La genetica del gusto:
preferenze alimentari,
geni e salute
… dalla tavola alla salute
passando attraverso il nostro dna
Il gusto….
… è il principale fattore che guida le nostre scelte alimentari.
Le preferenze alimentari possono contribuire o proteggere dallo
sviluppo di un ampio numero di malattie croniche.
Quale ruolo ha la variabilità genetica della
percezione gustativa?
Fattori
ambientali
Fattori
ambientali,
genetica, stile
di vita
Garcia-Bailo B., Toguri C., Eny K.M., El-Sohemy A..Taste perception: how sweet it is (to be transcribed by you). Curr
Biol. 2009 Aug 11;19(15):R655-6.
RECETTORI DEL GUSTO
Nirupa Chaudhari and Stephen D. Roper The cell biology of taste.Vol. 190 No. 3, August 9, 2010. Pages 285–296.
IL GUSTO AMARO
Gli studi sulla genetica del gusto hanno inizio nel 1930:
A.L. Fox and PTC (Fenil-tio-carbamide).
Due categorie: gli individui “tasters” in grado di percepire il PTC a
basse concentrazioni (circa il 70% della popolazione adulta
caucasica); e i “ non tasters”, cioè coloro che percepiscono il PTC
solo a concentrazioni elevate (il rimanente 30%).
I tiouracili (correlano con la sensibilità al PTC) si trovano in molti
ortaggi comuni come cavoli, semi di colza, ed è stato identificato come
una delle cause di gozzo (Greer 1950).
Il numero di geni T2R codificanti per di recettori del gusto amaro
differisce enormemente tra le specie
Donget al., BMC EvolBiol 2009
Un numero diverso di geni T2R è richiesto per consentire alle diverse
specie di identificare diversi composti tossici-velenosi nel loro ambiente
Dong D, Jones G, Zhang S. Dynamic evolution of bitter taste receptor genes in vertebrates. BMC Evol Biol. 2009 Jan
15;9:12.
Genetica del PTC
Studi su famiglie hanno dimostrato che la sensibilità al PTC viene
ereditata come tratto mendeliano e che il fenotipo “nontaster” è
conferito da un allele recessivo (Snyder, 1931).
Il principale gene responsabile del tratto di sensibilità al PTC è il gene
TAS2R38 (Kim, 2003). Codifica per un membro della famiglia dei
recettori dell'amaro T2R.
3 differenti genotipi spiegano la sensibilità al PTC/PROP
T2R38 Protein
P/
A
4
9
AVI/AVI
PAV/AVI
PAV/PAV
A/
V V/
I
262
296
Questo gene spiega fino
al 55-80% della
variabilità nella
sensibilità al PTC.
PTC non-taster
PTC medium-taster
PTC super-taster (<1.0 x 10-4 mol/l)
E. Feeney. The impact of bitter perception and genotypic variation of TAS2R38 on food choice. Nutrition Bulletin Volume 36,
Issue 1, pages 20–33, March 2011
Distribuzione
dei genotipi
PAV e AVI in
differenti aree
geografiche/
gruppi etnici
(Cavalli-Sforza et al., 1994)
(Kim et al., 2004)
I TASTERS di solito non amano..
ISOTIOCIANATI
ISOFLAVONOIDI
CATECHINE
ANTOCIANINE
I TASTERS di solito non amano..
ISOUMOLONI
CHININO
NARINGINA
TANNINI
CAFFEINA
I TASTERS sono solitamente più sensibili ed
evitano:
DOLCE
PICCANTE
GRASSO
I NON-TASTERS preferiscono
TAS2R38 PAV/PAV o PAV/AVI = “taster”
proporre cibi amari
con preparazioni che
ne smorzino l’amaro
stimolare
una dieta
variata
TAS2R38 AVI/AVI = “non-taster”
misure di uso
comune per i
condimenti
Focalizzare
porzioni
IL GUSTO DOLCE
Nei mammiferi la percezione del dolce è mediata per lo più da un
singolo recettore composto da 2 subunità TAS1R2 e TAS1R3
Ile191Val variante in
associata al consumo
abituale di zuccheri in
soggetti sovrappeso
ed obesi. I soggetti
con genotipo Ile/Ile
hanno un consumo di
zuccheri superiore.
La variazione è associata ad un
BMI maggiore.
Una variante della
regione che regola
l'espressione
del
gene
TAS1R3
conferisce
una
ridotta sensibilità al
sucrosio
spiega circa il 30-40% della
sensibilità al dolce
Frequente Africa sub-sahhariana
- Mainland Jd et al.Taste perception: how sweet it is (to be transcribed by you). Curr Biol. 2009 Aug 11;19(15):R655-6.
- Eny KM et al. Genetic variation in TAS1R2 (Ile191Val) is associated with consumption of sugars in overweight and
obese individuals in 2 distinct populations. Am J Clin Nutr. 2010 Dec;92(6):1501-10. Epub 2010 Oct 13.
La percezione del gusto dolce e molto
complessa: fortemente correlata
all'omeostasi energetica e a complessi
meccanismi di processamento centrale
e periferico del segnale.
La preferenza ed il consumo di dolci
associate a variazioni in geni implicati
nella risposta periferica e centrale al
dolce
GNAT3
GLUT2
DRD2
Leptina e LEPR
Bachmanov A ET AL. Genetics of sweet taste preferences. Flavour Fragr J. 2011 July ; 26(4): 286–294.
Il gusto UMAMI
Nei mammiferi la percezione del gusto umami è mediata per lo più
da un singolo recettore composto da 2 subunità TAS1R1 e TAS1R3
Ligandi : L-glutammato, L-aspartato
Identificate varianti geniche
in entrambe le subunità in
grado di modificare la
percezione. Dati contrastanti
nelle diverse popolazioni.
Shigemura N et al. Genetic and molecular basis of individual differences in human umami taste perception. PLoS One. 2009
Aug 21;4(8):e6717.
Il gusto SALATO, l'ASPRO ed il GRASSO
I modelli animali dimostrano come ci sia
una variabilità percettiva associata a
variazioni genetiche
Poche informazioni sulla genetica nell'uomo
Forte influenza dei fattori ambientali
Nirupa Chaudhari and Stephen D. Roper The cell biology of taste.Vol. 190 No. 3, August 9, 2010. Pages 285–296.
LA GENETICA DEL GUSTO.......
2834 partecipanti appartenenti a popolazioni isolate italiane
• Carlantino (735)
• Parco genetico FVG (1005)
• Val Borbera (1094)
FVG Genetic Park
Val Borbera
.
.
.
Carlantino
700 campioni appartenenti a 18
comunità lungo la via della seta
LO SCOPO
Correlare fattori genetici e
-sensibilità al gusto amaro
-preferenze alimentari
-consumi
Valutare l'influenza della variabilità genetica su specifiche
preferenze alimentari correlandole a tratti complessi
(predisposizione a patologie)
I DATI
• Dati nutrizionali (EPIC)
• Preferenze alimentari
• Test del gusto (PROP e
NaCl)
• Dati anamnestici
ANALISI GENETICA
Analisi di 370mila varianti del
dna per ciascun soggetto
(Genotyping 370k illumina chip)
Per ciascuna popolazione al
momento sono stai effettuate 110
analisi GWAS correlando
fenotipo~sesso+età+variazione
genetica
I risultati sono stati considerati
complessivamente per mezzo di
una metanalisi
IL FENOTIPO GUSTO NEGLI ISOLATI
GENETICI ITALIANI.....
100
90
80
70
60
Non Taster
Taster
50
40
30
20
10
0
Carlantino
Val Borbera
Parco genetico FVG
La correlazione fenotipo-genotipo TAS2R38 spiga circa il 70% del
fenotipo taster, come da letteratura
IL FENOTIPO SUPER-TASTER LUNGO LA VIA
DELLA SETA....
P e rce n tu a le
FREQUENZA SUPER-TASTER VIA DELLA SETA
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
Georgia
Azerbaijan
Urbekistan
Regione
Kazakistan
Tajikistan
VARIAZIONI GENETICHE E PREFERENZE
ALIMENTARI 4 risultati altamente significativi (p<5x10-8)
Tè caldo
Piselli, formaggio,
anguria, fave..
Vodka e vino
bianco
Ravanelli
20 associazioni interessanti (p<5x10-7) Melanzane
Limone
Carciofi
Marzapane
Asparagi
Mozzarella
Olive nere
Succo d'arancia
Broccoli
Pancetta
Gelato
Peperoncino
Cicoria
Yogurt bianco
Preferenza per il te e PLCβ2
p-value= 1.50E-03
Ruolo nella trasduzione del segnale gustativo
PLCβ2 è expresso nei bottoni gustativi ed è essenziale
per la trasduzione dello stimolo dolce, salato e umami
(Miyoshi MA et al., Chem Senses, 2001)
Ruolo nella risposta alla caffeina
(Zhao FL et al., J Physiol 2009)
Ruolo nella stimolazione dell'epitelio olfattivo
PLCβ2 è espresso nell'epitelio olfattivo.
(Elsaesser R and Paysan J., BMC Neurosci., 2007)
Preferenza per l'alcol e il gene TAS1R2
p-value= 4.6x10-4 per vodka
p-value= 6.20E-04 per vino bianco
TAS1R2 è un recettore per il gusto dolce.
L'applicazione di etanolo sulla lingua attiva la risposta
neuronale al dolce.
(Hellekant G et al., Alcohol, 1997; Sako N and Yakamoto T, Am J Physiol, 1999)
L'uomo percepisce alcune concentrazioni di etanolo come
dolce.
Variazione nei meccanismi del gusto dolce possono conferire
una diversa sensibilità all'alcol e influenzare la preferenza
individuale all'alcol.
(Blednov YA et al., Genes Brain Behav, 2008 )
Piacevolezza del cibo e ITPR3
Associazioni significative (p-value <= 0.00238)
Agnello
formaggio di pecora
piselli
fave
anguria
…....
ITPR3 gene è espresso nei microvilli dell'epitelio olfattivo
(Hegg et al., Eur J Neurosci 2010)
Preferenza per il caffè e BDKRB2
BDKRB2 codifica per un recettore implicato nella
regolazione della pressione arteriosa e del battito
cardiaco;
Sono note varianti di BDKRB2 correlate a
ipertensione;
la caffeina influisce sui livelli pressori
Conclusioni
Lo studio della genetica del gusto potrà fornire nuovi spunti per
comprendere i meccanismi biologici della percezione gustativa;
Studiare le preferenze alimentari ci da uno strumento nuovo per
approfondire l'analisi dell'alimentazione;
Le preferenze alimentari ci consentono di sviluppare delle strategie
per aiutare le persone a migliorare il proprio stile di vita
Ringraziamenti
Institute for Maternal and Child
Health, IRCCS “Burlo Garofolo”,
University of Trieste
Italy
Prof. Paolo Gasparini
Pio D’Adamo
Nicola Pirastu
Carmela Lanzara
Emmanouil Athanasakis
Sheila Ulivi
Giorgia Girotto
Dept. of Food Science, Rutgers
University, New Bruswick
NJ, USA
Prof. Beverly J Tepper
Terramadre communities
who participated to the
project
Partners
