Nutrizione e Sport - 3° Anno

CAPITOLO 8.1: METILAZIONE DEL DNA

La metilazione del DNA avviene grazie agli enzimi DNMT (DNA metil-trasferasi) e, come anticipato,

consiste nel trasferimento di un gruppo metile CH3 alla citosina (C) delle isole CPG.

La metilazione, ipermetila/silenzia la parte di DNA interessata, limitando quindi la sua

trascrizione/espressione genica. Negli adulti, questa modificazione può avvenire anche solo in

maniera temporanea (gene che quindi prima non si esprime e poi si esprime).

CAPITOLO 8.2: ACETILAZIONE ISTONICA

L’acetilazione fa trasferire un gruppo acetile sugli istoni: questo trasferimento neutralizza

parzialmente la carica degli istoni e quindi il legame di questi con il DNA si rilassa/diventa più debole

e quindi è possibile che la parte di DNA venga trascritta (maggior trascrizione) (se si hanno due

sequenze di DNA uguali, una acetilata e una no, si esprimerà solo quella acetilata). Se si fa la de-

acetilazione si ricrea la eterocromatina e quindi contro la trascrizione del DNA che è minore. 40

CAPITOLO 8.3: FOLATI E ALTERAZIONE DELLA MIOGENESI

I folati fanno parte della vitamina B12 (acido folico) e sono importanti perché implicati in tantissimi

meccanismi di crescita muscolare e cellulare.

L’MTHFR (metilen-tetra-idrofolato reduttasi) è un enzima (in realtà è il gene che codifica poi il

corrispettivo enzima) impiegato nella metilazione del DNA, fa anche parte del ciclo dei folati e

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interagisce con l’omocisteina che è un predittivo di malattie cardiovascolari quando sale.

Di questo MTHFR esistono due polimorfismi (SNPs) precisi: C667T e A1298C. I soggetti che hanno

mutazioni a questi geni (o anche quelle A2756G e A66G) presentano una maggiore miogenesi a

causa della ipometilazione del DNA: a causa di questa, il DNA viene trascritto maggiormente.

Succede questo perché I geni che vengono trascritto sono quelli potrebbero essere utili in qualche

modo (cioè non sono scelti a caso dall’organismo): in questo caso, vengono trascritti infatti i geni

MyoD e miosina che sono importanti nella miogenesi. Quindi si registra un’espressione maggiore di

alcune proteine miogeniche (MyoD e miosina appunto) della miogenesi che quindi fanno aumentare

la massa muscolare. Questa mutazione si registra principalmente negli atleti di elitè.

CAPITOLO 8.4: SPORT E GENOMA

Il DNA profiling degli atleti evidenzia polimorfismi associati con endurance, forza muscolare e

potenza. Pertanto, negli atleti si stanno rilevando sempre più polimorfismi collegati alla prestazione.

La trascrizione/espressione di geni coinvolti in attività chiave può cambiare proprio facendo sport

in modo continuo (tipo quelli del metabolismo ossidativo). Anche i fattori ambientali possono

influenzare questa trascrizione.

CAPITOLO 9: miRNA E MUSCOLO SCHELETRICO

I miRNA sono polimeri codificati dal DNA, lunghi 22 nucleotidi (sono quindi sono piccoli frammenti

di DNA) ed hanno funzione di regolazione post-trascrizionale.

Il cervello e il muscolo scheletrico hanno il maggior numero di miRNA espressi.

Hanno un effetto di silenziamento, quindi fanno trascrivere meno i geni quando sono espressi (se i

miRNA sono prodotti in meno si avrà una ipertrascrizione dei geni e quindi espressione proteica più

alta).

Siccome si trovano anche nei muscoli (esistono anche alcuni proprio specifici di essi chiamati

maio-mirna [mymoirs]) influenzano la prestazione. Durante il differenziamento dei mioblasti (da

mioblasti a miotubi) si attivano tanti geni e i miRNA sono importanti perché vanno ad accendere o

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La vitamina B12 fa scendere l’omocisteina.

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spegnere questi geni che fanno passare da una parte all’altra del differenziamento: a fare questo

sono proprio i myomirs.

Sono identificati con un numero preceduto dalla sigla miR. Ogni miRNA può interagire con più geni,

quindi più geni possono essere silenziati dallo stesso miRNA.

I miRNA vengono trascritti dalle polimerasi cosi come gli RNA messaggeri (che è il DNA trascritto).

Questi miRNA sono presenti sia in circolo (quelli del plasma oggi sono oggetto di studio perché pare

coinvolti nella formazione dei tumori) sia nei tessuti.

Gli miRNA sono un meccanismo di repressione, cioè una volta legati al messaggero, questo non si

esprime più. CAPITOLO 9.1: GENOMICA DELLA NUTRIZIONE

La genomica della nutrizione è la scienza che studia le interazioni tra geni, nutrienti e salute.

Questa, si divide in (sono due cose comunque strettamente collegate e che camminano in parallelo):

• Nutrigenetica, quando si hanno delle variazioni a livello genetico (mutazioni di DNA), cioè

come la nutrizione influenza il genotipo

• Nutrigenomica, non si hanno variazioni del Dna ma come la nutrizione può far variare

l’espressione di alcuni geni e quindi avere un fenotipo diverso. Nasce già nel 1996

Nel 2004 nasce NUGO, cioè lo studio della nutrigenomica, ora è un’associazione di università e

istituti di ricerca in espansione.

In queste, è importante quindi vedere come l’organismo risponde ai nutrienti (carboidrati, lipidi,

fibre ecc.): tutti questi infatti hanno una risposta nell’organismo che varia da persona a persona

avendo quindi effetti positivi o negativi sulla salute. Ci sono vari fenomeni quindi che devono

coesistere:

• Digestione

• Assorbimento

• Utilizzazione cellulare

• Interazione con proteine, enzimi cellulari

• Interazioni con geni nel nucleo cellulare

Tutti questi fenomeni sono diversi in ogni persona.

Attraverso la nutrigenetica si possono scoprire quali sono le variazioni dei geni che possono essere

associate a patologie:

• Cardiovascolari, quindi studiare il ruolo dei grassi e del colesterolo della dieta

• Ipertensione arteriosa e la sensibilità al sodio alimentare

• Diabete e sensibilità all’insulina 42

Gli scopi di queste due componenti sono provvedere alla migliore nutrizione nella popolazione in

generale e in sottogruppi e nel singolo individuo per favorire il raggiungimento dello stato di salute

e, inoltre, sono adoperate per ottimizzare lo stato di salute e prevenire le patologie.

CAPITOLO 9.2: POLIMORFISMO DEL GENE PER LA MTHFR E

METABOLISMO DEI FOLATI

La MTHFR è coinvolta nel metabolismo dei folati. Il polimorfismo C/T nella posizione 4677 del gene,

comporta una sostituzione di alanina in valina nella proteina con una riduzione dell’attività

enzimatica delle MTHFR.

I portatori omozigoti per MTHFR (T/T) mostrano livelli più bassi di folati e maggiori livelli di

omocisteina con aumento del rischio di patologie cardiovascolari. Questi soggetti hanno beneficio

dalla supplementazione della dieta con folati.

Pertanto, questa è l’ennesima dimostrazione che è importante conoscere il genotipo delle persone

per adeguare la dieta.

CAPITOLO 9.3: POLIMRFISMO DI APOA1 E CONTENUTO DI PUFA NELLA

DIETA

Per PUFA si intendono gli acidi grassi liberi.

L’alipoproteina A1 (APOA1) è il principale componente delle HDL plasmatiche (cioè si trovano su

queste). Le HDL sono implicate nel trasporto del colesterolo dai tessuti al fegato (infatti sono

lipoproteine ad alta densità che trasportato il colesterolo dalla periferia al fegato). Se l’LDL è troppo

alto, siccome queste non possono scaricare colesterolo nei tessuti causa numero limitato di

recettori, queste si vanno ad accumulare nelle vene e formano il tappo generando aterosclerosi.

Quindi è importante avere un alto numero di HDL e basso di LDL.

Evidenze sperimentali hanno evidenziato che i livelli di HDL sono in rapporto al contenuto di PUFA

nella dieta.

Quando c’è polimorfismo c’è correlazione tra numero di HDL e numero di PUFA: queste persone

quindi possono assumere più acidi grassi in quanto hanno un metabolismo più attivo. Nelle donne

invece questa cosa è inversa. 43

CAPITOLO 9.3: APOE ED IPERCOLESTEROLEMIA

Il gene APOE è situato sul cromosoma 19 e codifica per l’alipoproteina E (APOE), una proteina

plasmatica, coinvolta nel trasporto del colesterolo, che si lega alla proteina amiloide.

Sono presenti tre isoforme di ApoE: 2, 3, 4.

Diversi studi hanno evidenziato che i soggetti portatori dell’allele 4 dell’ApoE presentano livelli più

elevati di colesterolo totale e LDL e quindi hanno un rischio maggiore di patologie cardiovascolari.

Tale fattore di rischio è presente soprattutto nelle persone anziane e quindi l’APOE può essere

considerato un fattore genetico di rischio per l’infarto in età avanzata (quindi i portatori di questa

mutazione, sono più suscettibili di patologie cardiovascolari perché hanno più LDL).

CAPITOLO 9.4: NUTRIGENOMICA

La nutrigenomica studia gli effetti del cibo e dei suoi componenti sull’espressione genica.

Oggi i nutrienti infatti, sono visti non solo come elementi energetici ma anche come segnali che

comunicano con le cellule. I nutrienti vengono rilevati da un sistema di sensori nella cellula che le

permette di ottenere informazioni in merito all’ambiente: abbondanza o restrizione calorica,

carenza o restrizione di uno specifico nutriente ecc.

Il sistema sensoriale che interpreta le informazioni da nutrienti comprende recettori di membrana,

apparato di trasduzione del segnale, fattori di trascrizione e cofattori.

Una volta che il segnale interagisce con un tale sistema sensoriale, specifici geni vengono espressi e

possono derivarne cambiamenti dell’espressione proteica e della produzione di metaboliti, secondo

il livello di nutrienti che la cellula percepisce.

E’ basata oggi sulla tecnologia “high-throughput” ad alto rendimento che permette di studiare come

i singoli nutrienti possono influenzare l’espressione di migliaia di geni presenti nel genoma in un

unico run.

L’espressione dei geni può essere contrastata dall’attività fisica.

La nutrigenomica prende in considerazione le proteine, i messaggeri e i metaboliti e vede come

sono influenzati dall’alimentazione e anche dallo sport (quindi stile di vita sano).

I nutrienti quindi sono componenti/molecole biologicamente attivi e possono regolare diverse cose

come il differenziamento cellulare, sull’apoptosi o sulla crescita cellulare, sulla riparazione del DNA,

sulla regolazione ormonale ecc.

I nutraceutici, cioè sostanze che possono aumentare una risposta positiva nelle cellule e si trovano

negli alimenti (quindi sono anche loro dei componenti biologicamente attivi), comprendono:

integratori, micronutrienti, alimenti funzionali, polifenoli, glucosilonati, carotenoidi. 44

Avere un’alimentazione “molto colorata” aiuta in quanto fa assumere tutti questi nutraceutici

Esistono dei programmi bio-informatici che fanno capire subito i nutraceutici su quali geni agiscono

e quin