Nutrigenetica e Nutrigenomica | Cosa Sono? Limiti e Benefici

Che Cos’è

La nutrigenetica studia le relazioni tra geni e nutrizione.

Secondo questa scienza, una stessa dieta influenza individui diversi in modi diversi. Tali differenze dipendono dal patrimonio genetico individuale.

Dunque, la nutrigenetica si basa sul presupposto che individui diversi possono rispondere in modo diverso agli stessi cibi, bevande, nutrienti e integratori.

Nutrigenetica e Nutrigenomica

Sebbene i due termini siano spesso usati come sinonimi, le parole "nutrigenetica" e "nutrigenomica" hanno in realtà significati diversi ¹.

Semplificando i concetti, la nutrigenetica punta a capire come il patrimonio genetico di un individuo impatta sull’azione dei nutrienti assunti con la dieta.

La nutrigenomica, al contrario, studia come la dieta impatta sul patrimonio genetico.

In altri termini, nutrigenetica e nutrigenomica descrivono i due possibili livelli di interazione tra nutrienti e genoma ²:

• da un lato (nutrigenomica) i nutrienti possono indurre o sopprimere l’espressione genica alterando così il fenotipo individuale;
• dall’altro (nutrigenetica) variazioni genetiche individuali possono modificare la risposta dell’organismo ai nutrienti.

Cos’è l’Epigenetica?

L’epigenetica studia come l’ambiente influenza i nostri geni.

Ad esempio, esposizione solare, clima, stile di vita e dieta possono attivare o disattivare (silenziare) determinati geni.

Questi fattori non alterano il patrimonio genetico individuale (non inducono cambiamenti nella sequenza del DNA), ma possono influenzare il grado di "attivazione" di un determinato gene.

In questo modo, i cambiamenti epigenetici possono influenzare il controllo del ciclo cellulare, il danno al DNA, l’apoptosi e l’invecchiamento ³.

La dieta è un importante fattore ambientale che interagisce con i geni. L’epigenetica nutrizionale viene studiata nell’ambito della nutrigenomica.

Non siamo Tutti Uguali

Geni e Differenze Geniche

Il genoma umano contiene oltre 30.000 geni, che nel complesso sono responsabili della produzione di più di 100.000 proteine funzionalmente differenti.

Le differenze individuali (ad es. peso, altezza, colore degli occhi / capelli e altre caratteristiche) dipendono da variazioni nello 0,1% della sequenza genica complessiva.

Questa piccola differenza determina anche i requisiti nutrizionali e il rischio di sviluppare alcune malattie.

Ad esempio, sono stati individuati più di 100 milioni di polimorfismi a singolo nucleotide (SNP), che sono molto frequenti nella popolazione ^{4, 5}.

SNP

Come dice il nome, gli SNP (Single Nucleotide Polymorphisms) sono caratterizzati da una piccolissima differenza genica, che coinvolge una singola "lettera" (per esempio una timina con una citosina) in una sequenza di migliaia o centinaia di "lettere".

Sebbene molti SNP non abbiano alcuna conseguenza, alcuni SNP possono avere una grande influenza sull’attività di un gene.

In particolare, possono condizionare le differenti risposte individuali ai singoli alimenti, influenzando l’attività di importanti vie metaboliche cellulari nei quali i nutrienti sono coinvolti.

Dunque, se un SNP influenza il modo in cui un nutriente viene attivato o metabolizzato, o se interferisce con l’azione biologica di un nutriente, allora il soggetto potrebbe richiedere un approccio nutrizionale personalizzato per proteggere o migliorare la propria salute.

Esempi e Applicazioni

Grazie alla scoperta e alla caratterizzazione delle interazioni gene-nutriente, è teoricamente possibile la prescrizione di diete personalizzate in base al genotipo di ogni individuo.

In questo modo, sarebbe possibile mitigare i sintomi di malattie esistenti o prevenire future malattie, soprattutto nell’area delle Malattie Croniche Non Trasmissibili ⁶.

Malattie correlate alla Nutrigenetica

La fenilchetonuria è un errore congenito del metabolismo, causato da un cambiamento (mutazione) nel gene PAH (Phenylalanine Hydroxylase) che traduce per l’enzima fenilalanina idrossilasi.

A causa del malfunzionamento di questo enzima, gli individui fenilchetonurenici devono assolutamente evitare il cibo ricco di fenilalanina (che altrimenti si accumulerebbe nel corpo causando seri problemi).

La galattosemia è una malattia a carattere ereditario dovuta a un’anomalia genetica che porta al malfunzionamento dell’enzima galattosio-1-fosfato uridiltransferasi, che metabolizza il galattosio. La malattia porta a un accumulo di galattosio nel sangue, che, se non diagnosticato in tempo, può risultare mortale.

Il favismo è una malattia ereditaria caratterizzata dall’alterazione del gene che codifica per l’enzima glucosio-6-fosfato deidrogenasi, necessario per portare a termine diverse reazioni metaboliche.

Il malfunzionamento di questo enzima non permette di tamponare lo stress ossidativo indotto da due potenti composti ossidanti (divicina e convicina), contenuti soprattutto nelle fave.

Intolleranza al Lattosio

Il lattosio è lo zucchero tipico del latte (e dei suoi derivati), composto da glucosio e galattosio.

Una volta introdotto con la dieta, il lattosio viene digerito a livello intestinale dall’enzima lattasi–florizina idrolasi (LPH) nei due zuccheri che lo costituiscono.

I polimorfismi del gene della lattasi-florizina idrolasi (LPH) contribuiscono a spiegare il diverso grado di tolleranza al lattosio nella popolazione adulta ⁷.

Acido Folico

Il metabolismo dell’acido folico (vitamina B9) abbraccia sia la nutrigenetica che la nutrigenomica.

Nutrigenetica

Il gene MTHFR codifica per l’enzima 5,10-metilenetetraidrofolato reduttasi, necessario per la conversione dei folati alimentari nella forma attiva (5-metiltetraidrofolato).

Il 5-metiltetraidrofolato è essenziale per la conversione dell’amminoacido omocisteina in metionina, e per le reazioni di metilazione coinvolte nella produzione del DNA, nell’attivazione e nel silenziamento genico e in molte altre funzioni corporee ^{8, 9, 10}.

• Le persone con una copia della variante C677T (dal 20% al 53% della popolazione) producono un enzima MTHFR con un’attività ridotta di circa il 30-35%.
• Le persone con due copie della variante C677T (dal 3% al 32% della popolazione) producono un enzima MTHFR con un’attività ridotta di circa il 60-70%.

A causa di questo deficit enzimatico, si ha innanzitutto un accumulo di omocisteina.

Livelli elevati di omocisteina sono un grande fattore di rischio per molte malattie: infiammazione, malattie cardiache, diabete, malattie autoimmuni (come la psoriasi), problemi neurologici, cancro e altri ⁹.

Inoltre, una metilazione insufficiente a livello genetico può causare instabilità genomica e trasformazione cellulare ¹¹.

Pertanto, i portatori del polimorfismo genico MTHFR C677T potrebbero aver bisogno di assumere maggiori quantità di acido folico e vitamina B12 con la dieta o di integrare direttamente con la forma attiva 5-MTHF (5-metiltetraidrofolato) al posto del classico acido folico.

Nutrigenomica

Per quanto espresso, una carenza di acido folico (indipendentemente dalla presenza di difetti genetici) può compromettere lo svolgimento di reazioni che provvedono a costruire e mantenere sana la doppia elica del DNA, influenzando quindi l’espressione genica.

BCO1

BCO1 è un gene coinvolto nella trasformazione della provitamina-A (carotenoidi alimentari) in vitamina A attiva.

Alcuni polimorfismi del gene BCO1 potrebbero influire sulla capacità della persona di operare tale conversione ^{12, 13}. Questo potrebbe tradursi in livelli più bassi di vitamina A disponibili nel corpo.

Inoltre, la carenza di retinolo (vitamina A attiva) può influenzare la stabilità del genoma ¹⁴.

PEMT

Il gene PEMT codifica per un enzima (fosfatidiletanolamina N-metiltransferasi) che converte la fosfatidiletanolamina (PE) in fosfatidilcolina (PC) nel fegato.

Le mutazioni di questo gene possono aumentare il fabbisogno alimentare di colina e aumentare il rischio di steatosi epatica (fegato grasso) e altre malattie metaboliche.

Di conseguenza, persone con una bassa attività PEMT richiedono più colina per evitare di ammalarsi di fegato grasso e sviluppare danni al fegato e altri problemi ¹⁵.

Nelle donne, le suddette complicazioni possono svilupparsi solo dopo la menopausa, in quanto gli estrogeni aumentano l’attività della PEMT ¹⁶.

Obesità

Alcuni polimorfismi a singolo nucleotide (SNP) rendono più probabile che una persona aumenti di peso con una dieta ricca di grassi.

Il gene FTO può ad esempio concorrere in maniera rilevante allo sviluppo dell’obesità, attivando o disattivando la funzione di numerosi geni implicati nelle regolazioni metaboliche dell’organismo e della sensazione di appetito.

Pazienti con la variante FTO rs9939609 hanno ad esempio una diminuzione del senso di fame e della sazietà postprandiale, e un rischio maggiore di obesità e Diabete di tipo 2 ¹⁷.

Le persone con genotipo AA nel gene FTO hanno mostrato un BMI più alto rispetto a quelle con genotipo TT, quando esposte a una dieta ad alto contenuto di grassi o a basso contenuto di carboidrati ¹⁸.

Rischio cardiovascolare

Nella cosiddetta ipercolesterolemia familiare, a causa di un determinato profilo genico, gli individui producono più colesterolo rispetto alla norma, richiedendo un maggior controllo alimentare per limitare l’aumentato rischio cardiovascolare a cui sono esposti ¹⁹.

Sappiamo anche che alcune persone sono più sensibili di altre all’apporto alimentare di sodio (sale) e ai suoi effetti sull’ipertensione ²⁰. Tale variabilità può dipendere da vari polimorfismi genetici, che spiegano le enormi differenze interrazziali nella frequenza di questa condizione.

Esistono poi specifiche variazioni dei geni per le apolipoproteine che possono contribuire alla diversa risposta lipidemica in seguito a interventi dietetici ²¹.

Ad esempio, la riduzione del colesterolo LDL in risposta a una dieta povera di grassi è risultata maggiore in soggetti con il genotipo ApoE4, rispetto alle altre isoforme degli alleli ApoE2 ed ApoE3 ²².

I portatori dell’allele 4 presentano infatti livelli più elevati di colesterolo totale e LDL, in presenza di un’alimentazione ricca in colesterolo, quindi hanno un rischio maggiore di sviluppare patologie cardiovascolari. Di conseguenza, ottengono anche maggiori benefici dalla riduzione del colesterolo alimentare ²².

I portatori dell’allele A per il gene APOAI (che rappresenta il maggior componente strutturale e funzionale del colesterolo HDL) hanno mostrato un aumento maggiore dei livelli di colesterolo HDL in seguito a una dieta ricca di acidi grassi polinsaturi (PUFA), rispetto ai portatori omozigoti dell’allele G/G ²².

Caffeina

La variazione genetica all’interno del gene CYP1A2 a rs762551 può determinare il rischio di malattie cardiovascolari. 

Coloro che possiedono il genotipo AC o CC metabolizzano la caffeina lentamente, avendo così un rischio significativamente maggiore di sviluppare ipertensione e subire un infarto, ma solo quando l’assunzione di caffeina supera i 200 mg al giorno (l’equivalente di circa due tazze di caffè).

Tuttavia, per coloro che metabolizzano rapidamente la caffeina (genotipo AA), il consumo fino a 400 mg di caffeina al giorno (quattro tazze di caffè) non sembra aumentare il rischio cardiovascolare ^{23, 24}.

Vitamina D

La carenza di vitamina D, già di per sé endemica, può essere ulteriormente aggravata da polimorfismi sfavorevoli nei geni che codificano per il recettore di questa vitamina.

Attraverso il legame al recettore della vitamina D (VDR), la forma attiva della vitamina D (calcitriolo) può regolare l’espressione di centinaia di geni coinvolti nelle funzioni scheletriche e in altre funzioni biologiche.

Pertanto, polimorfismi sfavorevoli del gene VDR sono associati alla predisposizione all’osteoporosi nelle donne in postmenopausa con bassi apporti di calcio ²⁵.

Se correttamente individuati, questi polimorfismi potranno quindi essere compensati da una dieta più ricca di calcio e vitamina D.

Stress

Il gene COMT regola il metabolismo delle catecolamine, tra cui dopamina e adrenalina, e influenza la resilienza allo stress.

Alcuni polimorfismi del gene polimorfismi COMT possono indicare una maggiore sensibilità allo stress e una ridotta capacità di metabolismo dei neurotrasmettitori.

I pazienti con questi polimorfismi possono trarre beneficio da integratori di magnesio e vitamine del gruppo B, utili per supportare il sistema nervoso e gestire i livelli di stress ^{29, 30}.

Funziona?

Ad oggi, non sono stati eseguiti molti studi per stabilire se una dieta personalizzata basata sul profilo genetico possa avere dei vantaggi concreti.

Un piccolo studio su 50 pazienti con una storia di fallimenti nella perdita di peso ha stabilito una dieta e un programma di esercizi fisici personalizzati sulla base di 24 polimorfismi genetici di 19 geni coinvolti nel metabolismo.

Rispetto al gruppo di 43 soggetti che aveva ricevuto programmi dimagranti generici (non personalizzati sul profilo genetico), si sono registrati una migliore aderenza al programma, miglioramenti nella glicemia e una riduzione del peso corporeo.

Tali miglioramenti si sono osservati non solo durante il periodo di perdita di peso, ma soprattutto nell’anno successivo ²⁶.

In un altro studio di 24 settimane su 114 soggetti sovrappeso e obesi, 53 hanno seguito una dieta chetogenica standardizzata, e 61 una dieta personalizzata a basso indice glicemico basata sull’analisi genetica di 28 polimorfismi SNP.

Il gruppo "chetogenico" ha sperimentato una maggiore perdita di peso durante l’intervento dietetico di 24 settimane; tuttavia, al follow-up di 18 mesi, il gruppo di nutrizione personalizzata ha perso molto più peso e ha sperimentato miglioramenti maggiori nei livelli di colesterolo e glicemia ²⁷.

Tuttavia, visti i due modelli alimentari così diversi, lo studio lascia molti punti interrogativi.

Controversie

La nutrigenetica è una scienza affascinante, ma molto complessa e ancora in fase embrionale.

Attualmente fornisce spunti di riflessione per approfondimenti futuri, ma in generale non è ancora in grado di fornire risposte e soluzioni.

I possibili polimorfisimi genici, come visto, sono infatti numerosissimi e possono influenzarsi e compensarsi vicendevolmente.

Considerate le molte variabili in gioco e l’assenza di studi clinici adeguati, la nutrigenetica è ancora agli albori della sua evidenza e ricerca scientifica.

Nonostante tutte queste criticità, la nutrigenetica è già ampiamente sfruttata a fini commerciali. Tuttavia, per la mancanza di supporto scientifico, questi "test genetici" sono generalmente visti con molto scetticismo dalla comunità medica ²⁸.