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Nutrienti e geni:
un dialogo alla base della nostra salute
Dr. M. Salamone, Biologo, Resp. Scientifico Metagenics Italia srl.
1) Una riflessione sui sistemi biologici
2) L’essere umano come ecosistema
3) Geni umani e geni alieni
4) Geni che si accendono e che si spengono
5) I geni in continuo «ascolto» dei segnali ambientali
6) I nutrienti mandano forti segnali al nostro patrimonio genetico
- Esempio vitamina D
- Esempio Leucina
7) Concetto di sostanze bioattive
8) Le sostanze bioattive influenzano l’espressione genica
- Esempio della curcumina
9) L’era della nutrigenomica e delle scienze «omiche»
- Esempio Vit B9 - 5Mthfr -metilazione
10) Come usare queste conoscenze per esprimere al meglio il nostro
potenziale genetico (take home message)
Sommario
1) Una riflessione sui sistemi biologici
2) L’essere umano come ecosistema
3) Geni umani e geni alieni
4) Geni che si accendono e che si spengono
5) I geni in continuo «ascolto» dei segnali ambientali
6) I nutrienti mandano forti segnali al nostro patrimonio genetico
- Esempio vitamina D
- Esempio Leucina
7) Concetto di sostanze bioattive
8) Le sostanze bioattive influenzano l’espressione genica
- Esempio della curcumina
9) L’era della nutrigenomica e delle scienze «omiche»
- Esempio Vit B9 - 5Mthfr -metilazione
10) Come usare queste conoscenze per esprimere al meglio il nostro
potenziale genetico (take home message)
Sommario
Sistemi biologici e aspetti eziofisiopatologici
Biologia dei sistemi
IL RUOLO DEI NUTRIENTI:
• FONTE ENERGETICA (Potere calorico)
• FONTE DI MACRO e MICRONUTRIENTI (Per la rigenerazione tissutale)
• AZIONE REGOLATORIA SUL METABOLISMO e OMEOSTASI SISTEMICA
• AZIONE EPIGENETICA (Sull’espressione dei geni)
Io so contare
le calorie..
Cosa regola questa
incredibile
complessità?
Genomica nutrizionale
Dna Rna
Proteine
(enzimi)
Metaboliti
Nutrienti e sostanze
bioattive
Sequencing – Trascrittomica – Proteomica - Metabolomica
Dna Rna
Proteine
(enzimi)
Metaboliti
Chi accende e spegne i nostri geni?
Nutrienti e sostanze
bioattive
Farmaci
Inquinanti
ambientali
Ambiente e tempo
(cronobiologia)
La disponibilità energetica cellulare gioca un ruolo
chiave nei sistemi biologici sostenendo:
- Sintesi proteica
-Riparazione di DNA-RNA
- Manutenzione dell’apparato trascrizionale
- Bilanciamento e controllo dello Stress Ossidativo
- Leucina e AA ramificati
- Arginina
- Inositolo
- Creatina
- Ribosio
- CoQ10
- Micronutrienti (Vitamine minerali)
1) Una riflessione sui sistemi biologici
2) L’essere umano come ecosistema
3) Geni umani e geni alieni
4) Geni che si accendono e che si spengono
5) I geni in continuo «ascolto» dei segnali ambientali
6) I nutrienti mandano forti segnali al nostro patrimonio genetico
- Esempio vitamina D
- Esempio Leucina
7) Concetto di sostanze bioattive
8) Le sostanze bioattive influenzano l’espressione genica
- Esempio della curcumina
9) L’era della nutrigenomica e delle scienze «omiche»
- Esempio Vit B9 - 5Mthfr -metilazione
10) Come usare queste conoscenze per esprimere al meglio il nostro
potenziale genetico (take home message)
Sommario
Salute come stato di equilibrio
tra i pricipali sistemi funzionali dell’organismo
Ecosistema intestinale
Sistema immunitario
Infiammazione
Funzione detossicante epatica
Gestione dello stress ossidativo
Identità personale e attività psichica
Produzione di energia cellulare e meccanismi di
riparazione del materiale genetico
I sistemi omeostatici si influenzano a vicenda
in maniera rilevante
Ecosistema intestinale
Sistema immunitario
Infiammazione
Funzione detossicante epatica
Gestione dello stress ossidativo
Identità personale e attività psichica
Produzione di energia cellulare e meccanismi di
riparazione del materiale genetico
1) Una riflessione sui sistemi biologici
2) L’essere umano come ecosistema
3) Geni umani e geni alieni
4) Geni che si accendono e che si spengono
5) I geni in continuo «ascolto» dei segnali ambientali
6) I nutrienti mandano forti segnali al nostro patrimonio genetico
- Esempio vitamina D
- Esempio Leucina
7) Concetto di sostanze bioattive
8) Le sostanze bioattive influenzano l’espressione genica
- Esempio della curcumina
9) L’era della nutrigenomica e delle scienze «omiche»
- Esempio Vit B9 - 5Mthfr -metilazione
10) Come usare queste conoscenze per esprimere al meglio il nostro
potenziale genetico (take home message)
Sommario
Il microbioma intestinale contiene oltre mille
specie (1014 cellule) di batteri + virus e funghi.
Le cellule di batteri presenti nel nostro
intestino sono 1000 volte piu’ numerose
delle cellule umane dell’intero organismo
Siamo uomini o batteri ?
 Un secondo genoma « acquisito »
 Una simbiosi straordinaria
Il nostro microbiota
3,5 MILIONI DI GENI CODIFICANTI
Genoma dinamico
1) Una riflessione sui sistemi biologici
2) L’essere umano come ecosistema
3) Geni umani e geni alieni
4) Geni che si accendono e che si spengono
5) I geni in continuo «ascolto» dei segnali ambientali
6) I nutrienti mandano forti segnali al nostro patrimonio genetico
- Esempio vitamina D
- Esempio Leucina
7) Concetto di sostanze bioattive
8) Le sostanze bioattive influenzano l’espressione genica
- Esempio della curcumina
9) L’era della nutrigenomica e delle scienze «omiche»
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10) Come usare queste conoscenze per esprimere al meglio il nostro
potenziale genetico (take home message)
Sommario
SENSORE LIPIDICO
LIPIDE
ALIMENTARE
ESPRESSIONE
GENICA
Regolazione dell’espressione genica
da parte di segnali ambientali come i nutrienti
Nutrienti e geni: un dialogo alla base della nostra salute
Nutrienti e geni: un dialogo alla base della nostra salute
Ornish et al Pnas 2008
Effetto di una dieta ipocalorica ed esercizio fisico
sui parametri metabolici e sull’espressione genica
in pazienti affetti da tumore prostatico
1) Una riflessione sui sistemi biologici
2) L’essere umano come ecosistema
3) Geni umani e geni alieni
4) Geni che si accendono e che si spengono
5) I geni in continuo «ascolto» dei segnali ambientali
6) I nutrienti mandano forti segnali al nostro patrimonio genetico
- Esempio vitamina D
- Esempio Leucina
7) Concetto di sostanze bioattive
8) Le sostanze bioattive influenzano l’espressione genica
- Esempio della curcumina
9) L’era della nutrigenomica e delle scienze «omiche»
- Esempio Vit B9 - 5Mthfr -metilazione
10) Come usare queste conoscenze per esprimere al meglio il nostro
potenziale genetico (take home message)
Sommario
La superfamiglia dei recettori nucleari
I rapporti con «l’esterno» e il ruolo delle barriere:
Intestino Cute
Stratificazione e livelli funzionali delle barriere
• Una ridotta presenza di
glutammina aumenta la
permeabilità
• Una riduzione della
glutammina nell’IBS si associa
con aumentata permeabilità
• Una integrazione con
glutammina può essere
utile nella Leaky gut
syndrome e nell’IBS
Modulazione della permeabilità intestinale
da parte della glutammina
Prof. Nicola Sponsiello
Dott. Stefano Belgeri
Dott. Roberto Conte
Dott. Daniele Carandini
Dott. Maurizio Salamone
NUTRIMONIUM % CONTROLS % RACE %
RECEIVED FORMS 47 140 705
DROPOUTS 24 51,1% 52 37,1% 322 46,2%
DROPOUTS FOR GI
PROBLEMS 1 4,2% 6 11,5% 0,0%
3 TIMES (in %) MORE DROPOUTS FOR GI PROBLEMs
IN CONTROL GROUP COMPARED TO Nutrimonium group
1) Una riflessione sui sistemi biologici
2) L’essere umano come ecosistema
3) Geni umani e geni alieni
4) Geni che si accendono e che si spengono
5) I geni in continuo «ascolto» dei segnali ambientali
6) I nutrienti mandano forti segnali al nostro patrimonio genetico
- Esempio: Vit. D
- Esempio Leucina
7) Concetto di sostanze bioattive
8) Le sostanze bioattive influenzano l’espressione genica
- Esempio della curcumina
9) L’era della nutrigenomica e delle scienze «omiche»
- Esempio Vit B9 - 5Mthfr -metilazione
10) Come usare queste conoscenze per esprimere al meglio il nostro
potenziale genetico (take home message)
Sommario
Ruolo epigenetico dei nutrienti: la Vitamina D
La vitamina D è un ormone dagli effetti pleiotropici.
Essa agisce su oltre 2.100 geni con effetti scheletrici ed extra-scheletrici (1)
Vitamin D for Health: A Global Perspective Arash Hossein-nezhad, Michael F. Holick Mayo Clinic proceedings
Epigenetica
e fenotipo
Il fenotipo può subire modificazioni
suscettibili di essere trasmesse alla
progenie anche senza alterazioni
dell’informazione genetica ma in
conseguenza di influenze
ambientali che producono un
diverso pattern di espressione
genica
Vitamina D e
muscolo
I recettori per la vitamina D sono
presenti sulle cellule muscolari.
La vitamina D è in grado di stimolare
la produzione di proteine muscolari e
di favorire il trasporto del calcio
essenziale nella contrazione
muscolare.
L’ipovitaminosi D è associata a
quadri di miopatia prossimale,
sarcopenia e di riduzione della forza
muscolare, con disturbi dell’equilibrio
e con conseguente aumento del
rischio di cadute e quindi di fratture.
Vitamina D
e muscolo
Livelli adeguati di vitamina D
sono importanti per favorire la
crescita muscolare, la forza
e la massa.
Fondamentali nella
sintesi proteica muscolare
L-Leucina
Leucina
Iso-Leucina
Valina
La L- Leucina è un
attivatore metabolico
diretto
con potente azione sul:
- METABOLISMO PROTEICO
- METABOLISMO GLUCIDICO
Leucina e sintesi proteica
miofibrillare DBPC study
ACIDI GRASSIEICOSANOIDI AC. CoA
Isoprenoidi
7-Deidro Colesterolo (vit.
D)
COLESTEROLO
OSSISTEROLI
ACIDI BILIARI
PPARa
LXR
FXR
VDR
Saturi
MUFA PUFA
PPARg
Gli acidi grassi sono potenti segnali epigenetici
Methionine synthaseMetilcobalamina
Succinyl CoA Malonyl CoA
Isomerization
Deoxyadenosylcobalamin
Lipids
Ligand
PPAR/RXR
heterodimer CIS retinoic ACID
Ligand
CO-REPRESSORS
CO-ACTIVATORS
(2)
(1) TGACCT TGACCT AGTT
PPRE
2) PPAR/RXR heterodimer
1) DNA sequence to which the activated PPAR binds
The whole sequence is called the peroxisome proliferator responsive element (PPRE)
PPAR RXR
Dato che l’espressione
genica dipende
dall’attivazione di PPARs e
dal loro legame con il DNA il
meccanismo
co-repressore/co-attivatore
deve essere considerato uno
dei più potenti sistemi di
regolazione
Recettori attivati da PPRs e nutrienti con
attività modulatoria
1) Una riflessione sui sistemi biologici
2) L’essere umano come ecosistema
3) Geni umani e geni alieni
4) Geni che si accendono e che si spengono
5) I geni in continuo «ascolto» dei segnali ambientali
6) I nutrienti mandano forti segnali al nostro patrimonio genetico
- Esempio vitamina D
- Esempio Leucina
7) Concetto di sostanze bioattive
8) Le sostanze bioattive influenzano l’espressione genica
- Esempio della curcumina
9) L’era della nutrigenomica e delle scienze «omiche»
- Esempio Vit B9 - 5Mthfr -metilazione
10) Come usare queste conoscenze per esprimere al meglio il nostro
potenziale genetico (take home message)
Sommario
Macronutrienti(Proteine Carboidrati, Grassi, Acqua e fibre)
Micronutrienti (Vitamine e minerali)
Sostanze bioattive (sostanze di origine vegetale, fungina o batterica
con attività biologica)
Nutrienti propriamente detti
e sostanze bioattive di origine naturale
I Fitati, esempio di antinutriente
1) Una riflessione sui sistemi biologici
2) L’essere umano come ecosistema
3) Geni umani e geni alieni
4) Geni che si accendono e che si spengono
5) I geni in continuo «ascolto» dei segnali ambientali
6) I nutrienti mandano forti segnali al nostro patrimonio genetico
- Esempio vitamina D
- Esempio Leucina
7) Concetto di sostanze bioattive
8) Le sostanze bioattive influenzano l’espressione genica
- Esempio della curcumina
9) L’era della nutrigenomica e delle scienze «omiche»
- Esempio Vit B9 - 5Mthfr -metilazione
10) Come usare queste conoscenze per esprimere al meglio il nostro
potenziale genetico (take home message)
Sommario
Pianta Curcuma longa L.
(turmeric)
Alta circa 1 metro con fiori di circa 20 cm.
Curcuma longa
rizoma
Curcuma longa
estratto secco di rizoma
Le sostanze bioattive influenzano l’espressione genica: la curcumina
Curcumina
estratto standardizzato
titolato in curcuminoridi
Ajaikumar B. et al. Cancer Letters 2008
Curcumin inhibits proliferation, invasion, angiogenesis and
metastasis of different cancers through interaction with multiple cell
signaling proteins
Ajaikumar B. et al. Cancer Letters 2008
Curcumin inhibits proliferation, invasion, angiogenesis and
metastasis of different cancers through interaction with multiple cell
signaling proteins
Nutrienti e geni: un dialogo alla base della nostra salute
Curcumina vegetale
Rizoma di curcuma
Curcumina estratto(1)
Fitosoma (1) Oli (1) Ciclodestrina(1) Solubilizzante (2)
X 1,3 - 7X 7,9 X 45,9 X 185
X 7,3
• (1) Jäger et al, Nutrition Journal 2014, 13:11, comparative absorption of
curcumin formulations.
• (2) Schiborr et al, Mol. Nutr. Food Res. 2014, 58, 516-527.
Effetto di diverse tecnologie
sulla biodisponibilità della curcumina
Tra intestino
e salute
generale
c’è di mezzo
il fegato
Approccio nutraceutico integrativo per la salute del fegato
Attivatori metabolici e modulatori
insulinici (Cr, Zn, BCAA (leucina),
Proteine siero, Vit. B)
Possono ridurre la steatosi in
pazienti con insulino-resistenza e
contrastare sindrome metabolica
Ipolipemizzanti
(Omega 3, monacolina)
Possono contribuire a
ridurre la steatosi
Approccio metabolico
(reversibilità della steatosi)
Approccio «citoprotettivo»
(contro lo stress ossidativo che determina morte cellulare)
Vit.E, EGCG,
Ac. Ellagico, Nac,
Glutatione,
Ac Lipoico
Antiossidanti
Dieta,
esercizio fisico
Silimarina, Curcumina
Previene lo stress
ossidativo e riduce
l’attivazione delle cellule
stellate epatiche: riduzione
della fibrosi
Approccio «portale»
asse «intestino-fegato» e leaky gut syndrome
Probiotici Prebiotici
(Fos, Inulina, butirrato)
GlutamminaDieta ed
esercizio fisico
Carciofo,
Crescione
Azione
coleretica
e colagoga
Vitamine e
minerali
Modulatori
infiammazione
(Curcuma, EPA, DHA,
Boswellia)
Contro - inflamaging
Zn, Cu, Se,
Nac
Cofattori
enzimi
Fase I e II
Colina,
L-Treonina
NaSO4
Elementi di
coniugazione
1) Una riflessione sui sistemi biologici
2) L’essere umano come ecosistema
3) Geni umani e geni alieni
4) Geni che si accendono e che si spengono
5) I geni in continuo «ascolto» dei segnali ambientali
6) I nutrienti mandano forti segnali al nostro patrimonio genetico
- Esempio vitamina D
- Esempio Leucina
7) Concetto di sostanze bioattive
8) Le sostanze bioattive influenzano l’espressione genica
- Esempio della curcumina
9) L’era della nutrigenomica e delle scienze «omiche»
- Esempio Vit B9 - 5Mthfr -metilazione
10) Come usare queste conoscenze per esprimere al meglio il nostro
potenziale genetico (take home message)
Sommario
Vit. B9 e omocisteinemia
Gene MTHFR
677C = Attivo al 100%
677T = Attivo al ᷉35%
20 %
Italiani
TT
20%
Italiani con attivita MTHFRr
ridotta fino al 65%
• RISCHIO AUMENTATO PER IPEROMOCISTEINEMIA
• RISCHIO TOSSICITA’ DA ECCESSO DI ACIDO FOLICO
• RISCHIO AUMENTATO DI CARENZE NUTRIZIONALI
Nutrigenomica e altri SNP’s
legati al metabolismo dei folati
BHMT G742A (rs3733890),
MCP1 A251G (rs1024611),
MTHFR C677T (rs1801133),
MTHFR A1298C (rs1801131),
MTR A2756G (rs1805087),
MTRR A66G (rs18013940),
SHMT C1420T (rs1979277),
TCN2 C777G (rs1801198)
CBS 844 inserzione 68
DHFR delezione introne 1 19-base
CH3
CH3
La metilazione del DNA nelle isole CpG blocca la
trascrizione del DNA
Alimenti che favoriscono la metilazione
Nutriente Alimento
Metionina Semi di sesamo, noci del Brasile, pesce, peperoni, spinaci
Folati Ortaggi a foglia, semi di girasole, lievito di birra, fegato
Vitamina B12 Carne, fegato, crostacei, latte
Vitamina B6 Carni, prodotti di cereali integrali, verdure, frutta a guscio
Colina Tuorli d'uovo, fegato, soia, manzo, pollo, vitello e tacchino
Betaina Grano, spinaci, frutti di mare, e barbabietole da zucchero
Forme sintetiche Forme attive
Acido folico
VIT.
B9 5 Metil tetraidrofolato
Non attivo (provitamina) Attivo
Problemi con polimorfismo 5MTHFR Adatto a chiunque
Non passa barriera ematoencefalica
e placentare
Passa la barriera ematoencefalica e
placentare.
Cianocobalamina
VIT
B12 Metilcobalamin
Non presente negli organismi viventi Forma fisiologica
Deve essere attivata Forma attiva
Attività ridotta dalla cottura e alta
temperatura
Molto stabile, resiste 100°C fper 20
minuti
Hcl Piridossina
Vit.
B6 Piridossal fosfato
Rischi di tossicità per introiti eccessivi Mai tossica anche ad alti dosaggi
Riboflavina
Vit.
B2 Riboflavina 5' fostato
Deve essere attivata Attivo
Ridotto assorbimento nei problemi
intestinali Facilmente assorbito
1) Una riflessione sui sistemi biologici
2) L’essere umano come ecosistema
3) Geni umani e geni alieni
4) Geni che si accendono e che si spengono
5) I geni in continuo «ascolto» dei segnali ambientali
6) I nutrienti mandano forti segnali al nostro patrimonio genetico
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7) Concetto di sostanze bioattive
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9) L’era della nutrigenomica e delle scienze «omiche»
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10) Come usare queste conoscenze per esprimere al meglio il nostro
potenziale genetico (take home message)
Sommario
L’espressione del
potenziale genetico
individuale
e quindi anche
lo stato
di salute
dipendono dalle
predisposizioni
genetiche
ma soprattutto
dallo STILE DI VITA
Ambiente
Professione
Nutrizione
Attività
fisica
Intossicanti Potenziale
genetico
Nutrienti e geni: un dialogo alla base della nostra salute
Obiettivi nutrizionali
e di integrazione nello sportivo
• Sostenere l’immunità
• Modulare i processi infiammatori
• Sostenere il rimodellamento dell’apparato muscolo scheletrico
• Prevenire infortuni
• Favorire il recupero post allenamento e post infortunio
• Favorire il rilassamento, la gestione dello stress e modulare la
produzione di serotonina e melatonina per l’umore ed il riposo
• Supportare il fegato nella sua attività anabolica e detossicante
• Sostenere l’equilibrio dell’ecosistema intestinale e modulare la
permeabilità intestinale

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Nutrienti e geni: un dialogo alla base della nostra salute

  • 1. Nutrienti e geni: un dialogo alla base della nostra salute Dr. M. Salamone, Biologo, Resp. Scientifico Metagenics Italia srl.
  • 2. 1) Una riflessione sui sistemi biologici 2) L’essere umano come ecosistema 3) Geni umani e geni alieni 4) Geni che si accendono e che si spengono 5) I geni in continuo «ascolto» dei segnali ambientali 6) I nutrienti mandano forti segnali al nostro patrimonio genetico - Esempio vitamina D - Esempio Leucina 7) Concetto di sostanze bioattive 8) Le sostanze bioattive influenzano l’espressione genica - Esempio della curcumina 9) L’era della nutrigenomica e delle scienze «omiche» - Esempio Vit B9 - 5Mthfr -metilazione 10) Come usare queste conoscenze per esprimere al meglio il nostro potenziale genetico (take home message) Sommario
  • 3. 1) Una riflessione sui sistemi biologici 2) L’essere umano come ecosistema 3) Geni umani e geni alieni 4) Geni che si accendono e che si spengono 5) I geni in continuo «ascolto» dei segnali ambientali 6) I nutrienti mandano forti segnali al nostro patrimonio genetico - Esempio vitamina D - Esempio Leucina 7) Concetto di sostanze bioattive 8) Le sostanze bioattive influenzano l’espressione genica - Esempio della curcumina 9) L’era della nutrigenomica e delle scienze «omiche» - Esempio Vit B9 - 5Mthfr -metilazione 10) Come usare queste conoscenze per esprimere al meglio il nostro potenziale genetico (take home message) Sommario
  • 4. Sistemi biologici e aspetti eziofisiopatologici Biologia dei sistemi
  • 5. IL RUOLO DEI NUTRIENTI: • FONTE ENERGETICA (Potere calorico) • FONTE DI MACRO e MICRONUTRIENTI (Per la rigenerazione tissutale) • AZIONE REGOLATORIA SUL METABOLISMO e OMEOSTASI SISTEMICA • AZIONE EPIGENETICA (Sull’espressione dei geni) Io so contare le calorie..
  • 7. Genomica nutrizionale Dna Rna Proteine (enzimi) Metaboliti Nutrienti e sostanze bioattive Sequencing – Trascrittomica – Proteomica - Metabolomica
  • 8. Dna Rna Proteine (enzimi) Metaboliti Chi accende e spegne i nostri geni? Nutrienti e sostanze bioattive Farmaci Inquinanti ambientali Ambiente e tempo (cronobiologia)
  • 9. La disponibilità energetica cellulare gioca un ruolo chiave nei sistemi biologici sostenendo: - Sintesi proteica -Riparazione di DNA-RNA - Manutenzione dell’apparato trascrizionale - Bilanciamento e controllo dello Stress Ossidativo - Leucina e AA ramificati - Arginina - Inositolo - Creatina - Ribosio - CoQ10 - Micronutrienti (Vitamine minerali)
  • 10. 1) Una riflessione sui sistemi biologici 2) L’essere umano come ecosistema 3) Geni umani e geni alieni 4) Geni che si accendono e che si spengono 5) I geni in continuo «ascolto» dei segnali ambientali 6) I nutrienti mandano forti segnali al nostro patrimonio genetico - Esempio vitamina D - Esempio Leucina 7) Concetto di sostanze bioattive 8) Le sostanze bioattive influenzano l’espressione genica - Esempio della curcumina 9) L’era della nutrigenomica e delle scienze «omiche» - Esempio Vit B9 - 5Mthfr -metilazione 10) Come usare queste conoscenze per esprimere al meglio il nostro potenziale genetico (take home message) Sommario
  • 11. Salute come stato di equilibrio tra i pricipali sistemi funzionali dell’organismo Ecosistema intestinale Sistema immunitario Infiammazione Funzione detossicante epatica Gestione dello stress ossidativo Identità personale e attività psichica Produzione di energia cellulare e meccanismi di riparazione del materiale genetico
  • 12. I sistemi omeostatici si influenzano a vicenda in maniera rilevante Ecosistema intestinale Sistema immunitario Infiammazione Funzione detossicante epatica Gestione dello stress ossidativo Identità personale e attività psichica Produzione di energia cellulare e meccanismi di riparazione del materiale genetico
  • 13. 1) Una riflessione sui sistemi biologici 2) L’essere umano come ecosistema 3) Geni umani e geni alieni 4) Geni che si accendono e che si spengono 5) I geni in continuo «ascolto» dei segnali ambientali 6) I nutrienti mandano forti segnali al nostro patrimonio genetico - Esempio vitamina D - Esempio Leucina 7) Concetto di sostanze bioattive 8) Le sostanze bioattive influenzano l’espressione genica - Esempio della curcumina 9) L’era della nutrigenomica e delle scienze «omiche» - Esempio Vit B9 - 5Mthfr -metilazione 10) Come usare queste conoscenze per esprimere al meglio il nostro potenziale genetico (take home message) Sommario
  • 14. Il microbioma intestinale contiene oltre mille specie (1014 cellule) di batteri + virus e funghi. Le cellule di batteri presenti nel nostro intestino sono 1000 volte piu’ numerose delle cellule umane dell’intero organismo Siamo uomini o batteri ?
  • 15.  Un secondo genoma « acquisito »  Una simbiosi straordinaria Il nostro microbiota 3,5 MILIONI DI GENI CODIFICANTI Genoma dinamico
  • 16. 1) Una riflessione sui sistemi biologici 2) L’essere umano come ecosistema 3) Geni umani e geni alieni 4) Geni che si accendono e che si spengono 5) I geni in continuo «ascolto» dei segnali ambientali 6) I nutrienti mandano forti segnali al nostro patrimonio genetico - Esempio vitamina D - Esempio Leucina 7) Concetto di sostanze bioattive 8) Le sostanze bioattive influenzano l’espressione genica - Esempio della curcumina 9) L’era della nutrigenomica e delle scienze «omiche» - Esempio Vit B9 - 5Mthfr -metilazione 10) Come usare queste conoscenze per esprimere al meglio il nostro potenziale genetico (take home message) Sommario
  • 17. SENSORE LIPIDICO LIPIDE ALIMENTARE ESPRESSIONE GENICA Regolazione dell’espressione genica da parte di segnali ambientali come i nutrienti
  • 20. Ornish et al Pnas 2008 Effetto di una dieta ipocalorica ed esercizio fisico sui parametri metabolici e sull’espressione genica in pazienti affetti da tumore prostatico
  • 21. 1) Una riflessione sui sistemi biologici 2) L’essere umano come ecosistema 3) Geni umani e geni alieni 4) Geni che si accendono e che si spengono 5) I geni in continuo «ascolto» dei segnali ambientali 6) I nutrienti mandano forti segnali al nostro patrimonio genetico - Esempio vitamina D - Esempio Leucina 7) Concetto di sostanze bioattive 8) Le sostanze bioattive influenzano l’espressione genica - Esempio della curcumina 9) L’era della nutrigenomica e delle scienze «omiche» - Esempio Vit B9 - 5Mthfr -metilazione 10) Come usare queste conoscenze per esprimere al meglio il nostro potenziale genetico (take home message) Sommario
  • 22. La superfamiglia dei recettori nucleari
  • 23. I rapporti con «l’esterno» e il ruolo delle barriere: Intestino Cute
  • 24. Stratificazione e livelli funzionali delle barriere
  • 25. • Una ridotta presenza di glutammina aumenta la permeabilità • Una riduzione della glutammina nell’IBS si associa con aumentata permeabilità • Una integrazione con glutammina può essere utile nella Leaky gut syndrome e nell’IBS Modulazione della permeabilità intestinale da parte della glutammina
  • 26. Prof. Nicola Sponsiello Dott. Stefano Belgeri Dott. Roberto Conte Dott. Daniele Carandini Dott. Maurizio Salamone
  • 27. NUTRIMONIUM % CONTROLS % RACE % RECEIVED FORMS 47 140 705 DROPOUTS 24 51,1% 52 37,1% 322 46,2% DROPOUTS FOR GI PROBLEMS 1 4,2% 6 11,5% 0,0% 3 TIMES (in %) MORE DROPOUTS FOR GI PROBLEMs IN CONTROL GROUP COMPARED TO Nutrimonium group
  • 28. 1) Una riflessione sui sistemi biologici 2) L’essere umano come ecosistema 3) Geni umani e geni alieni 4) Geni che si accendono e che si spengono 5) I geni in continuo «ascolto» dei segnali ambientali 6) I nutrienti mandano forti segnali al nostro patrimonio genetico - Esempio: Vit. D - Esempio Leucina 7) Concetto di sostanze bioattive 8) Le sostanze bioattive influenzano l’espressione genica - Esempio della curcumina 9) L’era della nutrigenomica e delle scienze «omiche» - Esempio Vit B9 - 5Mthfr -metilazione 10) Come usare queste conoscenze per esprimere al meglio il nostro potenziale genetico (take home message) Sommario
  • 29. Ruolo epigenetico dei nutrienti: la Vitamina D La vitamina D è un ormone dagli effetti pleiotropici. Essa agisce su oltre 2.100 geni con effetti scheletrici ed extra-scheletrici (1) Vitamin D for Health: A Global Perspective Arash Hossein-nezhad, Michael F. Holick Mayo Clinic proceedings
  • 30. Epigenetica e fenotipo Il fenotipo può subire modificazioni suscettibili di essere trasmesse alla progenie anche senza alterazioni dell’informazione genetica ma in conseguenza di influenze ambientali che producono un diverso pattern di espressione genica
  • 31. Vitamina D e muscolo I recettori per la vitamina D sono presenti sulle cellule muscolari. La vitamina D è in grado di stimolare la produzione di proteine muscolari e di favorire il trasporto del calcio essenziale nella contrazione muscolare. L’ipovitaminosi D è associata a quadri di miopatia prossimale, sarcopenia e di riduzione della forza muscolare, con disturbi dell’equilibrio e con conseguente aumento del rischio di cadute e quindi di fratture.
  • 32. Vitamina D e muscolo Livelli adeguati di vitamina D sono importanti per favorire la crescita muscolare, la forza e la massa. Fondamentali nella sintesi proteica muscolare
  • 33. L-Leucina Leucina Iso-Leucina Valina La L- Leucina è un attivatore metabolico diretto con potente azione sul: - METABOLISMO PROTEICO - METABOLISMO GLUCIDICO
  • 34. Leucina e sintesi proteica miofibrillare DBPC study
  • 35. ACIDI GRASSIEICOSANOIDI AC. CoA Isoprenoidi 7-Deidro Colesterolo (vit. D) COLESTEROLO OSSISTEROLI ACIDI BILIARI PPARa LXR FXR VDR Saturi MUFA PUFA PPARg Gli acidi grassi sono potenti segnali epigenetici
  • 36. Methionine synthaseMetilcobalamina Succinyl CoA Malonyl CoA Isomerization Deoxyadenosylcobalamin Lipids Ligand PPAR/RXR heterodimer CIS retinoic ACID Ligand CO-REPRESSORS CO-ACTIVATORS (2) (1) TGACCT TGACCT AGTT PPRE 2) PPAR/RXR heterodimer 1) DNA sequence to which the activated PPAR binds The whole sequence is called the peroxisome proliferator responsive element (PPRE) PPAR RXR Dato che l’espressione genica dipende dall’attivazione di PPARs e dal loro legame con il DNA il meccanismo co-repressore/co-attivatore deve essere considerato uno dei più potenti sistemi di regolazione Recettori attivati da PPRs e nutrienti con attività modulatoria
  • 37. 1) Una riflessione sui sistemi biologici 2) L’essere umano come ecosistema 3) Geni umani e geni alieni 4) Geni che si accendono e che si spengono 5) I geni in continuo «ascolto» dei segnali ambientali 6) I nutrienti mandano forti segnali al nostro patrimonio genetico - Esempio vitamina D - Esempio Leucina 7) Concetto di sostanze bioattive 8) Le sostanze bioattive influenzano l’espressione genica - Esempio della curcumina 9) L’era della nutrigenomica e delle scienze «omiche» - Esempio Vit B9 - 5Mthfr -metilazione 10) Come usare queste conoscenze per esprimere al meglio il nostro potenziale genetico (take home message) Sommario
  • 38. Macronutrienti(Proteine Carboidrati, Grassi, Acqua e fibre) Micronutrienti (Vitamine e minerali) Sostanze bioattive (sostanze di origine vegetale, fungina o batterica con attività biologica) Nutrienti propriamente detti e sostanze bioattive di origine naturale
  • 39. I Fitati, esempio di antinutriente
  • 40. 1) Una riflessione sui sistemi biologici 2) L’essere umano come ecosistema 3) Geni umani e geni alieni 4) Geni che si accendono e che si spengono 5) I geni in continuo «ascolto» dei segnali ambientali 6) I nutrienti mandano forti segnali al nostro patrimonio genetico - Esempio vitamina D - Esempio Leucina 7) Concetto di sostanze bioattive 8) Le sostanze bioattive influenzano l’espressione genica - Esempio della curcumina 9) L’era della nutrigenomica e delle scienze «omiche» - Esempio Vit B9 - 5Mthfr -metilazione 10) Come usare queste conoscenze per esprimere al meglio il nostro potenziale genetico (take home message) Sommario
  • 41. Pianta Curcuma longa L. (turmeric) Alta circa 1 metro con fiori di circa 20 cm. Curcuma longa rizoma Curcuma longa estratto secco di rizoma Le sostanze bioattive influenzano l’espressione genica: la curcumina Curcumina estratto standardizzato titolato in curcuminoridi
  • 42. Ajaikumar B. et al. Cancer Letters 2008 Curcumin inhibits proliferation, invasion, angiogenesis and metastasis of different cancers through interaction with multiple cell signaling proteins
  • 43. Ajaikumar B. et al. Cancer Letters 2008 Curcumin inhibits proliferation, invasion, angiogenesis and metastasis of different cancers through interaction with multiple cell signaling proteins
  • 45. Curcumina vegetale Rizoma di curcuma Curcumina estratto(1) Fitosoma (1) Oli (1) Ciclodestrina(1) Solubilizzante (2) X 1,3 - 7X 7,9 X 45,9 X 185 X 7,3 • (1) Jäger et al, Nutrition Journal 2014, 13:11, comparative absorption of curcumin formulations. • (2) Schiborr et al, Mol. Nutr. Food Res. 2014, 58, 516-527. Effetto di diverse tecnologie sulla biodisponibilità della curcumina
  • 47. Approccio nutraceutico integrativo per la salute del fegato Attivatori metabolici e modulatori insulinici (Cr, Zn, BCAA (leucina), Proteine siero, Vit. B) Possono ridurre la steatosi in pazienti con insulino-resistenza e contrastare sindrome metabolica Ipolipemizzanti (Omega 3, monacolina) Possono contribuire a ridurre la steatosi Approccio metabolico (reversibilità della steatosi) Approccio «citoprotettivo» (contro lo stress ossidativo che determina morte cellulare) Vit.E, EGCG, Ac. Ellagico, Nac, Glutatione, Ac Lipoico Antiossidanti Dieta, esercizio fisico Silimarina, Curcumina Previene lo stress ossidativo e riduce l’attivazione delle cellule stellate epatiche: riduzione della fibrosi Approccio «portale» asse «intestino-fegato» e leaky gut syndrome Probiotici Prebiotici (Fos, Inulina, butirrato) GlutamminaDieta ed esercizio fisico Carciofo, Crescione Azione coleretica e colagoga Vitamine e minerali Modulatori infiammazione (Curcuma, EPA, DHA, Boswellia) Contro - inflamaging Zn, Cu, Se, Nac Cofattori enzimi Fase I e II Colina, L-Treonina NaSO4 Elementi di coniugazione
  • 48. 1) Una riflessione sui sistemi biologici 2) L’essere umano come ecosistema 3) Geni umani e geni alieni 4) Geni che si accendono e che si spengono 5) I geni in continuo «ascolto» dei segnali ambientali 6) I nutrienti mandano forti segnali al nostro patrimonio genetico - Esempio vitamina D - Esempio Leucina 7) Concetto di sostanze bioattive 8) Le sostanze bioattive influenzano l’espressione genica - Esempio della curcumina 9) L’era della nutrigenomica e delle scienze «omiche» - Esempio Vit B9 - 5Mthfr -metilazione 10) Come usare queste conoscenze per esprimere al meglio il nostro potenziale genetico (take home message) Sommario
  • 49. Vit. B9 e omocisteinemia Gene MTHFR 677C = Attivo al 100% 677T = Attivo al ᷉35% 20 % Italiani TT 20% Italiani con attivita MTHFRr ridotta fino al 65% • RISCHIO AUMENTATO PER IPEROMOCISTEINEMIA • RISCHIO TOSSICITA’ DA ECCESSO DI ACIDO FOLICO • RISCHIO AUMENTATO DI CARENZE NUTRIZIONALI
  • 50. Nutrigenomica e altri SNP’s legati al metabolismo dei folati BHMT G742A (rs3733890), MCP1 A251G (rs1024611), MTHFR C677T (rs1801133), MTHFR A1298C (rs1801131), MTR A2756G (rs1805087), MTRR A66G (rs18013940), SHMT C1420T (rs1979277), TCN2 C777G (rs1801198) CBS 844 inserzione 68 DHFR delezione introne 1 19-base
  • 51. CH3 CH3 La metilazione del DNA nelle isole CpG blocca la trascrizione del DNA
  • 52. Alimenti che favoriscono la metilazione Nutriente Alimento Metionina Semi di sesamo, noci del Brasile, pesce, peperoni, spinaci Folati Ortaggi a foglia, semi di girasole, lievito di birra, fegato Vitamina B12 Carne, fegato, crostacei, latte Vitamina B6 Carni, prodotti di cereali integrali, verdure, frutta a guscio Colina Tuorli d'uovo, fegato, soia, manzo, pollo, vitello e tacchino Betaina Grano, spinaci, frutti di mare, e barbabietole da zucchero
  • 53. Forme sintetiche Forme attive Acido folico VIT. B9 5 Metil tetraidrofolato Non attivo (provitamina) Attivo Problemi con polimorfismo 5MTHFR Adatto a chiunque Non passa barriera ematoencefalica e placentare Passa la barriera ematoencefalica e placentare. Cianocobalamina VIT B12 Metilcobalamin Non presente negli organismi viventi Forma fisiologica Deve essere attivata Forma attiva Attività ridotta dalla cottura e alta temperatura Molto stabile, resiste 100°C fper 20 minuti Hcl Piridossina Vit. B6 Piridossal fosfato Rischi di tossicità per introiti eccessivi Mai tossica anche ad alti dosaggi Riboflavina Vit. B2 Riboflavina 5' fostato Deve essere attivata Attivo Ridotto assorbimento nei problemi intestinali Facilmente assorbito
  • 54. 1) Una riflessione sui sistemi biologici 2) L’essere umano come ecosistema 3) Geni umani e geni alieni 4) Geni che si accendono e che si spengono 5) I geni in continuo «ascolto» dei segnali ambientali 6) I nutrienti mandano forti segnali al nostro patrimonio genetico - Esempio vitamina D - Esempio Leucina 7) Concetto di sostanze bioattive 8) Le sostanze bioattive influenzano l’espressione genica - Esempio della curcumina 9) L’era della nutrigenomica e delle scienze «omiche» - Esempio Vit B9 - 5Mthfr -metilazione 10) Come usare queste conoscenze per esprimere al meglio il nostro potenziale genetico (take home message) Sommario
  • 55. L’espressione del potenziale genetico individuale e quindi anche lo stato di salute dipendono dalle predisposizioni genetiche ma soprattutto dallo STILE DI VITA Ambiente Professione Nutrizione Attività fisica Intossicanti Potenziale genetico
  • 57. Obiettivi nutrizionali e di integrazione nello sportivo • Sostenere l’immunità • Modulare i processi infiammatori • Sostenere il rimodellamento dell’apparato muscolo scheletrico • Prevenire infortuni • Favorire il recupero post allenamento e post infortunio • Favorire il rilassamento, la gestione dello stress e modulare la produzione di serotonina e melatonina per l’umore ed il riposo • Supportare il fegato nella sua attività anabolica e detossicante • Sostenere l’equilibrio dell’ecosistema intestinale e modulare la permeabilità intestinale