Нутригеномика: как гены влияют на пищевые потребности и здоровье

Автор: Марзия Хан

Рецензент: Даниэль Эллис, бакалавр наук

Нутригеномика, или нутриционная геномика, изучает взаимодействие генов и питания, а также то, как варианты генов влияют на реакцию организма человека на определенные питательные вещества. 1 Взаимодействие генов и рациона — это двусторонний процесс, который может влиять на здоровье и течение заболеваний у отдельных людей. Подходы, позволяющие определить эти взаимодействия на клеточном и молекулярном уровнях, могут помочь в разработке пищевых стратегий, адаптированных к геному каждого человека. 2

Генетический план питания

Нутригеномика предполагает использование различных научных областей, включая биохимию, физиологию, нутрициологию, геномику, протеомику, метаболомику, транскриптомику и эпигеномику, для изучения и понимания двунаправленных взаимодействий между различными генами и питательными веществами на молекулярном уровне. 2

Выявление взаимосвязей между генами и питательными веществами может помочь в разработке индивидуальных диет, соответствующих генотипу каждого человека. 3 Такое понимание и разработка персонализированной диеты могут облегчить симптомы уже имеющихся заболеваний, а также предотвратить развитие новых, особенно нетрансмиссивных хронических заболеваний (НТЗ), которые представляют собой серьезную проблему для общественного здравоохранения во всем мире. 3

Пример взаимодействия генов с пищей можно проследить на примере генов, отвечающих за переваривание и усвоение углеводов и жиров. 4 Два полиморфизма генов, rs1042714 и rs1042713, связанные с геном ADRB2, который кодирует β2-адренергический рецептор, приводят к снижению скорости выведения углеводов из клеток, что впоследствии может привести к развитию таких заболеваний, как сахарный диабет 2-го типа, ожирение и метаболический синдром. 4

Кроме того, ген, кодирующий ядерный рецептор (гамма-рецептор), известный как PPARG, стимулирует пролиферацию пероксисом, что регулирует транскрипцию различных генов, участвующих в метаболизме липидов и углеводов в мышечной ткани, а также в воспалительных процессах. 4

По мнению исследователей, участок гена PPARG, состоящий из олигонуклеотидного полиморфизма rs1801282, повышает чувствительность к инсулину, уровень общего холестерина, липопротеинов высокой плотности, а также способствует более активному использованию глюкозы, что является защитным механизмом от ожирения и сахарного диабета. 4

Персонализированные диеты

Внедрение нутригеномики может привести к более персонализированному подходу как к питанию, так и к здоровью в целом. Питание играет важную роль в поддержании здоровья — от профилактики заболеваний до повышения работоспособности и общего качества жизни. 5

Известно, что у разных людей реакция на одно и то же количество потребляемых продуктов может быть разной. Например, в течение последних 20 лет считалось, что пищевой холестерин приводит к изменению уровня холестерина в плазме крови, однако это может зависеть от индивидуальных особенностей. Кроме того, некоторые различия в реакции на пищевой холестерин обусловлены генотипом. 5

Персонализировать рацион в целом может быть не так просто, как подобрать необходимое количество питательных веществ, которые можно получать с помощью пищевых добавок. 5 Цель персонализации питания зависит от генотипа и метаболических особенностей конкретного человека, поэтому сначала необходимо определить, кто из пациентов реагирует на персонализированные диеты, а кто нет. 5

Практическое применение персонализированных диет может быть сопряжено с трудностями, поскольку у каждого человека свои потребности и реакция на компоненты рациона. Этот вопрос активно изучается в рамках нутригеномики, чтобы определить, какие различия обусловлены наследственными вариациями генетических последовательностей. 5

Вызовы и противоречия

С годами проблемы, связанные с питанием, эволюционировали: от поиска решений для устранения дефицита питательных веществ, вызванного неправильным выбором продуктов, до борьбы с дисбалансом калорий, вызванным несбалансированным рационом. 5 Из-за этого отношение потребителей к продуктам питания изменилось: теперь они боятся не только острых отравлений, но и долгосрочного ухудшения здоровья. 5

Для того чтобы составить индивидуальный рацион и следить за своим здоровьем, необходимо будет персонализировать весь рацион, а не отдельные продукты, а это значит, что потребности в питательных веществах должны учитываться при употреблении любых продуктов. 5

Такой подход к составлению комплексных рационов, при котором человеку ежедневно доставляют все необходимые блюда и продукты в соответствии с его потребностями в питательных веществах, может привести к печальным последствиям, лишив людей традиционной радости от разнообразия открытого рынка продуктов питания. Следовательно, такой подход может быть не для всех. 5

Однако подходы, сочетающие в себе возможность удовлетворения пищевых потребностей и при этом предоставляющие свободу выбора, могут оказаться более приемлемыми. 5 Кроме того, разработка диет, основанных на метаболических, функциональных и когнитивных потребностях, может стать первым шагом на пути к тому, чтобы помочь тем, кто стремится к здоровому питанию, с помощью уже существующих на рынке продуктов и устройств удовлетворить потребительский спрос. 5

Этические аспекты персонализированных диет, основанных на нутригеномике, которая включает в себя генетическое тестирование для получения рекомендаций по питанию, связаны с недостаточной осведомленностью о рисках, поскольку избежать неизвестных рисков может быть непросто. 6 Принцип предосторожности гласит, что следует проявлять осторожность и воздерживаться от действий, если невозможно предвидеть риски. Персонализированные диеты, основанные на генотипе, нельзя назвать абсолютно безопасными. 6

От исследования к реальности

Одно из первых исследований в области диетологии включало использование технологии протеомики для выявления биомаркеров, которые демонстрируют реакцию мононуклеарных клеток периферической крови (МКПК) на экстракт изофлавонов в рационе женщин в постменопаузе. 7

С помощью протеомики в мононуклеарных клетках периферической крови удалось выявить взаимодействие протеома и рациона в постпрандиальном состоянии после приема различных видов пищи. Это показало, что некоторые продукты увеличивают или уменьшают количество белков, реагирующих на окислительный стресс и повреждение ДНК. 7 Это может продемонстрировать эффективность подходов к регулированию рациона для улучшения состояния людей с хроническими заболеваниями. 7

В рамках различных исследований, в том числе с использованием метаболомики, поскольку метаболиты являются продуктами питания и метаболизма, эти аналитические инструменты позволяют оценить биохимические и физиологические пути, связанные с метаболическими биомаркерами, указывающими на питание или заболевание. 7

Интересно, что у людей с ожирением или диабетом 2-го типа есть специфические метаболические особенности, связанные с видами липидов и аминокислот. Их выявление может помочь в составлении индивидуальной диеты, состоящей из продуктов с низким гликемическим индексом, а не с высоким, что положительно скажется на здоровье. 7

В целом нутригеномика в здравоохранении может стать инновационным подходом к профилактической медицине и помочь в лечении хронических заболеваний, в том числе диабета 2-го типа и ожирения. 7

Ссылки

1. Кливлендская клиника. Как нутригеномика может повлиять на ваш рацион. Кливлендская клиника. 14 декабря 2023 года. По состоянию на 5 января 2024 года. https://health.clevelandclinic.org/how-does-nutrigenomics-work.
2. Ахлувалия М. К. Нутригенетика и нутригеномика — персонализированный подход к питанию. Достижения в области генетики. Опубликовано в сети в 2021 году: 277–340. doi:10.1016/bs.adgen.2021.08.005
3. Sales NM, Pelegrini PB, Goersch MC. Нутригеномика: определения и достижения этой новой науки. Журнал «Питание и метаболизм». 2014;2014:1-6. doi:10.1155/2014/202759
4. Веснина А., Просеков А., Козлова О., Атучин В. Гены и пищевые предпочтения, их роль в персонализированном питании. Гены. 2020;11(4):357. doi:10.3390/genes11040357
5. Герман Дж. Б., Живкович А. М., Даллас Д. К., Смиловиц Дж. Т. Нутригеномика и персонализированные диеты: что они дадут пищевой промышленности? Ежегодный обзор пищевых наук и технологий. 2011;2(1):97-123. doi:10.1146/annurev.food.102308.124147
6. Гёрман У., Мазерс Дж. К., Гримальди К. А., Альгрен Дж., Нордстрём К. Достаточно ли мы знаем? Научный и этический анализ основ персонализированного питания на основе генетических данных. Genes & Nutrition. 2013;8(4):373-381. doi:10.1007/s12263-013-0338-6
7. Бреннан Л., де Роос Б. Нутригеномика: извлеченные уроки и перспективы на будущее. Американский журнал клинического питания. 2021;113(3):503-516. doi:10.1093/ajcn/nqaa366

Последнее обновление: 24 января 2024 г.