Cos’è l’epigenetica?
L’epigenetica si occupa dei cambiamenti che influenzano il fenotipo senza alterare il genotipo: studia le modificazioni ereditabili che variano l’espressione genica, ma senza alterare la sequenza del DNA. L’epigenetica descrive quindi i processi cellulari che determinano l’eventuale attivazione o repressione di certi geni nella loro corrispondente proteina.
Il cibo non modifica il DNA nella sua sequenza originale, che rimane identica, ma nella sua manifestazione o espressione, per cui alcuni geni possono smettere di funzionare, funzionare di meno o funzionare di più.
Ogni giorno introduciamo cibo nel nostro corpo che può modificare l’espressione del nostro genoma. L’alimentazione è quindi un aspetto della vita che gestiamo ogni singolo giorno e che svolge un ruolo chiave in molti aspetti della salute: di fatto gli squilibri alimentari sono i principali determinanti delle malattie croniche, tra cui le malattie cardiovascolari, obesità, diabete e cancro.
Epigenetica e alimentazione
La comprensione del ruolo degli alimenti o delle loro componenti bioattive nell’alterazione dei patterns epigenetici ci potrebbe fornire una via per il mantenimento della salute attraverso la modulazione della dieta.
Il nostro patrimonio genetico può produrre risultati relativamente diversi a seconda del tipo di regolazione epigenetica che si realizza: alimentarsi in un certo modo, fare o non fare attività fisica o vivere in un ambiente inquinato sono fattori che portano ad una particolare regolazione epigenetica del genoma.
È qui che entra in campo l’epigenetica, con lo studio dei meccanismi di regolazione del DNA, che risulta essere una struttura plastica e adattabile.
I ricercatori hanno cercato di spiegare i meccanismi alla base della relazione tra alimentazione ed epigenetica grazie agli studi fatti su gemelli omozigoti: nascono con lo stesso patrimonio genetico, ma crescendo si possono differenziare a causa dell’ambiente, dello stile di vita, dell’alimentazione, delle emozioni e delle sofferenze provate, che possono influire e cambiare l’espressione di alcuni geni, attivandoli o disattivandoli.
La relazione tra alimentazione ed epigenetica sta quindi diventando sempre più chiara e marcata negli ultimi anni e numerosi studi scientifici hanno infatti dimostrato come l’esposizione a particolari nutrienti durante lo sviluppo possa “programmare” a lungo termine la salute ed il benessere del bambino e avere effetti permanenti sull’espressione genica dell’individuo. Altri studi hanno dimostrato anche come la regolazione epigenetica influisca anche sull’adulto sull’espressione dei geni che contribuiscono allo sviluppo di patologie quali ad esempio l’obesità, l’ipertensione, l’ipercolesterolemia e alcune forme tumorali.
Tutto quello che viviamo e scegliamo di vivere incide sul nostro corpo e stato di salute.
Dieta e genetica
La dieta è uno dei fattori che incide di più sulla variabilità dell’espressione genetica poiché, oltre ad un’azione diretta biochimica dei nutrienti, determina la composizione del microbiota (l’insieme dei microrganismi che popolano le nostre mucose, soprattutto quella intestinale).
Il microbiota porta con sé un’enorme varietà di DNA che amplifica la nostra capacità adattativa poiché si modifica velocemente in relazione all’ambiente e ci protegge dai cambiamenti ambientali come un cuscinetto.
Per favorire la salute del microbiota intestinale è importante inserire nelle abitudini alimentari il consumo di fibre provenienti soprattutto da frutta, verdura, legumi e cereali integrali.
Un campo in sviluppo chiamato nutri-epigenetica esamina la connessione tra dieta e marcatori chimici che possono essere legati o rimossi dal nostro DNA, attivando o disattivando i geni.
L’errata espressione o al contrario la repressione di determinati geni sono stati collegati a diverse patologie, come la crescita di tumori, lo sviluppo di malattie cardiovascolari, obesità e infiammazione cronica.
Numerosi studi sull’obesità hanno dimostrato la possibile esistenza di un cosiddetto “interruttore epigenetico” che, una volta attivato, potrebbe aiutarci a non sviluppare affatto la patologia, oppure, per esempio, a predire la probabilità di sviluppare il diabete di tipo 2 o di sviluppare comportamenti di dipendenza.
Sembra infatti che le esposizioni ambientali durante i primi anni di vita possano indurre alterazioni persistenti nell’epigenoma, e portare così a un aumento del rischio di obesità più tardi nella vita.
Questo vuol dire anche che prevedere il rischio di obesità di un individuo in giovane età è possibile, così come l’introduzione di strategie di prevenzione mirate per modificare profili epigenetici sfavorevoli, a partire dallo stile di vita della donna in gravidanza per continuare poi nella modifica degli stili di vita in età adulta.
Alimentazione ed epigenetica durante la gravidanza
Ricerche recenti hanno dimostrato che l’ambiente intrauterino influisce su molti fattori che riguardano il nostro organismo. Gli alimenti che mangiamo, l’attività fisica, le sostanze chimiche a cui siamo esposti quotidianamente e l’ambiente in cui viviamo possono potenzialmente influenzare l’epigenoma del bambino o indurre adattamenti metabolici.
Questi fattori possono cambiare e marcare in modo permanente la fisiologia e il metabolismo del bambino, aumentando così il rischio per diverse patologie, sia mentali che fisiche.
Carenze alimentari nelle donne in gravidanza possono avere importanti ripercussioni nella vita del nascituro: si è scoperto che gli individui che ne hanno sofferto in fase embrionale presentano un grado inferiore di metilazione di un gene implicato nel metabolismo dell’insulina rispetto ai fratelli non esposti. Sebbene i cambiamenti epigenetici siano in teoria reversibili, le mutazioni che avvengono durante lo sviluppo embrionale possono tuttavia non solo persistere nella vita adulta, ma persino essere ereditate dalle generazioni future compromettendone in parte il benessere.
Gli alleli metastabili o epialleli sono alleli che si esprimono in maniera diversa in base alle modificazioni epigenetiche che avvengono durante lo sviluppo embrionale. Il grado di metilazione di questi alleli dipende dall’alimentazione della madre. Durante la gametogenesi avviene la demetilazione del DNA quindi viene eliminata la metilazione dei geni soggetti a imprinting in tutto il genoma.
Successivamente, avviene la metilazione dei geni soggetti a imprinting paterno se il soggetto è maschio o imprinting materno se il soggetto è femmina e poi ancora la metilazione delle altre cellule. La demetilazione ha lo scopo di cancellare l’imprinting parentale della generazione precedente e di definire nuovi imprinting specifici. Una seconda ondata di demetilazione avviene durante la fecondazione nella fase di zigote fino alla fase di blastocisti.
Dieta materna e sviluppo fetale
Al momento dell’impianto, inizia la nuova metilazione ed è in questa fase in cui la dieta della madre riveste molta importanza e possono garantire o meno un corretto sviluppo del nascituro. Gli alimenti che intervengono maggiormente nella metilazione e per i quali dobbiamo fare attenzione sono l’acido folico, la colina, la vitamina B12 e la metionina.
Acido folico
L’acido folico svolge un ruolo fondamentale per le donne in gravidanza poiché protegge lo sviluppo dell’embrione ed è indispensabile per una corretta sintesi delle proteine, del DNA e per la formazione dell’emoglobina. La carenza di acido folico nelle donne in gravidanza può avere effetti negativi sullo sviluppo del sistema nervoso del feto e una carenza elevata può provocare la nascita di bambini prematuri e con la spina bifida.
È dunque importante che la donna in gravidanza abbia un giusto apporto di acido folico, contenuto in diversi alimenti tra cui le verdure a foglia verde (lattuga, broccoli, spinaci, asparagi), i legumi, fegato, latte, alcuni cereali e frutti come le arance, i kiwi e i limoni. Il fabbisogno giornaliero di acido folico è di circa 0,2 mg per gli adulti e di circa 0,4 mg per le donne in gravidanza.
Leggi il nostro approfondimento sull’acido folico.
Colina, metionina e vitamina B12
La colina e la metionina sono donatori di gruppi metilici (partecipa dunque anch’essa nella metilazione del DNA) e l’assunzione di colina da parte della mamma è essenziale per uno sviluppo normale del cervello del feto. Negli adulti invece, la colina è protettiva per alcuni tipi di tumore, tra cui il tumore al polmone e alla mammella.
Anche i livelli materni di vitamina B12 sono stati associati alla metilazione del DNA del sangue prelevato dal cordone ombelicale. I livelli di vitamina B12 nei neonati sono invece correlati a pattern di metilazione di specifici geni.
Leggi il nostro articolo sulla carenza di vitamina B12.
Una dieta ricca di grassi saturi, carni rosse e carboidrati può causare danni al sistema nervoso del bambino attraverso determinati meccanismi epigenetici.
Gli alimenti coinvolti nell’epigenetica
Si ipotizza quindi che attraverso l’alimentazione potremmo essere in grado di manipolare i composti bioattivi delle sostanze nutritive che consumiamo al fine di riequilibrare le alterazioni epigenetiche coinvolte nella patogenesi di numerose malattie.
I polifenoli, ad esempio, che si trovano in alimenti come frutta, verdura, olive e cioccolato, hanno dimostrato di essere potenzialmente efficaci contro lo stress e la depressione.
La combinazione di questi composti potrebbe essere utile per ridurre epigeneticamente queste patologie modulando le risposte infiammatorie e la plasticità sinaptica nel cervello degli individui che ne soffrono. I fitochimici come questi sono di particolare interesse per la comunità scientifica in virtù delle forti proprietà antiossidanti, antinfiammatorie, antimicrobiche e anti-tumorigeniche che li rendono dei potenti alleati per la nostra salute e il nostro benessere.
Un altro esempio di un elemento ricco di antiossidanti sono i mirtilli che si ipotizza siano in grado di ridurre epigeneticamente i danni del DNA, di contrastare l’insorgenza di tumori e di rallentare l’invecchiamento, attraverso la modulazione epigenetica della metilazione del DNA.
Le vitamine del gruppo B invece risultano essere potenzialmente in grado di proteggere epigeneticamente dall’inquinamento che altera i profili di metilazione del DNA causando infiammazione.