Lezione Mda 1

Facoltà di Scienze Biotecnologiche Anno Accademico 2006/2007

Lezione 1

Gruppi di alimenti Alimenti funzionali Alimenti transgenici

Lezione 2

Nutrigenomica

Lezione 3

Macronutrienti Micronutrienti

Lezione 4

Elaborazione di una dieta

Lezioni 4

8

Problematiche nutrizionali in Ambito pediatrico Invecchiamento Tumori Malattie di grande prevalenza: obesità, ipertensione, diabete mellito,…

A. Energetici

A. Plastici

A. regolatori

Classificazione degli alimenti in 10 gruppi In base alla densità nutritiva e calorica, gli alimenti si suddividono in 10 gruppi alimentari, raggruppati in 5 sottogruppi

1. Alimenti ad alta densità nutritiva e a bassa densità calorica

Carni e pesci magri uova latte yogurt frutta verdura legumi

2. Alimenti ad alta densità nutritiva e ad alta densità calorica

Carni e pesci grassi Formaggi Frutta secca

3. Alimenti ad alta densità calorica e a carattere glicidico

Cereali e derivati Tuberi

4. Alimenti ad alta densità calorica e a carattere lipidico

Oli e grassi

5. Alimenti ad alta densità calorica

Dolci

Gruppo: carni, pesci, uova principali nutrienti forniti Proteine di elevato valore biologico Ferro Alcune vitamine del gruppo B (B1, B2, B3 o PP, B12) Lipidi Alcuni alimenti possono fornire quantità significative:  minerali (iodio e selenio/pesce, zinco e selenio/carni)  vitamine liposolubili (A, D, K nel fegato)  lipidi (insaccati)

Cosa suggeriscono le Linee Guida (rev. 2003)

Tra le carni, preferire le carni magre (pollo, tacchino, coniglio) ed eliminare il grasso visibile Limitare il consumo di carni grasse e di insaccati Mangiare più spesso il pesce 2-3 volte alla settimana Mangiare le uova fino ad un massimo di 4 per settimana (per soggetti sani) distribuite nei vari giorni

Gruppo: latte e derivati principali nutrienti forniti Proteine di elevato valore biologico Calcio e fosforo Alcune vitamine del gruppo B (B2, B12) Lipidi Alcuni alimenti non scremati possono fornire :  lipidi di tipo prevalentemente saturo  vitamine liposolubili (in particolare vit. A)

Cosa suggeriscono le Linee Guida (rev. 2003)

Bere preferibilmente latte scremato o parzialmente scremato, che comunque mantiene il suo contenuto di calcio. Scegliere i formaggi più magri, oppure consumare porzioni più piccole di quelli che contengono quantità elevate di grassi.

Gruppo: oli e grassi principali nutrienti forniti

Lipidi, acidi grassi (saturi, insaturi), acidi grassi essenziali (acido linoleico, acido alfa-linolenico) Alcuni alimenti possono fornire : vitamine liposolubili (A, E)

Cosa suggeriscono le Linee Guida (rev. 2003)

Moderare la quantità di grassi ed oli che si usano per condire e cucinare Limitare il consumo di grassi da condimento di origine animale (burro, lardo, strutto, pancetta) Preferire gli oli da condimento di origine vegetale (olio extravergine di oliva, olio di semi) Usare i grassi e gli oli da condimento preferibilmente a crudo ed evitare di riutilizzare quelli già cotti Non eccedere nel consumo di alimenti fritti

Gruppo: cereali e derivati, tuberi principali nutrienti forniti

Carboidrati complessi (amido) Proteine di scarso valore biologico Alcune vitamine del gruppo B (B1,B2,B3 o PP,B9) Fibra alimentare se il prodotto è integrale Alcuni alimenti, ad es. pane all’olio, pizza, biscotti, possono fornire quantità di lipidi

Cosa suggeriscono le Linee Guida (rev. 2003)

Consumare regolarmente pane, pasta, riso ed altri cereali (meglio se integrali), evitando di aggiungere troppi grassi Quando possibile scegliere prodotti ottenuti da farine integrali e non con la semplice aggiunta di crusca o di altre fibre

Gruppo: legumi (fagioli, lenticchie, ceci, piselli, fave, soia) principali nutrienti forniti

Carboidrati complessi (amido) Proteine di medio valore biologico Alcune vitamine del gruppo B (B1, B2, B3 o PP) Ferro e calcio Fibra alimentare La soia, inoltre, fornisce quantità significative di lipidi

Cosa suggeriscono le Linee Guida (rev. 2003)

Aumentare il consumo di legumi sia freschi che secchi, limitando le aggiunte di oli e grassi, che vanno sostituiti con aromi e spezie È bene consumare i legumi insieme ai cereali pasta e fagioli, riso e piselli, polenta e lenticchie

Gruppo : ortaggi e frutta Fonti di vitamina A Ortaggi e frutta colorati in giallo-arancione o verde scuro Carote, zucca gialla, peperoni gialli e verdi, spinaci, bietole, Broccoli, foglie di broccoletti, rape, cicoria, indivia, lattuga, Radicchio verde, albicocche, pesche, kaki, melone giallo

Fonti di vitamina C Ortaggi prevalentemente a gemma; Frutta a carattere acidulo

Pomodori, peperoni, cavolo, cavolo cappuccio bianco e rosso, cavoletti di Bruxelles, broccoli, broccoletti di rapa, radicchio, spinaci, patate novelle, frutta di sapore acidulo: limoni, arance, mandarini, clementine, mandaranci, pompelmi), ananas, fragole lamponi more kiwi

Gruppo: ortaggi e frutta principali nutrienti forniti

Pro-vitamina A (caroteni), vitamina C e altre vitamine Fibra alimentare Acqua Alcuni alimenti possono fornire quantità significative di: Minerali (potassio, calcio, fosforo, ferro) Vitamine del gruppo B Glucidi (fruttosio nella frutta)

Cosa suggeriscono le Linee Guida (rev. 2003)

Gli alimenti di questo gruppo devono essere consumati alternando il più possibile le scelte e devono essere sempre presenti in abbondanza sulla tavola Consumare quotidianamente più porzioni di ortaggi e frutta fresca

Moderare il consumo di alimenti e bevande dolci nella giornata, per non superare la quantità di zuccheri consentita Tra i dolci preferire i prodotti da forno della tradizione italiana, che contengono meno grasso e zucchero e più amido

Piramide alimentare: modello grafico di guida alimentare

La Piramide Alimentare vuole dare un'idea di cosa mangiare ogni giorno tenendo conto delle Linee Guida Dietetiche. Non sono prescrizioni rigide ma regole generali.

Perché progettare un Functional food? C’è necessità di proporre ai consumatori i Functional foods? Sono già a disposizione e stanno diventando familiari cereali arricchiti in vitamine, latte con acidi grassi essenziali, calcio e vitamine, succhi di frutta arricchiti di vitamine, olio con gammaorizanolo e patate con selenio, per citarne alcuni.

Sinonimi di "cibo funzionale" · Novel foods · Cibi speciali · Cibi terapeutici · Alimenti terapeutici · Cibi medici · Cibi nuovi · Alimenti positivi · Alimenti naturali speciali · Nutraceutici

ORAC TEST La frutta e la verdura sono notoriamente ricche fonti di antiossidanti e nutrienti. Sta divenendo sempre più attuale ed importante, proprio per sfruttarne al meglio le proprietà, la valutazione del potere antiossidante della frutta e della verdura.

ORAC TEST (Oxygen Radical Absorbance Capacity) MISURA DELLA CAPACITÀ ANTIOSSIDANTE Nel 1993, il medico e chimico Guohua Cao e coll (National Institute on Aging, Bethesda, USA) ha pubblicato i principi del dosaggio ORAC. La metodica è stata messa a punto allo scopo di valutare la protezione che le sostanze antiossidanti forniscono all’organismo nei confronti di idrossidi e perossidi reattivi. Il metodo è stato studiato per testare campioni di siero umani ed animali, prodotti vegetali, cibi, ingredienti di cibi, prodotti farmaceutici e cibi per animali domestici. Al momento, è ritenuto l’unica metodica in grado di misurare la capacità inibente che può esercitare un antiossidante sui radicali liberi. All’unità di misura del potere antiossidante è stato attribuito il nome di unità ORAC.

Descrizione del metodo ORAC Metodo molto sensibile che utilizza la BETA-FICOERITRINA (BETA-PE) come proteina indicatrice (marker di fluorescenza) e il 2,2’-azobis (2amindinopropano) dicloridrato (AAPH), azocomposto solubile in acqua che forma, a velocità costante, radicali perossilici acquosi. La fluorescenza della BETA-PE è altamente sensibile alla conformazione e all’integrità chimica della proteina stessa. Nelle condizioni appropriate la perdita della fluorescenza in presenza di radicali perossilici è un indice del danno ossidativo generato dalle specie reattive. Finché gli antiossidanti sono in grado di catturare i radicali, essi proteggono il marker di fluorescenza dal decadimento; terminato l’effetto degli antiossidanti, i radicali reagiscono con la BETA-PE che perde fluorescenza. Il tempo di decadimento della fluorescenza è proporzionale alla quantità ed alla attività degli antiossidanti presenti nel campione.

Descrizione del metodo ORAC Il dosaggio ORAC misura, dunque, il decremento tempo-dipendente nella fluorescenza della proteina marker BETA-PE, come conseguenza del danneggiamento operato dal radicale incentrato sull’ossigeno. I risultati del saggio sono quantificati permettendo alla reazione di giungere a completamento e integrando successivamente l’area al di sotto della curva cinetica relativamente ad una reazione in bianco (blank reaction) non contenente antiossidanti aggiunti.

L’area al di sotto della curva (AUC) è proporzionale alla concentrazione di antiossidanti presenti nel campione. I risultati finali sono calcolati usando la differenza delle AUC di decadimento della BETA-PE (fluorescenza relativa vs tempo) tra il campione in esame ed il bianco.

20 k [(S campione - S bianco)/(S Trolox - S bianco)] k = fattore di diluizione S = area sotto la curva di decadimento della fluorescenza

Descrizione del metodo ORAC

Ciascuna reazione è calibrata usando uno standard TROLOX (acido 6idrossi-2,5,7,8-tetrametilcroman-2-carbossilico) un analogo idrosolubile della vitamina E. I risultati del saggio sono riportati sulla base dell’equivalenza: 1 unità ORAC = 1 µM di equivalenti Trolox® Con il metodo ORAC, si può calcolare sia la capacità antiossidante dei componenti idrosolubili (Aqueous ORAC), che di quelli liposolubili (Lipid ORAC). La BETA-PE è stata recentemente sostituita con la fluorescina (FL) e l’analisi ribattezzata ORACFL. Esiste un fattore di conversione che consente di comparare i dati ottenuti con le diverse metodiche.

Oggi i ricercatori stanno cercando di individuare quante unità ORAC siano necessarie per il benessere dell’organismo e per contrastare i processi degenerativi alla base dell’invecchiamento delle cellule e di alcune importanti patologie.

È stato stimato che ogni persona dovrebbe introdurre una quantità di vegetali pari a 5000 unità ORAC al giorno per godere pienamente dei benefici degli antiossidanti contenuti. La frutta e la verdura fungono da veicolo di antiossidanti. Per assicurare il giusto apporto di unità ORAC i nutrizionisti consigliano di fare almeno cinque pasti di frutta e verdura al giorno.

Ninfali e coll. presso l’Università di Urbino hanno condotto studi sul potere antiossidante di numerosi vegetali.

I bioflavonoidi, come la quercetina, sono caratterizzati dalla presenza di gruppi OH-fenolici in grado di trasferire l’idrogeno fenolico al radicale perossile, stabilizzandolo nell’idrossido corrispondente, ed impedendo di scatenare reazioni a catena a carico di strutture biologiche.

Ninfali e coll. presso l’Università di Urbino hanno condotto studi sul potere antiossidante di numerosi vegetali.

Ninfali e coll. presso l’Università di Urbino hanno condotto studi sul potere antiossidante di numerosi vegetali.

Ninfali e coll. presso l’Università di Urbino hanno condotto studi sul potere antiossidante di numerosi vegetali.

Ninfali P, Mea G, Giorgini S et al (2005) Antioxidant capacity of vegetables, spices and dressings relevant to nutrition Br J Nutr 93(2) 257-266 Ninfali P, Bacchiocca M (2003) Polyphenols and antioxidant capacity of vegetables under fresh and frozen condition J Agric Food Chem 51(8) 2222-2226

Prior RL, Hoang H, Gu L et al (2003) Assays for hydrophilic and lipophilic antioxidant capacity (oxygen radical absorbance capacity (ORAC(FL)) of plasma and

"Affermazioni salutistiche negli alimenti funzionali per l'informazione del consumatore".

Recentemente ad esempio è stato introdotto nelle farmacie un integratore alimentare (Anallergy) contenente un estratto di una varietà di cappero di Pantelleria (Capparis Spinosa), che risulta in grado di contrastare, in modo evidente, gli effetti deleteri provocati dagli allergeni in soggetti allergici.

Capparis Spinosa

Capparis Spinosa

Esistono profonde differenze fra rivendicazioni attribuibili ad un farmaco e quelle attribuibili agli alimenti. Un farmaco ha la funzione di trattare, prevenire o curare una malattia, da cui deriva la possibilita’ di usare termini quali: prevenire, riparare, eliminare, controllare, normalizzare, rinforzare. Per esempio e’ possibile asserire: “L’acido folico puo’ prevenire difetti nel tubo neurale”. Tali termini alimentare.

sono

da

proibirsi

nella

comunicazione

Differenze fra affermazioni salutistiche “generiche” e “ specifiche per prodotto ” L’affermazione “generica” salutistica e’ basata su un consenso della comunita’ scientifica su un ben stabilito rapporto dieta/salute. Le affermazioni generiche si basano su conoscenze emerse da prove scientifiche presentate in letteratura e/o su raccomandazioni emesse da organizzazioni pubbliche, nazionali o internazionali, quali FDA, EU SCF “ European Scientific Committee for Food”, Esempio: Ø Le fibre dietetiche possono aiutare nel mantenere l’intestino in buona salute

Differenze fra affermazioni “generiche” e “ specifiche” per prodotto

L’affermazione salutistica relativa ad uno “specifico prodotto” (innovativo) implica che il prodotto abbia certi effetti fisiologici e richiede la dimostrazione degli effetti dichiarati quando viene assunto in quantita’ realistiche. Esempio: Ø Il prodotto Y puo’ aiutare nel mantenere l’intestino in buona salute

Differenze fra “ miglioramento di funzione” e “riduzione del rischio di malattia”. “Miglioramento di funzione” Riguarda effetti benefici su funzioni fisiologiche o psicologiche, o su attivita’ biologiche, che vadano oltre le scontate azioni nutrizionali. Non contengono riferimenti espliciti ad una malattia. Esempi: Ø Certi oligosaccaridi non digeribili migliorano la crescita di una specifica flora batterica nell’intestino. Ø La caffeina puo’ migliorare le capacita’ cognitive

“Riduzione del rischio di malattia” Si afferma che l’alimento o un suo componente puo’ aiutare nel ridurre il rischio di una specifica malattia o condizione. Il concetto di “riduzione del rischio di malattia”, riferito agli alimenti, deve tener conto della complessa multifattorialità della maggior parte delle malattie, così come della complessità della dieta. La differenza rispetto al medicamento risiede nel fatto che la medicina direbbe: “previene, evita, ostacola, impedisce la malattia”.

“Riduzione del rischio di malattia” Il concetto condurrà allo sviluppo di alimenti, componenti o ingredienti che, se consumati regolarmente come parte della dieta, aiuteranno in modo significativo, a ridurre il rischio di una malattia per la quale sono sicuramente documentate le relazioni con la dieta. I meccanismi di questo miglioramento potranno essere il riequilibrio di processi metabolici, il rafforzamento di difese naturali, il miglioramento di funzioni, ecc….

“Riduzione del rischio di malattia” Mentre il medicamento si riferisce ad effetti a breve su persone aventi una malattia diagnosticata con dimostrazione a livello individuale, un approccio nutrizionale si applica ad un largo gruppo di popolazione con lo scopo di raggiungere benefici a “lungo termine” che saranno, per la maggior parte, dimostrati a livello della popolazione stessa.

“Riduzione del rischio di malattia” Esempi: Ø Sufficiente assunzione di calcio puo’ aiutare a ridurre il rischio di osteoporosi nelle fasi avanzate della vita. Ø L’assunzione di probiotici specifici puo’ aiutare a ridurre il rischio di infezione da rotavirus nella prima infanzia. Ø Il folato puo’ ridurre il rischio che una donna possa avere un bambino con difetti del tubo neurale.

Come convalidare le rivendicazioni e come approvarle?  Convalida delle affermazioni. Anche l’Europa, analogamente a quanto fatto da altre nazioni sta sviluppando dei codici per la convalida delle affermazioni salutistiche. Ø Linee guida per la convalida delle affermazioni. Le linee guida orienteranno nel dare risposte a… Qual’e’ la complessita’ delle prove? La prova in esame e’ tratta da studi d’eccellenza? Tali studi sono svolti in profondita’ e sono molto rilevanti per la rivendicazione? Che validita’ ha questa prova? Dalla prova sono state tratte le conclusioni giuste?

Ø Differenti tipi di studio

3) Prove sperimentali umane (studi clinici) Studi d’intervento controllati con scelta casuale dei soggetti e in doppio cieco.

2) Studi di osservazione sull’uomo (studi epidemiologici). Studi prospettici di gruppo. Studi retrospettivi di gruppo. Studi Caso-Controllo (sempre retrospettivi)

3) Studi biochimici su cellule o animali

Alle volte, gli studi di tipo sperimentale condotti sull’uomo sono piu’ utili di quelli osservazionali. Sono, infatti, meno suscettibili di errore e ci sono meno fenomeni di confusione. In programmi di studio ben fatti, i soggetti sono allocati in differenti gruppi esposti a condizioni differenti e questo in modo casuale (normalmente un gruppo si chiama di “intervento”, l’altro di “controllo”). L’allocazione dei soggetti dovrebbe essere nascosta ai ricercatori e ai soggetti stessi (doppio cieco). Quindi la regola d’oro per capire l’effetto di un alimento funzionale e’ di utilizzare studi d’intervento a doppio cieco e con scelta casuale dei soggetti. Fra gli studi epidemiologici i piu’ attendibili sono quelli pianificati in anticipo e intrapresi in modo prospettico. Hanno meno possibilita’ d’errore rispetto a quelli retrospettivi. Studi di gruppo sono studi nei quali i gruppi d’individui che variano le condizioni di esposizione a determinati fattori, sono seguiti per vedere che cosa capita a loro. Negli studi caso-controllo gli individui che hanno sperimentato effetti particolari o che hanno sofferto di una particolare malattia, sono paragonati con individui che non li hanno avuti.

Principi generali per assicurare la validita’ di studi. § I soggetti sono rappresentativi dell’obiettivo di una determinata rivendicazione. § Se i soggetti consumano una ragionevole quantita’ di un alimento e con una certa frequenza, che si associ in modo logico con dei normali modelli di consumo. § Il numero di soggetti e’ abbastanza grande per dare significativita’ statistica ai risultati. § La durata dello studio e’ sufficientemente lunga da dimostrare che si tratta di effetti duraturi. § Sono prese in considerazione variabili di confondimento. Per esempio, per certe malattie, l’eta’ potrebbe essere un fattore di confondimento che agisce come fattore di rischio parallelo a quello di un abuso alimentare.

Sistemi di approvazione delle “rivendicazioni”.

Qualsiasi sia il sistema regolamentare di riferimento, la totalita’ delle prove deve essere valutata in accordo con gli standards di revisione scientifica fatta da esperti. Sono richiesti esperti indipendenti che lavorano insieme ed emanano insieme l’accordo o il disaccordo sull’affermazione.

1. Esiste quindi una pericolosa ed eccessiva variabilità di interpretazioni. Ma quello che potrebbe fuorviare è veramente il binomio cibo funzionale o forse la mancanza di chiarezza insita nel termine ? Infatti perché dovremmo chiamare funzionale un alimento come il pomodoro, l’aglio, il latte, la soia che sono normalmente presenti sulla nostra tavola ? Volendo fare l’avvocato del diavolo potremmo addirittura pensare che l’offerta di un "cibo funzionale" sia finalizzata a nascondere un cibo modificato, addizionato da integratori per aumentarne il costo, corretto chimicamente o geneticamente modificato.

2. Il termine funzionale significa letteralmente “che risponde alle indicazioni per le quali è stato ideato” un cacciavite è funzionale, un apriscatole è funzionale. Possiamo dire allora di un alimento che è funzionale ? Risponde alle caratteristiche per le quali è stato ideato ? Il termine “funzionale” non può essere attribuito ad un alimento, ma al massimo si potrebbe aggiungere il termine ”funzionante per …o funzionante in caso di…” lo stesso di “indicato per… o indicato in caso di …”. Queste osservazioni che potrebbero essere avanzate dal consumatore o da associazioni di tutela della salute, dovrebbero orientare nella ricerca di una nuova definizione di "cibo funzionale"

3. Altre obiezioni potrebbero essere : · se esistono cibi funzionali, quali sono i cibi non funzionali in commercio ? · esistono cibi non funzionali in natura ? · i "cibi funzionali" sono funzionali a che cosa? · sarebbe dannoso non utilizzare un cibo funzionale ? · la trasformazione di un alimento in "cibo funzionale", che lo rende quindi indicato alla prevenzione o alla cura di una particolare patologia, ne controindica l’uso quotidiano? Da queste semplici osservazioni è quindi evidente che questo mercato da 20 miliardi di dollari negli Stati Uniti, potrebbe essere oggetto di interpretazioni diverse, oltre che base ideale per un utilizzo improprio del prodotto a scopi esclusivamente commerciali.

4. Queste considerazioni mettono inoltre in evidenza un altro aspetto che è quello della eccessiva medicalizzazione dell’alimento che viene proposto come un farmaco che, come tale, dovrebbe allora riportare indicazioni e controindicazioni in etichetta.

Soia e Mais: i cibi invisibili Soia e mais transgenici sono gli OGM più largamente prodotti e diffusi. Erroneamente tendiamo a pensare che non facciano quasi parte della nostra dieta; al contrario sono presenti, come cibi fantasma, in migliaia di prodotti confezionati.

Soia (1) …. Si trova dappertutto ! - Proteine estratte dalla soia (ripieno di ravioli e tortellini). Sull'etichetta spesso si trova solo la dicitura "proteine vegetali" -latte di soia è venduto come surrogato del latte in polvere materno per i bambini che non lo tollerano -farina di soia (prodotti da forno) - soia è presente nel 90% dei biscotti e dei prodotti di pasticceria, perché ne aumenta la friabilità

Soia (2) - come "proteina vegetale", è usata nei gelati per aumentare il volume e la sofficità - olio di soia - lecitina di soia fa da emulsionante (miscela le parti oleose a quelle acquose) nella cioccolata, negli snack, nei budini, ecc… Quasi sempre sulle etichettature appare solo la scritta "emulsionanti” - nelle salamoie per la cottura dei prosciutti e in molti piatti pronti.

Mais (1) - amido modificato di mais nei condimenti preconfezionati (come quelli per insalate); - farina di mais nei fiocchi di cereali per la prima colazione; - derivati del mais nei prodotti da forno, perché servono a migliorare l'aspetto della crosta; - malto prodotto dal mais viene utilizzato nella lavorazione industriale della birra; - l'olio, l'amido e l'amido modificato di mais sono usati nella produzione della maionese e di altre salse; - alimenti per neonati (omogeneizzati) contengono amido di mais

Mais (2) -grano per insalate, la polenta e i pop corn; -nelle salse al pesto preconfezionate sia come olio sia come amido (addensante); - budini, gelatine, gelati; - in forma di farina e di maltodestrina (addensante) il mais è usato nelle creme e nelle minestrine; - l'amido di mais viene utilizzato come ingrediente del lievito (anche nel pane); - le gomme da masticare contengono sorbitolo (dà il gusto fresco) e sciroppo di glucosio, entrambi derivati dal mais.

OGM Che cosa sono? ORGANISMO GENETICAMENTE MODIFICATO (OGM): un organismo il cui materiale genetico è stato modificato in modo diverso da quanto avviene in natura con l’accoppiamento o la ricombinazione Uno o più geni presi da altri genetica naturale. organismi vengono introdotti nel patrimonio ereditario dell’organismo che si vuole modificare.

OGM ? Modificazioni a livello del DNA di •Microrganismi •Piante •Animali mediante inserzione di frammenti genici estranei

OGM ? Come è possibile creare un Organismo Geneticamente Modificato?

OGM 1. Il DNA viene tagliato con enzimi di restrizione 2. Il plasmide viene tagliato con gli stessi enzimi 3. Il plasmide viene aperto 4. Il DNA, portatore del gene isolato, viene incollato al plasmide tramite un specifico enzima detto DNA ligasi 5. Si forma un plasmide transgenico con la resistenza all'antibiotico datagli dal gene estraneo

OGM

campi di applicazione

Agronomia: semi resistenti a stress ambientali Alimentazione e salute pubblica: semi con livelli aumentati di nutrienti Medicina: frutti o vegetali in grado di produrre vaccini o nuove forme di farmaci Industria e ambiente: semi in grado di produrre prodotti chimici vari

QUALI SONO LE PIANTE OGM NEL MONDO Mais Soia Colza Cicoria Lino Tabacco Cotone Barbabietola Patata

Pomodoro Riso Kiwi Fragola Zucchino Vite ……

OGM NEL MONDO 67,7 milioni di ettari coltivati con piante OGM di cui: 63% 21% 6% 4% 4% 1%

USA Argentina Canada Cina Brasile Sud Africa

Fonte: ISAAA (International Service for the Acquisition of Agri-Biotech Applications) Global Status of Commercialized Transgenic Crops: 2003 (Executive summary)

Rischi & Vantaggi - La possibilità che la resistenza agli antibiotici possa trasmettersi dall'O.G.M. alla flora batterica di animali e uomini, con conseguenze disastrose sull'efficacia delle terapie antibiotiche - L'incognita dell'impatto sulla salute di proteine che non hanno fatto mai parte della dieta umana

Rischi & Vantaggi Non esiste una scienza di previsione del rischio derivante dal rilascio di piante e animali transgenici. Non sono predicibili né controllabili le interazioni fra il transgene e il DNA nel quale viene inserito. Imprevedibili sono gli effetti degli organismi transgenici massicciamente disseminati nell'ambiente.

Rischi & Vantaggi L'ingegneria genetica applicata all'agricoltura è da molti vista come la soluzione della crisi ecologica prodotta dall'agricoltura industriale e del problema della fame nel mondo. Vantaggi prospettati nel settore agro-alimentare: • riduzione uso pesticidi • miglioramento tecniche di conservazione del cibo • miglioramento qualità degli alimenti • incremento resa colture in aree inospitali.

METODI DI TRASFORMAZIONE GENETICA DEI VEGETALI

METODI DIRETTI: uso di mezzi fisici o chimici per il trasferimento di DNA da singoli geni o genomi completi METODI INDIRETTI: uso di vettori biologici per il trasferimento di DNA, generalmente singoli o pochi geni

METODI DIRETTI DI TRASFORMAZIONE DEI VEGETALI • • • • • • •

Incubazione DNA con semi secchi o tessuti Trasformazione del polline Microiniezione Elettroforesi in tessuti Elettroiniezione in cellule Elettroporazione o elettrofusione di protoplasti Biolistica

METODI INDIRETTI DI TRASFORMAZIONE DEI VEGETALI •

Co-coltura di tessuti vegetali con Agrobacterium tumefaciens

•

Trasfezione con virus

Le piante transgeniche "insetticide" E’ possibile dare alle piante la possibilità di difendersi da sole contro gli insetti. Vantaggi • non c'è più il rischio del dilavamento dell'insetticida dovuto alla pioggia; • vengono distrutti solo gli insetti che attaccano la pianta e questa è protetta fino alle radici. DNA pianta

promotore transgene terminatore DNA pianta

Le piante transgeniche "insetticide" Se si tenta di proteggere le piante contro le aggressioni biologiche -batteri, virus o funghi- le si aiuta anche a difendersi dallo stress ambientale; è possibile ottenere resistenze ai metalli pesanti, all'acidità del suolo, ai sali, al gelo, all'eccesso di luce, alla radiazione ultravioletta,

OGM sulle nostre tavole Il più noto alimento transgenico è il MAIS BT molto più produttivo rispetto al fratello "naturale", grazie alla capacità di uccidere le larve di lepidotteri e di resistere agli erbicidi.

BACILLUS THURINGIENSIS

δ-endotossina

incapacità di nutrirsi da parte delle larve che muoiono entro pochi giorni

BACILLUS THURINGIENSIS

Proteina priva di effetti tossici per l’uomo o per gli animali.

OGM Mais transgenico MAIS BT: uccide i propri predatori (piralide) e resiste agli erbicidi

SOIA ROUNDUP READY Resistente all’erbicida glifosato Glifosato inibisce un enzima, 5-enolpiruvilshikimato-3fosfato sintasi (EPSPS), coinvolto nella sintesi di aminoacidi. Piante ingegnerizzate, inserendo il gene 5enolpiruvilshikimato-3-fosfato sintasi (EPSPS ) derivato dal ceppo CP4 dell' Agrobacterium (CP4 EPSPS), che conferisce la tolleranza al glifosato, regolato dal promotore 35S del virus mosaico del cavolfiore, sequenze di terminazione dell‘ Agrobacterium tumefaciens.

OGM sulle nostre tavole La soia transgenica è arrichita di acidi grassi insaturi per risolvere molte patologie cardiovascolari (trombosi, arteriosclerosi) che affliggono una larga fetta della popolazione adulta dei paesi sviluppati.

OGM sulle nostre tavole Il riso transgenico è privo di allergeni e fabbrica vitamine, antivirali e vaccini. Questo cereale è la principale e a volte l'unica fonte di sussistenza per le popolazioni orientali; tale tipo di dieta è priva di vitamina A, la cui carenza provoca gravi disturbi come la cecità. La realizzazione di un riso produttore di tale vitamina sarà la soluzione dei problemi legati alla sua mancanza.

OGM sulle nostre tavole Il pomodoro è stata la prima pianta transgenica messa sul mercato (USA,'94); - dimensioni maggiori - conservazione più lunga sono le sue caratteristiche principali.

OGM sulle nostre tavole Il salmone è stato modificato per sviluppare un accrescimento rapido e la resistenza al freddo.

OGM sulle nostre tavole Negli Stati Uniti è in commercio una zucchina resistente a particolari virus (è stata realizzata introducendo nel suo DNA geni del virus stesso)

COME VIENE GARANTITA LA SICUREZZA

• Rintracciabilità • Etichettatura

RICERCA DI OGM NEGLI ALIMENTI E MANGIMI • Analisi delle proteine

• Analisi del DNA

Immunoenzimatica

Qualitativa (si/no) • ricerca del prom. 35S • ricerca del trans. specifico Quantitativa (% della presenza)

Enzyme-linked Immunosorbent Assay (ELISA) • Metodo usato per misurare la concentrazione di una molecola di interesse in una miscela complessa (siero) • Si possono determinare sia la concentrazione di molecole proteiche (antigeni) che di anticorpi •Per la rivelazione utilizza anticorpi o antigeni legati ad un enzima facilmente dosabile •Il METODO DEL DOPPIO ANTICORPO è quello maggiormente usato e consiste nell’aggiungere antigene ad un anticorpo specifico legato ad una fase solida, si lava e si aggiunge l’anticorpo coniugato ad un enzima. Dopo un secondo lavaggio si aggiunge il substrato dell’enzima. • L’attività enzimatica misurata sarà direttamente proporzionale alla quantità di antigene presente Enzima Es.Beta-Galattosidasi

Anticorpi

Antigene Supporto solido

Substrato privo di colore

Prodotto

ITER per il RILEVAMENTO di OGM negli alimenti mediante TEST sul DNA I STEP Analisi qualitativa (screening) Rivela la presenza/assenza dell’OGM nel campione Si ricerca la presenza di sequenze regolatrici comuni alla maggior parte degli OGM risultato negativo

risultato positivo

Si identifica il transgene presente, verificando se è uno di quelli autorizzati in commercio

L’analisi si arresta

II STEP Nessun transgene autorizzato

Alimento illegale

Transgene autorizzato

Analisi quantitativa Se i singoli ingredienti superano la percentuale dell’1% scatta l’obbligo di riportarne la presenza in etichetta

GENI BERSAGLIO nell’analisi qualitativa degli alimenti Elementi caratteristici dei costrutti ricombinanti Promotore CaMV 35S

Transgene

tNOS

Gene marcatore Promotore CaMV 35S

Amplificazione di una delle seguenti sequenze:

tNOS Gene marcatore

PCR QUALITATIVA

Amplificazione di geni sicuramente presenti nel campione (es. lectina della soia, zeina del mais) Individuazione del transgene (è disponibile una banca dati che contiene tutte le sequenze di DNA depositate nei brevetti a livello mondiale)

PCR QUANTITATIVA

2 ESEMPI di QUANTIFICAZIONE... Mais Bt Il mais-BT è stato reso resistente alla piralide mediante l’inserimento di un gene che codifica per una tossina insetticida derivata dal batterio Bacillus turingiensis la cui ingestione provoca la morte delle larve paralizzandone l’intestino.

Soia Roundup Ready La soia Roundup Ready (Monsanto) è stata modoficata geneticamente per resistere alla somministrazione del glifosato, un diserbante ad ampio spettro.

Per quantificare mais e soia transgenici negli alimenti sono state opportunamente disegnate combinazioni di Sonde di Ibridazione che riconoscono tanto il transgene quanto un gene endogeno, rendendo possibile quantificare simultaneamente sia il contenuto di mais/soia GM che di mais/soia totale nel campione in analisi.

Sonda 1 specifica per il transgene cryIA(b), codificante per la tossina

Sonda 1 specifica per il transgene CP4-EPSPS

Sonda 2 specifica per il gene endogeno codificante per l’enzima invertasi

Sonda 2 specifica per il gene endogeno codificante per la lectina

TOSSICITA’ DEGLI OGM • La comunità scientifica internazionale ritiene che la presenza di DNA esogeno nei cibi non sia un rischio per la salute sia considerando una tossicità diretta che problemi di transfer genico • La quantità di DNA o RNA ingerita quotidianamente con i cibi è tra 0,1-1,0 gr/die • La quantità di DNA esogeno presente nei cibi OGM dovrebbe rappresentare meno del 1/250.000 del totale DNA consumato • In considerazione di ciò, e dell’attacco degli enzimi gastrointestinali la probabilità di transfer genico è estremamente bassa

TOSSICITA’ INTRINSECA DEI PRODOTTI OGM • Organismi OGM che producono tossine quali varianti del mais • La sicurezza di molte delle tossine prodotte dagli OGM Bt è data dal fatto che sono facilmente digeribili e mancano di intrinseca attività nei mammiferi

ALLERGENICITA’ • L’allergia al cibo coinvolge una reazione del sistema immune contro un cibo non manipolato o contro componenti di esso • Molte delle allergie al cibo sono mediate da IgE , rilascio consequenziale di istamina da basofili e mast-cells. • Proteine che possono essere allergeniche hanno un range tra 10000-70000 Da e sono stabili al calore e resistenti alle proteasi • Si calcola che solo circa 200 proteine sulle centinaia di migliaia di proteine che l’uomo ingerisce col cibo sono allergeniche

CIBI ALLERGENICI • I 180 cibi che sono ritenuti contenere potenziali allergeni sono suddivisi in 8 gruppi:

Prodotti della soia Crostacei Pesci Latte vaccino

Grano Arachidi Uova Noccioline

DIRETTIVE PER ALLERGENICITA’ APPROCCI PER STABILIRE IL POTENZIALE ALLERGENICO DI CIBI OGM (prof. Ortolani) • % omologia di struttura della proteina/noti allergeni • % omologia di sequenza con allergeni noti (stringa conservata 8-12 aa consecutivi) • identità sierologica • stabilità proteolitica • test su animali modello

ETICHETTATURA • Si applica ad alimenti che contengono o sono costituiti da OGM (es. farina di Mais) • Sono prodotti a partire, o contengono ingredienti prodotti a partire da OGM (olio di semi di mais)

Reg. (CE) 1829/2003 • Si applica agli alimenti ad uso animale (mangimi) • Istituisce una procedura unica per l’autorizzazione all’immissione in commercio degli OGM • Gli OGM autorizzati sono riportati nel registro comunitario degli alimenti e dei mangimi geneticamente modificati • Stabilisce nuove regole per l’etichettatura

LE NUOVE DICITURE DEVONO ESSERE VISIBILI NELLA LISTA DEGLI INGREDIENTI • nome dell’OGM • prodotto a partire da (OGM) • contiene (nome dell’ingrediente) prodotto a partire da (OGM)

SOGLIA ETICHETTATURA

L’obbligo non si applica qualora non sia raggiunta la soglia dello 0.9 % per alimenti e mangimi purché tale presenza sia accidentale o tecnicamente inevitabile

MISURA TRANSITORIA PER OGM NON ANCORA AUTORIZZATI

• L’obbligo non si applica per alimenti e mangimi che contengono una percentuale non superiore allo 0,5% di OGM non ancora autorizzati, ma che siano oggetto di valutazione dei rischi con esito positivo

AUTORIZZAZIONE ALL’IMMISSIONE IN COMMERCIO • L’autorità Europea per la Sicurezza Alimentare inoltra il proprio parere alla Commissione, agli Stati membri, al richiedente e al pubblico (che può presentare osservazioni) • La Commissione può rilasciare l’autorizzazione (10 anni) L’alimento viene iscritto nel registro Comunitario

IL REGOLAMENTO NON PRESCRIVE CHE SIANO ETICHETTATI COME PRODOTTI OGM LA CARNE, IL LATTE, LE UOVA OTTENUTI CON ANIMALI NUTRITI CON MANGIMI OGM

QUANTI SONO GLI OGM AUTORIZZATI? SONO 17: 6 VARIANTI DI MAIS 1 VARIANTE DI SOIA 7 OLIO DI SEMI DI RAPE (prodotti fritti, prodotti da forno, snack) 2 COTONE 1 VARIANTE CHE PRODUCE VIT. B2 (riboflavina)

PROBLEMA DELLE SEMENTI

Proposta a livello comunitario per le soglie di tolleranza per sementi GM: 0,3% per colza, 0,5% mais, 0,7% per soia

REG. CE 2092/91

• Non è ammessa la presenza di OGM nei prodotti BIOLOGICI

Conclusioni

Bibliografia

Linee guida INRAN Roberfroid Cao G.

Alimenti

Alimenti funzionali

ORAC test

Ninfali P.

applicazioni ORAC test

Bonina F.

Cappades spinosa

Ortolani

allergenicità degli OGM