 1A2. Drug Metab Rev May;42(2): Review.

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