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Archivi tag: interazioni geni-ambiente

La scoperta dell’acqua calda

Pochi giorni fa è stato pubblicato su Science Translational Medicine un articolo che ha del clamoroso: udite udite, l’analisi del genoma è sostanzialmente inutile per predire se e di che cosa ci ammaleremo. E questa sarebbe una notizia? Da diversi mesi continuo a ripetere su questo blog che il nostro organismo, sia nelle sue manifestazioni fisiologiche sia in quelle patologiche, è il risultato di complesse interazioni tra i fattori genetici e quelli ambientali.

Sono poche le malattie che dipendono esclusivamente dai geni, la maggior parte prevedono uno stimolo ambientale che determina un certo effetto in quei soggetti che sono geneticamente predisposti. Anzi, a voler essere precisi, lo stesso tentativo di predire la malattia in sé è a mio avviso sbagliato. Dovremmo al contrario capire come geni e ambiente interagiscono per determinare i fattori di rischio, i cosiddetti driver delle patologie e non le patologie in quanto tali. A ogni modo, sembra che alcuni si stupiscano ancora di tutto ciò. Il sopra citato articolo è stato infatti pubblicizzato niente meno che dal New York Times, come se si trattasse di una straordinaria e innovativa scoperta scientifica. Forse la colpa è anche degli scienziati stessi, che hanno contribuito ad alimentare una visione errata in cui si contrappone l’aspetto biologico-genetico all’aspetto ambientale-culturale, come se uno escludesse l’altro (vedi il famoso detto “nature vs nurture”). Geni e ambiente sono entrambi rilevanti, e non sono affatto mutualmente esclusivi.

La cosa curiosa, comunque, è che lo studio in questione non era nemmeno un granché, a giudicare dalle critiche e dalle reazioni che sono seguite. Razib Khan nel suo blog scrive che “I geni sono probabilità, non sono il destino”, Luke Jostins su Genomes Unzipped ci ricorda che “I gemelli non muoiono della stessa malattia”. Eh già, perché il cuore dello studio è proprio questo: gli autori analizzano coppie di gemelli e concludono che, siccome i due fratelli possono soffrire di disturbi diversi, allora non possiamo predire le malattie basandoci sul genoma (i gemelli monozigoti hanno infatti genoma identico). Potrà sembrare assurdo, ma nel lavoro pubblicato su Science Translational Medicine non si parla di sequenziamento genomico, non ci sono dati genetici. Semplicemente ci si basa su un’approssimazione, cioè sul presupposto che i gemelli sono in realtà due copie identiche dello stesso patrimonio genetico: se il genoma fosse predittivo del loro stato di salute, allora i due gemelli dovrebbero ammalarsi delle stesse malattie.

In realtà, come giustamente riportato dal blog di Nature News, quando si studiano i gemelli per pesare il contributo genetico allo stato di salute, bisognerebbe correggere i dati a seconda dell’ambiente in cui i gemelli sono vissuti, proprio perché la salute dipende anche dai fattori ambientali. Scrive Erika Hayden su Nature News: “In questo studio si parte dall’assunzione che la genetica sia l’unico fattore che determina se due gemelli svilupperanno la stessa malattia. Ma i gemelli vivono anche nello stesso ambiente, e lo studio non tiene conto di questo, come gli stessi autori ammettono.” Senza un adeguato controllo delle variabili in gioco, si rischia di ottenere risultati poco significativi e difficilmente interpretabili. In conclusione, uno studio di qualità non eccelsa è giunto a conclusioni che già sapevamo, e nonostante ciò ha conquistato le pagine del New York Times. Comprensibile che altri scienziati si siano un po’ innervositi!

 
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Pubblicato da su 6 aprile 2012 in Salute, Scienza

 

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Così si batte il gene dell’obesità

A causa di uno stile di vita sempre più sedentario e di un’alimentazione ipercalorica e ricca di grassi saturi, il mondo occidentale sta vivendo una vera e propria epidemia di obesità. Due americani su tre sono sovrappeso, e uno su due è obeso. Le percentuali sono più basse per l’Italia, ma purtroppo ci stiamo avviando anche noi verso quella direzione. Come per qualsiasi condizione o malattia, anche l’obesità è stata associata ad alcune varianti genetiche che sembrano predisporre gli individui a un rischio maggiore, e il gene più studiato in questo senso è il gene FTO, non a caso soprannominato “gene dell’obesità”. Esiste infatti una variante SNP in questo gene che aumenta del 20-30% il rischio di obesità e in media porta a un incremento di peso di 1-1,5 chili. Peggio ancora se si è portatori di due copie della variante rischiosa.

ResearchBlogging.org

Quindi possiamo dire che l’obesità è una questione genetica? Non possiamo fare proprio nulla per contrastare i nostri geni “cattivi”? E’ quello che ha cercato di scoprire un gruppo di ricerca internazionale. Gli autori dello studio pubblicato su PLoS Medicine hanno effettuato una meta-analisi di 45 lavori precedenti che in totale coinvolgevano 218 mila adulti, scoprendo che la variante rischiosa del gene FTO aumenta come previsto il rischio di obesità, ma questo effetto può essere notevolmente ridotto facendo attività fisica. Negli individui classificati come inattivi, il rischio obesità aumentava del 30% in presenza di una copia della variante, mentre per gli individui attivi questo valore scendeva al 22%. Certo, il lavoro sarebbe stato ancora più interessante se gli autori avessero scelto di analizzare come variasse il rischio obesità all’aumentare dell’attività fisica svolta, invece hanno voluto (o dovuto per ragioni tecniche) fare una classificazione binaria degli individui: attivi e inattivi. Tra l’altro la soglia di attività è stata posta a 1 ora di esercizio fisico settimanale, piuttosto bassa a dire il vero: non stupisce che appena il 20% dei partecipanti sia stato classificato come inattivo. Al di là di questi difetti, lo studio è valido e dimostra che i portatori del gene dell’obesità possono trarre giovamento dall’esercizio fisico e ridurre sensibilmente le loro possibilità di diventare obesi.

Un altro articolo pubblicato quasi in contemporanea sul Journal of Nutrition mostra invece che c’è anche un fattore nutrizionale in gioco. Il gruppo di José Ordovas, uno dei massimi esperti nel campo delle interazioni geni-ambiente, ha scoperto che la variante rischiosa del gene FTO è associata a un aumento di peso soltanto in presenza di elevate quantità di grassi saturi nella dieta. In conclusione, se i vostri genitori vi hanno regalato una o due copie del gene dell’obesità non disperate, basta seguire due semplici consigli per sconfiggere la vostra predisposizione genetica: fate attività fisica e non esagerate con le carni grasse, i latticini e gli insaccati. Con tanti saluti al determinismo genetico.


Kilpeläinen, T., Qi, L., Brage, S., Sharp, S., Sonestedt, E., Demerath, E., Ahmad, T., Mora, S., Kaakinen, M., Sandholt, C., Holzapfel, C., Autenrieth, C., Hyppönen, E., Cauchi, S., He, M., Kutalik, Z., Kumari, M., Stančáková, A., Meidtner, K., Balkau, B., Tan, J., Mangino, M., Timpson, N., Song, Y., Zillikens, M., Jablonski, K., Garcia, M., Johansson, S., Bragg-Gresham, J., Wu, Y., van Vliet-Ostaptchouk, J., Onland-Moret, N., Zimmermann, E., Rivera, N., Tanaka, T., Stringham, H., Silbernagel, G., Kanoni, S., Feitosa, M., Snitker, S., Ruiz, J., Metter, J., Larrad, M., Atalay, M., Hakanen, M., Amin, N., Cavalcanti-Proença, C., Grøntved, A., Hallmans, G., Jansson, J., Kuusisto, J., Kähönen, M., Lutsey, P., Nolan, J., Palla, L., Pedersen, O., Pérusse, L., Renström, F., Scott, R., Shungin, D., Sovio, U., Tammelin, T., Rönnemaa, T., Lakka, T., Uusitupa, M., Rios, M., Ferrucci, L., Bouchard, C., Meirhaeghe, A., Fu, M., Walker, M., Borecki, I., Dedoussis, G., Fritsche, A., Ohlsson, C., Boehnke, M., Bandinelli, S., van Duijn, C., Ebrahim, S., Lawlor, D., Gudnason, V., Harris, T., Sørensen, T., Mohlke, K., Hofman, A., Uitterlinden, A., Tuomilehto, J., Lehtimäki, T., Raitakari, O., Isomaa, B., Njølstad, P., Florez, J., Liu, S., Ness, A., Spector, T., Tai, E., Froguel, P., Boeing, H., Laakso, M., Marmot, M., Bergmann, S., Power, C., Khaw, K., Chasman, D., Ridker, P., Hansen, T., Monda, K., Illig, T., Järvelin, M., Wareham, N., Hu, F., Groop, L., Orho-Melander, M., Ekelund, U., Franks, P., & Loos, R. (2011). Physical Activity Attenuates the Influence of FTO Variants on Obesity Risk: A Meta-Analysis of 218,166 Adults and 19,268 Children PLoS Medicine, 8 (11) DOI: 10.1371/journal.pmed.1001116

Corella, D., Arnett, D., Tucker, K., Kabagambe, E., Tsai, M., Parnell, L., Lai, C., Lee, Y., Warodomwichit, D., Hopkins, P., & Ordovas, J. (2011). A High Intake of Saturated Fatty Acids Strengthens the Association between the Fat Mass and Obesity-Associated Gene and BMI Journal of Nutrition DOI: 10.3945/jn.111.143826

 
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Pubblicato da su 4 novembre 2011 in Genetica personale, Nutrizione, Salute

 

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GenoMIX #18 – Ottobre 2011

I genomi più importanti annunciati in questo mese di Ottobre non appartengono a specie del presente, ma arrivano da un lontano passato. Il primo è quello di Oetzi (la Mummia del Similaun), uomo vissuto sulle Alpi 5300 anni fa: benché l’articolo non sia ancora stato pubblicato, gli scienziati di Bolzano che hanno sequenziato questo antico genoma hanno già annunciato il loro straordinario risultato al Bolzano Mummy Congress. Il secondo genoma è un po’ più recente: appartiene alla famigerata Peste Nera, o meglio al ceppo di Yersinia pestis che attorno al 1350 d.C. uccise un terzo della popolazione europea. Degno di nota è anche il genoma del Megavirus, il virus con il genoma più grande finora conosciuto.

Per quanto riguarda la genomica umana, segnalo l’articolo che lancia il premio Archon Genomics X Prize: dal 3 Gennaio al 3 Febbraio 2013, gruppi di ricerca di tutto il mondo si sfideranno per conquistare i 10 milioni di dollari messi in palio. Obiettivo: sequenziare 100 genomi umani in 30 giorni, con un’accuratezza di 1 errore ogni milione di basi, una completezza del 98%, e un costo inferiore a 1000 dollari. Il Premio servirà a dare una nuova spinta (se mai ce ne fosse bisogno) alle tecnologie di sequenziamento.

Infine, una ricerca molto interessante pubblicata su PLoS Medicine dimostra che una dieta ricca in frutta e verdure crude è in grado di ridurre il rischio di malattie cardiovascolari anche in soggetti geneticamente predisposti. Lo studio è importante perché conferma il ruolo fondamentale dell’alimentazione nella prevenzione delle malattie comuni, e dimostra ancora una volta che uno stile di vita corretto può neutralizzare l’effetto negativo di una variante genetica.

 
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Pubblicato da su 31 ottobre 2011 in GenoMIX

 

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Frutta e verdura contro i geni cattivi: e il cuore torna a sorridere!

C’è una regione del cromosoma 9 che è nota per essere associata in modo significativo alle malattie cardiovascolari e all’infarto del miocardio: i principali indiziati sono quattro SNP, tutti quanti legati a disturbi del nostro sistema cardiocircolatorio. L’associazione è stata confermata in diverse popolazioni, perciò non ci sono più dubbi ormai sul fatto che in questo punto del genoma ci sia qualcosa di importante per il benessere del nostro cuore. Quello che ancora non si sapeva, però, era come questa regione genomica interagisse con la nostra alimentazione e il nostro stile di vita: è possibile annullare l’effetto negativo di una variante genetica sfortunata, o si è destinati a convivere con un rischio più elevato di infarti e altre malattie cardiovascolari?

A questa domanda prova a rispondere uno studio condotto da un gruppo di ricerca internazionale, pubblicato sulla rivista PLoS Medicine. I ricercatori hanno analizzato dati raccolti a cavallo del 2000 nell’ambito dello studio INTERHEART, i cui partecipanti erano pazienti ricoverati per episodi non fatali di infarto del miocardio, insieme a un gruppo di individui controllo. Tutti i partecipanti sono stati sottoposti a un’analisi genetica, e hanno risposto a un questionario volto a determinare le loro abitudini alimentari e comportamentali.

ResearchBlogging.orgI ricercatori si sono concentrati su circa 8000 partecipanti di quello studio, scelti tra le etnie più rappresentate: europea, araba, cinese, latino-americana e dell’Asia meridionale. La prima cosa fatta dai ricercatori è stata valutare nelle varie popolazioni l’effetto dei quattro SNP più fortemente legati a infarti e malattie cardiovascolari: rs10757274, rs2383206, rs10757278 e rs1333049. Ad eccezione della popolazione araba, l’effetto degli SNP era quasi sempre significativo, e in ogni caso un effetto meno evidente si riscontrava anche negli arabi.

Una volta appurato che queste varianti genetiche sono davvero rischiose per la salute del cuore, si è voluto vedere quanto questo rischio poteva essere modulato attraverso l’alimentazione e lo stile di vita. Fumo e attività fisica non hanno mostrato nessuna interazione significativa, mentre si è visto che al contrario tutti e quattro gli SNP interagivano con l’alimentazione, e in particolar modo con una dieta ricca in frutta e verdure crude. Molto forte era l’interazione di rs2383206, il cui effetto negativo poteva essere notevolmente ridotto passando da una dieta povera a una ricca di questi alimenti. Questa riduzione era evidente soprattutto nella popolazione latino-americana e in quella dell’Asia meridionale.

Il punto cruciale di tutto l’articolo è rappresentato da questo grafico, in cui si mettono a confronto i fattori genetici e quelli alimentari nel determinare il rischio di avere infarti. La situazione ottimale è rappresentata da quelle persone che hanno la fortuna di avere il genotipo migliore (AA) per lo SNP rs2383206, e al contempo hanno saggiamente scelto di seguire una dieta ricca in frutta e verdura cruda. Tutte le altre combinazioni presentano un rischio aumentato (odds ratio) che è calcolato rispetto a questa situazione ottimale: come potete vedere, i numeri sono molto diversi da caso a caso.

Nel gruppo di individui che seguono la dieta meno “prudente”, cioè meno ricca in frutta e verdura, l’effetto genetico è molto marcato. Combinando la dieta peggiore con il genotipo peggiore si ottiene infatti un rischio di 2 volte rispetto alla situazione ottimale. Se però il consumo di frutta e verdura aumenta (passando da “low” a “high”), ecco che anche il genotipo più sfortunato non produce praticamente più nessun effetto!

Questi risultati significano molte cose. Innanzitutto, che l’effetto negativo di queste varianti genetiche può essere neutralizzato, fino a venire praticamente annullato, mangiando molta frutta e verdura cruda. Secondo, che non tutte le persone sono uguali e non tutte hanno quindi le stesse esigenze alimentari. Terzo, che un test genetico che pretende di calcolare il tuo rischio di ammalarti di qualche malattia, senza considerare le tue abitudini alimentari e il tuo stile di vita, è sostanzialmente un test inutile.


Do, R., Xie, C., Zhang, X., Männistö, S., Harald, K., Islam, S., Bailey, S., Rangarajan, S., McQueen, M., Diaz, R., Lisheng, L., Wang, X., Silander, K., Peltonen, L., Yusuf, S., Salomaa, V., Engert, J., Anand, S., & , . (2011). The Effect of Chromosome 9p21 Variants on Cardiovascular Disease May Be Modified by Dietary Intake: Evidence from a Case/Control and a Prospective Study PLoS Medicine, 9 (10) DOI: 10.1371/journal.pmed.1001106

 
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Pubblicato da su 17 ottobre 2011 in Genetica personale, Medicina, Nutrizione, Salute, Scienza

 

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Vitamine, geni e autismo

ResearchBlogging.orgL’autismo è un disturbo dello sviluppo neurologico caratterizzato da difficoltà nell’interazione sociale e nella comunicazione, da movimenti ripetitivi e da isolamento. In Italia, un bambino su 100 soffre di questa patologia, le cui cause sono ancora sconosciute. Esiste sicuramente una componente genetica, ma studi sui gemelli suggeriscono che a essere determinanti possano essere, più che i geni da soli, le interazioni tra questi e i fattori ambientali. Si sa che la patologia potrebbe originarsi nella fase iniziale della gravidanza, quando cioè viene chiuso il tubo neurale, struttura da cui si forma il sistema nervoso centrale. Problemi in questa fase dello sviluppo possono portare alla spina bifida, una malformazione che colpisce un neonato su 8000 e che può essere efficacemente prevenuta con l’assunzione di acido folico prima del concepimento e nelle prime settimane di gravidanza.

Ricercatori californiani hanno ora scoperto che le vitamine B (come appunto l’acido folico) sono in grado di abbassare anche il rischio che il figlio nasca autistico, soprattutto quando sono assunte nei 3 mesi precedenti il concepimento e nel primo mese di gravidanza. Analizzando 288 bambini malati e 278 sani, hanno infatti calcolato un odds ratio di 0,62 per i casi dove la madre aveva fatto uso di vitamine prenatali in quel periodo. L’odds ratio (O.R.) è un indice statistico utilizzato quando si vuole determinare se una certa variabile (in questo caso l’assunzione di vitamine) abbia o meno un effetto nell’insorgenza, ad esempio, di una malattia: un O.R. di 1 denota un’influenza nulla, un O.R. maggiore di 1 indica un’influenza negativa, un O.R. minore di 1 come in questo caso segnala invece un effetto protettivo.

Gli autori del lavoro, pubblicato sulla rivista Epidemiology, non si sono però fermati qui. Hanno deciso infatti di esplorare anche un’altra possibilità, cioè che le vitamine siano sì importanti, ma che la loro importanza possa essere modulata anche da fattori genetici. Hanno quindi testato le madri e i bambini per una serie di geni chiave nel metabolismo delle vitamine B: MTHFR, COMT, MTRR, BHMT, FOLR2, CBS e TCN2. I risultati hanno confermato l’esistenza di forti interazioni geni-ambiente: due geni della madre (MTHFR e CBS) e uno del figlio (COMT), se presenti in una certa forma allelica, alzavano il rischio di autismo in modo considerevole, quando le madri dichiaravano di non aver assunto vitamine prenatali. Nelle madri che non avevano fatto uso di vitamine, la variante rs1801133(TT) del gene MTHFR era associata a un O.R. di 4,5, mentre la presenza dell’allele T nella variante rs234715 del gene CBS era legata a un O.R. di 2,6. Nel caso del bambino invece, la variante rs4680(AA) del gene COMT dava un O.R. di 7,2, sempre considerando il mancato apporto vitaminico.

I risultati hanno senso, considerando le funzioni svolte da questi geni. L’attività di COMT è nota per essere elevata all’inizio dell’embriogenesi, e il suo compito è quello di fornire i gruppi metile necessari per svolgere le reazioni di metilazione del DNA, fondamentali nello sviluppo embrionale. L’enzima COMT è a sua volta inibito dall’omocisteina, un aminoacido i cui livelli plasmatici dipendono, guarda caso, dagli enzimi MTHFR e CBS. Le varianti meno efficienti di questi enzimi portano a un innalzamento nella concentrazione di omocisteina nel sangue materno, concentrazione che è stato visto essere correlata con quella nel feto. Le vitamine servono a stimolare questi enzimi zoppicanti a funzionare nel modo corretto, ed ecco perché la loro carenza diventa in questi casi più problematica. Quando le vitamine sono presenti, invece, il rischio associato a queste stesse varianti si riduce di molto: per COMT l’O.R. passa da 7,2 a 1,8; per CBS scende da 2,6 a 0,99; per MTHFR, infine, precipita dal 4,5 allo 0,74.

E’ ormai lontana l’epoca del determinismo genetico, in cui si pensava che i geni fossero in grado da soli di determinare il nostro destino, e decidere se e quando ci ammaleremo. Il sistema uomo è un sistema complesso, prodotto da una miriade di interazioni che coinvolgono il nostro DNA e i fattori ambientali. Una variante genetica non è quasi mai una variante “cattiva” in senso assoluto: è soltanto bisognosa di attenzioni particolari, come ad esempio una dieta e uno stile di vita adeguati.

Fonte: M.Colaiacovo – Estropico
Image credit: “Da Vinci Studies” – Fabrizio Rinaldi


Schmidt, R., Hansen, R., Hartiala, J., Allayee, H., Schmidt, L., Tancredi, D., Tassone, F., & Hertz-Picciotto, I. (2011). Prenatal Vitamins, One-carbon Metabolism Gene Variants, and Risk for Autism Epidemiology DOI: 10.1097/EDE.0b013e31821d0e30

 
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Pubblicato da su 2 giugno 2011 in Genetica personale, Medicina, Nutrizione, Salute, Scienza

 

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