L’idea che il cibo possa influenzare la nostra salute è antica quanto l’umanità, ma oggi la scienza è in grado di misurare questo impatto direttamente all’interno delle nostre cellule. Un ampio studio scientifico condotto dal Centro Tedesco per le Malattie Neurodegenerative e pubblicato sulla rivista Nature Communications ha dimostrato che seguire uno stile alimentare sano rallenta i processi di invecchiamento del corpo a livello molecolare.

I ricercatori hanno analizzato ben dieci modelli alimentari differenti, scoprendo che non esiste un’unica dieta perfetta o un regime alimentare miracoloso. Che si preferisca la dieta mediterranea, la dieta nordica o un’alimentazione basata su prodotti vegetali, l’elemento determinante consiste nell’aderire in modo costante a principi nutrizionali di alta qualità.

Differenza fondamentale tra età anagrafica ed età biologica

Per comprendere appieno la portata di questa scoperta, occorre chiarire la distinzione tra età cronologica ed età biologica. L’età cronologica rappresenta semplicemente il numero di anni trascorsi dalla data di nascita. L’età biologica indica invece il reale stato di usura e salute di organi, tessuti e cellule.

• Età cronologica: si calcola sul calendario, progredisce allo stesso ritmo per ogni individuo e non si può modificare.

• Età biologica: riflette la funzionalità complessiva dell’organismo, può avanzare più velocemente o più lentamente rispetto agli anni anagrafici e risente dello stile di vita.

Ognuno di noi conosce persone di sessant’anni che mostrano un’energia e una vitalità paragonabili a quelle di un quarantenne, così come giovani di trent’anni che presentano indicatori fisici e metaboli tipici di un’età più avanzata. La spiegazione di questo fenomeno risiede proprio nell’invecchiamento biologico.

Il ruolo chiave dell’epigenetica e del DNA

Al centro della ricerca vi è la genetica e, in particolare, la disciplina chiamata epigenetica. Il nostro DNA può essere paragonato a un enorme manuale di istruzioni. L’epigenetica rappresenta l’insieme dei meccanismi biologici che stabiliscono quali pagine di questo manuale debbano essere lette e quali debbano essere trascurate o mantenute chiuse.

Un meccanismo epigenetico fondamentale è la metilazione del DNA. Questo processo consiste nell’aggiunta di piccolissime etichette chimiche, chiamate gruppi metile, sopra punti specifici dell’acido desossiribonucleico noti come siti CpG. Queste etichette funzionano come veri e propri interruttori molecolari, capaci di attivare o spegnere l’espressione di determinati geni.

Col passare del tempo, la disposizione di questi interruttori sulla superficie della nostra catena genetica varia in modo prevedibile. Monitorando i cambiamenti nella metilazione, i ricercatori hanno realizzato specifici orologi epigenetici, ovvero strumenti matematici in grado di calcolare con elevata precisione l’età biologica di un individuo partendo da un semplice prelievo di sangue.

I dieci regimi alimentari analizzati nello studio

Gli studiosi hanno preso in esame dieci diversi indici di qualità della dieta, ognuno caratterizzato da un approccio specifico, valutando quanto le abitudini delle persone rispecchiassero le relative linee guida.

I modelli analizzati comprendono:

• Dieta Mediterranea (MDS): ricca di verdura, frutta, legumi, cereali integrali, olio extravergine d’oliva e pesce.

• Dieta DASH: formulata in origine per contrastare l’ipertensione arteriosa, predilige cibi freschi e riduce fortemente l’apporto di sodio.

• Dieta MIND: combina gli elementi della dieta mediterranea e della DASH, mirando alla prevenzione del decadimento cognitivo.

• Dieta Nordica: valorizza i prodotti tipici dei paesi scandinavi, come cavoli, bacche, pesce azzurro e cereali integrali come la segale.

• Indice di Alimentazione Sana Alternativo (AHEI-2010): basato su raccomandazioni nutrizionali orientate alla prevenzione delle malattie croniche.

• Indici Basati sulle Piante (PDI, hPDI, uPDI): misurano l’apporto di cibi vegetali, distinguendo tra alimenti vegetali sani (hPDI) e alimenti vegetali trasformati o ricchi di zuccheri (uPDI).

• Indice Infiammatorio della Dieta (DII): misura la capacità complessiva del cibo di stimolare o ridurre i processi infiammatori nell’organismo.

• Dieta EAT-Lancet: sviluppata con l’obiettivo di coniugare la salute umana e la sostenibilità ambientale del pianeta.

I risultati emersi dalla ricerca scientifica

Analizzando i dati di migliaia di partecipanti, lo studio ha portato alla luce scoperte rilevanti:

I soggetti che seguivano con costanza una dieta equilibrata e di alta qualità mostravano un rallentamento significativo dell’invecchiamento biologico rispetto a chi manteneva abitudini nutrizionali scorrette.

I diversi modelli alimentari salutari, pur differendosi nella selezione specifica dei cibi, condividevano la capacità di influire positivamente sugli orologi molecolari. Al contrario, le diete ricche di cibi ultra-processati, zuccheri raffinati, grassi saturi ed elementi pro-infiammatori acceleravano il ritmo dell’invecchiamento cellulare.

Un aspetto curioso evidenziato dai ricercatori riguarda la sovrapposizione delle diete. Solo pochissimi individui si posizionavano nel quarto superiore di aderenza per tutti i modelli alimentari contemporaneamente. Ciò dimostra che esistono strade differenti per raggiungere un ottimo stato di salute biologica.

Un’altra evidenza inaspettata ha riguardato le persone fumatrici. Nei soggetti che mantenevano il vizio del fumo, l’adozione di un’alimentazione di alta qualità mostrava un effetto protettivo ancora più marcato sulla decelerazione dell’invecchiamento biologico rispetto ai non fumatori. Il fumo genera uno stress ossidativo e infiammatorio molto elevato; un apporto ricco di antiossidanti e nutrienti di qualità fornito dalla dieta offre quindi un beneficio compensativo ben visibile.

Diversità molecolare e convergenza delle vie biologiche

Dal punto di vista molecolare, ciascun regime alimentare va ad agire su siti CpG differenti lungo la catena del DNA. All’apparenza potrebbe sembrare che ogni dieta operi in modo del tutto indipendente e slegato dagli altri regimi.

Tuttavia, analizzando la funzione dei geni coinvolti, si scopre che queste modifiche epigenetiche distinte convergevano sulle medesime vie biologiche.

I vari modelli nutrizionali coordinano l’attività di interruttori molecolari diversi ma con un fine comune: proteggere le funzioni cellulari fondamentali. Queste vie biologiche condivise includono:

• Segnalazione cellulare e metabolismo: ottimizzazione della gestione energetica da parte delle cellule e risposta efficace agli stimoli ormonali.

• Adesione e struttura delle cellule: rafforzamento delle giunzioni tra cellule e mantenimento dell’integrità dei tessuti dell’organismo.

• Sviluppo e protezione del sistema nervoso: processi di neurogenesi e guida assonale che preservano le funzioni cognitive e cerebrali.

In aggiunta a queste vie comuni, alcune diete hanno mostrato di attivare percorsi specifici: la dieta DASH ha evidenziato effetti diretti sui meccanismi epigenetici legati alla morfogenesi e allo sviluppo delle valvole cardiache e dell’aorta, mentre la dieta MIND si è distinta per modifiche legate all’apprendimento, alla memoria e alla salute dei neuroni.

Approfondimenti tecnici dal documento scientifico di riferimento

Nelle sezioni successive vengono riportati i dettagli metodologici e i dati tecnici emersi dall’analisi del testo scientifico pubblicato.

Coorti di popolazione e metodologia dello studio

La ricerca si basa sull’analisi cross-sectional e di replicazione condotta su due importanti coorti di popolazione tedesca di origine caucasica:

• Rhineland Study (Coorte di scoperta): ha incluso un campione di $6.470$ partecipanti con dati completi su alimentazione, epigenetica e covariate, con un’età media di $56{,}3 \pm 13{,}6$ anni ($57\%$ donne). Un sottoinsieme di $5.768$ individui di ascendenza europea è stato analizzato negli studi EWAS.

• EPIC-Potsdam (Coorte di replicazione): usata per validare in modo indipendente i risultati su $1.034$ partecipanti con un’età media di $49{,}9 \pm 8{,}9$ anni ($62\%$ donne).

La valutazione dell’apporto nutrizionale è stata effettuata tramite un Questionario di Frequenza Alimentare (FFQ) semiquantitativo relativo ai $12$ mesi precedenti. È stata applicata l’imputazione con algoritmo MissForest per i dati mancanti nei questionari completi per almeno l’80%.

Quantificazione dell’epigenetica e orologi molecolari

L’estrazione del DNA genomico è stata condotta sulla frazione di buffy coat ricavata da campioni ematici. La metilazione del DNA è stata quantificata tramite il microarray Illumina HumanMethylationEPIC BeadChip (v1.0), misurando circa $850.000$ siti CpG lungo l’intero genoma.

Per misurare l’invecchiamento biologico sono stati impiegati indicatori di seconda e terza generazione:

• GrimAA (GrimAge Acceleration): residuo derivante dalla regressione dell’età epigenetica GrimAge (calcolata su $1.030$ siti CpG) sull’età cronologica.

• PhenoAA (PhenoAge Acceleration): residuo derivante dalla regressione dell’età epigenetica PhenoAge (calcolata su $513$ siti CpG) sull’età cronologica.

• DunedinPACE (Pace of Aging): metrica di terza generazione calibrata per misurare il ritmo di invecchiamento biologico per ogni anno cronologico.

I dati numerici mostrano che un incremento di $1$ deviazione standard ($SD$) nel punteggio DASH ($4{,}4$ punti) si associa a una riduzione di $-0{,}03$ SD in GrimAA ($95\%$ CI: da $-0{,}06$ a $-0{,}01$), $-0{,}03$ SD in PhenoAA ($95\%$ CI: da $-0{,}05$ a $-0{,}01$) e $-0{,}10$ SD in DunedinPACE ($95\%$ CI: da $-0{,}12$ a $-0{,}08$).

Analogamente, l’aumento di $1$ SD nel punteggio della Dieta Nordica ($3{,}4$ punti) comporta una contrazione di $-0{,}04$ SD in GrimAA ($95\%$ CI: da $-0{,}06$ a $-0{,}01$), $-0{,}03$ SD in PhenoAA ($95\%$ CI: da $-0{,}05$ a $-0{,}01$) e $-0{,}07$ SD in DunedinPACE ($95\%$ CI: da $-0{,}09$ a $-0{,}05$).

Al contrario, un aumento di $1$ SD nell’indice infiammatorio DII ($1{,}7$ unità) produce un incremento di $+0{,}02$ SD in PhenoAA ($95\%$ CI: $0{,}01$ – $0{,}04$) e di $+0{,}07$ SD in DunedinPACE ($95\%$ CI: $0{,}05$ – $0{,}08$).

Studi di associazione epigenomica globale (EWAS) e replicazione

Gli studi EWAS hanno identificato siti CpG associati a livello dell’intero genoma per nove dei dieci indici analizzati, superando la soglia di significatività corretta con il metodo di Bonferroni ($P < 5{,}95 \times 10^{-8}$).

I dati relativi alle associazioni epigenomiche evidenziano le seguenti dinamiche:

1. Il numero di siti CpG significativi a livello epigenomico varia da $54$ per il punteggio AHEI-2010 fino a $3$ per il punteggio uPDI.

2. Circa la metà dei siti CpG identificati è presente esclusivamente sul chip MethylationEPIC v1.0 e non sulla precedente piattaforma 450K, spiegando la mancata rilevazione in studi passati.

3. Delle $240$ CpG con significatività epigenomica trovate nella coorte di scoperta, $39$ sono state replicate con successo nel campione EPIC-Potsdam ($P < 0{,}05$ e direzione dell’effetto coerente). I tassi di replicazione più alti si sono registrati per uPDI ($67\%$), AHEI ($30\%$) e DASH ($22\%$).

4. La correlazione beta-beta complessiva per i siti CpG significativi tra le due coorti ha mostrato un valore di $r = 0{,}54$ ($P < 0{,}001$).

5. L’indice EAT-Lancet non ha mostrato alcuna associazione con le metriche GrimAA e PhenoAA né con siti CpG a livello EWAS, pur registrando un’associazione significativa con il ritmo di invecchiamento misurato tramite DunedinPACE.

Analisi cross-omica, espressione genica ed eQTM

L’analisi di espressione quantitativa dei tratti di metilazione (eQTM), condotta su $1.923$ partecipanti del Rhineland Study dotati di dati sia di metilazione che di trascrittomica ematica (RNA-seq su piattaforma Illumina NovaSeq 6000), ha permesso di identificare la relazione tra la metilazione e l’espressione genica:

• Dalla mappatura su $126$ geni target, l’analisi ha confermato che $33$ siti CpG associati alla dieta modulano direttamente i livelli di espressione dei loro geni mappati.

• Tra questi figurano geni chiave per il metabolismo lipidico e la regolazione energetica, come CPT1A (Carnitina Palmitoiltrasferasi 1A), POR (P450 Ossidoreduttasi) e SLC1A5.

• In particolare, il gene CPT1A si è rivelato legato all’aderenza a tre distinti modelli alimentari salutari (DASH, AHEI e PDI), sottolineando il suo ruolo centrale nei processi metabolici promossi da un’alimentazione corretta.

• Le analisi dei loci quantitativi della metilazione (mQTL) attraverso il database mQTLdb indicano che la maggior parte dei cambiamenti riscontrati nei siti CpG è guidata dall’esposizione ambientale della dieta anziché da varianti genetiche ereditate.

Traduzione abstract. La disponibilità dello studio completo, in accesso libero o riservato, è verificabile tramite il link del DOI nel box sotto se disponibile.

Abstract

Diversi modelli alimentari sono stati associati a migliori risultati in termini di salute. Tuttavia, non è ancora chiaro in che misura l’adesione a diverse cosiddette diete sane si sovrapponga, se questi modelli alimentari siano ugualmente benefici e se siano associati a profili di metilazione del DNA simili. Pertanto, abbiamo studiato la sovrapposizione nell’adesione a dieci punteggi di qualità della dieta ed esaminato le associazioni di questi punteggi sia con i marcatori biologici dell’invecchiamento sia con i profili di metilazione del DNA. Abbiamo utilizzato i dati dello studio Rhineland, un’ampia coorte basata sulla popolazione, e abbiamo convalidato i nostri risultati utilizzando i dati corrispondenti della coorte EPIC-Potsdam. In questo studio, mostriamo una sovrapposizione minima dei partecipanti classificati nel quartile più alto (top 25%) di adesione a diversi punteggi di qualità della dieta. L’adesione a un modello alimentare sano è associata a una riduzione dell’invecchiamento epigenetico, sebbene le associazioni differiscano in entità a seconda dei punteggi di qualità della dieta. Diversi modelli alimentari sono associati a profili di metilazione distinti, che tuttavia convergono in gran parte sugli stessi percorsi biologici. I nostri risultati suggeriscono che l’adesione generale a un modello alimentare sano potrebbe promuovere la salute attraverso meccanismi epigenetici simili, nonostante le variazioni nella composizione della dieta.

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