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Archivio dei tag variazioni genetiche

Fattori genetici alla base del comportamento alimentare.

Negli ultimi decenni, nei paesi industrializzati , è in crescente aumento il numero di patologie quali: obesità, diabete, dislipidemia e malattie cardiovascolari—collettivamente conosciute come sindrome metabolica.Questo a causa del benessere economico in questi paesi,unito alla vasta scelta di alimenti a disposizione, al crescente aumento dell’assunzione di cibi altamente energetici ricchi in zuccheri semplici, grassi e sale, e alla concomitante diminuzione dell’ attività fisica . Dati dell’Organizzazione Mondiale della Sanità sottolineano che l’86% delle morti e il 75% della spesa sanitaria in Europa e in Italia sono determinate da patologie croniche, che hanno come minimo comune denominatore 4 principali fattori di rischio: fumo, abuso di alcol, scorretta alimentazione e inattività fisica. Queste ultime due condizioni sono alla base dell’allarmante e continuo aumento della prevalenza di sovrappeso e di obesità nelle popolazioni occidentali e in quelle in via di sviluppo, che ha raggiunto le proporzioni di un’inarrestabile epidemia. In Europa il sovrappeso e l’obesità sono responsabili di circa l’80% dei casi di diabete tipo 2, del 55% dei casi di ipertensione arteriosa e del 35 % di casi di cardiopatia ischemica; tutto ciò si traduce in 1 milione di morti l’anno e 12 milioni di malati all’anno. Negli articoli  precedenti, abbiamo letto  che il comportamento alimentare, è una complessa interazione di fisiologia, fattori psicologici, sociali, genetici e ambientali che influenzano la frequenza del pasto, la quantità di cibo ingerito, le preferenze alimentari, e la selezione di cibo. Tuttavia, le dimensioni del pasto, la frequenza e i tempi sono almeno in parte sotto il controllo genetico. In particolare, lo studio delle varianti genetiche di ormoni neuroendocrini digestivi, come Colecistochinina (CCK), leptina e grelina, stanno fornendo nuove informazioni sul modo in cui questi ormoni e le loro varianti genetiche possono essere coinvolti nella regolazione dell’appetito e del comportamento alimentare. GHRL è localizzato sul cromosoma 3. Il prodotto di questo gene, è coinvolto nel rilascio dell’ormone della crescita. Molti studi sono stati dedicati ad indagare varianti GHRL rispetto all’obesità. Una variante comune, Leu72Met è stata associata con l’obesità, sindrome metabolica, e binge eating. La leptina e CCK lavorano in opposizione alla grelina per promuovere la sazietà. CCK è rilasciato in risposta ai lipidi e favorisce la rapida sazietà post-prandiale in contrasto all’azione a lungo termine della leptina. In un ampio studio casi-controllo di 17.000 donne obese e normopeso, che presentano varianti comuni della leptina, (rs4577902, rs2060736 e rs4731413), sono stati associati ad un aumentato numero di spuntini, ma non ad aumento delle dimensioni del pasto. CCK varianti (rs6809785, rs7611677, rs6801844 e rs6791019) sono risultati essere più associati ad un aumento delle dimensioni del pasto, ma non ad un aumento del numero di spuntini. In particolare la variante di FTO rs9939609, è stata associata ad una ridotta sazietà post-prandiale, ad una preferenza per alimenti ad alta densità energetica, e ad un aumento delle dimensioni del pasto, per cui in questo modo contribuisce ad un apporto calorico in eccesso.Il gene FTO controlla la produzione dell’ormone grelina, influenzando il comportamento alimentare, l’assunzione di calorie e la tendenza allo sviluppo del disordine corporeo. Gli studi, condotti dai ricercatori del centro di ricerca sull’obesità dell’ University College London, hanno rivelato come la presenza di una specifica variante del gene FTO, denominata rs9939609 A, correli con una minore sensazione di sazietà a seguito nei pasti. Gli individui AA, omozigoti per questa forma del gene, presentano infatti livelli alterati circolanti dell’ormone grelina, un elemento centrale del controllo neuroendocrino dell’omeostasi energetica. Un’ulteriore conferma è giunta dall’esame dell’attività cerebrale attraverso risonanza magnetica. Rispetto ai soggetti in possesso della variante comune TT del gene FTO, la condizione genetica AA correlava, infatti, con un tipo di attivazione differente nelle aree cerebrali deputate alla processazione delle sensazioni di appagamento in risposta alla vista di immagini raffiguranti cibo.Non solo, i soggetti AA e TT presentavano una risposta neurale divergente in risposta alla grelina nelle aree cerebrali deputate al controllo dell’appetito, della motivazione e del processamento delle sensazioni piacevoli. Un’ultima conferma giungeva, infine, dallo studio delle cellule periferiche dei soggetti AA, nelle quali veniva rinvenuta una maggiore trascrizione del gene FTO, come rivelato dalla presenza di elevate concentrazioni del suo RNA ed anche dell’RNA dell’ormone grelina. Il nesso tra il gene FTO e obesità sembra essere dunque piuttosto chiaro ormai, come rivelato dall’impatto di alcune sue varianti genetiche sul controllo ormonale del comportamento alimentare e del metabolismo energetico(1). Una recente ricerca ha anche approfondito il ruolo del recettore della melanocortina-4 (MC4R) che interviene nella regolazione del metabolismo e le sue varianti MC4R (rs17782313 e rs571312) che sono associate con un maggior rischio di obesità in coreani adulti di mezza età. Le melanocortine sono ormoni peptidici derivanti dal taglio proteolitico della proopiomelanocortina (POMC) e comprendono α-, β-, γ-MSH (melanocyte stimulating hormone) ed adrenocorticotropina (ACTH). Sono stati individuati cinque recettori della melanocortina (MCRs) con cui essi interagiscono. Il recettore 1 (MC1R) è espresso nei melanociti e media gli effetti sulla pigmentazione della pelle e dei capelli. Il recettore 2 (MC2R), espresso soprattutto nella corteccia surrenalica, media gli effetti dell’acetilcolina (ACTH) sulla sintesi e il rilascio dei glucocorticoidi. I recettori 3 e 4 (MC3R, MC4R) sono espressi nel cervello e soprattutto nelle aree ipotalamiche coinvolte nella regolazione del bilancio energetico. In particolare il recettore 3 (MC3R) è localizzato nell’ipotalamo e nel sistema limbico ed è espresso ad alti livelli nei neuroni arcuati, inclusi i neuroni esprimenti POMC. Il recettore 4 (MC4R) è più ampiamente distribuito nel cervello, nell’ipotalamo, nel talamo e nella corteccia. Esso è particolarmente rappresentato nel nucleo paraventricolare e nell’area ipotalamica laterale, che sono quelle più importanti nella regolazione del bilancio energetico. Il recettore 5 (MC5R) è espresso nelle ghiandole esocrine e nel muscolo scheletrico. L’alterazione o la distruzione di MC1R, MC2R e MC5R determina, rispettivamente, anomalie nella pigmentazione, nella produzione degli steroidi a livello del surrene, nella funzione delle ghiandole esocrine, ma non alterazioni nell’omeostasi energetica. Al contrario, alterazioni o distruzioni di MC3R e MC4R provocano uno scompenso nel bilancio energetico con conseguente iperfagia e obesità. La β- endorfina e gli altri peptidi MSH sembrano avere effetti sulla regolazione neuroendocrina, sul dolore, sul comportamento e sulla funzione immune. Le melanocortine mediano l’azione della leptina sul controllo dell’omeostasi energetica tramite l’interazione con i recettori della melanocortina (MC-Rs) 3 e 4 espressi nel nucleo ipotalamico laterale. La leptina (il cui nome deriva dal greco leptos che vuol dire magro) è un ormone prodotto dal tessuto adiposo e regola il senso di sazietà. I recettori MC3R ed MC4R, regolano l’omeostasi energetica principalmente attraverso il legame 2 competitivo col peptide anoressizzante α-MSH ed il peptide oressizante agouti, (AgRP). Mutazioni in eterozigosi nei recettori MC3R e MC4-R sono state riscontrate in associazione con forme precoci di obesità, accompagnate da un irregolare comportamento alimentare, una severa iperinsulinemia e un incremento nello sviluppo della massa grassa. Il deficit funzionale del recettore 4 della melanocortina (MC4R) rappresenta la causa più frequente di obesità monogenica nell’uomo con un’incidenza del 4-5% nella popolazione adulta. I dati raccolti hanno dimostrato che la variante dell’allele rs18882313 del recettore MC4R aveva una frequenza più alta nel gruppo di partecipanti di obesi. Ma soprattutto era associato ad un’assunzione maggiore di grassi (come percentuale di energia) ed un’assunzione significativamente più bassa di frutta nei soggetti con MC4R alleli minori (p <0,05). È interessante notare che c’è stata una interazione positiva tra le varianti MC4R e i livelli di stress mentale che sono stati associati con il rischio di obesità dopo aggiustamento per età, sesso, area di residenza, l’assunzione giornaliera di energia, abitudine al fumo e attività fisica (interazione p = 0,0384). Solo i soggetti con elevato stress presentavano MC4R alleli minori ed erano associati con BMI più elevati . Pertanto le interazioni di stress e di maggior introito di energia ,con il MC4R minore allele genotipo, potrebbero essere associati ad un aumentato rischio di obesità negli adulti coreani. Questa ricerca potrebbe identificare i soggetti con uno specifico MC4R alleli minori come un sottoinsieme umano di persone con una bassa tolleranza metabolica per l’assunzione eccessiva di energia, soprattutto quando sono sotto stress. Migliorare la nostra comprensione dei meccanismi con cui questi geni interagiscono e il loro potenziale di cross talk molecolare può fornire nuovi bersagli per lo sviluppo di terapie per le persone con ridotta sazietà in risposta ai pasti. Tuttavia c’è da sottolineare che queste mutazioni genetiche sono causa di meno del 30% per cento dei casi di obesità. Senza dubbio, la genetica ha la sua influenza ma essendo una patologia di tipo multifattoriale è ovvio che soprattutto l’ambiente, e la psicologia hanno la loro influenza. Esistono differenze individuali nella scelta degli alimenti che si sviluppano nella vita a causa delle diverse esperienze ed attitudini alimentari. E ci sono molti pensieri, emozioni e segnali che potrebbero portarli a mangiare di più e minare quindi il loro tentativo di mangiare più moderatamente. Diete ripetute, notevoli oscillazioni giorno per giorno nelle assunzioni, ed i tentativi di rafforzare il controllo estremamente rigido sul mangiare, sembrano tutti essere controproducenti nel controllo del peso e possono disturbare il comportamento nella scelta alimentare. Inoltre c’é da sottolineare che l’assunzione di energia durante un pasto è correlata al livello della fame e alla composizione dei macronutrienti del cibo consumato. Cibi altamente grassi danno luogo ad una maggiore assunzione di energia rispetto a cibi con alto contenuto di saccarosio, e sono meno efficaci nel sopprimere successivamente l’assunzione di cibo. Inoltre la grandezza di un pasto è influenzata sia dal livello della fame che dalla composizione dei cibi consumati.Cibi con tanti grassi (probabilmente dovuti ad un’alta densità energetica) conducono ad un eccesso passivo che genera una sazietà relativamente debole. Dunque ecco perché , capire i fattori motivazionali che guidano le  scelte alimentari,e lavorare sul significato personale del cibo, vissuto come elemento di controllo e/o perdita di controllo, può divenire un elemento terapeutico di grande validità ed efficacia,per affrontare le epidemie di obesità, diabete e malattie cardiovascolari.

Bibliografia:

1) Efthimia Karra ,Owen G.O’Daly,Agharul I.Choudhury et al.A link between FTO,grelin,and impaired brain food-cue responsivity J Clin Invest.

 

 

Fattori biologici alla base delle scelte alimentari.

Le nostre esigenze fisiologiche sono i fattori di base che determinano le nostre scelte alimentari. Per poter sopravvivere, gli esseri umani hanno bisogno di energia e sostanze nutrienti e risponderanno allo stimolo della fame e alla sensazione di sazietà .Il sistema nervoso centrale è responsabile del controllo dell’equilibrio tra stimolo della fame, appetito e assunzione di cibo.
I macronutrienti, come carboidrati, proteine e grassi, generano segnali di sazietà di diversa intensità. Le opinioni predominanti suggeriscono che i grassi abbiano un basso potere di sazietà, i carboidrati un effetto intermedio e le proteine il potere maggiore (1).
È stato dimostrato che la densità energetica della dieta esercita forti effetti sulla sazietà e che le diete a bassa densità energetica generano maggiore sazietà rispetto a quelle ad alta intensità. L’alta densità energetica dei cibi a elevato contenuto di grassi e/o zuccheri può anche portare al “sovraconsumo passivo”, fenomeno in base al quale si ingerisce involontariamente energia in eccesso senza consumare volumi aggiuntivi. Un segnale importante della sazietà può essere il volume del cibo o le dimensioni delle porzioni consumate. Molte persone non sanno quali siano le porzioni adeguate e pertanto assumono inavvertitamente energia in eccesso.

Aspetti sensoriali
Il sapore è ampiamente considerato come uno dei fattori che influenzano maggiormente il comportamento alimentare. Il sapore, in realtà, è la somma di tutti gli stimoli sensoriali prodotti dall’ingerimento del cibo. Questo non include solo il sapore vero e proprio, ma anche odore, aspetto e consistenza. Si ritiene che questi aspetti sensoriali influenzino, in particolare, le scelte alimentari istintive. Fin dai primi anni di vita, sapore e familiarità influenzano il comportamento alimentare. Una propensione per i cibi dolci e un’avversione per quelli amari sono considerate caratteristiche innate degli esseri umani, presenti fin dalla nascita (2). Preferenze di sapori e avversioni ai cibi si sviluppano tramite l’esperienza e sono influenzate dai nostri atteggiamenti, convinzioni e aspettative. (3)

Il piacere del cibo passa attraverso il gusto
La gustosità è proporzionale al piacere che si prova quando si mangia un particolare alimento. Dipende dalle proprietà sensoriali del cibo, come sapore, odore, consistenza e aspetto. Dolciumi e cibi ad alto contenuto di grassi hanno un’innegabile attrattiva sensoriale. Non sorprende quindi che il cibo non sia considerato solo come fonte di nutrimento, ma venga spesso consumato per il piacere che conferisce. L’influenza della gustosità sull’appetito e sul consumo di cibo negli esseri umani è stata oggetto di numerosi studi. All’aumentare della gustosità aumenta il consumo di cibo, ma il suo effetto sull’appetito nel periodo successivo all’assunzione non è chiaro. L’aumento della varietà degli alimenti può anche incrementare l’assunzione di cibo ed energia a breve termine ed alterare l’equilibrio energetico (4) .
Cio’ che ci induce a mangiare è principalmente il piacere che deriva dall’ingestione del cibo.Dal punto di vista evolutivo, la capacità di percepire il gusto dolce si è sviluppata per riconoscere gli zuccheri, principale fonte d’energia del corpo. Invece, la sensibilità al gusto amaro ha permesso di discriminare ciò che era potenzialmente dannoso, come per esempio l’ingestione di molti composti tossici principalmente d’origine vegetale. Oggi il gusto ha in gran parte perso questa funzione e non risulta più legato ad esigenze di sopravvivenza. Ciononostante rimane uno dei più importanti fattori nel determinare la selezione e il grado di accettazione del cibo. La percezione dei diversi gusti: dolce, salato, amaro, acido umami e grasso, avviene grazie a recettori presenti sulla superficie di cellule epiteliali specializzate (dette TRCs ossia taste receptor cells) che si trovano all’interno dei bottoni gustativi, localizzati principalmente sulla lingua. Ciascuna qualità gustativa viene rilevata attraverso un meccanismo molecolare di trasduzione differente.
La Tabella I riassume i recettori a oggi conosciuti per ogni qualità gustativa e il meccanismo di trasduzione del segnale corrispondente.(5)

Gusto Recettore Trasduzione del segnale
Amaro T2Rs Recettore accoppiato a prot.G
Dolce T1R2/T1R3 Recettore accoppiato a prot.G
Umami T1R1/T1R3 R Recettore accoppiato a prot.G
Salato ENaC-TRPV1 Canali ionici
Acido PKD2L1- PKD1L3 Canali ionici
Grasso CD36 Trasportatore di acidi grassi

Numerosi sono i geni che codificano per i recettori del gusto amaro. In particolare nell’uomo sono stati identificati una famiglia di 25 geni, detti T2Rs o TAS2Rs, localizzati sui cromosomi 12, 7 e 5 (6). I gusti dolce e umami sono guidati da recettori appartenenti alla famiglia T1R o TAS1R. In particolare il recettore per il gusto dolce è costituito dal dimero formato da T1R2 e T1R3 (7) ,mentre il T1R3 combinato con il T1R2 forma il dimero responsabile della percezione del gusto umami(8). Il recettore principale per il gusto salato è un canale epiteliale per il Na+ sensibile all’amiloride, denominato EnaC (9). Inoltre, esiste un altro possibile recettore per il salato, il canale TRPV1 appartenente alla famiglia dei canali ionici TRP (transient receptor potential) (10). Per quanto riguarda l’acido, due membri della famiglia dei canali ionici TRP, ovvero PKD1L3 e PKD2L1, sono stati indicati come possibili recettori per la percezione di questa qualità gustativa (11). Infine, il gene CD36 è stato identificato come responsabile della sensibilità ai cibi grassi (12).

Variazioni genetiche che alterano la percezione gustativa .

La percezione gustativa, può variare tra gli individui in funzione di variazioni genetiche nei geni che codificano per i recettori del gusto. Variazioni genetiche associate a differenze individuali nella percezione gustativa sono ben note per quanto riguarda i gusti amaro, dolce e umami, mentre meno conosciuta è la variabilità genetica associata alla percezione del gusto salato e acido (13). Le variazioni genetiche associate a differenze individuali nella percezione del gusto amaro sono state le più studiate. In particolare, tra questi le più conosciute sono le variazioni a carico del gene TAS2R38, associate a differenze nella capacità di percepire composti che contengono il gruppo tiocianato (N-C = S) responsabile del loro gusto amaro, come feniltiocarbamide (o PTC) e 6-n-propiltiouracile (o PROP). Questo gruppo chimico è anche presente nei glucosinati e nelle goitrine, sostanze comunemente trovate nelle crucifere ed in altre piante appartenenti alla famiglia delle Brassicacee, come broccoli, cavoli e cavolfiori (14).In base alla capacità di percepire questi composti nella popolazione si possono distinguere: coloro che non percepiscono il PTC e sostanze analoghe o “non-taster”, coloro che sono capaci di percepire il PTC o “medium-taster” e coloro che sono estremamente sensibili a questi composti o “super-taster ”(15). Circa il 75% della popolazione Caucasica è sensibile e capace di percepire il PTC e il PROP, mentre circa il 25% sono non-tasters (16). Oggi sappiamo che esistono due diverse forme del TAS2R38, la forma PAV e la forma AVI, che differiscono per tre polimorfismi a singolo nucleotide (SNPs). Queste due forme conferiscono una diversa sensibilità al PTC e il PROP. In particolare, mentre la forma AVI specifica il fenotipo non-taster, la forma PAV sembra essere specifica per il fenotipo taster. Le variazioni genetiche nel TAS2R38, comunque, spiegano circa il 55-80% della variabilità nella sensibilità al PTC/PROP, suggerendo che altri fattori sia genetici che ambientali possono contribuire a determinare il fenotipo (17).Per quanto riguarda altre qualità gustative, variazioni genetiche nei geni della famiglia TAS1R sono state associate a differenze nella percezione dei gusti dolce e umami. Per esempio varianti nelle regioni del promotore del gene TAS1R3 sono state associate con una riduzione della capacità di percepire il gusto dolce (18).Analogamente, è stato riportato che differenze genetiche a livello del gene TAS1R3 sono legate a una ridotta sensibilità all’umami, mentre differenze nel gene TAS1R1 a un aumento della sensibilità (19).Studi recenti hanno suggerito che nell’uomo variazioni nei geni che codificano per il canale TRPV1 e la beta sub-unità del canale ENaC potrebbero modificare la percezione del gusto salato (20). Infine, varianti a livello del gene CD36 sono ritenute responsabili di differenze nella capacità di percepire e riconoscere le molecole di grasso contenuti nei cibi .

Le variazioni genetiche a livello dei recettori gustativi, determinando differenze nella percezione gustativa, e possono portare anche a differenze nelle preferenze alimentari e nel consumo di cibo. Ciò può a sua volta influenzare lo stato di salute(21). Il maggior numero di studi si è focalizzato sulla relazione tra la capacità di percepire il gusto amaro del PTC o del PROP, mediata dal gene TAS2R38, e le abitudini e preferenze alimentari (22). In particolare, la percezione del gusto amaro del PROP/PTC è stata associata a differenze nella preferenza per diversi tipi di cibi, quali verdure, caffè, birra, pompelmo, peperoncino, grassi, consumo di alcool (23). Variazioni nel gene TAS2R38 sono state associate anche al maggiore consumo di fibre e di tiamina, vitamina B6 e folati, ovvero a fattori indicativi di una sana alimentazione (24). Polimorfismi del gene TAS2R43 sono correlati ad una maggiore preferenza per il caffè (25). La percezione del gusto amaro è stata anche ampiamente relata allo stato di salute. Ad esempio è stato dimostrato che la capacità di percepire il PROP, attraverso differenze nel consumo di cibi ad elevato contenuto calorico e di grassi, può influenzare l’indice di massa corporea e il rischio di sviluppare obesità (26). Studi sulla relazione tra percezione del gusto, scelte alimentari e implicazioni per la salute sono stati riportati anche per altre qualità gustative. Variazioni genetiche del gene TAS1R2, responsabile della percezione del gusto dolce, sono state associate a differenze nel consumo di zuccheri in soggetti sovrappeso ed obesi (27). Differenze nella percezione del gusto dolce sono state anche associate all’alcolismo (28) al BMI (29). Polimorfismi del gene CD36 sono stati associati ad una diversa sensibilità agli alimenti grassi, con conseguente impatto sul BMI e sul rischio di sviluppare obesità (30). In altri studi, variazioni genetiche nel gene CD36 sono stati anche legati ad elevati livelli di trigliceridi e di acidi grassi liberi (31) e alla sindrome metabolica (32).

BIBLIOGRAFIA:

1)(Stubbs et al. 1996).
2)(Steiner 1977).
3)(Clarke 1998).
4)(Sorensen et al. 2003).
5)(Purves et al., 2001) (Zhang et al., 2003).
6)(Adler et al., 2000).
7)(Li et al., 2002) (Nelson et al., 2001).
8)(Nelson et al., 2002; Zhao et al., 2003).
9)(Schiffman et al., 1983.26(Lyall et al., 2004).
10) (Huang et al., 2006) (Ishimaru et al., 2006).
11)(Fukuwatari et al., 1997; Laugerette et al., 2005).
12)(Beauchamp & Mennella, 2011; Ventura & Worobey, 2013).
13)(Kim & Drayna, 2005; Mainland & Matsunami, 2009; Shigemura et al., 2009).
14)(Bufe et al., 2005).
15)(Guo & Reed, 2001.35 Bartoshuk et al., 1994).
16)(Kim et al., 2003).
17) Fushan et al., 2009).
18(Shigemura et al., 2009).
19)(Dias et al., 2013).
20)(Keller et al., 2012).
21)(Garcia-Bailo et al., 2009).
22) Dinehart, et al., 2006; Robino et al., 2014.
23) (Keller et al., 2002; Ullrich et al., 2004; Dinehart et al., 2006; Tepper, 2008; Tsuji et al., 2012; Drewnowski
et al., 1997; Duffy, 2004; Hayes & Duffy, 2008).
24)(Feeney et al., 2011).
25)(Pirastu et al., 2014).
26)(Tepper & Ullrich, 2002; Tepper et al., 2008; Shafaie et al., 2013).
27)(Eny et al., 2010).
28)(Mennella et al., 2010).
29)(Donaldson et al., 2009).
30)(Bokor et al., 2010; Heni et al., 2011; Yun et al., 2007; Keller et al., 2012).
31)(Ma et al., 2004; Madden et al., 2008).
32)(Farook et al., 2012).