Epigenetica in gravidanza: come ambiente e stili di vita dialogano con i geni del bambino

Quando nasce un bambino, una parte delle sue caratteristiche è già scritta nel DNA ricevuto dai genitori. Ma i geni non lavorano come un programma rigido e immutabile. Durante lo sviluppo, alcuni vengono attivati, altri silenziati, altri ancora modulati in risposta ai segnali che arrivano dall’ambiente.

È qui che entra in gioco l’epigenetica, uno dei campi più affascinanti della biologia moderna.

Alimentazione, fumo, ambiente, stress e altri fattori possono essere associati a modificazioni epigenetiche durante lo sviluppo. Anche la salute dei futuri genitori prima del concepimento è oggetto di crescente interesse scientifico.

Questo non significa che ogni scelta durante la gravidanza determini il futuro del bambino. L’epigenetica racconta qualcosa di molto più interessante: geni e ambiente dialogano continuamente, e lo sviluppo nasce proprio da questa interazione.

Che cos’è l’epigenetica?

Per capire l’epigenetica possiamo immaginare il DNA come un grande libro di istruzioni.

Le pagine del libro sono i nostri geni. Quasi tutte le cellule possiedono sostanzialmente lo stesso DNA, eppure una cellula del cuore si comporta in modo completamente diverso da un neurone o da una cellula della pelle.

Come è possibile?

Perché ogni cellula legge soltanto alcune parti di quel libro.

L’epigenetica studia proprio i meccanismi che contribuiscono a stabilire quali geni vengono utilizzati, quando e in quale quantità, senza modificare la sequenza del DNA.

È come se sul libro fossero applicati segnalibri, evidenziatori e piccoli post-it che indicano:

• questo capitolo va letto;
• questo può essere letto poco;
• questo, per il momento, deve rimanere chiuso.

Tra i principali meccanismi epigenetici conosciuti troviamo la metilazione del DNA, le modificazioni delle proteine chiamate istoni, attorno alle quali il DNA è organizzato, e l’azione di diversi RNA non codificanti.

Non è necessario conoscere questi meccanismi nei dettagli per cogliere il concetto fondamentale: l’epigenetica non cambia i geni, ma può modificarne l’espressione.

Perché la gravidanza è un periodo così interessante per l’epigenetica?

Le prime fasi della vita sono caratterizzate da una straordinaria plasticità biologica.

A partire da una singola cellula devono formarsi progressivamente centinaia di tipi cellulari differenti, poi tessuti, organi e sistemi complessi. Nello stesso periodo si sviluppano la placenta, il cervello, il sistema immunitario e il metabolismo del futuro bambino.

Perché tutto questo possa avvenire, le cellule devono continuamente stabilire quali geni utilizzare.

Durante lo sviluppo embrionale e fetale avvengono quindi importanti processi di riprogrammazione epigenetica.

Questo rende il periodo che comprende il concepimento e la gravidanza una particolare finestra di sensibilità biologica: alcuni segnali provenienti dall’ambiente possono essere associati a cambiamenti nel modo in cui determinati geni vengono regolati.

È uno dei principi alla base del concetto scientifico di Developmental Origins of Health and Disease (DOHaD): le condizioni nelle primissime fasi della vita possono contribuire, insieme a moltissimi altri fattori, a influenzare alcune caratteristiche biologiche che accompagneranno la persona negli anni successivi.

Ma attenzione alla parola contribuire: non significa determinare.

L’ambiente può davvero influenzare i geni del bambino?

Sì, ma questa affermazione va interpretata correttamente.

L’ambiente non riscrive normalmente la sequenza del DNA del bambino. Può invece essere associato a variazioni dei meccanismi che regolano l’attività dei geni.

Uno degli esempi storici più interessanti arriva dal cosiddetto Dutch Hunger Winter, la grave carestia che colpì i Paesi Bassi nell’inverno 1944-1945.

Decenni dopo, alcuni ricercatori hanno studiato persone che erano state concepite durante quel periodo. In chi era stato esposto alla carestia intorno al momento del concepimento sono state osservate differenze nella metilazione di alcuni geni, tra cui IGF2, rispetto ai fratelli non esposti.

Sorprendentemente, alcune di queste differenze erano ancora osservabili circa sessant’anni dopo.

Non significa che l’alimentazione della gravidanza “programmi” automaticamente la salute futura. Quello studio mostrò però qualcosa di fondamentale: un’esposizione ambientale molto precoce può lasciare tracce biologiche misurabili a distanza di molti anni.

È da osservazioni come questa che la ricerca sull’epigenetica dello sviluppo ha iniziato a crescere rapidamente.

Quali fattori vengono studiati nell’epigenetica della gravidanza?

La ricerca sta esplorando numerose esposizioni. Il livello delle prove, però, non è uguale per tutte.

Alimentazione e micronutrienti

La nutrizione è uno degli ambiti più studiati perché alcune sostanze presenti negli alimenti partecipano direttamente ai processi utilizzati dalle cellule per la metilazione del DNA.

Un esempio importante è rappresentato dai folati.

I folati partecipano al cosiddetto metabolismo “a un carbonio”, attraverso il quale vengono prodotti gruppi chimici necessari anche alla metilazione del DNA.

Questo rende biologicamente plausibile un rapporto tra disponibilità di alcuni nutrienti ed epigenetica.

Non significa però che assumere più vitamine permetta di “migliorare i geni” del bambino.

Gli studi sull’uomo mostrano un quadro molto più complesso e non giustificano diete o integrazioni finalizzate specificamente a modificare l’epigenoma.

In Svizzera, per chi desidera una gravidanza viene raccomandata l’assunzione di 400 microgrammi di acido folico al giorno già prima del concepimento, soprattutto per il ben documentato effetto preventivo sui difetti del tubo neurale. L’eventuale necessità di altri integratori deve invece essere valutata individualmente.

La regola più utile rimane quindi molto semplice: alimentazione varia ed equilibrata, senza inseguire una presunta “dieta epigenetica”.

Fumo di tabacco

Il fumo rappresenta uno degli esempi più convincenti di associazione tra esposizione durante la gravidanza e modificazioni epigenetiche nel bambino.

Grandi studi internazionali hanno identificato migliaia di siti del DNA con differenti livelli di metilazione nei neonati esposti in utero al fumo materno continuativo.

Alcune di queste differenze sono state osservate anche successivamente durante l’infanzia.

Questo non significa che tutti gli effetti del fumo siano causati dall’epigenetica: il tabacco agisce attraverso molti meccanismi differenti. L’epigenetica sembra però rappresentare uno dei possibili collegamenti biologici tra esposizione e sviluppo.

Alcol

Anche l’esposizione prenatale all’alcol viene studiata dal punto di vista epigenetico e sono state descritte associazioni con modificazioni della metilazione del DNA.

Il quadro scientifico è tuttavia più complesso rispetto al fumo e non permette di utilizzare queste alterazioni come marcatori clinici individuali.

Indipendentemente dall’epigenetica, durante la gravidanza non è conosciuta una quantità di alcol considerata sicuramente priva di rischio, motivo per cui la scelta più sicura resta evitarlo.

Inquinamento ambientale

Un altro campo in rapida evoluzione riguarda l’esposizione a:

• particolato atmosferico;
• ossidi di azoto;
• alcuni metalli pesanti;
• determinate sostanze chimiche ambientali.

Diversi studi hanno osservato associazioni tra esposizione all’inquinamento durante la gravidanza e cambiamenti nella metilazione del DNA, in particolare nella placenta.

La placenta è particolarmente interessante perché non rappresenta semplicemente un filtro tra genitore e bambino: è un vero organo biologicamente attivo che regola nutrienti, ormoni, ossigeno e molti segnali coinvolti nello sviluppo fetale.

Anche in questo caso, tuttavia, associazione non significa automaticamente causa.

Lo stress in gravidanza modifica l’epigenetica del bambino?

È una delle domande che meritano maggiore cautela.

Diversi studi hanno cercato associazioni tra stress psicologico durante la gravidanza e modificazioni epigenetiche, soprattutto in geni coinvolti nella regolazione della risposta allo stress.

Alcuni segnali sono stati osservati, ma i risultati sono eterogenei e le differenze di metilazione rilevate sono spesso piccole. Le revisioni più recenti considerano ancora bassa o molto bassa la certezza delle prove per molti di questi marcatori.

Questo è importante anche dal punto di vista umano.

L’epigenetica non deve trasformarsi in un’altra fonte di ansia per i futuri genitori.

Una giornata difficile, una discussione, qualche notte dormita male o un periodo impegnativo non significano aver modificato negativamente i geni del proprio bambino.

La ricerca scientifica sullo stress riguarda soprattutto esposizioni importanti, persistenti o particolari condizioni psicosociali. Ridurre tutto alla frase “lo stress fa male al bambino” sarebbe scorretto e inutilmente colpevolizzante.

Attività fisica e sonno possono influenzare l’epigenetica?

Attività fisica e sonno sono altri due ambiti molto studiati.

Sappiamo che l’esercizio fisico modifica l’espressione dei geni e alcuni meccanismi epigenetici negli adulti. Esistono inoltre dati sperimentali interessanti che suggeriscono possibili effetti anche durante il periodo preconcezionale e la gravidanza.

Per quanto riguarda il sonno, soprattutto la privazione cronica e i disturbi importanti del sonno sono stati associati a cambiamenti metabolici, ormonali e infiammatori; l’epigenetica potrebbe rappresentare uno dei meccanismi coinvolti.

Ma siamo ancora lontani dal poter dire che una determinata quantità di attività fisica o un preciso numero di ore di sonno producano uno specifico effetto epigenetico nel bambino.

Sono abitudini importanti per la salute generale dei futuri genitori, non strumenti per “ottimizzare” l’epigenoma del proprio figlio.

Anche il papà può contribuire all’epigenetica del bambino?

Sì, ed è uno degli aspetti più interessanti della ricerca moderna.

Per molto tempo, studiando l’ambiente prenatale, l’attenzione è stata concentrata quasi esclusivamente sulla persona che porta avanti la gravidanza. Oggi sappiamo che la storia biologica comincia prima.

Gli spermatozoi non trasportano soltanto DNA. Contengono anche informazioni epigenetiche e molecole regolatrici, tra cui piccoli RNA.

Negli studi sperimentali, fattori come:

• fumo;
• alimentazione;
• peso corporeo;
• attività fisica;
• sostanze ambientali;

possono essere associati a cambiamenti dell’epigenoma degli spermatozoi.

Negli esseri umani, però, dimostrare che questi cambiamenti vengano trasmessi al bambino e ne modifichino successivamente una caratteristica è molto più difficile.

Un grande studio internazionale pubblicato recentemente su oltre 11.000 coppie genitore-neonato, ad esempio, ha confermato un forte segnale epigenetico associato al fumo continuativo durante la gravidanza, mentre non ha trovato un analogo effetto diffuso associato al fumo paterno intorno al concepimento.

È un ottimo esempio di come funziona la scienza: le ipotesi biologiche sono affascinanti, ma devono essere confermate nell’uomo prima di diventare conclusioni.

Possiamo quindi dire che la salute di entrambi i futuri genitori prima del concepimento conta, ma non possiamo ancora tradurre la ricerca sull’epigenetica paterna in precise previsioni sul futuro del bambino.

Le modificazioni epigenetiche durano per tutta la vita?

Non necessariamente.

L’epigenoma è molto più dinamico del DNA.

Alcuni segnali epigenetici vengono mantenuti a lungo; altri cambiano con:

• età;
• alimentazione;
• attività fisica;
• malattie;
• esposizioni ambientali;
• sviluppo dei diversi tessuti.

Inoltre, una modifica osservata nel sangue non significa necessariamente che la stessa modifica sia presente nel cervello, nel fegato o in altri organi.

Questa specificità per tessuto rappresenta una delle grandi difficoltà degli studi epigenetici sull’uomo.

Per questo sarebbe sbagliato pensare all’epigenetica come a un’impronta permanente lasciata durante i nove mesi di gravidanza.

È più corretto immaginarla come un sistema dinamico di regolazione, che continua a modificarsi durante tutta la vita.

L’epigenetica può essere trasmessa ai nipoti?

È una delle ipotesi più affascinanti e anche una delle più discusse.

Negli animali esistono esempi convincenti di effetti epigenetici che possono attraversare più generazioni.

Nell’uomo la situazione è molto più difficile da dimostrare.

Quando una persona in gravidanza viene esposta a un determinato fattore, infatti, sono contemporaneamente esposti:

• il suo organismo;
• il feto;
• le cellule germinali presenti nel feto, dalle quali un giorno potrebbero originare i suoi figli.

Dimostrare una vera ereditarietà epigenetica transgenerazionale richiede quindi studi estremamente complessi.

Esistono osservazioni interessanti, ma oggi non possiamo affermare che le esperienze di un genitore vengano normalmente trasmesse ai nipoti attraverso meccanismi epigenetici.

È un campo di ricerca aperto.

Che cosa dice davvero la ricerca sull’epigenetica in gravidanza?

Possiamo riassumere le conoscenze attuali in questo modo:

• Ben documentato — Durante lo sviluppo embrionale e fetale avviene una profonda regolazione epigenetica. Alcune esposizioni prenatali, in particolare il fumo, sono associate a differenze misurabili nella metilazione del DNA del neonato.
• Plausibile e supportato da diversi studi — Nutrizione, inquinamento e alcune condizioni dell’ambiente intrauterino possono essere associate a modificazioni epigenetiche.
• Interessante ma ancora in evoluzione — Stress, sonno, attività fisica, microbiota e numerosi fattori preconcezionali potrebbero influenzare alcuni meccanismi epigenetici.
• Ancora da dimostrare nell’uomo — Che specifiche abitudini dei genitori producano modificazioni epigenetiche prevedibili nel bambino o che tali modificazioni vengano trasmesse stabilmente attraverso più generazioni.

Quali sono i miti da sfatare sull’epigenetica?

“Durante la gravidanza posso modificare i geni del bambino”

No. In genere l’epigenetica non cambia la sequenza del DNA. Modifica alcuni sistemi che contribuiscono a regolarne l’attività.

“Se sono molto stressato o stressata posso danneggiare l’epigenetica del bambino”

Non abbiamo prove che il normale stress quotidiano produca questo effetto. Gli studi disponibili riguardano condizioni molto differenti e i risultati sull’uomo sono ancora eterogenei.

“Esiste una dieta epigenetica”

Non esiste una dieta dimostrata capace di “ottimizzare” l’epigenoma del bambino. Alimentazione equilibrata e integrazioni raccomandate in gravidanza restano la scelta corretta.

“Un test epigenetico può prevedere la salute futura del mio bambino”

Al momento non esistono test epigenetici di routine in grado di prevedere in modo affidabile la salute futura di un bambino sulla base delle abitudini dei genitori durante la gravidanza.

Che cosa possono fare concretamente i futuri genitori?

La parte forse più rassicurante dell’epigenetica è che, nonostante la complessità della ricerca, le indicazioni pratiche sono molto semplici.

Non servono alimenti speciali, integratori “epigenetici” o programmi estremi.

Per preparare e accompagnare una gravidanza è sensato:

• non fumare ed evitare il più possibile il fumo passivo;
• evitare l’alcol durante la gravidanza;
• seguire un’alimentazione varia ed equilibrata;
• assumere l’acido folico secondo le raccomandazioni;
• mantenere una regolare attività fisica quando non esistono controindicazioni;
• prendersi cura del sonno e della salute psicologica;
• ridurre, quando possibile, le esposizioni ambientali nocive;
• seguire i normali controlli previsti durante la gravidanza.

E queste attenzioni non riguardano soltanto chi porta avanti la gravidanza.

Il periodo preconcezionale può essere una buona occasione perché entrambi i futuri genitori si prendano cura della propria salute.

Non perché sia necessario creare un ambiente biologico “perfetto”, ma perché la salute della famiglia comincia anche dalle abitudini condivise.

Perché si parla dei primi 1000 giorni?

La gravidanza non rappresenta la fine di questa finestra di sviluppo.

Oggi si parla spesso dei primi 1000 giorni, un periodo che comprende approssimativamente il tempo dal concepimento fino ai due anni di vita.

In questa fase cervello, sistema immunitario, metabolismo e numerosi altri sistemi continuano a svilupparsi rapidamente.

Alimentazione, relazioni, sonno, movimento, infezioni, ambiente e moltissime altre esperienze continuano a interagire con la biologia del bambino.

Anche l’epigenoma continua a cambiare.

È forse questa la lezione più importante dell’epigenetica: lo sviluppo non è un destino già scritto, ma un processo continuo.

Punti da ricordare

• Il DNA contiene le informazioni genetiche; l’epigenetica contribuisce a stabilire come queste informazioni vengono utilizzate.
• La gravidanza è un periodo di grande plasticità e intensa regolazione epigenetica.
• Alcune esposizioni ambientali sono associate a modificazioni epigenetiche nel bambino, ma associazione non significa necessariamente causa.
• Il fumo durante la gravidanza è uno dei fattori per cui le evidenze nell’uomo sono più solide.
• Anche il periodo prima del concepimento e la salute di entrambi i futuri genitori sono oggetto di crescente interesse scientifico.
• Molte affermazioni su “diete epigenetiche”, stress e trasmissione attraverso le generazioni vanno considerate con prudenza.
• L’epigenoma è dinamico: non tutto ciò che accade durante la gravidanza lascia un segno permanente.

Conclusione

L’epigenetica ha cambiato il modo in cui pensiamo al rapporto tra geni e ambiente.

Un tempo immaginavamo il DNA quasi come un destino biologico: una serie di istruzioni ricevute alla nascita e destinate semplicemente a essere eseguite. Oggi sappiamo che la realtà è molto più dinamica.

I geni rappresentano il punto di partenza, ma il modo in cui vengono utilizzati dipende da una complessa interazione tra sviluppo, ambiente e caratteristiche individuali.

La gravidanza è certamente una delle finestre più affascinanti di questa interazione, ma non è un esame che i futuri genitori devono superare alla perfezione.

Non esiste una gravidanza epigeneticamente perfetta. Esistono invece comportamenti che sappiamo essere favorevoli alla salute: non fumare, evitare l’alcol, alimentarsi in modo equilibrato, muoversi, seguire i controlli e prendersi cura del proprio benessere.

Il resto appartiene a una storia biologica molto più complessa, che inizia prima della nascita ma continua per tutta la vita.

Ed è proprio questo, forse, l’aspetto più affascinante dell’epigenetica: il nostro patrimonio genetico non vive isolato dal mondo, ma dialoga continuamente con esso.

FAQ – Epigenetica in gravidanza

Referenze

• Heijmans BT, Tobi EW, Stein AD, et al. Persistent epigenetic differences associated with prenatal exposure to famine in humans. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2008;105(44):17046-17049. doi:10.1073/pnas.0806560105. Studio storico sul Dutch Hunger Winter e sulla metilazione di IGF2 a distanza di circa sei decenni.
• Joubert BR, Felix JF, Yousefi P, et al. DNA Methylation in Newborns and Maternal Smoking in Pregnancy: Genome-wide Consortium Meta-analysis. American Journal of Human Genetics. 2016;98(4):680-696. Ampia meta-analisi del consorzio PACE che ha identificato migliaia di siti di metilazione associati al fumo durante la gravidanza.
• Hoang TT, Cosin-Tomas M, Lee Y, et al. Prenatal Smoking Exposures and Epigenome-Wide Methylation in Newborn Blood. Environmental Health Perspectives. Analisi PACE su oltre 11.000 coppie genitore-neonato, con forte associazione per il fumo continuativo durante la gravidanza e segnali molto più limitati per altre esposizioni, incluso il fumo paterno periconcezionale.
• Crider KS, Yang TP, Berry RJ, Bailey LB. Folate and DNA methylation: a review of molecular mechanisms and the evidence for folate’s role. Advances in Nutrition. 2012;3(1):21-38. doi:10.3945/an.111.000992.
• Kotsakis Ruehlmann A, et al. Epigenome-wide meta-analysis of prenatal maternal stressful life events and newborn DNA methylation. Molecular Psychiatry. 2023;28:5090-5100. Meta-analisi del consorzio PACE sul rapporto tra eventi stressanti prenatali e metilazione del DNA neonatale.
• Ufficio federale della sicurezza alimentare e di veterinaria (USAV/BLV). Alimentazione in gravidanza e allattamento. Raccomandazioni svizzere sull’alimentazione e sui micronutrienti nel periodo preconcezionale e durante la gravidanza, compreso l’acido folico.