Acidi grassi e regolazione dell'espressione genica: aspetti fisiolopatologici. Effetto dei grassi saturi e insaturi sull'espressione di geni legati al metabolismo lipidico e infiammazione

1. Acidi grassi e regolazione dell’espressione genica: aspetti fisio-patologici Gianna Ferretti Università Politecnica delle Marche Ancona, 15 Settembre 2011

2. Ipotesi lipidica ( Seven Countries Study) Ruolo del colesterolo e grassi animali come responsabili delle patologie cardiovascolari. Patologie cronico-degenerative: Meccanismi molecolari e Markers biochimici Ipotesi infiammatoria Citochine proinfiammatorie Interleuchine TNFalfa Ipotesi ossidativa Ruolo del danno ossidativo alle principali macromolecole Radicali liberi , Antiossidanti endogeni ed esogeni Perossidazione lipidica delle LDL e HDL

4. 100 50 0 % Energy Low-fat meat Chicken Eggs Fish Fruit Vegetables (carrots) Nuts Honey 100 50 0 % Energy Fruit Vegetables Beans Meat Chicken Fish Processed foods Grain Milk/-products Isolated Carbohydrates Isolated Fat/Oil Alcohol 1.200.000 Generations between feast en famine Paleolithic era 2-3 Generations in energy abundance Modern Times Geni “paleolitici” e nuovi stili alimentari

5. -4x10 6 -10000 1800 1900 2000 Tempo(anni) Percentuale di energia derivata da acidi grassi (%) Grassi totali Acidi grassi saturi Acidi grassi omega 6 Acidi grassi trans Acidi grassi omega 3

6. VLDL LPL CM Remnant acidi grassi liberi Lipidi Trigliceridi Chilomicroni (CM) Effetto dei lipidi della dieta Acidi grassi Intestino

7. ox-VLDL ox-HDL Intake di acidi grassi ossidati LPL  ox-CM VLDL assembly LPL 1 2 3 4 4 Intestino Fegato assorbimento Effetto dei lipidi ossidati della dieta Ferretti G Effect Of Dietary Lipids On Paraoxonase-1 Activity And Gene Expression R Nutrition, Metabolism and Cardiovascular Diseases (in press)

9. Acidi grassi e regolazione dell’espressione genica via sensing molecular switches J Clin Invest. 2004;114:94-103 J Biol Chem. 2006;28:934-44 Endocrinology. 2006;147:1508-16 Physiol Genomics. 2007;30:192-204 Am J Clin Nutr. 2007;86(5):1515-23 PLOS ONE 2008;3(2):e1681 BMC Genomics 2008; 9:231 BMC Genomics 2008; 9:262 J Biol Chem. 2008;283:22620-7 Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2009;29:969-74. Plos One 2009;4(8):e6796 HEPATOLOGY 2010;51:511-522 Am J Clin Nutr. 2009; 90:415-24 Am J Clin Nutr. 2009 ;90:1656-64 Mol Cell Biology 2009;29:6257-67 Am J Clin Nutr. 2010;91:208-17 Dieta Acidi grassi nucleo Target gene

11. Peroxisome proliferator-activated receptors una famiglia di recettori nucleari che regolano geni coinvolti nella sintesi o catabolismo dei lipidi . Acidi grassi Membrana cellulare Membrana nucleare PPAR alfa - Affinità degli acidi grassi acidi grassi poliinsaturi (PUFA) > acidi grassi monoinsaturi (MUFA) > acid grassi saturi (SFA) Acidi grassi a lunga catena > acidi grassi a media e corta catena Idroperossidi ed eicosanoidi Target: Geni coinvolti nel catabolismo lipidico e infiammazione

12. Geni coinvolti nell’ossidazione degli acidi grassi Beta- Ossidazione perossisomi Beta- Ossidazione mitocondri Sintesi acidi grassi Sintesi trigliceridi Geni lipogenici SREBP1 Acidi grassi poliinsaturi (PUFA) e regolazione dell’espressione genic a sterol regulatory element binding protein-1 PPRE responsive element

13. Vetrino microarray ( GeneChips ) Estrazione di RNA dai campioni Marcatura cDNA labelling kit Eccitazione dei fluorocromi e valutazione segnale fluorescente ANALISI DEI DATI Rosso ( upregulation) Verde (downregulation) Giallo nessuna differenza DNA-microarray Tecnologia che permette di ottenere con un’unica analisi i profili di espressione di migliaia di geni, contemporaneamente.

18. 12256 geni espressi nei leucociti polimorfonucleati Supplemento EPA/DHA 1040 geni modificati Supplemento Alto contenuto in oleico 298 geni modificati Down-regulated 188 geni Up- regulated 537 geni Upregulated 110 geni Down -regulated 503 geni Geni coinvolti nella infiammazione Geni pro-aterogenici Overlap 140 geni Fish-oil supplementation induces anti-inflammatory gene expression profiles in human blood mononuclear cells

19. PUFA milk shake (65% PUFA) MUFA milk shake (80% MUFA) SFA milk shake 70% SFA T0 T= 6 0re dopo assunzione Effetto di un milk shake con il 70% delle calorie fornite da grassi (21 soggetti)

20. 13,365 geni espressi nei leucociti polimorfonucleati PUFA milk shake 437 geni modificati SFA milk shake 297 geni modificati Down-regulated 101 geni Up- regulated 225 geni Upregulated 196 geni Down -regulated 212 geni Geni coinvolti nello stress ossidativo, metabolismo del glutatione, infiammazione Overlap 146 geni

21. Acidi grassi e regolazione dell’espressione genica durante la gravidanza