Żywność funkcjonalna.

Dobrym wstępem do zagadnienia nutrigenomiki jest pojęcie żywności funkcjonalnej. Jest to żywność, która nie tylko posiada odpowiednie wartości żywieniowe, lecz także, udowodnione naukowo korzyści zdrowotne zdolne poprawić jedną lub więcej funkcji ludzkiego organizmu. Zawsze, gdy układa się dietę dla określonej grupy ludzi (sportowców, kobiet w ciąży, osób starszych) mowa jest o żywności funkcjonalnej. Żywność taka wpływa na określoną funkcje fizjologiczną, np.: spadek ciśnienia lub poziomu cukru we krwi. Funkcjonalne produkty żywieniowe mogą występować w formie naturalnej lub zostać wzbogacone sztucznie, np.: w błonnik, witaminy, minerały i probiotyki. Dieta bogata w wapń, antyoksydanty, kwas foliowy i błonnik zalecana jest osobom, które chcą przeciwdziałać rozwojowi raka jelita grubego. Za wszystkimi tymi oddziaływaniami składników diety kryją się procesy molekularne badane przez nutrigenomikę.
 

Oddziaływania składników diety i materiału genetycznego.

Bioaktywne składniki diety mogą być metabolizowane w różny sposób ze względu na istnienie polimorfizmów genetycznych. Jednym z głównych zadań nutrigenomiki jest mapowanie tych polimorfizmów i badanie ich interakcji z żywnością. Wiemy, że składniki diety wpływają na ekspresję materiału genetycznego na kilku płaszczyznach. Część z nich reguluje strukturę chromatyny, co przekłada się na aktywację lub represję transkrypcji DNA. Składniki diety regulują bezpośrednio aktywność receptorów jądrowych i pośrednio poziom transkrypcji genów kontrolowanych przez receptory. Wiele powszechnych składników diety wchodzi w skład ważnych enzymów lub wpływa na DNA w istotny sposób.

• niacyna – substrat polimerazy poli(ADP)-rybozy - kontroluje strukturę telomerów
• cynk – jest kofaktorem wielu enzymów antyoksydacyjnych i endonukleazy IV, jest także komponentem glikozylazy OGG1 usuwającej 8oxoG
• magnez – jest kofaktorem polimeraz, bierze udział w naprawie i replikacji DNA         
• cholina – wpływa na metylacje wysp CpG, zapobiega uszkodzeniom DNA
• witaminy C i E – hamują utlenianie zasad nukleinowych
• wapń – hamuje powstawanie pęknięć w chromosomach

Nutrigenomika koncentruje się na badaniu polimorfizmów genetycznych. Mają one swoje odzwierciedlenie w polimorfizmach białek, różnice w ich budowie przekładają się na zmiany w funkcjonowaniu organizmu. Znaleziono szereg zależności; kofeina jest w stanie doprowadzić do zmniejszenia masy kostnej, lecz jedynie w przypadku obecności wariantu TaqI genu VDR, delecja w genie GSTM1 zmniejsza ryzyko wystąpienia nowotworów płuc wskutek znacznego spożycia warzyw z rodziny kapustowatych, udowodniono, że polimorfizmy PPAR-α są odpowiedzialne za genetyczne uwarunkowanie otyłości.

Wyjątkowo interesujące są badania dotyczące kwasów tłuszczowych. Pełnią one ważną rolę związków sygnałowych i regulują aktywność czynników transkrypcyjnych, co za tym idzie hamują one lub aktywują ekspresję określonych genów.

Na szczególną uwagę zasługują długołańcuchowe kwasy tłuszczowe z rodziny n-3 PUFA, które występują w wysokich stężeniach w tłuszczu ryb. Suplementacja PUFA n-3 wpływa na ekspresję genów na drodze oddziaływania na wiele kluczowych jądrowych czynników transkrypcyjnych, takich jak: PPAR-α, PPAR-γ i HNF- α.

Ważnym dla nutrigenomiki odkryciem było odnalezienie polimorfizmu L162V w genie kodującym PPAR-α, wersja ta wykazujące dużo mniejszą aktywność transkrypcyjną. Dodatkowo odkryto, że u nosicieli allelu G/G genu APOA1 stosowanie diety bogatej w PUFA zwiększa ryzyko choroby miażdżycowej.

Fitosterole są II-rzędowymi alkoholami sterydowymi, które obniżają ilość cholesterolu LDL we krwi. Także i w tym przypadku zmienność genetyczna wpływa na skuteczność przyjmowania fitosteroli, jako składników pokarmowych. Osoby posiadające polimorfizm ABCG8 oraz C1289A genu NPC1L1 wykazują się większym spadkiem cholesterolu LDL podczas przyjmowania fitosteroli. Z kolei odkryto, że stosowanie fitosteroli u pacjentów posiadających specyficzną wersję genu APOE4 jest bezcelowe, gdyż nie zaobserwowano u nich obniżenia poziomu cholesterolu.

Nutrigenomika obecnie

Lekarze i dietetycy kładą duży nacisk na suplementacje witaminami oraz makro- i mikro- elementami. Pełnią one ważna role w funkcjonowaniu organizmu, część z nim wpływa w znaczący sposób na materiał genetyczny komórki. Witaminy C i E chronią zasady nukleinowe przed utlenieniem, kwas foliowy chroni przed podwójnym pęknięciami. Z drugiej strony dowiedziono, że nadmiar witaminy B2, kwasu pantotenowego i biotyny prowadzi do pęknięć DNA. W obecnych czasach naukowcy starają się za wszelką cenę znaleźć równowagę w podawaniu witamin i minerałów.

Powstają narzędzia matematyczne pomocne nutrigenomice. Współczynnik NIOR został zaprojektowany do klasyfikacji fenotypów podatnych na rozwój odporności na insulinę w odpowiedzi na wysoką zawartość węglowodanów lub tłuszczów w pożywieniu. Za pomocą NIOR podzielono pacjentów na fenotypowo wrażliwych na zawartość glukozy w diecie oraz fenotypowo wrażliwych na zawartość tłuszczu w diecie.

Niestety na postępie w dziedzinie nutrigenomiki skorzystali też oszuści i znachorzy, którzy oferują „żywność DNA”, rzekomo naprawiającą ludzki materiał genetyczny. Większość ludzi ma nikłe pojęcie o oddziaływaniu ze sobą składników diety i ich wpływie na ludzki organizm, w rozjaśnieniu sytuacji nie pomagają przestarzałe podręczniki, zafałszowana wiedza, na jaką można się natknąć się w internecie i słabe poznanie wpływu składników diety na ludzki genom. Nie mniej nutrigenomika staje się powoli standardowym narzędziem do walki z chorobami niedokrwiennymi i z niealkoholowym stłuszczeniowym zapaleniem wątroby.

Znajomość mechanizmów molekularnych i indywidualnych uwarunkowań genetycznych pozwoli w przyszłości projektować dietę przeznaczoną dla określonych populacji i pojedynczych osób. Wróży to dobrą przyszłość medycynie spersonalizowanej.

Przeczytaj również:

Koniec z dietą bezglutenową?

Leczenie żywieniowe w walce z rakiem

Łukasz Kałużny
portal Biotechnologia.pl

http://www.fzm.viamedica.pl
http://www.biotech.umk.pl
http://www.izoo.krakow.pl