Нутригеномика: що це таке?

3

Ще древні греки знали, що їжа впливає на стан душі і тіла. І сьогодні, в століття високих технологій, це знання отримало підтвердження. Як пов’язаний раціон харчування і геном людини? Як за допомогою харчування протистояти старінню і зберегти здоров’я? Розповідає доктор Лапушкіна Юлія.

Що таке нутригеномика?

Нутригеномика — відносно молода галузь науки, що вивчає, як продукти харчування впливають на перетворення генетичної інформації в РНК або білок. Цей процес називається експресією генів. Знання, отримані в рамках науки, можуть дати відповіді на найголовніше питання — як забезпечити захист від смертельно небезпечних хвороб.

Наука про харчування

Значущі відкриття в нутриціології датовані лише XVIII-XX ст., коли був детально вивчений хімічний склад їжі, обмін речовин та його шляху. Тим не менш, до середини XX ст. люди страждало від хвороб, викликаних неправильним і незбалансованим харчуванням. Сьогодні цинга — авітаміноз, тобто повна відсутність вітаміну З, здається міфічної хворобою. Проте в минулому столітті цинга була досить поширена.

Зрозуміло, все це час учені намагалися зрозуміти, яку дію на клітинному і молекулярному рівні їжа впливає на роботу організму і обмін речовин. Кінець XX ст. ознаменований початком великих досліджень, присвячених внутрішньоклітинної життя. Так народилася нутригеномика..

Значення і можливості нутригеномики

Основне завдання нутригеномики — вивчення впливу їжі і біологічно активних добавок на експресію генів. Детальне прояснення зв’язку раціону харчування і генома людини допоможе в лікуванні важких соматичних хвороб, діабету, хвороб серця і судин, новоутворень. Вчені переконані, що дані про харчування допоможуть не тільки лікувати, але й діагностувати зміни, що вказують на початок хвороби. Це допоможе скласти ефективний план лікування і запобігання хвороб.

Перетворення спадкової інформації в білки, з яких будується тіло, має кілька стадій регулювання. Головна з них — початок синтезу РНК. Як пройде цей процес, залежить від концентрації білків і здатності ДНК зв’язуватися з ними. Доведено, що їжа впливає на обидва ці процесу.

У цьому сенсі дуже показовим виявився експеримент Джиртла і Уотерлэнда на трансгенних гризунах, схильних до ожиріння, діабету і пухлинним процесам. Під час вагітності в корм товстих самок додавали холін, метіонін і фолієву кислоту. У підсумку народжувалося здорове потомство.

При правильному харчуванні у товстих мишей народжується здорове потомство

Дослідники довели, що метильної групи здатні «вимикати» ген, який робить ембріони схильними до хвороб. Людство отримало шанс навчитися «включати» гени, зміцнюючи здоров’я, і «вимикати» схильність хворобам, причому не тільки у новонароджених дітей.

Як їжа впливає на здоров’я?

В процесі перетравлення основні компоненти їжі розпадаються на прості речовини і направляються до клітин, взаємодіючи з рецепторами. Сигнали, що йдуть від рецепторів в ядро клітини, можуть змінювати експресію генів. Тривалі і регулярні зміни цих сигналів відбиваються на здоров’ї.

Білки

Білки розпадаються з утворенням амінокислот. При проникненні в клітку амінокислоти зустрічаються в цитоплазмі з молекулою mTOR. Активація цієї молекули відбувається лише при досить високій концентрації амінокислот. Генетичні мутації, які послаблюють сигнали mTOR-шляхи, що сприяють продовженню життя у черв’яків і мишей.

Існує думка, що обмеження білків у раціоні харчування сприятиме довголіттю. Дієта з обмеженням білків і вуглеводів зменшує ризики розвитку ожиріння і онкологічних захворювань. Але вчені роблять акцент: «небезпечні» саме білки тваринного походження.

Вуглеводи

Вуглеводи розпадаються на моноцукри, наприклад, глюкозу. Підвищення концентрації глюкози в крові сприяє виробленню інсуліну. Кожна клітина має рецептор, вловлює інсулін, завдяки якому і запускається сигнальний шлях. Отриманий клітинами наказ поглинати глюкозу буде стимулювати їх ділення і зростання. При надлишковому надходженні глюкози і генетичної схильності запускається біохімічний механізм розвитку діабету.

Сигнальний шлях «інсулін — глюкоза — клітина» тісно пов’язаний з mTOR-шляхом. Отже, рівень їх активації буде мати прямий вплив на здоров’я і навіть тривалість життя.

Жири

Жири перетворюються до жирних кислот і моногліцеридів. Нутригеномика активно вивчає біохімічні ефекти жирних кислот, адже вони здатні запускати численні сигнальні шляхи. Крім того, багато хвороби пояснюються порушеннями в обміні жирів.

Усі жирні кислоти можна розділити на насичені і ненасичені. У число ненасичених жирних кислот входять поліненасичені жирні кислоти та транс-жири.

Дослідники довели прямий взаємозв’язок між вживанням транс-жирів і формування хвороб серця і судин, цукрового діабету, ожиріння, алергії і новоутворень. Відзначається негативний вплив на перебіг вагітності — збільшуються ризики передчасних пологів і викиднів.

Раціон харчування і геном людини

Мета нутригеномики — вивчити, як варіації в генах діють на засвоєння їжі, і виявити схильність до хвороб. У медичній практиці, в залежності від причини і провокуючих чинників, всі генетичні хвороби прийнято ділити на 2 класу.

Моногенні хвороби

До моногенним захворювань, коли торкнуться один ген, можна віднести фенілкетонурію, целіакію і гиполактазию. При таких хворобах запобігти зовнішні впливи не важко: досить уникати продуктів, які не засвоюються.

Полігенні хвороби

До полігенним захворюванням, пов’язаним зі збоєм в декількох генах і обтяжених зовнішніми впливами, можна віднести ожиріння, діабет другого типу, патології серця і судин, онкологічні процеси. При цьому потрібно контролювати харчування, рівень стресу і фізичну активність.

Нутригеномика і рак

Нутригеномика дозволяє обчислити ризики і точно сказати, які продукти варто виключити, а які повинні обов’язково бути присутнім у раціоні.
Доведено, що особливості метаболізму можуть сприяти або, навпаки, запобігати онкологічні захворювання.

Серед онкопацієнтів поширена мутація, що сприяє зниженню ефективності ферменту, що бере участь в метилируванні ДНК. Якщо у носіїв мутації в раціоні недостатньо фолата і холіну — ризики пухлинних процесів істотно збільшуються.

Майбутнє нутригеномики

Вчені прагнуть впливати на гени за допомогою їжі

Незважаючи на вражаючі дані досліджень і теоретичні можливості нутригеномики, поки немає обширних даних та достовірної інформації, що дозволяють впроваджувати ці знання в загальну практику.

Очікується, що за 10-15 років нутригеномика внесе суттєвий внесок у розвиток охорони здоров’я. Вивчення молекулярних механізмів комплексу «їжа — гени» і діагностування ранніх маркерів порушення обміну речовин і хвороб дозволить організувати якісне попередження, лікування численних недуг.

У перспективі варто опрацювання індивідуального плану харчування, що враховує обмін речовин і генетичну схильність до хвороб.