Nutri Genomica Gusto e Funzione Gastrointestinale Divertissement con

Nutri. . Genomica ? Gusto e Funzione Gastrointestinale Divertissement con luigi greco, pediatra in Napoli nell’anno del Signore 2012

Ma perché piace ? Perché Disgusta ? Edonismo per. . . Essere felici ? ? ?

Bravissima o… capricciosetta ? ? ?

Una nuova Scienza : Nutrigenomica ? The European Nutrigenomics Organisation linking genomics, nutrition and health research che ha permesso lo svolgimento di diverse linee di ricerca è NUGO e per saperne di piu’ ecco il sito

NUTRIGENOMICA SENSIBILITA’ INNATA SENSIBILITA’ ACQUISITA GUSTO FATTORI PSICOSOCIALI SCELTE ABITUDINI ALIMENTARI STATO DI SALUTE

Noi modifichiamo il cibo, ma il cibo ci modifica !

Infiniti gusti ? Ma no !! Solo 5 gusti ! SALATO – DOLCE – ACIDO - AMARO – UMAMI (Saporito)

I recettori del gusto si trovano all’apice di cellule gustative strutturate a dare i bottoni gustativi, distribuiti nelle diverse papille della lingua e del palato molle. bottone gustativo ELFID -UNINA Federico II

La via del gusto

AD OGNI GUSTO I SUOI RECETTORI ACCOPPIATI A PROTEINE G PER DOLCE, AMARO e UMAMI CANALI IONICI PER L’ACIDO ED IL SALATO

Le variazioni individuali nel gusto e nelle scelta di cibi sono influenzate dal patrimonio genetico La sensibilità genetica al gusto amaro della tiourea è uno dei marcatori principali di queste differenze Taster Non-taster Super-taster

I polimorfismi del recettore dell’amaro TAS 2 R 38 distinguono PERCETTORI, da NON PERCETTORI e da SUPERPERCETTORI ATTIVAZIONE DEL RECETTORE A 262 V V 296 I P 49 A INTERAZIONE CON LA PROTEINA G

Sensibilità al PROP e scelte alimentari La sensibilità al PROP/PTC viene considerata un marker genetico associato a differenze individuali nelle preferenze alimentari Gli individui taster gradiscono poco le crucifere e altri vegetali amari, mentre mostrano uno spiccato gradimento nei confronti dei cibi ad alto contenuto calorico

I sensibili alll’amaro sono anche più sensibili al dolce , alla consistenza del cibo ed alla capsaicina (peperoncino) Ma perché la sensibilità all’amaro influenza le scelte ?

Taster have higher density of papillae and more taste buds on the tip of the tongue… …taste buds are richly innervated by oral tactile nerves by wich mouth feel of fats is primarily perceived

La sensibilità all’ Amaro (PROP) è correlata alla sensibilità ed alla preferenza verso il grasso 10%40% I medio e super sensibili possono distinguere il contenuto di grassi, mentre i NON SENSIBILI NON SONO CAPACI DI DISTINGUERE IL GRASSO I NON SENSIBILI preferiscono i l campione con il 40% di grasso Tepper and Nurse, Annals NYAS 1998

C’è forse una relazione tra la insensibilità all’amaro e lo sviluppo di scelte alimentari obesogene ? PROP sensitivity and food intake I Taster consumano più energia da zuccheri; I Nontaster da proteine , come carne grassa e derivati

Sensibilità all’ Amaro e BMI I ragazzi mostrano una associazione tra PROP status e BMI, ma NON le ragazze … Keller and Tepper, Ob Res. 2004 IN CONCLUSIONE La NUTRIGENOMICA individuale ha un ruolo determinante nelle scelte alimentari e dunque nell’aumento del peso , ma la natura di questi rapporti è complessa e varia col sesso

Ma il GUT non è solo un sistema di riciclo di energia !

Un complesso sistema Sensitivo nel GUT umano

Gli Ormoni del sistema gastro intestinale Funzione endocrina a distanza , ma, più spesso, paracrina, sulle cellule vicine

Le cellule Enteroendocrine di villi e cripte hanno recettori per il dolce e l’amaro. Gli zuccheri inducono la produzione di glucagon-like peptide-1 (GLP-1) e glucose-dependent insulinotropic peptide (GIP), che rilasciati nello spazio interstiziale agiscono da ormoni paracrini ed a distanza.

Cellule Entero-Endocrine nell’intestino

Stomach’s Sweet Tooth : taste is not just for the tongue

Taste stimulus TR Gαgust Ca++ EC EC Peptide release BIOLOGICAL EFFECTS on targets cells PHYSIOLOGICAL RESPONSES GI motility Food intake Secretory processes Glucose homeostasis

Conformational changes in transducin Transducin is an example of a heterotrimeric G-protein used in signalling pathways involving seven transmembrane helix receptors. These pathways are called GPCR (G protein-coupled receptor) pathways.

Dal nutriente nel lume intestinale al signalling Trasporto via recettori specifici Attivazione del sistema di trasduzione selettivo

Sistema di trasduzione specifico nelle cellule Entero. Endocrine intestinali Sistema delle G-protein Rilascio di Calcio Fosfolipasi B secondo messaggero Segnale nervoso

. Controllo sofisticato e modulabile di : 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Svuotamento gastrico Sazietà Digestione enzimatica Motilità Intestinale e meccanica della digestione Sensazioni di gratificazione Fuel for the brain ! Mangiare è cultura ! Rozengurt E Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol 2006; 291: G 171 -G 177 © 2006 by American Physiological Society

Il “gusto” nell’intestino… Recettori T 2 R e T 1 R sono espressi nelle cellule enteroendocrine del tratto gastrointestinale, le stesse cellule che rilasciano peptidi che regolano una varietà di funzioni gastrointestinali PNAS, 2002 Am. J. Physiol. , 2006

Possiamo ipotizzare fenotipi di suscettibilità? Fattori predisponenti genetici e ambientali Polimorfismi dei recettori del gusto Risposte al contenuto luminale Scelte alimentari Disturbi funzionali del tratto GI Disordini metabolici

T 2 R 38 taste receptor polymorphisms underlie susceptibility to upper respiratory infection The Journal of Clinical Investigation Oct 2012 http: //www. jci. org Robert J. Lee, 1 Guoxiang Xiong, 2 Jennifer M. Kofonow, 1 Bei Chen, 1 Anna Lysenko, 3 Peihua Jiang, 3 Valsamma Abraham, 4 Laurel Doghramji, 1 Nithin D. Adappa, 1 James N. Palmer, 1 David W. Kennedy, 1 Gary K. Beauchamp, 3 Paschalis-Thomas Doulias, 4, 5 Harry Ischiropoulos, 4, 5 James L. Kreindler, 4 Danielle R. Reed, 3 and Noam A. Cohen 1, 6

T 2 R 38 is expressed at the apical membrane and cilia of sinonasal airway epithelial cells in human tissue and human sinonasal cultures.

Pseudomonas Aeruginosa on Epithelial Cells An intercellular signalling mechanism called quorum sensing regulates processes associated with virulence. In many bacteria, quorum sensing is mediated by N-acylated-L-homoserine lactones (AHLs).

Ligand binding and dimerization of Quorum sensing Signal Receptors c. R compared to other AHL receptors. Lintz M J et al. PNAS 2011; 108: 15763 -15768 © 2011 by National Academy of Sciences

A working model for the sweet and umami taste receptor structure–function relationships N-acylated-L-homoserine lactones (AHLs). DOLCE Xu H et al. PNAS 2004; 101: 14258 -14263 © 2004 by National Academy of Sciences UMAMI ELFID -UNINA Federico II

Activation of T 2 R 38 by PTC or Pseudomonas AHLs results in NO production.

Pseudomonas CM and AHLs stimulate a T 2 R 38 -dependent, NO-dependent increase in mucociliary clearance.

AHLs produced by P. aeruginosa are sensed by T 2 R 38, activating Ca 2+ signaling, leading to increased ciliary beat frequency, NO production, and bacterial killing. This process prevents colonization of the airway. Individuals harboring the inactive AVI allele are at greater risk of infection.

Non Percettore : Schifiltoso ? Ma. . . più a rischio di infezioni ! Nessuno di 11 pazienti che avevano il gene TASR 38 omozigoti PAV/PAV (Sensibili all’amaro) si era infettato con lo Pseudomonas Aeruginosa contro 9/25 eterozigoti AVI/PAV (JCI 2012)

Il TRPV 1 è un recettore canale che appartiene alla superfamiglia dei Transient Receptor Potential ion channel sono attivati da : • capsaicina, in quanto molecola idrofoba, il suo sito di legame può trovarsi sia nella porzione intracellulare che extracellulare del recettore. • Calore: 43° C • p. H< 6

I Transient Receptor Potential (TRP) sono una superfamiglia di proteine transmembrana che agiscono da sensori molecolari per una serie di funzioni fisiologiche e patologiche. Controllano la vasodilazione, la sensazione termica, meccanica, chimica (chemoesthesi), dolorosa, gustativa

TRP channels: new targets for chemosensation and visceral pain

Br J Pharmacol. 2008 Apr; 153(8): 1739 -49. Epub 2008 Mar 10. Thymol and related alkyl phenols activate the h. TRPA 1 channel. Lee SP, Buber MT, Yang Q, Cerne R, Cortés RY, Sprous DG, Bryant RW. • Il Timolo attiva energicamente una risposta di potenziale di membrana con aumento del Ca intracellulare nel canale h. TRPA 1 • Ma la attivazione da timolo subito dopo desensibilizza il h. TRPA 1 verso ulteriori esposizioni al timolo o al suo ligando allyl isothiocyanate • Questi risultati suggeriscono che il h. TRPA 1 è il sensore della proprietà pungente o aversiva di questi importanti fenoli

Parasitol Res. 2007 Jul; 101(2): 443 -52. Epub 2007 Mar 7. Links Antigiardial activity of Ocimum basilicum essential oil. de Almeida I, Alviano DS, Vieira DP, Alves PB, Blank AF, Lopes AH, Alviano CS, Rosa Mdo S. • Nahrung. 2003 Apr; 47(2): 117 -21. Links • Antifungal activity of peppermint and sweet basil essential oils and their major aroma constituents on some plant pathogenic fungi from the vapor phase. Edris AE, Farrag ES. • Microbiol Res. 1999 Dec; 154(3): 267 -73. Links • Bactericidal activities of essential oils of basil and sage against a range of bacteria and the effect of these essential oils on Vibrio parahaemolyticus. Koga T, Hirota N, Takumi K. • Insalata di pomodori con ANTIBIOTICI ? ? ELFID -UNINA Federico II

Erbe, sapori e … farmaci ! • il basilico inibisce l'aggregazione piastrinica indotta da ADP e da trombina, con effetto antitrombotico in vivo: è superiore all’ aspirinetta, utilizzata attualmente • gli oli del basilico e della menta hanno una attività antifungina contro i principali funghi responsabili di deterioramento della frutta durante le fasi di trasporto e immagazzinamento • basilico, origano, salvia, timo e menta hanno un’efficace attività antiossidante come additivi alimentari, per ridurre il deterioramento ossidativo degli alimenti e migliorarne, quindi, la qualità

Nat Neurosci. 2008 Mar; 11(3): 255 -61. Epub 2008 Feb 24. A single N-terminal cysteine in TRPV 1 determines activation by pungent compounds from onion and garlic. Salazar H, Llorente I, Jara-Oseguera A, García-Villegas R, Munari M, Gordon SE, Islas LD, Rosenbaum • I canali TRPA 1 sono attivati da composti piccanti dell’aglio, cipolle, mostarda e cannella. • Il TRPV 1 è anche attivato dall’allicina , la molecola attiva dell’aglio , e partecipa insieme con il TRPA 1 nella sensazione di dolore/malessere associati a questi composti. • Nel TRPV 1 queste molecole agiscono mediante modifiche covalenti di residui di cisteina. • Questi dati documentano che esiste un meccanismo ben conservato che fornisce nuovi approcci alla identificazione delle basi molecolari di stimoli piacevoli o nocivi.

Scelte alimentari che ci hanno fatto sopravvivere nella caverna ora, nel supermercato, ci accoppano ! I geni del bambino ancora preferiscono cibi dolci, salati ed alta densità energetica, Respingono l’amaro e l’acido per evitare i pericoli fuori la caverna Oggi il rifiuto del vegetale e della frutta alza spropositatamente la densità calorica. Il cibo confezionato ha triplicato la densità calorica media : ma i geni sono ancora quelli, destinati all’accumulo per un ambiente di consumo energetico che non esiste più !

Chi lo protegge fuori dalla caverna ? ELFID -UNINA Federico II

NEOFOBIA : Il bambino rifiuta il nuovo ! • il bambino che non ha conosciuto vegetali dallo svezzamento tenderà a respingerli con forza nel secondo anno di vita. • Per ottenere che un bimbo si adatti ad un alimento è necessario un lungo e paziente training : sono necessarie almeno 7 -8 esposizioni prima che il bambino lo accetti in modo stabile (Maier 2007). ELFID -UNINA Federico II

Neofobia : rifiutare cibi nuovi • 20 -30% dei bambini sono neofobici (78% familiarità) • La neofobia a 3 anni correla con neofobia ad 8 • Neofobia = meno frutta, vegetali e proteine • Non c’è neofobia per amidi, farine, zuccheri e grassi • La Neofobia è sinergica con il disgusto per cibi meno ‘facili’ • I neofobici hanno una dieta più ristretta

Attenti al loro gradimento ! ELFID -UNINA Federico II

E’ possibile indirizzare le scelte alimentari ? • ESPOSIZIONE : iniziare dallo svezzamento , saggiare il cibo della mamma, ‘nu’ pucurillo. . !’ • ESEMPIO : Il fattore più correlato al consumo di frutta e vegetali è il consumo dei genitori • GRATIFICAZIONE : ha effetti negativi sulle scelte , se si gratifica l’accettazione di un cibo con una cosa ‘più buona’ (effetto paradosso) meglio tentare 9 volte gratificando gradualmente

C’è da divertirsi, non solo ‘lavorare’ • La componente genetica del gusto nell’uomo non è molto rilevante: l’apprendimento, la tradizione e la cultura possono modificare fortemente le preferenze che sarebbero indotte geneticamente. • Bisogna impegnarsi per ridare allo svezzamento la straordinaria funzione di educazione al gusto. • Non certo aprendo un barattolo…. ELFID -UNINA Federico II

Ed ora ? … sta a voi la scelta !!!!