Fumo ed epigenetica: come le sigarette cambiano il tuo DNA

In breve: il fumo modifica la metilazione del DNA — etichette chimiche che aiutano ad accendere e spegnere i geni — in migliaia di siti. Nello studio più ampio, su quasi 16.000 persone, la maggior parte di questi cambiamenti nel sangue tornava verso i valori di chi non ha mai fumato entro cinque anni dall'abbandono del fumo, mentre un piccolo numero, tra cui il gene AHRR, era ancora diverso 30 anni dopo.

Quasi tutti sanno che i cancerogeni del fumo danneggiano il DNA e causano mutazioni. Il fumo cambia anche il modo in cui i geni vengono regolati, senza cambiare la sequenza del DNA. I ricercatori stanno ancora capendo cosa significhino questi cambiamenti per la salute, ma hanno imparato parecchio su quanti siano e su quanto recuperino.

Che cos'è l'epigenetica

Il tuo genoma (la sequenza del DNA) è in gran parte lo stesso in ogni cellula del corpo. Ciò che rende una cellula del polmone diversa da una cellula del fegato non è il DNA, ma quali geni sono accesi o spenti — e quanto attivamente vengono espressi. Questa regolazione è in parte controllata dai marcatori epigenetici: modifiche chimiche del DNA o delle proteine istoniche attorno a cui il DNA è avvolto.

Il meccanismo epigenetico più studiato è la metilazione del DNA: l'aggiunta di un gruppo metile (CH3) a una base di citosina del DNA, di solito nei siti CpG (dove la citosina è seguita dalla guanina). In genere la metilazione riduce l'espressione dei geni.

Punti chiave:

I marcatori epigenetici sono ereditabili (passano alle cellule figlie durante la divisione cellulare)
Possono essere modificati dall'ambiente, dall'alimentazione, dall'esposizione a sostanze chimiche e dallo stile di vita
Alcuni marcatori sono più reversibili di altri

Come il fumo modifica la metilazione del DNA

I ricercatori pensano che le sostanze chimiche del fumo, tra cui i composti del catrame (IPA) e le specie reattive dell'ossigeno, modifichino la metilazione sia danneggiando il DNA sia attivando le difese della cellula contro quelle sostanze. Le vie esatte sono ancora in fase di studio.

Lo studio più ampio finora ha messo insieme campioni di sangue di 15.907 persone da 16 coorti. Confrontando i fumatori attuali con chi non aveva mai fumato, ha trovato 2.623 siti CpG, legati a 1.405 geni, in cui la metilazione era diversa. Tra quei geni erano sovrarappresentati quelli già associati alla funzione polmonare, ai tumori, alle malattie infiammatorie e alle malattie cardiache. Nota che si tratta di campioni di sangue; i polmoni e altri tessuti potrebbero comportarsi in modo diverso.

I geni principali coinvolti

AHRR (repressore del recettore degli idrocarburi arilici) è il risultato più costante. Un sito di questo gene è tra i segnali di fumo più forti nella maggior parte degli studi, e la sua metilazione viene studiata come marcatore dell'esposizione al tabacco. AHRR aiuta a controllare la risposta della cellula agli IPA, i composti del catrame presenti nel fumo.

Altri geni che compaiono di continuo sono F2RL3 (un recettore sulle piastrine del sangue), GPR15 (un recettore delle cellule immunitarie) e LRRN3. Per la maggior parte di questi geni non si sa ancora che effetto abbia sulla salute il cambiamento della metilazione. Anche gli studi sui tumori del polmone trovano geni legati al cancro silenziati dalla metilazione, ma i risultati sui tumori non si possono leggere come effetti sul sangue di fumatori sani.

Dopo aver smesso: cosa recupera e cosa no

Questa è la parte che conta di più per chi ha smesso. Nello stesso grande studio, i ricercatori hanno seguito i partecipanti del Framingham Heart Study, con dati sul fumo fino a 30 anni:

La maggior parte dei siti recupera. La metilazione nella maggior parte dei siti legati al fumo tornava verso i valori di chi non ha mai fumato entro cinque anni dall'abbandono del fumo.
Alcuni restano. 36 siti in 19 geni — tra cui AHRR e F2RL3 — non erano tornati ai valori di chi non ha mai fumato nemmeno 30 anni dopo aver smesso.

Gli autori fanno notare che il recupero rapido della maggior parte dei siti corrisponde al fatto che i rischi di molte malattie legate al fumo calano in fretta dopo aver smesso, mentre i siti che restano potrebbero aiutare a spiegare i rischi che persistono. Questo legame è un'ipotesi. Dai dati sulle malattie è chiaro invece che smettere riduce il rischio a qualsiasi età, e prima smetti, meno danno si è accumulato. Per come recuperano i diversi tipi di danno, vedi i danni del fumo e quando si riparano.

Cosa significa per i figli di chi fuma

Una meta-analisi di 13 coorti e 6.685 neonati ha trovato che il fumo in gravidanza era associato a differenze di metilazione in oltre 6.000 siti nel sangue del bambino, alcuni in geni rilevanti per condizioni che il fumo materno può causare, come le labiopalatoschisi e l'asma. Nei bambini più grandi, gli stessi siti mostravano ancora differenze. Se questi marcatori causino problemi di salute, o registrino soltanto l'esposizione, è ancora oggetto di studio.

La conclusione pratica è la stessa dell'NHS: smettere di fumare in gravidanza protegge il tuo bambino, e la tua ostetrica, il tuo medico o il team che ti segue in gravidanza possono indicarti un sostegno per smettere di fumare.

Fonti

Joehanes R et al. "Epigenetic signatures of cigarette smoking." Circ Cardiovasc Genet, 2016. PubMed · Testo completo
Zeilinger S et al. "Tobacco smoking leads to extensive genome-wide changes in DNA methylation." PLoS One, 2013. PubMed
Joubert BR et al. "DNA methylation in newborns and maternal smoking in pregnancy: genome-wide consortium meta-analysis." Am J Hum Genet, 2016. PubMed

Domande frequenti

Il fumo può cambiare il DNA in modo permanente?

I cancerogeni del fumo causano mutazioni — cambiamenti nella sequenza del DNA — che possono accumularsi negli anni. I cambiamenti della metilazione sono un'altra cosa: in un grande studio, la maggior parte dei siti di metilazione legati al fumo nel sangue tornava verso i valori di chi non ha mai fumato entro cinque anni dall'abbandono del fumo, anche se alcuni, tra cui AHRR, erano ancora diversi dopo 30 anni.

I cambiamenti epigenetici dovuti al fumo riguardano anche i figli?

Il fumo in gravidanza è associato a differenze di metilazione in migliaia di siti nel sangue dei neonati, e alcune si vedono ancora nei bambini più grandi. La trasmissione dei marcatori attraverso spermatozoi o ovuli è molto meno dimostrata negli esseri umani. Smettere di fumare in gravidanza è una delle cose migliori che puoi fare per il tuo bambino, quindi chiedi alla tua ostetrica, al tuo medico o al team che ti segue in gravidanza un sostegno per smettere di fumare.

Quanto tempo ci vuole perché i marcatori epigenetici tornino normali dopo aver smesso?

Nello studio più ampio finora, la maggior parte dei siti legati al fumo nel sangue tornava verso i valori di chi non ha mai fumato entro circa cinque anni. Una minoranza, tra cui siti in AHRR e F2RL3, non era tornata dopo 30 anni.

C'è un modo per invertire il danno epigenetico del fumo?

Non si conosce nessun trattamento che inverta i cambiamenti della metilazione legati al fumo. È smettere che permette alla maggior parte di essi di recuperare, e prima smetti, meglio è.