Dieta dostosowana do kodu genetycznego

“Niech pożywienie będzie lekarstwem, a lekarstwo pożywieniem” – słowa wypowiedziane przez ojca współczesnej medycyny – Hipokratesa doprowadziły do wzrostu zainteresowania wpływem diety na przebieg leczenia czy łagodzenia symptomów choroby. Kiedy w 2000 roku zakończono projekt „Human Genome Project”, rozpoczęto badania nad sieciami powiązań pomiędzy genetyką, zdrowiem, a składnikami obecnymi w pożywieniu. W ten sposób powstała nutrigenomika, czyli interdyscyplinarna nauka, łącząca w sobie genetykę/genomikę wraz z dietetyką i nauką o żywieniu człowieka. Jej zadaniem przewodnim jest zbudowanie wiedzy opartej na zrozumieniu molekularnej roli składników odżywczych w procesie regulacji genów, a także znalezienie powiązań pomiędzy indywidualnymi różnicami, takimi jak polimorfizmy pojedynczych nukleotydów (SNPs), czy modyfikacje epigenetyczne, które mogą mieć konsekwencje dla zdrowia człowieka.

Obecnie prowadzone badania mają na celu zidentyfikowanie różnic na poziomie genetycznym, które wykazują znaczenie kliniczne, aby wykorzystać je do tworzenia specjalnych planów żywieniowych i rozwoju dietetyki spersonalizowanej. Dzięki temu możliwe będzie zapobieganie antagonistycznym interakcjom pomiędzy farmakoterapią, a składnikami odżywczymi podczas leczenia oraz synergistyczne wsparcie terapii, mające na celu prewencję poprzez opóźnienie i załagodzenie objawów choroby, co pomoże w ochronie zdrowia (Teegarden i in., 2012).

Możliwość przygotowania spersonalizowanej diety dla danej osoby, znajdującej się w okresie specjalnego zapotrzebowania żywieniowego, jak np.: ciąża, chemoterapia czy farmakoterapia, będzie możliwe dzięki zastosowaniu testów genetycznych, opartych na zestawie biomarkerów, które dostarczą informacji na temat potencjalnych alteracji w genach, biorących udział w metabolizmie danego składnika odżywczego. Jest to nowe podejście, które łączy w sobie wiedzę z obszaru poradnictwa genetycznego, jak i dietetycznego.

Plan diety oparty o testy genetyczne

Występowanie polimorfizmów w genach odpowiedzialnych za metabolizm składników odżywczych pozwala wyjaśnić odmienne reakcje wywołane spożyciem tych samych produktów. Wiedza ta pozwala na stratyfikowanie grup, które mogą skorzystać najwięcej z interwencji dietetycznej. Jedną z najnowszych strategii, zastosowaną do analizy powiązań pomiędzy chorobami a ekspresją genów i składnikami odżywczymi jest badanie haplotypów, czyli zbiorów alleli SNP wzdłuż regionu chromosomu. Mogą one posłużyć jako biomarkery, wykorzystywane do diagnostyki klinicznej podczas planowania zindywidualizowanej diety (Ferguson, 2009).  Analiza SNPs w populacji, pozwala na przewidzenie reakcji fizjologicznej organizmu oraz zbudowania nowych strategii terapeutycznych. Implementacja tej wiedzy, może przyczynić się do postępu w dziedzinie „spersonalizowanego żywienia” (Braicua i in., 2017).

Implementacja nutrigenomiki do praktyki dietetyków może pomóc w wyjaśnieniu sposobu manipulacji dietą na poziomie zmian genetycznych (np. SNP) i epigenetycznych, czyli modyfikacji na poziomie ekspresji genu, niezwiązane ze zmianami w sekwencji DNA, które są zaangażowane w kontrolę ekspresji genów i wpływają na wymagania dotyczące składników odżywczych w diecie (Zeisel, S. 2007).

Polimorfizm definiuje wymagania żywieniowe u osób narażonych na chorobę serca

Nadciśnienie (SBP/DBP ≥140 / 90 mmHg) jest jednym z wiodących czynników ryzyka  śmiertelności na świecie i wg badania Global Burden of Disease, był przyczyną ponad 18 milionów zgonów w 2015 roku.

Prowadzone strategie prewencyjne i lecznicze, takie jak farmakoterapia czy zmiana stylu życia, obniżają ciśnienie krwi w niewielkim stopniu. Niestety patofizjologia nadciśnienia tętniczego wciąż pozostaje niejasna, choć najnowsza analiza ludzkiego genomu wykazała, że nadciśnienie może być związane z występowaniem polimorfizmu w reduktazie metylenotetrahydrofolianu (MTHFR), enzymu odpowiedzialnego za przekształcanie homocysteiny do metioniny. Jednym z kofaktorów, biorących udział w tej reakcji jest ryboflawina (witamina B2) (McNulty i in., 2008).

Związek pomiędzy wariancją genetyczną w MTHFR a występowaniem nadciśnienia został wykazany w badaniach zespołu Horigan i in., 2010. Grupa zajęła się analizą wpływu suplementacji ryboflawiną (1,6mg dziennie przez 16 tygodni), na obniżenie ciśnienie krwi u pacjentów homozygotycznych (genotyp TT) dla wspólnego polimorfizmu 677C → T w MTHFR.

Do badań zostali zakwalifikowani pacjenci ze zdiagnozowaną przedwczesną chorobą sercowo-naczyniową, którzy zostali podzieleni zgodnie z wariancją genotypu związanego z polimorfizmem MTHFR 677C →T. Trzy grupy: (grupa 1: homozygota TT, grupa 2: heterozygota CT oraz grupa 3: homozygota wild-type CC). Wyniki wykazały, że beneficjentami suplementacji okazali się pacjenci w grupie 1, posiadający genotyp TT. Ich ciśnienie krwi zostało obniżone z 144/87 do 131/80 mmHg.

Przypadek ten jest dowodem na to, że SNPs mogą determinować, kiedy suplementacja ryboflawiną okaże się korzystna w odniesieniu do leczenia i prewencji chorób układu naczyniowo-sercowego. Dzięki tej informacji osoby z genotypem MTHFR 677 TT mogą stosować dietę bogatą w witaminę B2, która znajduje się w takich produktach jak: jaja, mleko, jogurty, kefiry, ryby -makrela, łosoś oraz rośliny strączkowe.

Kolejnym przykładem są badania prowadzone przez zespół Ramos-Lopez i in. (2017), który przeanalizował rolę dwóch polimorfizmów Arg16Gly i Gln27Glu w receptorze ADRB2 odpowiedzialnym za regulację lipolizy w tkance tłuszczowej. Założeniem grupy było stwierdzenie, iż zmienność genetyczna w ADRB2 może zaburzyć procesy fizjologiczne prowadzące do otyłości i zaburzeń lipidowych.

Genotyp 293 Gly16Gly ADRB2 może zatem przyczynić się do identyfikacji grup wysokiego ryzyka i przewidywania oporności na leczenie dietetyczne ukierunkowane na obniżenie cholesterolu.

Wyniki wykazały, że dieta o niskim poziomie energetycznym obniżyła poziom cholesterolu wśród osób z otyłością, posiadających genotyp Gly16Gly. Opisany profil może przyczynić się do zrozumienia nutrigenetyki i leczenia hipercholesterolemii w ramach obecnych zaleceń dotyczących spersonalizowanego odżywiania.

Dieta kobiet ciężarnych pomoże ochronić potomstwo od nowotworów

Naturalne związki zawarte w pożywieniu mają znaczący wpływ na zmniejszenie ryzyka zachorowania na około 30-40% nowotworów dietozależnych (Ardekani i Jabbari, 2009). Jedne z badań dowodzą, że może ono zostać zdeterminowane podczas ciąży i we wczesnym okresie poporodowym (De Assis i Hilakivi-Clarke, 2006).

Podczas badań przeprowadzonych w 2015 roku, zespół Andradea i in. wykazał, że zaplanowana odpowiednio dieta może uchronić potomstwo przed rakiem piersi, szczególnie jeśli ich matki należą do grupy zwiększonego ryzyka. Zaprezentowane wyniki dowiodły, że zwiększenie poziomu kwasów MUFA (z ang. Mono Unsaturated Fatty Acids), takich jak kwas oleinowy, cis-10-heptadekenowy, cis-13-oktadekenowy czy cis-11-eikozenowy oraz kwas CLA-10-cis-12-oktadekadienonowego, mogą przyczynić się do zmniejszenia podatności potomstwa na proces karcinogenezy w dorosłym życiu. Okazuje się, że podwyższony poziom kwasu linolowego i arachidonowego w tkance tłuszczowej u szczurów eksperymentalnych wiązał się ze zwiększonym ryzykiem rozwoju raka piersi. Występowanie efektu ochronnego w przypadku grupy otrzymującej dietę bogatą w MUFA był związany z podwyższoną ekspresją genów antyoksydacyjnych, takich jak tioredoksyną i oksygenaząhemową w gruczołach mlecznych samic.

Powyższe badania wykazują, jak ważna jest odpowiednio zaplanowania dieta w czasie ciąży, szczególnie u osób, które obarczone są ryzykiem nie tylko raka piersi, ale i raka jelita grubego czy raka prostaty. Odpowiednia interwencja dietetyczna może zatem przyczynić się do opóźnienia i obniżenia ryzyka wystąpienia choroby u kolejnej generacji.

Zastosowanie nutrigenomiki w praktyce

Zrozumienie genetycznych podstaw podatności na choroby i oraz wpływu diety na zdrowie nabiera coraz większego znaczenia w codziennej praktyce lekarskiej oraz jest ważną częścią poradnictwa genetycznego i dietetycznego (Ferguson, 2009).

Genomika żywieniowa to dziedzina, która może stać się niezbędnym narzędziem dla specjalistów od żywności i żywienia w przyszłości. Wykorzystanie żywności funkcjonalnej może być elementem, dzięki któremu porady dietetyczne będą mogły zostać dostosowane do indywidualnych potrzeb pacjentów. Istotne jest jednak, aby lekarze  wszystkich  specjalizacji mieli aktywny wkład w prowadzenie badań naukowych, a także włączanie nowej wiedzy do odpowiednich programów implementacyjnych.

Piśmiennictwo

  1. Andrade, F., Assis, S., Jin, L., Fontelles, C., Barbisan, L., Purgatto, E., Clarke, L., Ong, T. (2015) Lipidomic fatty acid profile and global gene expression pattern in mammary gland of rats that were exposed to lard-based high fat diet during fetal and lactation periods associated to breast cancer risk in adulthood. Chemico-Biological Interactions, 239, s. 118-128.
  2. Ardekani, A., Jabbari, S. (2009) Nutrigenomics and cancer. Avicenna Journal of Medical Biotechnology, 1(1), s. 9–17.
  3. Braicua, C., Mehterov, N., Vladimirov, B., Sarafian, V., Nabav, S., Atanasov, A., Berindan-Neagoe, I. (2017) Nutrigenomics in cancer: Revisiting the effects of natural compounds. Seminars in Cancer Biology, 46, s. 84–106.
  4. Ferguson, L. (2009) Nutrigenomics Approaches to Functional Foods. Journal of the American Dietetic Association, 109, s.3452-3458.
  5. Hilakiyi-Clarke, L., de Assis, S., Warri, A. (2013) Exposures to Synthetic Estrogens at Different Times During the Life, and Their Effect on Breast Cancer Risk. Journal od Mammary Gland Biology and Neoplasia, 18(1), s. 25-42.
  6. Horigan, G., McNulty, H., Ward, M., Strain, J., Purvis, J., Scott, J. (2008) Riboflavin lowers blood pressure in cardiovascular disease patients homozygous for the 677C→T polymorphism in MTHFR. Journal of Hypertension, 28(3), s. 478–486.
  7. McNulty, H., Pentieva, K., Hoey, L., Ward, M. (2008) Symposium on ‘Diet and CVD’ Homocysteine, B-vitamins and CVD. Proceedings of the Nutrition Society, 67, s. 232–237.
  8. Ramos-Lopeza, O., Riezu-Boja, J.,  Milagroa, F., Gonia, L., Cuervoa, M., Martineza, J. (2017).
  9. Differential lipid metabolism outcomes associated with ADRB2 gene polymorphisms in response to two dietary interventions in overweight/obese subjects. Nutrition, Metabolism and Cardiovascular Diseases, 17, s. S0939-4753.
  10. Teegarden, D., Romieu, I., Lelie`vre, S. (2012) Redefining the impact of nutrition on breast cancer incidence: is epigenetics involved? Nutrition Research Reviews, 25, s. 68–95.
  11. Zeisel, S., (2007) Nutrigenomics and metabolomics will change clinical nutrition and public health practice: insights from studies on dietary requirements for choline. American Journal of Clinical Nutrition, 86, s. 542–554.

 

Joanna Jurek
BSc Biomedical Science
Ulster University

Dieta dostosowana do kodu genetycznego
5 (100%) 2 votes