Nutrigenetyka – co wiadomo o żywieniu przyszłości
Coraz większą rolę w prewencji lub leczeniu chorób przypisuje się żywieniu. O tym, jak ważna jest dieta, mówiono już setki lat temu. Dziedzinami nauki, które próbują określić relację pomiędzy genami a żywieniem, są nutrigenetyka i nutrigenomika. Warto zatem zapoznać się z najnowszymi doniesieniami i zastanowić się, jak będzie wyglądało żywienie w przyszłości. Czy to możliwe, że w niedługim czasie trendy żywieniowe będą wyznaczane przez obecne w organizmie geny?
SPIS TREŚCI:
1. Nutrigenetyka – definicja
2. Nutrigenetyka a nutrigenomika
3. Badania genetyczne
4. Choroby dietozależne
5. Nutrigenetyka w praktyce
6. Programowanie żywieniowe w czasie ciąży
7. Podsumowanie
Określ swój cel treningowy, a my pomożemy Ci go osiągnąć.
1. Nutrigenetyka – definicja
Nutrigenetyka jest nauką, która zajmuje się analizowaniem odmienności genetycznej i określa zależność między genami a składnikami odżywczymi. Inaczej mówiąc – pokazuje, jak geny determinują reakcję całego organizmu na dane pożywienie. Oznacza to, że osoby posiadające np. dany polimorfizm będą musiały stosować się do specyficznych zaleceń dietetycznych. Nutrigenetyka dąży zatem do modyfikacji diety zgodnie z genotypem. Jest oparta na wiedzy z innych pokrewnych dziedzin naukowych takich jak genetyka, biologia molekularna, biochemia czy farmakologia.
Aby zrozumieć, czym zajmuje się nutrigenetyka, warto wyjaśnić podstawowe pojęcia związane z genetyką:
– gen – odcinek DNA, który jest odpowiedzialny za przekazywanie danej cechy gatunkowej (zazwyczaj kodowanie syntezy RNA lub białka);
– genom – zespół genów znajdujących się w komórce;
– genotyp – zespół genów, który w pełny sposób opisuje danego osobnika i warunkuje właściwości dziedziczne. Genotyp kształtuje fenotyp, czyli zespół cech fizjologicznych, anatomicznych i biochemicznych, które są widzialne i mierzalne;
– polimorfizm – różnice występujące w DNA w szerszej skali niż mutacje.
Przykłady modyfikacji diety zgodnie z genotypem dla pojedynczego genu:
– osoby z genotypem MTHFR powinny spożywać większe ilości kwasu foliowego, ponieważ w ich organizmie enzym odpowiedzialny za przekształcanie homocysteiny do metioniny jest upośledzony i poziom homocysteiny we krwi jest podwyższony. Uważa się, że takie osoby są przez to bardziej narażone na wystąpienie chorób sercowo-naczyniowych oraz wad cewy nerwowej, dlatego też należy zadbać o odpowiedni poziom kwasu foliowego w diecie;
– w przypadku osób, które nie posiadają genu GSTM1, występuje zwiększone ryzyko zachorowania na nowotwory. Takie osoby powinny zatem uwzględniać w diecie większe ilości składników wykazujących działanie antyoksydacyjne, np. witamin C i E, karotenoidów. Istotne jest unikanie substancji kancerogennych, które powstają podczas intensywnej obróbki cieplnej żywności (np. deep frying, grillowanie). Ta grupa osób jest bardziej wrażliwa na zewnętrzne kancerogeny.
2. Nutrigenetyka a nutrigenomika
Aby w pełni zrozumieć wpływ żywienia na genom, warto wyjaśnić różnice pomiędzy dwoma bardzo podobnie brzmiącymi pojęciami – nutrigenetyką i nutrigenomiką. Nutrigenomika to nauka zajmująca się badaniem indywidualnej odpowiedzi organizmu na bioaktywne składniki żywności (np. witaminy, flawonoidy, kwasy tłuszczowe omega-3 i omega-6, bakterie patogenetyczne i probiotyczne). Celem nutrigenomiki jest znalezienie odpowiedzi na pytanie, jak genotyp reaguje na pożywienie i w jakim stopniu jest na nie wrażliwy. Z kolei nutrigenetyka zajmuje się ustaleniem różnic w reagowaniu na dane składniki żywności w zależności od obecności genów.
3. Badania genetyczne
Aby przeprowadzić badanie genetyczne, należy pobrać próbkę śliny, krwi lub wymaz z policzka. Następnie w laboratorium izolowana jest nić DNA i przy pomocy metod biologii molekularnej (np. PCR – reakcja łańcuchowa polimerazy) wykrywane są mutacje czy też polimorfizmy genetyczne. Należy jednak zaznaczyć, że badaniu podlega tylko niewielka część ludzkiego genomu (w ludzkim ciele znajdują się ponad 3 miliardy par zasad!).
Budowa DNA jest dość skomplikowana. Podstawową jednostką są zasady (purynowe i pirymidynowe), które poprzez dobieranie się w pary tworzą nukleozydy, a następnie nukleotydy. Badania profilu genetycznego mogą być pomocne przy ustalaniu predyspozycji do uprawiania sportu, typów metabolicznych, zaleceń dietetycznych (np. suplementacja), mogą określać ryzyko wielu chorób czy nowotworów. Koszt takich badań nie jest niski, jednak mogą one uchronić przed poważnymi skutkami chorób takich jak np. rak piersi.
Wykrycie danego polimorfizmu czy danej mutacji może motywować daną osobę do wdrożenia działań prewencyjnych i tym samym wydłużyć, a nawet uratować życie. Na wyniki badań czeka się ok. 3 tygodni, przedstawiane są najczęściej w formie kilkunasto- lub kilkudziesięciostronicowej książeczki. Należy jednak jeszcze raz podkreślić, że ogromna liczba par zasad uniemożliwia przebadanie całego genomu, a wyniki badań przedstawiają niewielką część ludzkich genów, w związku z tym należy do tych rezultatów podchodzić z dystansem.
4. Choroby dietozależne
Od lat znane są choroby nierozerwalnie związane z dietą. Jedną z nich jest fenyloketonuria. Osoby na nią cierpiące nie posiadają enzymu hydroksylazy fenyloalaninowej. W związku z tym w ich organizmie gromadzi się fenyloalanina, której nadmiar może doprowadzić do upośledzania umysłowego czy motorycznego. Choroba ta wymaga wprowadzenia diety ubogiej w fenyloalaninę. Jej wczesne wykrycie jest bardzo istotne, dlatego już u noworodków przeprowadza się test mający na celu jej ewentualne zdiagnozowanie.
Innym przykładem choroby, której przyczyną może być podłoże genetyczne, jest celiakia. Jednym z bardziej wiarygodnych sposobów zdiagnozowania tej choroby jest wykrycie w genach polimorfizmu HLA-DQ2 i HLA-DQ8. Obecność tych układów zgodności tkankowej nie jest jednak jednoznaczna z pojawieniem się celiakii. Aby zapobiec wystąpieniu objawów, chorzy muszą wykluczyć ze swojego jadłospisu produkty zawierające gluten, np. zboża takie jak pszenica, żyto czy jęczmień.
5. Nutrigenetyka w praktyce
Badania genetyczne mogą mieć ogromne znaczenie w zapobieganiu powszechnie występującym chorobom lub ich leczeniu. Przegląd badań opublikowany w 2018 r. w „Critical Reviews in Food Science and Nutrition” dostarcza dowodów potwierdzających, że obecność danych polimorfizmów może zwiększać ryzyko wystąpienia chorób układu sercowo-naczyniowego oraz otyłości.
Zbadano również mutacje w genach mogące być przyczyną zachorowania na cukrzycę typu 1. W 2018 r. w czasopiśmie „Diabetologia Praktyczna” opublikowano badanie, którego wyniki wykazały, że nadekspresja miR-652-5p (krótkich niekodujących odcinków RNA) w genach ADAR i MARCH5 może świadczyć o obecności tej choroby. W tym samym roku Stelmaszyk A. i Dworacka M. w swojej publikacji podkreśliły wpływ genów na cukrzycę typu 2. Główną rolę przypisuje się białkom histonowym – zmiany w obrębie histonów mogą być związane z występowaniem wyżej wspominanego schorzenia.
Również poziom cholesterolu może wiązać się z obecnością pewnych genów. Z badania opublikowanego w „The Journal of Human Genetics” w 2004 r. wynika, że polimorfizm p.Leu162Val w obrębie PPAR-alfa może wiązać się z wysokim stężeniem cholesterolu całkowitego i frakcji LDL, a także większą ilością apolipoprotein B na czczo.
W 2009 r. Cahill L.E., Fontaine-Bisson B., El-Sohemy A. opublikowali badanie, którego wyniki sugerują z kolei, że polimorfizm genu enzymu GST (s-transferaza glutationowa) może być przyczyną niedoborów kwasu askorbinowego w organizmie. Dlatego też takim osobom zaleca się spożywanie większych dawek witaminy C.
6. Programowanie żywieniowe w czasie ciąży
Coraz większy nacisk kładzie się na prawidłowe żywienie kobiet w ciąży. Ma to bowiem ogromne znaczenie dla rozwijającego się płodu, ponieważ składniki odżywcze wpływają nie tylko na jego właściwe kształtowanie w łonie matki, ale także na stan zdrowia po porodzie i w życiu dorosłym. Programowanie żywieniowe to proces, w wyniku którego powstają trwałe zmiany w genomie mające wpływ na całe życie. Do czynników mających decydujący wpływ na kształtowanie genów zaliczane są przede wszystkim żywienie w czasie ciąży, nadmierna masa ciała lub niedowaga u matki, czynniki środowiskowe takie jak nadmierny stres, palenie tytoniu czy zanieczyszczenie powietrza. Niedobór niektórych składników, np. kwasu foliowego, może doprowadzić do wad cewy nerwowej, natomiast anemia spowodowana niedostateczną podażą żelaza może być przyczyną późniejszego nadciśnienia tętniczego.
Teoria Barkera głosi, że niska masa urodzeniowa u dziecka może wiązać się z występowaniem u niego w życiu dorosłym chorób sercowo-naczyniowych, otyłości, cukrzycy typu 2 czy insulinooporności. Są to powszechnie występujące choroby, dlatego też powinno się dążyć do rozpowszechniania wiedzy o tym procesie.
7. Podsumowanie
Podsumowując, poszczególne makro- i mikroelementy nie wpływają na każdą osobę jednakowo. Dlatego też podkreśla się coraz większą potrzebę indywidualizowania diety. Jak wynika z powyższych informacji, wpływ na spersonalizowanie jadłospisu mają nie tylko preferencje żywieniowe czy tryb życia, ale także genom ludzki. Dlatego też można przypuszczać, że w przyszłości podstawą ustalania właściwej diety będzie przeprowadzenie badań genetycznych. Mogą one okazać się pomocne w zwalczaniu otyłości, osteoporozy czy chorób układu krążenia. Należy jednak pamiętać, że obecność niektórych genów może jedynie sugerować większe ryzyko zachorowania na daną chorobę. Tym samym nie powinno się zapominać, że prawidłowy tryb życia i zdrowe nawyki mają ogromne znaczenie w przypadku wielu schorzeń. W związku z tym nie należy sugerować się wyłącznie testami genetycznymi, lecz zachować zdrowy rozsądek i kierować się aktualnymi zaleceniami dietetycznymi.
Określ swój cel treningowy, a my pomożemy Ci go osiągnąć.
Bibliografia
Peña-Romero A.C. et al., The future of nutrition: Nutrigenomics and nutrigenetics in obesity and cardiovascular diseases, „Critical Reviews in Food Science and Nutrition” 2018, 58(17), 3030–3041.
Joffe Y.T., Houghton C.A., A Novel Approach to the Nutrigenetics and Nutrigenomics of Obesity and Weight Management, „Current Oncology Reports” 2016, 18(7), 43.
Panczyk M., Nutrigenetyka i nutrigenomika – zastosowanie technologii „omics” w optymalizacji żywienia człowieka, „Pediatric Endocrinology, Diabetes and Metabolism” 2013, 19(2), 70–77.
Robitaille J. et al., Association between the PPARalpha-L162V polymorphism and components of the metabolic syndrome, „The American Journal of Human Genetics” 2004, 49(9), 482–489.
Żurawek M. et al., Nadekspresja miR-652-5p u chorych z nowo rozpoznaną cukrzycą typu 1, „Diabetologia Praktyczna” 2018, 4(4), 203–210.
Stelmaszyk A., Dworacka M., The importance of epigenetic factors for the diagnostics and treatment of type 2 diabetes mellitus, „Clinical Diabetology” 2018, 7(3), 164–170.
Pudło H., Respondek M., Programowanie żywieniowe – wpływ odżywiania kobiet w ciąży na zdrowie dziecka, „Journal of Education, Health and Sport” 2016, 6(7), 589–600.
Programowanie żywieniowe, czyli dieta w ciąży a zdrowie dziecka w przyszłości, kcalmar.com/dietetyk/blog/2017/05/22/programowanie-zywieniowe-czyli-dieta-w-ciazy (1.07.2019).
Cahill L.E., Fontaine-Bisson B., El-Sohemy A., Functional genetic variants of glutathione S-transferase protect against serum ascorbic acid deficiency, „The American Journal of Clinical Nutrition” 2009, 90(5), 1411–1417.
