Нутригенетика — это область науки, которая занимается изучением связи между генами и питанием человека. Нутригенетика предполагает, что рекомендации по питанию не могут быть одинаковыми для населения в целом, поскольку мы генетически различны. Что такое нутригенетика, и стоит ли питаться в соответствии со своими генами?
Нутригенетика — что это такое?
Нутригенетика — это новая область науки, которая изучает влияние генетических различий (полиморфизмов) на реакцию организма на питательные вещества и риск развития диетозависимых заболеваний. Рекомендации по ежедневному потреблению питательных веществ, таких как витамины, создаются на основе исследований населения в целом и фактически не учитывают индивидуальные потребности каждого организма, обусловленные, в частности, генетическими различиями. Таким образом, основная предпосылка нутригенетики заключается в индивидуализации диеты таким образом, чтобы лечить и предотвращать дието-зависимые заболевания.
Нутригеномика — родственная область нутригенетики, которая занимается влиянием питательных веществ на экспрессию генов.
Нутригенетика — что такое генетические полиморфизмы?
Генетические полиморфизмы — это небольшие изменения в геноме, следствием которых является наличие различных вариантов генов в популяции человека, что, в свою очередь, влияет на фенотип, то есть на то, как каждый из нас выглядит и реагирует на факторы окружающей среды. Генетические полиморфизмы могут влиять на метаболизм белков, углеводов, жиров, витаминов и риск развития заболеваний.
Наиболее распространенными в геноме человека являются однонуклеотидные полиморфизмы (SNPs, Однонуклеотидный полиморфизм) и описаны более 11 млн.
Нутригенетика — как искать связи между питанием и болезнями
Искать гены, ответственные за такие заболевания, как ожирение или сердечно-сосудистые заболевания, все равно что искать пресловутую иглу в стоге сена. Геном человека содержит около 25 000 генов, и очень редко информация в одном гене влияет только на один признак. Кроме того, сложные процессы регуляции экспрессии генов, зависящие, в частности, от факторов окружающей среды, не позволяют однозначно указать, что, например, ген а влияет на метаболизм витамина D.
Поэтому в генетических исследованиях сначала вводятся так называемые гены-кандидаты, которые затем детально изучаются учеными. Выборка генов-кандидатов для нутригенетических исследований производится с использованием общегеномных ассоциативных исследований (GWAS, Полногеномный поиск ассоциаций). Они состоят из изучения очень больших групп населения (например, 200 000 человек) с выбранным признаком (заболеванием) и контрольной группы без исследуемого признака (болезни). Затем геном испытуемых „сканируется » для генетических полиморфизмов и сравнивается с контрольными субъектами. Конечно, гены, выявленные в таких исследованиях, могут быть потенциально связаны только с данным признаком (заболеванием), и для демонстрации их причинно-следственной связи необходимы дальнейшие фундаментальные и клинические исследования.
Нутригенетика — что такое нутригенетическое исследование?
Нутригенетическое исследование проводится так же, как и другие генетические исследования. Для его выполнения необходима ДНК исследуемого человека, взятая через мазок щеки или образец слюны. Также берется венозная кровь, от которой в лаборатории отделяются лимфоциты. Затем ДНК выделяют из взятых клеток. Для непосредственного обнаружения генетических полиморфизмов из ДНК используются методы молекулярной биологии, такие как полимеразная цепная реакция (ПЦР) и секвенирование методом Сэнгера. Результат исследования получается после 3 недели.
Нутригенетика — что обнаруживает нутригенетическое исследование?
Нутригенетическое исследование обнаруживает генетические полиморфизмы в выбранных генах. Для облегчения идентификации полиморфизмов, каждому из которых был присвоен идентификационный номер, который начинается с буквы „rs”, например, rs4988235 для полиморфизма гена LCT (ген кодирования лактазы – фермент, который хорошо расщепляет лактозу). Если нутригенетическое исследование исследует именно этот ген, в результате должна быть информация о количестве исследуемого полиморфизма и обнаруженном у пациента варианте риска. И так, например, у человека с вариантом риска C / C снижается активность лактазы и риск в несколько раз выше непереносимости лактозы, чем человек без варианта риска (C/T или T/T). Если после употребления молока у такого человека появляются такие симптомы непереносимости лактозы, как вздутие живота, или диарея, он должен исключить из своего рациона продукты, содержащие лактозу.
Нутригенетика — применение в медицине
Питание по генам известно в медицине давно. Помимо упомянутой непереносимости лактозы, другим классическим примером является фенилкетонурия. Это заболевание связано с генетическим дефицитом фермента фенилаланингидроксилазы, что приводит к накоплению в организме фенилаланина. В связи с этим у больных фенилкетонурией используется низкофенилаланиновая диета.
Целиакия — глютеновая болезнь. Было показано, что люди с целиакией являются носителями специфических полиморфизмов в генах белков гистосовместимости (HLA-DQ2 и HLA-DQ8), которые предрасполагают их иммунная система распознавания глютена , как что-то инопланетное. Вслед за этим происходит активация Т-клеток и в-клеток, которые продуцируют антитела к собственным тканям. При целиакии триггером реакции является пища, содержащая глютен, и ее устранение из рациона вызывает ремиссию заболевания.
Метаболизм фолата и полиморфизмы гена MTHFR. Ген MTHFR кодирует фермент 5,10-метилентетрагидрофолатредуктазу, участвующую в метаболизме фолата. Напротив, фолаты необходимы в процессе превращения токсического гомоцистеина в метионин, который, в свою очередь, превращается в S-аденозилметионин (сам). Сам по себе является важным источником метильных групп для различных биохимических путей. Поэтому дефицит фолата может оказывать разнонаправленное неблагоприятное воздействие на организм.
Исследования показали, что некоторые полиморфизмы гена MTHFR как rs1801133 могут снижать ферментативную активность белка MTHFR даже на 70%, таким образом влияя на биодоступность фолатов для биохимических путей. В последние несколько лет появилось много публикаций, связывающих полиморфизмы гена MTHFR с хроническими заболеваниями. По этой причине в последнее время мы могли наблюдать «моду» на связывание полиморфизмов гена MTHFR с такими заболеваниями, как депрессия, инфаркт миокарда или проблемы с беременностью. Учитывая это, в 2017 году эксперты Общества Генетики Человека, а также Общества Гинекологов и Акушеров выпустили пост, в котором констатировали, что „оценка вариантов полиморфизмов гена MTHFR имеет небольшое значение предсказания в диагностике, проводимых на наличие причин рецидивирующих выкидышей, риск рождения ребенка с пороком развития центральной нервной системы, хромосомными аберрациями, в том числе с синдромом Дауна, риск возникновения тромбоза в области венозных сосудов, в том числе и глубоких вен, всех ишемических инсультов головного мозга, ишемической болезни сердца, отдельных видов аффективных заболеваний, нарушений психосоматического развития и умственной неполноценности или некоторых онкологических заболеваний.”
Тем не менее Общество Гинекологов и Акушеров у женщин, планирующих беременность и беременных с пониженной активностью фермента MTHFR (в частности, из-за полиморфизмов гена MTHFR) рекомендуется потребление фолатов в дозе 0,4 мг/сут увеличены еще на 0,4 мг, предпочтительно в форме активных фолатов.
Таким образом, неблагоприятные варианты гена MTHFR будут напрямую влиять не на риск развития заболеваний, таких как ишемический инсульт, а на биодоступность фолатов в организме и их возможный дефицит. Индивидуализация питания здесь заключается в дополнительном приеме людьми в группе риска активных форм фолата (желательно вместе с витамином В12) и возможном мониторинге их уровня в крови.
Приведенный выше пример также показывает, что мы не можем экстраполировать результаты исследований метаболизма одного пищевого компонента (в данном случае фолиевой кислоты) на риск развития заболеваний, связанных с его дефицитом.
Ожирение и ген FTO. Применение нутригенетических исследований при заболеваниях с гораздо более сложным этиопатогенезом, таких как ожирение, является более сложным, несмотря на то, что мы знаем, что 70% различаются в массе тела, измеряемой индексом массы тела (ИМТ, индекс массы тела), могут быть обусловлены генами. Гораздо легче с заболеваниями, зависящими от одного гена, как упомянутая ранее фенилкетонурия. Конечно, описывается так называемое моногенное ожирение, которое приводит к ожирению в раннем детстве. Однако это встречается только у нескольких процентов населения.
В контексте нутригенетики говорят о так называемом полигенном ожирении, которое может составлять до 90% случаев ожирения. Первым обнаруженным и в то же время наиболее изученным геном, предрасполагающим к ожирению, является ген FTO. Исследования показали, что носители неблагоприятного варианта полиморфизма rs9939609 гена FTO имеют массу тела больше на 3 кг, чем у людей без варианта риска, а риск развития у них ожирения в 1,67 раза выше.
Наиболее интересным с точки зрения нутригенетических исследований является ”чувствительность» полиморфизмов гена FTO к изменениям образа жизни. Было доказано, что больные ожирением с неблагоприятными вариантами гена FTO, кроме того, что они более склонны к неблагоприятное влияние западного образа жизни и, следовательно, предрасположены к ожирению, могут более эффективно снизить массу тела путем введения соответствующей диеты и физической активности, чем люди без вариантов риска.
Тем не менее, несмотря на так много обнадеживающих клинических исследований, проведенных в многотысячных популяциях, указывающих что предрасположенность к ожирению может быть записана в генах, эта „ожирение” среда имеет важное значение для выявления фенотипа ожирения.
То, что у нас есть неблагоприятные варианты «генов ожирения», не означает, что мы должны страдать ожирением. Помните — одно исследование не «худеет», и нутригенетическое исследование может представлять собой только один из многих элементов терапии человека с ожирением.
Нутригенетика — готовы ли мы к диете, основанной на генах?
Некоторые достижения нутригенетики удалось успешно внедрить в диагностические схемы, например, целиакию, непереносимость лактозы или для индивидуализации добавок (фолиевая кислота и ген MTHFR). Однако при таких сложных заболеваниях, как ожирение или сердечно-сосудистые заболевания, реализация достижений нутригенетики намного сложнее, чем при заболеваниях, определяемых отдельными генами. Таким образом, огромное количество данных, собранных в исследованиях GWAS, все еще должно быть подвергнуто более детальным клиническим исследованиям.
Проблема также в том, что многие специалисты по-прежнему не обладают достаточными знаниями в области питания и/или генетики, чтобы правильно интерпретировать нутригенетические исследования и давать советы по питанию на их основе.
Ключевым в правильной интерпретации результата нутригенетического исследования является понимание того, что он исследует только предрасположенность человека к определенному патофизиологическому состоянию или заболеванию. При целиакии только несколько процентов людей с рискованными вариантами генов HLA-DQ2 и HLA-DQ8 заболевают целиакией. Поэтому их наличие не означает автоматически констатацию целиакии, однако такой человек может реализовать соответствующие рекомендации во избежание развития заболевания.
Почему так происходит? На предрасположенность и выявление фенотипа заболевания огромное влияние оказывают факторы окружающей среды. Поэтому нутригенетическое исследование (как, впрочем, и большинство лабораторных исследований) нельзя интерпретировать отдельно от истории пациента, клинической картины и других исследований. Интерпретируя результат нутригенетического исследования, следует предположить, что данный вариант вызовет у пациента с некоторой вероятностью эффект, который чаще всего оценивается в крупных клинических испытаниях.
