Alimentazione e genetica / Nutrition and genetics
Alimentazione e genetica / Nutrition and genetics
Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Joseph Cotellessa
La Genomica Nutrizionale ha ricondotto a valorizzare tali antiche intuizioni, sia per il fatto che ogni individuo ha una propria individualità biochimica ed anche perché i geni della doppia elica del DNA si esprimono differenziando la loro attività genetica per poter regolare il metabolismo dei vari organi del nostro sistema vivente. Pertanto la Nutrigenomica modifica profondamente quella cultura “meccanica” che sulla base di una analogia riduzionista tra l' uomo e la macchina, imposta le diete in termini generici di “Calorie” in modo concettualmente errato proprio perché traducono la qualità specifica degli alimenti in una misura quantitativa fuorviante il corretto rapporto tra alimentazione e salute.
L'intuizione che il modo di alimentarsi svolga un ruolo essenziale sullo stato di salute pertanto faceva già parte della antica medicina, ma oggi si è tramutata in una rinnovata cultura alimentare dopo l'avvento dei recenti studi di bio-tecnologici; in tal modo le antiche intuizioni hanno ritrovato conferme in modo da poter considerare la qualità degli alimenti come medicina naturale.
La Nutrigenomica infatti sta oggi scoprendo la inadeguatezza della tradizionale dietetica alimentare, proprio in quanto alimentazione e regolazione genetica sono vincolate da una stretta relazione di induzione biunivoca. Infatti la moderna genomica nutrizionale si sviluppa come indagine trans-disciplinare, finalizzata allo studio del rapporto tra alimentazione e regolazione della espressione interattiva del genoma umano, ed in tal modo non si limita ad una obsoleta concezione dogmatica, per cui ogni specie ed ogni individuo vivente non fa altro che seguire le istruzioni dei propri geni per definire le proprie funzioni vitali, ma viceversa si propone come ricerca innovativa orientata a comprendere il complesso problema le interazioni che si configurano come variazioni metaboliche tra alimentazione e genetica.
Pertanto gli obiettivi essenziali della nutrigenomica danno luogo a differenti domini di ricerca :
- Genetica della nutrizione: caratterizzazione delle modifiche individuali del genoma che possono dare luogo a variazioni del metabolismo dei macro/micronutrienti e quindi a produrre intolleranze alimentari.
- Epigenetica della nutrizione: studio come particolari alimenti contribuiscano a regolare l'espressione genica e di conseguenza l'attività di specifici enzimi nell'individuo; cioè di come i nutrienti inducano ri-programmazioni del metabolismo. Sono comprese in questo campo le modifiche che l'alimentazione della madre apporta al metabolismo del feto e quindi al nascituro.
- Bio-chimica della nutrizione: è l'applicazione pratica della Nutrigenomica finalizzata ad ottenere il miglior “fitness-metabolico” specifico del vari organi di un organismo vivente, ognuno dei quali è caratterizzato dalle proprie esigenze nutritive, in modo da poter migliorare e curare le varie funzioni dell'organismo, mediante appropriate scelte alimentari capaci di correggere difetti metabolici e migliorarne le prestazioni fisiche e cerebrali.
La Nutrigenomica nel suo insieme è quindi la scienza della nutrizione personalizzata, e ciò comporta una profonda riflessione, proprio in quanto sappiamo che il 99% della genetica umana è la stessa per tutti gli uomini, ma che la differente espressione genica nei vari organi e tessuti, crea una personale risposta individuale in relazione alle esigenze nutrizionali; ciò comporta la necessità di approfondire a) la relazione tra le interazioni genetiche e le esigenze nutritive, ed anche b) come i nutrienti stessi vadano ad influenzare la differenziazione della espressione genetica.
DNA - MITOCONDRIALE e NUTRIGENOMICA
Recenti studi di Nutrigenomica hanno focalizzato l' attenzione sul attivita del DNA¬mitocondriale (mt-DNA), che proviene dalla eredita uni-parentale (materna), poiché esso si trova originariamente nella cellula uovo femminile, riproducendosi poi, per scissione semi-autonomamente in ogni cellula del corpo, così che viene impacchettato in minuscoli organuli detti Mitocondri. Nell'uomo, il mt-DNA contiene solo 37 geni chiusi ad anello, (rispetto al DNA a doppia elica che ne contiene circa 25.000) ed è composto da 16,569 coppie di basi e codifica solo per 13 specifiche proteine ed alcuni RNA, che lavorano all' interno dei mitocondri, per produrre la maggior parte di energia necessaria alla vita cellulare, (sotto forma di ossidazione della reazione dell' ATP per tramite il ciclo dell' acido Citrico ovvero ciclo di Krebs), dove si spezzano, proteine, zuccheri e grassi provenienti dagli alimenti.
Il mt-DNA è quindi organizzato per ottenere un costante e regolato flusso energetico di elettroni e dar vita ad un graduale trasferimento di energia biologica.
Pertanto i mitocondri funzionano come orologi molecolari non solo per la produzione di ATP ma anche per la sintesi dell'eme, il complesso molecolare capace di trasportare ossigeno nel sangue ed anche per la sintesi del colesterolo; i mitocondri sono quindi espressione a livello trascrizionale delle più importanti funzioni di regolazione del metabolismo alimentare.
La Nutrigenomica pertanto ha posto in grande evidenza come i mitocondri, sulla base della loro capacità di moltiplicarsi laddove il loro nutrimento e l'apporto di ossigeno è più abbondante, cioè dove è più intensa la richiesta di energia, favoriscano la comprensione di come sia importante la personalizzazione delle diete. Quanto sopra fa seguito alla differente necessità dei vari organi e delle necessita funzionali specie nel caso di malattie che hanno stretta relazione con la alimentazione come il diabete.(4),(5).
Così ad es. dato che il cervello consuma da solo il 20% dell' ossigeno, la attività mitocondriale dei neuroni è assai elevata come e dimostrato da studi su l' attivo coinvolgimento del mt-DNA nello sviluppo elle funzioni cognitive (6); inoltre quando la attività delle fibre muscolari è intensa, con essa cresce il numero dei mitocondri che si allineano lungo i fasci delle cellule che compongono e fibre muscolari.
Inoltre è stato confermato, da varie ricerche sulla alimentazione comparata in vari animali e insetti, che la riproducibilità semi-autonoma del mt-DNA può presentare una variabilità, pur limitata, la quale caratterizza la abitudine alimentare dei diversi esseri viventi.
Il DNA mitocondriale (mtDNA) ha un basso livello di diversità genetica nella maggior parte delle varie specie. Infatti il mt DNA detto anche Eva-DNA, perché di derivazione esclusivamente femminile, non rivela una azione determinante sulla variazione genetica come quella del DNA a doppia elica, ciò proprio in quanto la funzionalità principale del mt-DNA è finalizzata a determinare le condizioni ottimali di produzione energia necessaria per tutte le specie viventi per ottenere energia biologica.
Si è accertato comunque che i mitocondri pur avendo una variabilità interspecifica poco evidente, essi variano la loro attività funzionale in coordinazione con il DNA-nucleare della cellula eucariota, per definirne le condizioni di “apoptosi” (“morte cellulare programmata”) e pertanto tale co-organizzazione agisce anche sulla definizione delle preferenze alimentari di ogni specifico animale ed a livello umano di ogni singola persona.
Ricordiamo ad es. che i bruchi della farfalla del Costa Rica (Astraptes Fulgerator) pur presentando differenze nell'aspetto e nell'habitat, erano state considerate appartenere alla stessa specie. Studi recenti hanno dimostrato come la variazioni delle funzionalità genetica del mt-DNA , in particolare individuate nel gene C01, che determina la produzione di un enzima, agiscano effettivamente nel modificare le preferenze alimentari dei bruchi; pertanto ciò comporta una stretta correlazione tra l' habitat e le variazioni di forma e di aspetto delle farfalle. (7).
Il mt-DNA ha pertanto una funzionalità specifica nel determinare le preferenze alimentari delle varie specie ed individui in un determinato habitat, così come è stato verificato dalle ricerche su le varie tipologie di goldfish, ed anche più di recente al Cold Spring Harbor Laboratory, dove sono stati confrontati due diversi ceppi di topi da laboratorio, con corredi genetici nucleari virtualmente identici tra loro ma genomi mitocondriali differenti.
In conclusione i più recenti studi di Nutrigenomica hanno iniziato a decifrare il rapporto tra regime alimentare e salute con maggior rigore scientifico, ricercando le complesse interazioni tra il DNA Nucleare e il mt-DNA di esclusiva derivazione femminile, le quali presentano significative differenze nel metabolismo dell'energia e nel suo immagazzinamento. Infatti, mentre la ricerca genetica sul DNA - doppia elica, conduce a comprendere come si ottengono le proteine che forniscono i “mattoni” e il “cemento” con cui l'organismo viene costruito, la moderna Nutrigenomica si propone di capire il modo in cui le interazioni tra geni assumano determinate forme organiche che contribuiscono a definire le funzionalità specifiche essenziali per la vita di ciascun essere vivente.
ENGLISH
Nutritional Genomics has brought to value these ancient insights, both for the fact that each individual has its own biochemical individuality and also because the genes of the DNA double helix is expressed by differentiating their genetic activity in order to regulate the metabolism of the various organs of our living system. Therefore Nutrigenomics change profoundly the culture "mechanics" that based on an analogy between the reductionist 'Man and Machine, sets diets in general terms of "Calories" in conceptually incorrectly because translate the specific quality of the food to an extent quantitative misleading the proper relationship between diet and health.
The insight that the way of eating plays a vital role on health status therefore was already part of ancient medicine, but today has morphed into a renewed food culture since the advent of the recent studies of bio-technology; thus the ancient insights have found confirmation in order to consider the quality of the food as natural medicine.
The fact Nutrigenomics is now discovering the inadequacy of traditional food diet, just as nutrition and genetic regulation are bound by a close relationship of two-way induction. In fact, the modern nutritional genomics develops as trans-disciplinary research, for the study of the relationship between diet and regulation of interactive expression of the human genome, and thus is not limited to an outdated dogmatic conception, so that every species and every living individual It does nothing but follow the instructions of their genes to define its vital functions, but vice versa is proposed as an innovative research aimed at understanding the problem complex interactions that constitute the metabolic variations between nutrition and genetics.
Therefore the essential objectives of nutrigenomics give rise to different research domains:
- Genetics of nutrition: characterization of individual modifications of the genome that can result in the macro / micronutrient metabolism changes and then to produce food intolerances.
- Epigenetics nutrition disorders: study how particular foods help to regulate gene expression and consequently the activity of specific enzymes in the individual; that is, as the nutrients induces re-programming of metabolism. Are included in this field changes that maternal nutrition contributes to the metabolism of the fetus and then to the unborn child.
- Bio-chemistry of nutrition: it is the practical application of Nutrigenomics as seeking the best "Fitness-metabolic" specific to the various organs of a living organism, each of which is characterized by its own nutritional requirements, so you can improve and cure the various functions of the body, through appropriate food choices are able to correct metabolic deficiencies and improve its physical and brain performance.
The Nutrigenomics as a whole is therefore the science of personalized nutrition, and this leads to a deeper reflection, just as we know that 99% of human genetics is the same for all men, but that the difference in gene expression in various organs and tissues , creates an individual response personnel in relation to nutritional needs; this involves the need to deepen a) the relationship between the genetic interactions and the nutritional requirements, and also b) as the nutrients themselves go to influence the expression of genetic differentiation.
DNA - MITOCHONDRIAL and Nutrigenomics
Recent studies have focused Nutrigenomics' s attention on the activities of DNA¬mitochondrial (mt-DNA), which comes from inherits one-parental (maternal), because it is originally in the female egg cell, then reproducing, for semi-autonomous division in every cell of the body, so that is packaged in tiny organelles called mitochondria. In humans, the mt-DNA contains only 37 genes closed ring, (compared to the double-stranded DNA that contains about 25,000) and is composed of 16.569 pairs of bases and coding for only 13 specific proteins and some RNA, working to 'interior of the mitochondria, to produce the majority of energy required for cellular life, (the reaction of' the form of ATP through oxidation of the 'Citric acid cycle, or Krebs cycle), where they break, proteins, sugars and fats coming from food.
The mt-DNA is then arranged to get a steady and regulated energy flow of electrons and create a gradual transfer of biological energy.
Therefore the mitochondria function as molecular clocks not only for the production of ATP but also for the synthesis of heme, the molecular complex capable of carrying oxygen in the blood and also for the synthesis of cholesterol; mitochondria are therefore the expression at the transcriptional level of the most important food metabolism regulation functions.
The Nutrigenomics therefore has put in evidence such as mitochondria, based on their ability to multiply when their nourishment and oxygen supply is more abundant, that is where it is most intense the demand for energy contributes to the understanding of how important it is customizing diets. The above is followed to the different needs of the various organs and functional needs of the species in the case of diseases that have close relationship with the power supply such as diabetes. (4), (5).
Thus eg. given that the brain consumes only 20% of 'oxygen, mitochondrial activity of neurons is very high, and as demonstrated by studies of the' active involvement in the development of the mt-DNA elle cognitive function (6); also when the activity of the muscle fibers is intense, with it grows the number of mitochondria in a row along the bundles of cells that make and muscle fibers.
It has also been confirmed, by various researches on the comparative power in various animals and insects, that the semi-autonomous reproducibility of the mt-DNA can present a variability, although limited, which characterizes the food habit of the different living beings.
The mitochondrial DNA (mtDNA) has a low level of genetic diversity in most of the various species. In fact, the mt DNA also said Eva-DNA, because of exclusively female derivation, does not reveal a decisive action on genetic variation as that of the DNA double helix, what precisely because the main feature of the mt-DNA is designed to determine the optimum conditions energy production necessary for all living species to obtain biological energy.
It is however found that the mitochondria while having a little obvious interspecies variability, they vary their functional activities in coordination with the DNA of the nuclear-eukaryotic cell, in order to define the conditions of "apoptosis" ( "programmed cell death"), and therefore this co-organization also acts on the definition of the food preferences for each specific animal and a human level of each individual person.
Recall, for example. that caterpillars Butterfly Costa Rica (Astraptes Fulgerator) while presenting differences in appearance and habitat, they were considered to belong to the same species. Recent studies have demonstrated that the variations of the genetics of the mt-DNA functionality, in particular identified in the C01 gene, which causes the production of an enzyme, effectively acting to modify food preferences of the caterpillars; Therefore, this implies a close correlation between the 'habitats and changes in the shape and appearance of the butterflies.
The mt-DNA, therefore, has a specific feature in determining the food preferences of the various species and individuals in a given habitat, as has been verified by the research on the various types of goldfish, and also more recently at the Cold Spring Harbor Laboratory, where two different strains of laboratory mice were compared with nuclear genetic make virtually identical to each other but different mitochondrial genomes.
In conclusion the latest Nutrigenomics studies have begun to decipher the relationship between diet and health with greater scientific rigor, searching the complex interactions between Nuclear DNA and mt-DNA of exclusive women's branch, which show significant differences in the metabolism of 'energy and its storage. In fact, while the genetic research on DNA - the double helix, leading to understand how you get the proteins that provide the "building blocks" and "concrete" with which the body is constructed, modern Nutrigenomics aims to understand the way the interactions between genes take certain organic forms that help define the essential features specific to the life of every living being.
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