Skip to main content

Application of new technologies and methods in nutrition research – the example of phenotypic flexibility

Article Category

Article available in the folowing languages:

Migliori biomarcatori per la salute e l’alimentazione

Misurare la flessibilità fenotipica – come gli esseri umani alterano rapidamente i loro fenotipi per fare fronte a un ambiente che cambia – potrebbe rivelarsi uno strumento vitale per creare la base di una nuova generazione di biomarcatori per misurare la salute. Un progetto finanziato dall’UE ha usato tecnologie all’avanguardia per determinare il ruolo dei biomarcatori come guida per una salute migliore, sulla base di metodi che vanno oltre la misurazione della concentrazione di omeostasi.

Salute

La dieta, gli alimenti e i componenti degli alimenti sono fattori ambientali primari che influenzano il trascrittoma, il proteoma e il metaboloma. Questa interazione che dura tutta la vita definisce in gran parte la salute o lo stato di malattia di un individuo. La capacità del corpo di adattarsi ad alterazioni delle condizioni alimentari si chiama flessibilità fenotipica ed è la chiave per mantenere l’omeostasi generale e di conseguenza la salute e un invecchiamento sano. Dato che la salute può essere definita come la capacità di adattarsi a fattori di stress quotidiani, sono necessari nuovi biomarcatori per quantificare la capacità del corpo di assorbire in modo adeguato una varietà di perturbazioni e recuperare l’omeostasi. Di conseguenza, i biomarcatori non dovrebbero quantificare l’omeostasi in sé ma piuttosto la curva di risposta allo stress dopo una tale perturbazione, è cioé importante quantificare l’abilità di adattarsi. Il progetto NUTRITECH, finanziato dall’UE, ha usato tecnologie all’avanguardia come genomica, trascrittomica, proteomica, metabolomica e la crittometria laser a scansione per misurare l’omeostasi e la flessibilità fenotipica. Ampliare il concetto di flessibilità metabolica Finora la ricerca alimentare si è concentrata in gran parte sulla determinazione degli effetti dei componenti nutrienti e non nutrienti degli alimenti e sull’espressione di geni e proteine sui risultati metabolici. NUTRITECH ha sviluppato le basi della tradizionale ricerca alimentare usando metodi analitici all’avangardia per valutare in modo completo il rapporto dieta-salute. I ricercatori hanno quantificato l’effetto della dieta sulla flessibilità fenotipica, basata sulla flessibilità metabolica. NUTRITECH però ha ampliato la nozione di flessibilità a tutti i processi fisiologici alla sua base e i meccanismi cellulari e genetici coinvolti nell’assorbimento di sfide metaboliche che sono essenziali per mantenere una salute metabolica e infiammatoria ottimale. “I biomarcatori sono quindi un elemento di riferimento dei meccanismi che mantengono risposte allo stress ottimali dopo una sfida metabolica/calorica,” dice il coordinatore del progetto, Ben van Ommen. L’obiettivo era mostrare che l’uso di restrizioni caloriche come intervento dovrebbe dimostrare un cambiamento della flessibilità fenotipica. Sulla base di questo, i ricercatori hanno condotto uno studio dettagliato di intervento alimentare su 72 volontari il cui obiettivo era ridurre l’assunzione di cibo del 20 % per un periodo di 12 settimane. La flessibilità fenotipica è stata misurata applicando una sfida alimentare che conteneva alti livelli di carboidrati, grassi e proteine. I profili di risposta di numerosi biomarcatori classici e nuovi sono stati poi valutati lungo un periodo di diverse ore dopo aver consumato i pasti. Gli scienziati hanno ottenuto importanti informazioni sullo stato di flessibilità di intestino, pancreas, fegato, certi muscoli e tessuto adiposo applicando un normale test di tolleranza al glucosio e quantificando la risposta di insulina e centinaia di altri metaboliti e proteine. Il progetto si è concentrato anche sul mantenimento dell’integrità del DNA in stress ossidativo, sviluppando nuovi metodi per misurare il mantenimento dell’integrità del genoma, che ha studiato quanto bene i partecipanti possono salvaguardare il DNA nel genoma. È stato creato anche un protocollo di citometria laser a scansione per segnare i micronuclei e identificare il danno ai cromosomi e il fuso mitotico. Un approccio alimentare personalizzato I volontari hanno reagito in modo diverso allo stesso trattamento a causa delle differenze del contesto genetico, della composizione del corpo e delle abitudini alimentari. Per esempio, i dati ottenuti con la risonanza magnetica hanno mostrato che il contenuto e la distribuzione del grasso erano diversi tra partecipanti maschi e femmine. Ciò ha permesso a NUTRITECH di misurare con precisione come le persone reagiscono in modo diverso dinanzi a identiche variazioni dietetiche, utilizzando una mappa biochimica dell’omeostasi. “I risultati suggeriscono che un approccio preciso e personale è importante quando si verificano gli effetti per la salute,” dice Ommen. I biomarcatori della flessibilità fenotipica hanno suscitato un notevole interesse nell’industria alimentare. NUTRITECH ha dato origine anche al lancio di un altro progetto che ha coinvolto cinque rinomate aziende alimentari. Entrambi i progetti si propongono di sfruttare i risultati dello studio di intervento di NUTRITECH adottando un approccio alimentare più personalizzato in un prossimo studio di intervento.

Parole chiave

NUTRITECH, biomarcatori, flessibilità fenotipica, omeostasi, studio di intervento

Scopri altri articoli nello stesso settore di applicazione