Artykuł: Historia terapii genowejRecenzja: Mikrobiom najmniejsze organizmy, które rządzą światem
Wybrane artykuły: Kraina genów
Nutrigenomika - jesteś tym, co jesz - czy odżywianie wpływa na nasze geny?
2018-06-18
W dobie tak ogromnego postępu technologicznego, z którym wiąże się niesamowity postęp w szeroko pojętej nauce czy medycynie, nie możemy już mówić o tym, że za wszystkie nasze problemy zdrowotne odpowiedzialne są tylko i wyłącznie geny. Nie możemy wychodzić z założenia, że geny w jednoznaczny sposób nas definiują. Kiedyś sama myśl o tym, że możemy regulować swój genom, byłaby czystą abstrakcją, historią rodem z science-fiction, ale dzisiaj staje się to faktem. Dzięki nowej dziedzinie nauki, jaką jest epigenetyka, wiemy, że sami możemy wpływać na swoją regulację ekspresji genów. Epigenetyka opisuje wpływ modyfikacji biochemicznych DNA i białek histonowych na zmienną ekspresję materiału genetycznego. Za pomocą odpowiedniego stylu życia, na który składają się między innymi zdrowa dieta i aktywność fizyczna, możemy „włączać” i „wyłączać” pewne geny, w tym również te odpowiedzialne za otyłość czy niektóre choroby.

Wraz z rozwojem epigenetyki, pojawiło się nowe pojęcie, jakim jest nutrigenomika czy też nutrigenetyka. Te dwa pojęcia odnoszą się do spersonalizowanego odżywiania, zgodnego z profilem genetycznym każdego człowieka. Nutrigenetyka analizuje zmienność pomiędzy osobnikami populacji ludzkiej oraz opisuje ich wpływa na metabolizm danych składników żywności. Dobrze wiemy, że każdy człowiek jest inny, i tutaj rzeczywiście winę możemy zrzucić na nasze DNA. Obecne w genomie polimorfizmy (SNP – Single Nucleotide Polymorhpish, polimorfizmy pojedynczych nukleotydów) sprawiają, że każdy człowiek może w nieco inny sposób metabolizować dane grupy produktów. Szacuję się, że w genomie ludzkim średnio co 300 nukleotydów występuje zmiana pojedynczego nukleotydu, co łącznie daje ok. 10 milionów SNP. Jednym z ciekawszych przykładów może być tutaj polimorfizm w genie MTHFR kodującym enzym: reduktazę metylenotetrahydrofolianową, polegający na zmianie cytozyny w pozycji 667 na tyminę. W wyniku tego polimorfizmu spada aktywność reduktazy, co niesie za sobą szereg konsekwencji. Białko MTHFR katalizuje konwersję metylenotetrahydrofolianu do metylotetrahydrofolianu. Znaczenie w tej reakcji ma także jeden z aktywnych składników diety, ryboflawina, czyli witamina B2 (jest to dobry przykład powiązania nutrigenetyki z nutrigenomiką), będąca kofaktorem tego enzymu. Metylotetrahydrofolian jest donorem grupy metylowej w reakcji konwersji homocysteiny do metioniny. W wyniku SNP w genie MTHFR wzrasta poziom homocysteiny, nawet o 21 procent, co wiąże się z obniżeniem poziomu metioniny. Idąc dalej tym tropem i obserwując jak wszystko w naszym organizmie sprytnie się ze sobą łączy, pojawia się problem z pochodną metioniny, S-adenozylometioniną, która bierze udział w reakcjach metylacji DNA i białek histonowych (zmiany epigenetyczne, epigenetyczna regulacja transkrypcji). Może to prowadzić do zaburzenia ekspresji genów, ale należy również pamiętać, że podwyższony poziom homocysteiny jest jednym z czynników ryzyka w chorobach układu krążenia. A skoro już o chorobach układu krążenia mowa, to można tutaj wspomnieć o metabolizmie kofeiny, choć może to być informacja, która nie spodoba się wszystkim fanom kawy. Okazuje się, że polimorfizm w genie CYP1A2, kodującym enzym zaangażowany w początkowe etapy metabolizmy kofeiny, może skutkować różnym czasem rozpadu tego składnika w ludzkim organizmie. Osoby wolniej metabolizujące kofeinę powinny ograniczyć jej spożycie, gdyż wiąże się to ze zwiększonym ryzykiem zawału serca. W genach zapisana jest również nasza zdolność do detoksyfikacji organizmu. Ludzie z różną wrażliwością reagują na szkodliwe substancje, jednak codziennie jesteśmy narażeni na ich działanie. Najlepszym sposobem na to, aby nasz organizm walczył z nimi na maksymalnym poziomie, jest odpowiednio zbilansowana dieta. Wiele składników aktywnych żywności walczy z wolnymi rodnikami, które często są skutkiem stresu pojawiającego się w komórkach ludzkiego organizmu. Są to przede wszystkim przeciwutleniacze, ale pojawia się też gen SOD2, kodujący dysmutazę ponadtlenkową wymiatającą z organizmu wolne rodniki. Podobnie jak w przypadku genu MTHFR, zmiana cytozyny na tyminę, lub co gorsza pojawienie się dwóch tymin, sprawia, że część struktury enzymu ulega zniszczeniu, co skutkuje zmniejszeniem aktywności dysmutazy nawet o 40 procent. Osoby z takim polimorfizmem powinny włączyć do swojej diety sporą ilość warzyw i owoców bogatych w przeciwutleniacze.

Dzięki analizie polimorfizmów możemy zyskać wiedzę o tym, w jaki sposób dobrać indywidualny system żywienia i zapobiec chorobom dietozależnym, takim jak otyłość, niektóre nowotwory, cukrzyca czy nadciśnienie. Nutrigenomika z kolei opisuje wpływ żywności na ekspresję genów. Pojawia się tutaj pojęcie bioaktywnych składników diety oraz żywności funkcjonalnej. Połączenie analizy nutrigenetycznej wraz z wiedzą nutrigenomiczną pozwala dobrać indywidualną dietę, zapewniającą zdrowie i dobre samopoczucie na długie lata. Niezależnie od występujących w populacji polimorfizmów genetycznych, bioaktywne składniki diety mogą działać na dwóch poziomach w procesie ekspresji genów:

  1. Jako czynniki regulujące strukturę chromatyny, co wpływa na aktywację lub represję procesu transkrypcji, czyli decyduje o tym, które geny będą transkrybowane (aktywne), a które nie
  2. Jako czynniki regulujące w sposób bezpośredni aktywność receptorów jądrowych i poziom transkrypcji genów, które te receptory regulują (czyli działanie czynników transkrypcyjnych).


Żywność funkcjonalna to żywność, której spożywanie w udowodniony naukowo sposób niesie ze sobą korzyści zdrowotne i poprawia wiele funkcji ludzkiego organizmu. Bardzo często są to naturalne produkty żywieniowe, przede wszystkim świeże warzywa i owoce, ale mogą także zostać wzbogacone w minerały i witaminy w sposób sztuczny. Jednak najważniejszym elementem żywności są jej bioaktywne składniki, które oddziałują na nasz organizm, w tym również na materiał genetyczny. Ze względu na istnienie opisanych wcześniej polimorfizmów genetycznych mogą być one metabolizowane w różny sposób, jednakże pewny jest ich wpływ na ekspresję genów. Wiele z nich wchodzi również w skład istotnych dla naszego zdrowia i funkcjonowania enzymów. Oto kilka przykładów, w jaki sposób te składniki wpływają na materiał genetyczny:

  • niacyna kontroluje strukturę telomerów
  • magnez bierze udział w naprawie i replikacji DNA, jest kofaktorem polimeraz
  • wapń hamuje powstawanie pęknięć w chromosomach
  • witaminy C i E działają jako przeciwutleniacze
  • cynk jest kofaktorem wielu enzymów


Bardzo istotną działalnością bioaktywnych składników diety jest ich wpływ na aktywność czynnika transkrypcyjnego NF-KB. Jest on elementem wielu szlaków sygnałowych, ale bierze także udział w procesie kancerogenezy. Substancje takie jak na przykład kwercetyna (obecna w cebuli czy czosnku), sulforafan (obecny w brokułach) czy kurkumina (główny składnik aktywny kurkumy) hamują aktywność tego czynnika transkrypcyjnego, co świadczy o ich aktywności przeciwnowotworowej. Niedobory w diecie innych składników bioaktywnych, takich jak kwas foliowy, metionina czy selen mogą prowadzić do hipometylacji DNA, co skutkuje niewłaściwą ekspresją genów i niestabilnością genetyczną. Aktywność metylotransferaz odpowiedzialnych za metylację DNA może być aktywowana między innymi przez polifenole. Jednym z ich najbardziej aktywnych przedstawicieli jest galusan epigalokatechiny obecny w zielonej herbacie. Hamuje on aktywność metylotransferaz wiążąc się z ich centrum aktywnym. Innymi związkami, które ograniczają poziom metylacji DNA są między innymi: katechina, epikatechina, fistetina czy myricetina. Prawdopodobnie konkurują one z cytozyną oraz grupami metylowymi, co uszczupla pule donorów metylowych i zaburza proces metylacji.

Chorobą naszych czasów zdecydowanie stała się otyłość. Wiąże się ona nie tylko z nadmiarem tkanki tłuszczowej w organizmie, ale także z niewydolnością wielu narządów czy zwiększonym ryzykiem wielu chorób. Czy rzeczywiście winę za nasz wygląd możemy zrzucić na geny? Czy otyłość jest dziedziczna? Weźmy pod uwagę fakt, że nikt nie rodzi się otyły. Dziedziczymy tylko pewne skłonności i predyspozycje, a to, co z nimi zrobimy, zależy już od nas i naszego trybu życia. Badania prowadzone na Uniwersytecie Stanford w USA wykazały, że stosując zalecenia żywieniowe oparte na analizie polimorfizmów genetycznych przynoszą 2-3 krotnie lepsze rezultaty niż tradycyjna dieta. W 2001 roku zidentyfikowano sześć genów, które mogłyby być związane z monogeniczną otyłością. W 2008 roku bardziej zaawansowane badania rozszerzyły ten wynik o kolejne geny: łącznie 8 genów związanych z monogeniczną otyłością i 4 geny związane z otyłością poligeniczną. Jakieś 150 mutacji utraty funkcji może być powiązanych ze zwiększoną masą ciała, jednakże zdarzają się też takie polimorfizmy, które prowadzą do ochrony przed nadmiernym wzrostem wagi. Jednymi z najczęściej opisywanych genów związanych ze zwiększoną predyspozycją do otyłości są geny MC4R i FTO. Jednakże same mutacje czy też polimorfizmy w tych genach nie powodują same z siebie zwiększania masy ciała, są związane z podażą pokarmu (food intake) oraz z nawykami żywieniowymi. Osoby z polimorfizmami w tych genach mają faktycznie większe ryzyko otyłości, ale przy odpowiednio zbilansowanej diecie i odpowiedniej aktywności fizycznej zachowają prawidłową wagę ciała i zdrowie. Badania dowodzą, istnieje korelacja pomiędzy nawykami żywieniowymi a aktywnością opisanych wcześniej genów. Dieta bogata w niezdrowe tłuszcze u osób z polimorfizmem w FTO może prowadzić do jeszcze większego ryzyka otyłości. Różne warianty genu FTO mogą zwiększać to ryzyko od 20 do 30 procent, podobnie jak w przypadku genu MC4R. Jednakże coraz więcej badań dowodzi, że predyspozycje genetyczne nie są wyrokiem – wiele osób, które w swoim genomie ma tak zwane „geny otyłości”, niekoniecznie musi stać się otyła.

Wraz z rozwojem epigenetyki, nutrigenetyki i nutrigenomiki możemy być pewni, że jakość ludzkiego życia z pewnością ulegnie poprawie, zwłaszcza w dziedzinie chorób dietozależnych. Dzisiaj dietetyka nie zajmuje się tylko odchudzaniem, choć powyższe nauki zdecydowanie mogą jej w tym bardzo pomóc, ale jest też dziedziną, która pomaga leczyć wszelkie choroby. Odpowiednio zbilansowana dieta zmniejsza ryzyko zachorowalności na wiele z nich, a dbałość o systematyczną aktywność fizyczną jest dodatkowym elementem, który zapewnia ludziom zdrowie i lepsze samopoczucie. Spersonalizowana dieta, zgodna z analizą polimorfizmów, w połączeniu z wiedzą o bioaktywnych składnikach diety, może przynieść niesamowite rezultaty. Teraz nie jest to już kwestia wiary, tylko wiedzy. Wiele badań naukowych skupia się obecnie na wpływie odżywiania na ludzki genom, a osiągane wyniki bywają zaskakujące. Należy pamiętać, że geny są istotnym elementem definiującym nasze cechy, ale nie zapominajmy o tym, że sami też mamy coś do powiedzenia. Być może nadal brzmi to nieco abstrakcyjnie i niesamowicie, ale dzięki diecie oraz stylowi życia możemy wpływać na ich ekspresję. Wychodzi na to, że prawdziwe jest powiedzenie: „Każdy jest kowalem swojego losu”.


Czytaj więcej: Nutrigenomika i przeciwutleniacze


Bibligorafia: 
1. Gętek M., Czech N., Fizia K., Białek-Dratwa A., Muc-Wierzgoń M., Kokot T., Nowakowska-Zajdel E. 2013. Nutrigenomika – bioaktywne składniki żywności. Postępy Higieny i Medycyny -Doświadczelnej 67: 255-260
Koziołkiewicz M. 2009. Koncepcje nutrigenomiki. Biotechnologia 4 (87): 9-34

2. Sales N.M.R., Pelegrini P.B., Goersch M. C. 2014. Nutrigenomics: Definitions and Advances of This New Science. Journal of Nutrition and Metabolism: 1-6

3. Choquet H. I Meyre D. 2011. Genetics of Obesity: What have we learned? Current Genomics 12: 169-179

Źródła internetowe:
http://biotechnologia.pl
http://lifegenetics.pl
https://www.hsph.harvard.edu

KIM JESTEŚMY?

Fundacja Wspieramy.org
41-400 Mysłowice, ul. Hutnicza 10
KRS: 0000581489, NIP: 6342848742

Dane kontaktowe:
e-mail: fundacja@wspieramy.org

Informacje o fundacji
Fundacja powstała z inicjatywy firmy Polfendo,

CELE STATUTOWE FUNDACJI
1) Celem podstawowym jest działalność popularnonaukowa, wspieranie zdrowego stylu życia i popularyzacja profilaktyki prozdrowotnej.
2) Obok celu podstawowego działalnść Fundacji obejmuje również wspieranie swoich członków w trudnych chwilach związanych z leczeniem i rekonwalescencją.

Dziękujemy za pomoc i wsparcie przy realizacji projektów fundacji. Dziekujemy zarówno za pomoc finansową, materialną jak i pomoc bezpośrednią

DANE KONTAKTOWE

Genweb.pl - genetyka, zdrowie, styl życia
41-409 Mysłowice, ul. Hutnicza 10
tel: 601 602 100
e-mail: info@genweb.pl

FORMULARZ KONTAKTOWY
Jeżeli mają Państwo jakiekolwiek pytania dotyczące naszej oferty, zapraszamy do kontaktu telefonicznego, poprzez adres e-mail lub wypełniając poniższy formularz. Odpowiemy w możliwie krótkim czasie.