L’epigenetica mostra i meccanismi attraverso i quali le sostanze xenobiotiche e i CEM influenzano l’espressione di alcuni geni, causando malattia.
Nel 1942 Conrad Waddington definì l’epigenetica <<una branca della biologia che studia le interazioni casuali tra i geni e il loro prodotto cellulare e pone in essere il fenotipo>>. Col tempo sono state date altre definizioni di epigenetica ma quella più usata è << branca della genetica classica che studia i cambiamenti che influenzano il fenotipo, senza alterare il genotipo>> quindi in definitiva si tratta dello studio di tutte le modificazioni ereditabili che variano l’espressione di un gene senza alterare la sequenza del DNA. Per comprendere meglio l’epigenetica, cito l’esempio dei gemelli omozigoti, i quali hanno stesso DNA (uguale genotipo). Se i gemelli omozigoti cresceranno nello stesso ambiente e se saranno sottoposti agli stessi stimoli ambientali avranno un invecchiamento biologico molto simile con un fenotipo simile, se invece cresceranno esposti a stimoli diversi, invecchieranno in modo diverso con diversità fenotipiche molto evidenti. Vale però anche il caso contrario, quello di persone con stesso fenotipo le quali possono avere genotipo diverso. In definitiva il fenotipo è il frutto dell’interazione tra l’ambiente e il genotipo.
Che cos’è l’ambiente genetico?
Esaminerò ora il concetto di ambiente dal punto di vista generico. L’ambiente genetico è tutto ciò che riesce ad alterare l’espressione di un gene e a causare una mutazione/delezione del gene.
Quindi per ambiente genetico non si intende solo il luogo in cui una persona vive, ma anche gli effetti indotti dall’alimentazione, dalle emozioni e dagli di vita, dall’esposizione a determinate sostanze xenobiotiche (metalli pesanti, pesticidi, erbicidi, composti organici volatili, benzina e i suoi derivati, gas di scarico di automobili, particolato, interferenti endocrini, solventi e diluenti), e dall’esposizione a campi elettromagnetici (CEM) generati da Wi-Fi, cordless, smartphone, router e qualsiasi altro apparecchio elettrico, sia domestico che non, in grado di generale CEM.
I fattori ambientali sopra citati alterano alcuni meccanismi cellulari, inducendo cambiamenti epigenetici. L’epigenoma, con i suoi meccanismi di regolazione dell’espressione dei geni, permette alle cellule che hanno lo stesso DNA di differenziarsi in oltre 200 tipi di cellule all’interno al corpo umano tramite la metilazione del DNA.
Per capire meglio la differenza tra genetica e epigenetica uso l’esempio della tastiera del pianoforte e del musicista.
I tasti della tastiera (le note musicali) sono uguali per tutti, il musicista invece è colui che decide quali tasti suonare e forma infinite melodie. Riportando questo esempio alla genetica e all’epigenetica possiamo dire che i tasti (le note suonate) sono i geni e il musicista è l’elemento epigenetico che decide quali note suonare.
Un altro esempio molto comprensibile è quello del software e dell’hardware: il DNA è L’hardware mentre l’epigenoma è il software.
| PRINCIPALI MECCANISMI EPIGENTICI
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L’epigenoma è lo studio dei meccanismi di regolazione dell’ espressione dei geni.
La metilazione del DNA
Con gli anni sono stati studiati alcuni meccanismi epigenetici, tutti necessari per il corretto sviluppo e differenziamento cellulare. Ne cito alcuni.
uali devono essere trascritti e tradotti, e avviene tramite enzimi DNA Metiltrasferasi (DNMT) che aggiunge gruppi metilici CH3 sui siti della cisteina, trasformandola in 5 Metil cisteina. L’ipermetilazione cambia la struttura della cromatina, reprimendo l’espressione genica (silenziamento) e causando instabilità genomica. Il silenziamento genico avviene con due meccanismi: il primo è detto diretto e consiste nella metilazione di specifiche sequenze di DNA che spesso sono i siti di riconoscimento di fattori di trascrizione, il secondo è detto indiretto e determina una configurazione più chiusa della struttura della cromatina. Alterazioni della metilazione del DNA sono state associate a numerose patologie come autismo, infertilità, sindrome di Rett, sindrome di Prader Willi, sindrome di Angelman e alcune forme di cancro. In particolare si è visto che nelle patologie oncologiche vi è una ipometilazione di oncogeni che attiva i geni prometastatici e una ipermetilazione di oncosoppressori che inibiscono e/o silenziano geni oncosorpressori.
L’alterazione del cromatina
l secondo meccanismo epigenetico qui analizzato è l’alterazione della struttura della cromatina. Il DNA nucleare è costituito da cromatina organizzata in nucleo somi, ossia un complesso di ottameri di proteine istoniche attorno ai quali è avvolto il DNA. L’istone H1 svolge l’azione specifica di compattare il DNA al nucleosoma. L’associazione tra il DNA e l’ottamero di istoni è regolato da complessi proteici che rimodellano il nucleosoma. Gli istoni, come il DNA, possono subire processi di metilazione, fosforilazione, acetilazione con conseguente alterazione della struttura istonica. Il DNA di norma ha un carica elettrostatica negativa, mentre gli istoni hanno una carica positiva per cui gli istoni e DNA vi è una stretta associazione elettrostatica che determina una chiusura della conformazione nucleosomica che ne impedisce la trascrizione. Quando gli istoni vanno incontro a processi di metilazione, fosforilazione e acetilazione, si altera la carica elettrostatica positiva e si ha una conformazione nucleosomica più aperta che rende la cromatina più attiva e ne facilita l’accesso a proteine e fattori di trascrizione.
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Epigenetica: dal DNA alla cellula Negli ultimi anni la ricerca scientifica ha dimostrato che i meccanismi epigenetici non sono quelli che coinvolgono il DNA o le proteine strettamente collegate al DNA come gli istoni, ma possono coinvolgere anche altre strutture cellulari: le membrane, alcuni organelli citoplasmatici come i Mitocondri, il reticolo endoplasmatico, i Ribosomi, l’apparato di Golgi, inoltre coinvolge i Microtubuli, il Citoscheletro e anche la Matrice extracellulare. Tutte queste strutture cellulari ed extracellulari possono subire alterazioni strutturali e funzionali se entrano in contatto con sostanze xeno biotiche e campi elettromagnetici (CEM)
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Il silenziamento epigenetico
Il terzo è l’imprinting ossia il silenziamento di uno dei due alleli di un determinato gene che avviene sempre tramite metilazione dell’allele (il più famoso è quello del cromosoma X nelle donne). Molti studi hanno evidenziato che sostanze xeno biotiche addotte DNA possono causare il fenomeno dell’imprinting riducendo la trascrizione o silenziando l’espressione di un determinato gene del DNA, con conseguente riduzione/blocco della trascrizione del gene adotto e mancata espressione di una determinata proteina.
Il fenotipo è il frutto dell’interazione tra l’ambiente e il genotipo
Sostanze chimiche e interferenti endocrini: l’ambiente e il genotipo
Ora analizzerò i due principali fattori responsabili di causare alterazioni epigenetiche, ovvero le sostanze xenobiotiche e i campi elettromagnetici. Le sostanze xenobiotiche possono indurre alterazioni epigenetiche tramite una serie di meccanismi. Uno dei più studiati è la trasduzione dei segnali cellulari. Cito il meccanismo di iperattivazione dei recettori NMDA come ad esempio di alterata trasduzione dei segnali cellulari che porta allo sviluppo dei segnali cellulari che porta allo sviluppo di patologie correlate. Studi condotti da professor Martin Pall evidenziano come le sostanze xenobiotiche – nello specifico solventi e pesticidi – possono essere responsabili dell’iperattivazione dei recettori NMDA, dei recettori dell’acido glutammico presenti sulla membrana cellulare nervosa che giocano un ruolo fondamentale nella plasticità sinaptica e nel consolidamento della memoria.
L’iperattivazione dei recettori NMDA innesca una serie di reazioni a cascata che, tramite un aumento del flusso di ioni calcio intracellulare, genera un circolo vizioso di Ossido Nitrico (NO) e Perossinitrito (ONOO) che porta poi a una ridotta formazione di ATP, aumento dello stress ossidativo cellulare e di alcune citochine come IL1 Beta, la IL6, IL8, TNF alfa e INF gamma. L’iperattivazione dei recettori NMDA è meccanismo eziopatologico coinvolto nello sviluppo di alcune patologie che sono strettamente correlate all’inquinamento ambientale come la Sensibilità Chimica Multipla (MCS), l’Elettrosensibilità (EHS), la Sindrome da Fatica Cronica (CSF). Collegato sempre al meccanismo recettoriale si può citare anche l’interferenza endocrina. Molte sostanze chimiche, comportandosi da interferenti o perturbatori endocrini, sono capaci di alterare la normale funzionalità ormonale come le capacità riproduttive dell’uomo e della donna connesse all’infertilità e impotenza, di indurre tumori ormonali o ormono sensibili ed effetti teratogeni nel feto, ma sono anche responsabili di molte patologie ormonali come obesità, diabete, sindrome metabolica, patologie tiroide, dello sviluppo neurologico e neuroendocrino.
Le sostanze xeno biotiche possono anche legarsi al DNA (addotti) e alle proteine. Si possono avere due fenomeni di adduzione al DNA, il primo è il legame della sostanza xenobiotica a una zona del DNA che non codifica per alcun gene (area non genica), il secondo invece è il legame a una zona genica che codifica per una proteina.
Mentre nel primo caso non si conoscono ancora bene le interferenze sul DNA, nel secondo caso la presenza di una sostanza chimica su un’area genica può causare una ridotta trascrizione e traduzione del gene addotto, causando quindi una ridotta espressione della proteina. Gli studi degli addotti del DNA sono analizzati per lo più in campo oncologico.
| EPIGENETICA NEONATALE: IL FETAL PROGRAMMING Negli ultimi anni la ricerca epigenetica si è occupata anche di Fetal Programming: si tratta dello studio della capacità da parte delle cellule embrionali-fetali di indirizzare il proprio differenziamento e la propria evoluzione cellulare, secondo precisi programmi, in risposta a tutte le informazioni epigenetiche provenienti, durante i 9 mesi di gravidanza, dalla mamma e dall’ambiente esterno (alimentazione, sostanze xeno biotiche, esposizioni a campi elettromagnetici, stress psicofisico ed emozionale materno-fetale). Strettamente connesso al Fetal Programming vi è il concetto di Development plasticity ( plasticità neuronale) ovvero la capacità delle cellule neuronali sia di esprimere molti possibili fenotipi pur partendo da un unico genoma, sia di riorganizzarsi e ristrutturarsi continuamente sulla base delle interazione che avvengono tra feto, madre e ambiente. |
Alterazione della metilazione del DNA sono state associate a numerose patologie come autismo, infertilità, sindrome di Rett, sindrome di Prader Willi, sindrome di Angelman e alcune forme di cancro.
Lo studio epigenetico dei Campi Elettromagnetici (CEM)
Non per ultimo come importanza, ma perché più complesso, è lo studio epigenetico dei Campi Elettromagnetici (CEM). Sui CEM esistono nel mondo scientifico due posizioni discordanti. La prima è una posizione conservativa sostenuta dal ICNIRP (Commissione Internazionale per la Protezione delle Radiazioni Non Ionizzanti), dall’IRPA, (Associazione Internazionale per la Protezione dalle Radiazioni) e si basa sul presupposto che non esistono dati scientifici certi sulla nocività dei CEM per la salute umana essendo a disposizione solo dati riconducibili all’eccessivo riscaldamento dei tessuti generato dall’effetto termico dei campi elettromagnetici.
Inoltre i soli effetti di origine termica accertati sarebbero soltanto quelli acuti a breve termine, mentre gli effetti cronici a lungo termine, in particolare quelli genetici e cancerogenetici, non sarebbero sufficientemente confermati dalla letteratura scientifica.
La seconda è una posizione cautelativa sostenuta da ricercatori indipendenti senza conflitti di interessi. Secondo questi ricercatori i CEM causano sia affetti acuti e termici, come il riscaldamento cutaneo, sia effetti cronici causati dalla loro capacità di influenzare l’espressione del DNA producendo i seguenti effetti:
cancerogenici, di modifica della struttura e dell’espressione di proteine e molecole cellulari, sulle membrane cellulari, sulla trasduzione del segnale e il flusso degli ioni all’interno e all’esterno della cellula.
A sostegno della posizione cautelativa vi sono una serie di Firstenberg che evidenziano un aumento di tumori (leucemie), aberrazioni cromosomiche, aborti spontanei , disturbi riproduttivi, disturbi neurologici con alterazioni della membrana ematoencefalica, del metabolismo, della morfologia e dell’attività dei neurotrasmettitori.
Mentre gli studi del professor Johansson del Dipartimento di Neuroscienze del Karolinska Institute hanno evidenziato che io CEM sono in grado di alterare sia le risposte del sistema immunitario tramite la stimolazione di meccanismi allergici e infiammatori, sia la conduzione neurologica e la locomozione. Da tutto ciò si traggono delle conclusioni epidemiologiche interessanti: vi è un aumento esponenziale delle patologie cronico-degenerative, ad esempio un aumento delle patologie endocrine metaboliche ( la pandemia dell’obesità e della sindrome metabolica), delle patologie immunitarie (allergie, immunodepressione e autoimmunità), delle patologie del neuro-sviluppo (spettro autistico), delle patologie neurodegenerative( Alzheimer, Parkinson, SLA) delle patologie tumorali e cardiovascolari. Sulle patologie tumorali bisogna fare un’ulteriore precisazione.
Spesso si dice che i tumori sono patologie genetiche, ma a mio avviso i tumori su base genetica sono solo una piccola parte, perché se il tumore fosse una patologia prevalentemente genetica avrebbe mantenuto un’incidenza quasi costante nel tempo, invece in questi ultimi anni i dati epidemiologici ci dicono che almeno metà della popolazione in futuro andrà incontro allo sviluppo di una patologia tumorale.
Questi dati devono farci riflettere non solo sulla necessità di un cambio di paradigma in medicina, ma su un inevitabile ripensamento del sistema economico e sociale in cui viviamo, sistema che lesionando e inquinando in maniera irreversibile il Pianeta e tutti i suoi abitanti. (fonte rivista Scienza e Conoscenza)
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