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ATTIVITÀ FISICA ED EPIGENETICA

posted by Luca Paolini Settembre 2, 2013 0 comments

Il colore dei nostri occhi, il nostro comportamento, il fatto che siamo alti o bassi può essere completamente spiegato dalle caratteristiche genetiche che ci rendono “differenti”? Ebbene no, ci sono molteplici meccanismi non-genetici che influenzano il nostro fenotipo.

L’epigenetica è responsabile, in parte,di questo aggiuntivo meccanismo di controllo.

Individui geneticamente identici come i gemelli omozigoti o gli animali clonati possono mostrare delle metilazioni del dna che li rendono fenotipicamente diversi.

Le variazioni epigenetiche ed in particolare le metilazioni del DNA potrebbero quindi partecipare non solo nelle differenze tra gli individui, ma anche tra le popolazioni umane. Potrebbero contribuire oltre che nelle differenze osservate nell’aspetto fisico, anche nel comportamento, nella risposta ad agenti esterni di natura ambientale o farmacologica e, non meno importante, nella suscettibilità alle diverse malattie.

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Gli stimoli esterni come gli xenobiotici tossici, l’alimentazione, lo stress e l’esposizione ormonale sono conosciuti come fattori che inducono le modificazioni epigenetiche.

L’attività fisica è un altro importante fattore che sembrerebbe creare mutazioni all’epigenoma.

Alcuni studi hanno evidenziato incrementi e decrementi delle metilazioni dopo un periodo di attività fisica sia a livello del tessuto adiposo che di quello muscolare.

Nel tessuto adiposo sono stati individuati 197 geni per cui la metilazione ha portato ad una differente espressione genica.

Tra i tanti geni coinvolti sottolineiamo il KCNQ1, un gene che codifica per il canale del potassio e che è coinvolto nella patogenesi del diabete di tipo 2.

Il gene HDAC4 subisce una ipermetilazione ed una simultanea diminuzione della sua espressione come conseguenza dell’attività fisica, questa ridotta espressione aumenta l’attività di GLUT 4 incrementando l’uptake di glucosio nell’adipocita e la successiva incorporazione del glucosio nei trigliceridi nel processo di lipogenesi.

Anche il gene NCOR2 nello stesso modo vede una ridotta espressione ed il conseguente aumento della lipogenesi.

Questi risultati sono da evidenziare perché possono avere una grande importanza clinica, gli inibitori dell’HDAC migliorano l’insulino resistenza e promuovono la proliferazione, la differenziazione e lo sviluppo delle cellule β del pancreas ipotizzando quindi un loro uso nel trattamento del diabete.

Come il tessuto adiposo, anche il tessuto muscolare scheletrico sembrerebbe andare incontro a modifiche epigenetiche a seguito di un’attività fisica, questa volta le mutazioni sembrerebbero essere dose-dipendenti e comunque transitorie perché individuate nell’immediato post-attività.

La contrazione muscolare attraverso l’attività fisica conduce a risposte adattative che migliorano l’efficienza metabolica, la capacità ossidativa e l’attività contrattile, conseguenze dovute dall’alterazione dell’espressione genica e dai livelli delle proteine coinvolte.

Sono infatti evidenti diverse ipometilazioni con il conseguente potenziamento dell’espressione genica e quindi dei livelli proteici di una pletora di geni regolatori delle funzioni mitocondriali e del dispendio energetico, incluso i geni PGC-1α, MEF2A, PPAR-δ e PDK4.

Tutti questi dati confermano ancora una volta l’estrema importanza di svolgere regolarmente un’attività fisica. Sono sempre più chiari i fattori metabolici, genetici e biochimici che riducono, infatti, il rischio di incorrere in malattie cardiovascolari, nel diabete di tipo 2, nell’insorgenza di diverse tipologie di cancro, nella depressione, nell’obesità e nelle malattie muscolo scheletriche.

Fonti:

  •        Christensen D.P., Dahllof M., Lundh M., Rasmussen D.N., Nielsen M.D., Billestrup N., Grunnet L.G.,Mandrup-Poulsen T. ,Histone Deacetylase   (HDAC) Inhibition as a Novel Treatment for Diabetes Mellitus,  MolMed. 2011 May-Jun; 17(5-6): 378–390.
  •         Tina Ronn, Petr Volkov, Cajsa Davegardh, Tasnim Dayeh, Elin Hall, Anders H. Olsson, Emma Nilsson, Asa Tornberg, Marloes Dekker Nitert, Karl-Fredrik Eriksson, Helena A. Jones, Leif Groop, Charlotte Ling. A Six Months Exercise Intervention Influences the Genome-wide DNA Methylation Pattern in Human Adipose Tissue. June 27, 2013. PLoS Genet 9(6): e1003572.
  •        Romain Barre`s,Jie Yan,Brendan Egan,Jonas Thue Treebak,Morten Rasmussen,Tomas Fritz,Kenneth Caidahl, Anna Krook,Donal J. O’Gorman,and Juleen R. ZierathAcute Exercise Remodels Promoter Methylation in Human Skeletal Muscle. Cell Metabolism 15, 405–411, March 7, 2012.
  •          Holger Heyn, Sebastian Moran, Irene Hernando-Herraez, et al. DNA methylation contributes to natural human variation. Genome Res. August 1, 2013.

 

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