Il contesto scientifico
Impatto dei fattori ambientali sulla salute
Secondo l’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS), circa il 24% del carico globale delle malattie e il 23% di tutti i decessi possono essere attribuiti a fattori ambientali modificabili. Considerando le medie annuali, sono stati attribuiti solo all’inquinamento dell’aria, dell’acqua e del suolo nove milioni di morti (il 16% delle morti nel mondo) (Landrigan et al., 2018).
Le malattie spesso risultano da interazioni tra i geni e i fattori ambientali a cui si è stati esposti nel corso della vita. Tuttavia, le esposizioni ambientali non possono limitarsi ai soli agenti “tossici convenzionali”, poiché è sempre più chiaro che esposizioni non convenzionali (ad esempio, eventi stressanti, vita sociale, cure parentali, etc.) possono modulare il rischio di malattia.
Esposoma e salute umana
La consapevolezza che una moltitudine di fattori possa modulare sinergicamente lo stato di salute/malattia ha portato al concetto di “esposoma“, definito per la prima volta nel 2005 da Chris Wild. L’esposoma include la totalità dei determinanti della malattia umana incontrati nel corso della vita ed è suddivisibile in tre principali domini:
- l’ambiente interno (ad esempio, metabolismo, ormoni circolanti endogeni, morfologia, attività fisica, microflora intestinale, infiammazione, perossidazione lipidica, stress ossidativo e invecchiamento);
- esposizioni esterne specifiche (ad esempio, radiazioni, agenti infettivi, contaminanti chimici e inquinanti ambientali, dieta, fattori legati allo stile di vita, tabacco, alcol, occupazione e interventi medici);
- l’esposoma esterno generale che include le influenze sociali, economiche e psicologiche sull’individuo (ad esempio, capitale sociale, istruzione, stato finanziario, stress psicologico e mentale, ambiente urbano-rurale e clima) (Wild, 2012).
L’obiettivo del concetto esposomico è tracciare le esposizioni di un individuo (dal concepimento alla morte) per comprendere come le esposizioni provenienti dall’ambiente, dalla dieta e dallo stile di vita interagiscano con il nostro background genetico.
Attualmente non esistono metodi standard per caratterizzare completamente l’esposoma. Le tecniche analitiche migliorano ogni giorno, ma l’analisi di così tanti fattori su un grande numero di soggetti è ancora molto impegnativa. Inoltre, il monitoraggio completo per l’intera vita è molto difficile da realizzare.
Anche se la nostra capacità di tracciare e analizzare completamente tutte le informazioni dell’esposoma è limitata, il nostro DNA registra ogni stimolo che il nostro corpo incontra nel corso della vita. Le modifiche risultanti fanno parte delle modificazioni “epigenetiche”. L’epigenetica è una branca della biologia che studia le modifiche chimiche e strutturali che avvengono nel DNA e nelle proteine associate al DNA, senza alterare la sequenza del DNA stesso. Queste modifiche epigenetiche possono, ad esempio, influenzare l’espressione dei geni senza modificare la sequenza di DNA sottostante.
Le modifiche epigenetiche possono anche essere influenzate da fattori ambientali, come l’esposizione a sostanze chimiche, lo stile di vita e lo stato di salute. Le modifiche epigenetiche possono persistere nel tempo e possono essere trasmesse alle future generazioni, influenzando l’attività dei geni nel corso della vita di un individuo.
Sebbene il contributo relativo dell’epigenetica allo sviluppo delle malattie sia solo parzialmente compreso, l’epigenetica ambientale (cioè il pattern epigenetico modellato dalle esposizioni ambientali) ha un grande potenziale per fornire un biomarcatore in grado di valutare e riassumere facilmente tutti gli effetti delle abitudini di vita e delle esposizioni ambientali.
La metilazione degli elementi ripetuti del DNA
La metilazione del DNA ha anche una funzione importante nel mantenimento dell’integrità del genoma. Questo ruolo è svolto principalmente attraverso la metilazione di sequenze ripetitive del DNA che costituiscono circa il 40% del genoma umano. Sempre più evidenze mostrano che gli elementi ripetuti sono frequentemente ipometilati in varie patologie umane, tra cui cancro, malattie cardiovascolari e respiratorie e disturbi psichiatrici. Storicamente, gli elementi ripetitivi sono stati considerati come “DNA spazzatura“. Tuttavia, l’alta proporzione di queste sequenze nel nostro genoma e la loro capacità di rispondere agli stimoli dimostrano la necessità di un cambio di paradigma nell’interpretazione delle evidenze scientifiche attuali per comprendere le funzioni degli elementi ripetitivi e come promuovano lo sviluppo delle malattie.