Bigdata и храна Персонализираната диета помага за здравословния спектър на науката
Диета: Какво трябва да ям Siri?
Това беше впечатляващо и дотогава необичайно проучване, което двамата израелски изследователи Еран Сегал и Еран Елинав публикуваха през 2015 г. В продължение на една седмица те събраха данни от около 800 души за нивата на кръвната захар, навиците за упражнения и сън, височината и теглото и за микробната общност в червата. Участниците също трябваше да отбележат щателно в дневниците за храна какво са яли през това време. Тъй като стойностите на кръвната захар се измерват чрез сензор под кожата на всеки пет минути, само учените от Научния институт на Вайцман са имали над 1,5 милиона стойности на глюкозата в края. Сега те са сравнени с хранителните дневници.
Удивителният резултат: хората реагираха съвсем различно на консумацията на въглехидрати от захар или от бял и квасен хляб. При някои кръвната захар се покачва, докато други нямат ефект. Реакциите на приема на мазнини или сол също бяха много различни. Нивата на захар са важни, тъй като голямото повишаване на кръвта след хранене само по себе си е рисков фактор за диабет, затлъстяване, сърдечни заболявания и други метаболитни нарушения.
А микробиомът, т.е. безбройните бактерии, които мирно колонизират червата ни, се променя в зависимост от консумацията на храна. Като цяло, разнообразна микробна общност се счита за полезна за здравето. Различията в ефекта на отделните ястия върху чревната среда между съответните лица също бяха поразителни. Алгоритъм, който също обработва останалите събрани данни, помага на израелските изследователи да създават специално пригодени менюта за всеки обект. След това в по-малко проучване изследователите тестваха резултатите си, като сервираха менюта на 100 тествани лица в съответствие със специалните препоръки. Нивата на кръвната захар всъщност спаднаха и микробиомът се разнообрази.
»Всеки реагира по различен начин на определени храни. Не може да се препоръча една диета за всички «(Ерик Топол)
По този начин израелското проучване потвърди това, което отдавна се подозира. „Всеки реагира различно на определени храни“, казва Ерик Топол, кардиолог и директор на Изследователския транслационен институт „Скрипс“. „И следователно е ясно, че не можем да препоръчаме една диета за всички.“ Но така го правят досега специализираните общества. За всички това означава: Плодове, зеленчуци, бобови растения, пълнозърнести храни, ядки, риба и малки количества мляко, яйца и месо се считат за здравословни, докато твърде много храни на животинска основа, бяло брашно и захар се считат за нездравословни. Подобна диета трябва не само да осигури всички необходими хранителни вещества, но и да повлияе на заболявания като сърдечни заболявания, инсулт, диабет и рак.
Но има все повече изследователски проекти, както и стартиращи фирми, които се опитват да проектират персонализирани менюта, като оценяват големи количества данни с така наречения изкуствен интелект. Това е благодарение и на техническия прогрес: носимите носители, т.е.преносими компютри като глюкозни сензори, събират много данни без никакви усилия, масспектрометрите сканират хиляди геноми или разпознават други вещества в проба за няколко часа. Междувременно се работи по интелигентни тоалетни, които изпращат данни от изпражненията или урината директно към мобилния телефон, за да улеснят избора на храна. Преди всичко се обещава, че ще хвърли килограми и ще подобри спортните постижения.
Програмите намират модели в данните
Не само глюкозата и съставът на микробиома стават под въпрос като данни. Варианти на гени, метаболитни продукти (метаболити) или параметри като пулс, кръвно налягане и стойности на мазнини в кръвта също могат да се комбинират в програми, за да се идентифицират възможни модели или закономерности между отделните храни и здравето. „Самите програми са добре разработени и до голяма степен се основават на работа в дълбокото обучение“, казва Карстен Сухре, биоинформатик от Медицинския колеж „Уейл Корнел“ в Катар. „Тесното място вече не са програмите, а данните, които се подават.“
Той смята измерванията на глюкозата за клинично значими. Той обаче се съмнява в информативната стойност на тестовете за микроби: "Пробите на изпражненията по никакъв начин не отразяват всичко, което се случва в червата", казва Сухре. „А вариацията на микробиома в зависимост от диетата е толкова голяма, че много малко може да се каже с една или две проби на изпражненията.“ Освен това много методи могат да направят само груби твърдения за наличните бактериални семейства. „Един от двата щама на Е. coli може да бъде токсичен, а другият полезен“, казва биоинформатикът.
Ерик Топол обаче е убеден в израелския дизайн на проучването. Той се е подложил на такъв анализ. Днес всеки може да поръча съответните тестове от стартиращия "DayTwo". Потребителите могат да ги получат директно от Интернет. Други тестове на пазара правят своите заключения от генетичния състав. Има генетични тестове като »DNANudge«. Клиентът използва памучен тампон, за да изпрати проба от слюнка и по този начин информация за генетичния си грим до компанията и получава списъци за пазаруване, адаптирани към собствения му генетичен профил директно на смартфона. На някой, който има високо кръвно налягане, например се препоръчва да използва продукти с ниско съдържание на сол. Понастоящем изследователи от Imperial College London тестват системата за способността й да минимизира рисковите фактори.
Генетичният състав играе роля при наднорменото тегло
Така наречената нутригеномика е основата за генетични тестове. Това изследва как диетата и гените влияят съвместно на здравето. Защото: Геномът на двама души е 99,9 процента идентичен; Така наречените „единични нуклеотидни полиморфизми“ (SNP) са отговорни за често драстичните различия в податливостта към заболявания като затлъстяване или диабет. Гените FTO и MC4R играят роля при затлъстяването например.
Освен това има трескаво търсене на хранителни вещества, които блокират негативните ефекти от тези варианти. Например, от проучването Predimed знаем, че средиземноморската диета буферира вредния ефект, който генният вариант TCF7L2 има върху риска от сърдечни заболявания. Познаването на отделните гени обаче има малко значение. Обзорно проучване от 2015 г. разкри, че гените, използвани в конвенционалните генетични анализи, не са свързани с определени храни или метаболитни заболявания. Гените показват влияние, но това често е много незначително. Следователно еуфорията в научните среди отшумя.
Подходите, които изследват гените и метаболитите заедно, изглеждат по-обещаващи, тъй като това улеснява количественото определяне на риска, породен от генетичния подпис. Метаболитите са вещества, които се образуват по време на разграждането на храна или лекарства - като протони, киселини, протеини или голямо разнообразие от захарни молекули, включително глюкоза. Така че те са зависими от генома, но могат да формират различни модели в зависимост от генната активност. В проучване от 2014 г. Suhre филтрира някои гени, които имат формиращ ефект върху метаболизма на захарта и мазнините. „Сега имаме момент, в който тези тестове започват да работят“, казва Сухре. Такива усъвършенствани генетични анализи в момента се разработват от лабораторията Kathiresan, отделение от Харвардския университет.
Nestlé събира данни
В момента хранителният гигант Nestlé събира много данни. В Япония 100 000 потребители на „Nestlé Wellness Ambassador“ непрекъснато изпращат снимки на своите ястия до групата. Специални програми вече могат да използват тези снимки, за да определят хранителното съдържание на храната. Има и набор от инструменти, който включва изследвания на кръв и ДНК. След това потребителят получава препоръки за по-здравословна диета чрез приложението. Освен това на клиентите се продават капсули, подобни на капсулите Nespresso, с витаминизирани чайове, но също така и смутита и други подсилени закуски. Диетолозите са скептични по отношение на това, защото не е ясно дали хранителните добавки наистина помагат срещу неистовите често срещани заболявания.
Като цяло дългосрочните ефекти от персонализираното хранене са неясни. „Това е напълно непроучено“, оплаква се Хосе Ордовас, нутригенетик от университета Туфтс. Така че въпросът е: ако се придържате към тези препоръки и по този начин поддържате кръвната си картина или микробиома в желано състояние, това наистина ли ви помага да запазите здравето си в дългосрочен план? Всъщност ниските нива на глюкоза в кръвта предпазват от диабет или сърдечни заболявания?
»Персонализираното хранене се фокусира върху индивида. Но ако околната среда остава влошаваща поради няколко зелени площи и много заведения за бързо хранене, тези мерки едва ли помагат “(Анджелин Шателан)
За да се отговори на това, ще са необходими скъпи дългосрочни проучвания. Освен това често срещаните заболявания са многофакторни. „Персонализираното хранене се фокусира върху индивида“, казва Анджелин Шателан, епидемиолог от Университета в Лозана. "Но ако околната среда остава влошаваща с няколко зелени площи и много заведения за бързо хранене, тези мерки едва ли помагат."
Също така е под въпрос дали съветите изобщо ще бъдат приложени. В проучване с повече от 1600 участници от седем различни европейски държави, изследователският екип "Food4Me" показа, че хората могат да се хранят по-добре в дългосрочен план чрез индивидуални съвети. По-нататъшни проучвания обаче ще трябва да потвърдят това. Американският кардиолог Топол все още не знае как да пристъпи към съветите за диетата, тъй като препоръчват много неща, които той изобщо не харесва, например братвурст и обратно, забраняват много неща, които той обича да яде, като тиква.