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Cibo, esercizio e DNA: un trio inseparabile

Macro e micronutrienti sono in grado di interagire con il DNA, ma anche l’attività fisica può modificare l’espressione dei geni e lo fa in modo diverso anche a seconda del “carburante” che si introduce nell’organismo attraverso gli alimenti.

Cibo, esercizio e DNA: un trio inseparabile

L’esercizio rimodella il DNA1

Di fronte a uno stress che arriva dall’esterno, per esempio una dieta non bilanciata, i muscoli reagiscono in modo immediato e l’esercizio fisico modifica tale risposta cercando di limitare i danni. Per raggiungere questo risultato la strategia passa anche dall’epigenetica, ovvero modifiche del DNA che non intaccano la sequenza del patrimonio genetico, ma che riescono comunque a modularne l’espressione e possono anche essere trasmesse alle generazioni successive. Lo dimostra uno studio recentemente pubblicato su Scientific Reports e condotto su un piccolo gruppo di uomini sedentari che avevano iniziato una dieta ad alto contenuto di grassi con o senza l’aggiunta di sessioni di esercizio fisico contro resistenza (con pesi). Analizzando il DNA dei partecipanti gli autori dello studio hanno notato che dopo il passaggio da una dieta bilanciata a una troppo ricca di grassi si attivano geni legati all’infiammazione e nemmeno l’esercizio fisico è in grado di contrastare questo processo nel breve periodo. L’attività fisica è però in grado di rimodellare l’espressione dei geni associati alla crescita e alla struttura muscolare. Inoltre, studiando più in dettaglio gli aspetti epigenetici e in particolare la metilazione (descritta nella rubrica “Lo sai che”), i ricercatori hanno rilevato grandi cambiamenti con l’adozione di una dieta ad alto contenuto di grassi, che, tuttavia, risultano di entità differente in relazione alla pratica o meno dell’attività fisica. In sintesi, sebbene l’esercizio fisico di breve durata non riesca a contrastare l’infiammazione causata da un eccesso di grassi nella dieta, determina, comunque, risposte genomiche che possono proteggere il muscolo dall’atrofia.

Prevenire con l’esercizio (e con l’epigenetica)2

Lo stile di vita sedentario, sempre più comune nel mondo occidentale, rientra nella classifica dei 10 principali fattori di rischio per tutte le patologie e si pensa sia responsabile del 9% di tutti i decessi a livello globale. Di contro, è ben noto l’effetto positivo dell’attività fisica in termini di prevenzione e trattamento di molte delle patologie tipiche della sedentarietà (soprattutto malattie cardiovascolari e sindrome metabolica, ma anche problemi neurologici e tumori). Gli esperti concordano nel sostenere che alcuni dei benefici legati all’attività fisica dipendano dai cambiamenti epigenetici che l’esercizio è in grado di apportare al DNA e che contrastano quelli negativi che si manifestano nelle malattie citate in precedenza. Un articolo pubblicato su BMC Genomics descrive proprio tali modifiche, passando in rassegna alcune delle più comuni malattie croniche dell’era moderna e prendendo in considerazione diversi tipi di cambiamenti epigenetici che possono influenzare l’espressione dei geni e lo sviluppo delle malattie. Per esempio l’attività fisica moderata modifica lo stato di metilazione di una particola proteina (ASC), che svolge un ruolo importante come mediatore dei processi pro e anti-infiammatori che avvengono durante l’attività fisica. Questi meccanismi epigenetici contribuiscono ad abbassare il livello basale di infiammazione, prevenendo in tal modo l’insorgenza delle malattie legate a un’infiammazione cronica di basso grado.
I risultati di molti studi dimostrano la capacità dell’attività fisica di conservare e/o ripristinare i marcatori epigenetici “positivi” che risultano modificati in importanti malattie croniche come cancro, malattie metaboliche, cardiovascolare e neurodegenerative.

Per quanto riguarda le malattie metaboliche, si osserva che l’esercizio induce ipometilazione di promotori di geni metabolici come PGC-1alfa (peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1-alpha), TFAM (mitochondrial transcription factor A) o PPARD (peroxisome proliferator-activated receptor delta) e altri ancora, molti dei quali sono ipermetilati nei pazienti con diabete di tipo 2. È stato inoltre dimostrato che sessioni di esercizio a bassa e alta intensità riescono a migliorare l’efficienza metabolica e la capacità contrattile dei muscoli scheletrici influenzando il livello di metilazione che è normalmente alterato in presenza di diabete di tipo 2. Quando si tratta invece di patologie cardiovascolari, l’esercizio fisico svolge un ruolo importante anche nel modificare, attraverso meccanismi epigenetici, l’espressione di geni coinvolti nelle alterazioni della parete dei vasi sanguigni e nella proliferazione delle cellule di cuore e vasi.
Tuttavia, gli autori della pubblicazione concludono che solo l’esercizio aerobico massimale (sprint interval training) sembra essere associato a modificazioni epigenetiche note per influenzare positivamente l’adattamento cardiovascolare.
Partendo dai dati oggi disponibili, inoltre, non è ancora semplice comprendere in dettaglio gli effetti dell’esercizio sul DNA dal punto di vista epigenetico, soprattutto perché spesso negli studi considerati il livello di attività fisica è stato riferito dai partecipanti, e non misurato direttamente, senza peraltro fare riferimento al tipo e alla quantità di esercizio praticato, con una conseguente inevitabile elevata perdita di precisione del dato.
Le conoscenze attuali, dunque, pur non permettondo, purtroppo, di fornire raccomandazioni certe per la prevenzione delle patologie croniche attraverso l’epigenetica e l’attività fisica, aprono comunque la strada a un ampio e promettente campo di studi verso nuove probabili terapie e ribadiscono che l’esercizio rimane un fattore essenziale nel promuove importanti adattamenti biologici con importanti positive implicazioni per la salute pubblica.
Fonti:
1. Laker RC, et al. Sci Rep. 2017 Nov 9;7(1):15134.
2. Grazioli E, et al. BMC Genomics. 2017 Nov 14;18(Suppl 8):802. Review.

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