L'alimentazione dei futuri padri influisce sulla salute dei figli
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Uno studio recente condotto da Helmholtz Munich e dal Centro Tedesco per la Ricerca sul Diabete ha fornito nuove conoscenze su come l'alimentazione e il sovrappeso dei padri possano influenzare la salute dei loro figli – già prima del concepimento. I risultati della ricerca possono aiutare a sviluppare misure di prevenzione sanitaria per gli uomini che desiderano avere figli: più sana è l'alimentazione dei futuri padri, minore è il rischio che i figli sviluppino sovrappeso o malattie come il diabete nel corso della loro vita.
Il dott. Raffaele Teperino, capo del gruppo di ricerca "Environmental Epigenetics" presso Helmholtz Munich, ha esaminato insieme al suo team di ricerca l'influenza dell'alimentazione e del sovrappeso paterno sulla salute dei figli – concentrandosi sull'alimentazione prima del concepimento. Gli scienziati si sono focalizzati su specifiche piccole molecole di RNA negli spermatozoi, chiamate frammenti di tRNA mitocondriali (mt-tsRNA, vedi sotto). Questi RNA svolgono un ruolo chiave nella trasmissione delle caratteristiche fenotipiche, regolando l’espressione genica.
Per il loro studio, I ricercatori hanno utilizzato dati di oltre 3000 famiglie dallo studio LIFE Child di Lipsia. Le analisi hanno mostrato che il peso corporeo del padre influenza il peso dei figli e la loro predisposizione alle malattie metaboliche. Questo effetto persiste indipendentemente da altri fattori come la salute della madre, la genetica dei genitori o le condizioni ambientali.
L'Influenza dell'alimentazione paterna sui figli
Per verificare i risultati della loro analisi, il team di ricerca ha successivamente condotto esperimenti con topi, sottoponendoli a una dieta ad alto contenuto di grassi. Ciò ha avuto effetti sugli organi sessuali degli animali, compreso l'epididimo, la parte del sistema riproduttivo maschile dove maturano gli spermatozoi appena formati. "Il nostro studio mostra che gli spermatozoi esposti a una dieta ad alto contenuto di grassi durante la maturazione nell'epididimo portano a una prole con una maggiore predisposizione alle malattie metaboliche", afferma Raffaele Teperino.
Per approfondire le conoscenze, il team ha condotto ulteriori ricerche in laboratorio. Utilizzando la fecondazione in vitro (fertilizzazione "in provetta"), gli embrioni sono stati creati con spermatozoi di topi sottoposti a una dieta ad alto contenuto di grassi. Il team di Teperino ha trovato frammenti di mt-tRNA di questi spermatozoi negli embrioni alle primissime fasi di sviluppo, che influenzavano significativamente l’espressione genica. Questo, a sua volta, ha effetti sulla sviluppo e sulla salute della prole. “È la prima volta che osserviamo una connessione molecolare di questo tipo attraverso le generazioni”, dice Teperino. “Dimostrando la trasmissione di componenti paterni non genetici agli embrioni, riveliamo un aspetto finora sconosciuto dell'ereditarietà."
"La nostra ipotesi, secondo cui caratteristiche acquisite durante la vita come diabete o obesità possono essere trasmesse attraverso le generazioni tramite meccanismi epigenetici, è rafforzata da questo studio. L'epigenetica agisce come interfaccia molecolare tra ambiente e genoma, anche attraverso le generazioni. Questo avviene non solo attraverso la linea materna, ma anche – come mostrano i nostri risultati – attraverso la linea paterna", spiega il prof. Martin Hrabě de Angelis, co-autore dello studio e direttore della ricerca a Helmholtz Munich.
Prevenzione sanitaria per uomini che desiderano avere figli
Le scoperte dei ricercatori di Helmholtz Munich sottolineano l'importanza della salute paterna prima del concepimento e offrono nuovi approcci per la prevenzione sanitaria: "I nostri risultati suggeriscono che la prevenzione sanitaria per gli uomini che desiderano avere figli dovrebbe ricevere maggiore attenzione e che dovrebbero essere sviluppati programmi specifici, ad esempio riguardanti l'alimentazione", afferma Teperino. "In questo modo si può ridurre il rischio di malattie come l'obesità e il diabete nei bambini."
Contesto: L'influenza indiretta dei padri
I mitocondri sono spesso chiamati le centrali energetiche della cellula. Essi possiedono un proprio DNA, indipendente da quello nel nucleo cellulare. Questo DNA mitocondriale (mt-DNA) è responsabile, attraverso l'intermediario mt-RNA, della produzione di proteine nei mitocondri e viene tipicamente ereditato dalle madri. Finora si pensava che i padri non avessero alcun ruolo nella predisposizione genetica dei mitocondri dei loro figli. Tuttavia, ricerche recenti come lo studio in questione mostrano che gli spermatozoi, durante la fecondazione, trasferiscono frammenti di mt-RNA (mt-tsRNA) all'ovulo. Questi mt-tsRNA svolgono un ruolo nell'ereditarietà epigenetica, regolando l'espressione genica nell'embrione precoce: possono – infatti – influenzare indirettamente lo sviluppo e la salute della prole modificando l'attività di specifici geni nei mitocondri. In questo modo, i padri hanno un'influenza importante, anche se indiretta, sulla configurazione genetica dei mitocondri e quindi sul metabolismo energetico dei loro figli.
Link alla pubblicazione
Tomar, Gomez-Velazquez, Gerlini et al. (2024): Epigenetic inheritance of diet-induced and sperm-borne mitochondrial RNAs. Nature. DOI: 10.1038/s41586-024-07472-3
I ricercatori
Dr. Raffaele Teperino, Capo del Gruppo di ricerca “Environmental Epigenetics” all’Helmholtz Munich e ricercatore del Centro Tedersco per lo studio del Diabete (DZD)
Prof. Martin Hrabě de Angelis, Direttore di ricerca presso Helmholtz Munich, Direttore dell’istituto di genetica sperimentale (IEG) presso Helmholtz Munich, Professore di Genetica Sperimentale alla Technical University di Munich (TUM), DZD Board Member
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