La nuova frontiera dell’epigenetica nutrizionale

Il DNA è una macromolecola a forma di doppia elica che, impacchettata insieme a proteine specifiche, dà origine ai cromosomi presenti nel nucleo delle cellule ed è oggetto di ricerca da parte della genetica, cioè di quella scienza che studia le sequenze dei geni. A partire dalla metà del secolo scorso, tuttavia, la regolazione e le funzioni del DNA sono state profondamente rivalutate dalla nascita dell’epigenetica che si occupa dei fattori responsabili dei cambiamenti reversibili, ed in alcuni casi anche ereditabili, nell’espressione genica senza modificazioni nella sequenza originale del DNA. In particolare le modificazioni epigenetiche principali sono rappresentate dalla metilazione del DNA e dalle reazioni chimiche a livello delle proteine che rivestono il DNA (i.e. istoni). L’epigenetica interviene nel mantenimento della stabilità genomica e nell’apertura o chiusura del DNA permettendo rispettivamente l’espressione oppure il silenziamento genetico, come avviene per esempio in caso di metilazione del DNA. Le conseguenze di tali modificazioni sono di fondamentale importanza per un corretto funzionamento cellulare.

Benché ovviamente gli studi di genetica classica non abbiano perduto la loro rilevanza, la ricerca nel campo dell’epigenetica ha permesso di approfondire nuovi aspetti e superare alcuni limiti. L’esempio dei gemelli omozigoti, per definizione geneticamente identici, lascia ipotizzare che le loro deboli differenze possono essere causate non solo da particolari avvenimenti accorsi durante la gravidanza, ma possono essere anche conseguenti all’influenza dei fattori ambientali e di quelli legati allo stile di vita, in cui i cambiamenti epigenetici rivestono una notevole importanza. A supporto di tutto ciò è stato osservato che dal punto di vista epigenetico i gemelli omozigoti sono più simili tra loro in giovane età rispetto ad un’età più avanzata.

L’alimentazione rappresenta una componente imprescindibile della vita e non sorprende perciò che sia in grado di interagire con le sequenze genetiche modulandone l’espressione attraverso meccanismi epigenetici. In particolare l’alimentazione influenza l’espressione di una classe di piccole molecole denominate miRNA, a loro volta coinvolte nella regolazione della sintesi o degradazione delle proteine. In maggior dettaglio i miRNA partecipano a molte funzioni cellulari come la differenziazione, il ciclo cellulare, la senescenza, la morte programmata e persino la trasformazione tumorale. A titolo di esempio è stato scoperto che i polifenoli vegetali sono in grado di cambiare l’espressione di miR-103, miR-107 e miR-122, i quali intervengono nella regolazione del metabolismo epatico, mentre gli acidi grassi appartenenti alla classe degli ω-3 influenzano il metabolismo lipidico e, tramite il miR-206, anche la struttura delle membrane cellulari. A ciò si aggiunga anche il potenziale ruolo (ancora indefinito) esercitato dai miRNA esogeni, cioè quelli introdotti attraverso il consumo di prodotti di origine animale.

Un altro esempio è tratto dagli esperimenti animali, i quali hanno evidenziato che durante la gravidanza il consumo di genisteina, un isoflavone contenuto nella soia, esercita effetti epigenetici sulla prole diminuendo il rischio di obesità in età adulta. Sul versante umano, invece, lo studio di un campione di olandesi ha dimostrato che l’esposizione delle madri incinta alla grave carenza di cibo durante la seconda guerra mondiale determina modificazioni epigenetiche ed incrementa il rischio di obesità e malattie metaboliche nei figli. E’ possibile affermare, quindi, che un’alimentazione sana durante la gravidanza e l’allattamento influenza la metilazione del DNA esercitando effetti preventivi anche per la salute delle generazioni a venire. Si ritiene che l’alimentazione interagisca con il DNA e con la metilazione degli istoni attraverso l’intermediazione di alcune molecole donatrici di gruppi metile, vitamine e fitonutrienti, tra cui in primis i polifenoli, probabilmente attraverso la modulazione degli enzimi coinvolti nelle modificazioni epigenetiche.

Benché le applicazioni reali dell’epigenetica al campo nutrizionale siano ancora agli esordi, si auspica che le ricerche scientifiche, che si accumulano rapidamente di anno in anno, possano fornire una visione più chiara dei protagonisti e dei possibili meccanismi. Ciò è particolarmente auspicabile in quanto si ipotizza attualmente che i processi epigenetici medino, almeno in parte, i ben noti effetti benefici di una sana alimentazione sul rischio di sviluppare nel lungo termine l’ipertensione, l’obesità, le malattie cardiovascolari ed il diabete.

Dr.ssa Lorella De Mariani

Dr. Gianluca Tiri