Диета и генетика
Научна подкрепа: Професор доктор. Анет Шюрман
Хората обработват храната по различен начин, в зависимост от гените си - и диетата им от своя страна влияе кои наследствени фактори се активират. Това е основната предпоставка на нутригеномиката. Тази посока на науката трябва да направи възможно разработването на препоръки за хранене, съобразени с индивидуалността. Целта е да се подобри лечението и профилактиката на метаболитните заболявания.
Дали хлябът и маслото увеличават риска от диабет зависи не само от самия хляб, но и от генетичния състав на човека, който го яде. Казано по-просто, това е основното предположение за нутригеномиката. Изследователите в тази област предполагат, че индивидуалните генетични характеристики контролират как нашият метаболизъм реагира на храната. А тази храна от своя страна влияе върху генетичния ни състав (геном). Резултатът: диета, която е здравословна за един човек, може да увеличи риска от диабет при друг.
Досега свързаните с диетата заболявания затлъстяването (Затлъстяване), метаболитен синдром и Диабет тип 2 във фокуса на нутригеномните изследвания. Но също и с развитието на автоимунното заболяване Диабет тип 1 възможни са взаимодействия между генетичния грим и хранителните компоненти.
Нутригеномиката използва геномични технологии, т.е. генния анализ, транскриптомиката (цялата информационна РНК, която се генерира от активни гени в клетката в определен момент от времето), протеомика (цялото количество протеини, които присъстват в организма или в присъстват определени органи) и метаболомика (анализ на всички характерни метаболитни свойства на клетка или в кръвната плазма).
Изследване на диабета: цели на нутригеномиката при изследване на диабет тип 2
Изследователите работят по въпроса как рисковите гени за диабет тип 2, диета и метаболизъм взаимодействат помежду си. За целта първо трябва да идентифицират отделни генни варианти, т.е.рискови гени, които правят хората податливи на болест.
Използвайки такива рискови гени и други метаболитни улики, изследователите биха могли да установят кои хора са особено изложени на риск от развитие на диабет тип 2. След това те биха могли да получат индивидуална хранителна терапия и насочени препоръки за начина на живот, съобразени с техния хранителен статус, възраст, състав на тялото, ниво на упражнения и геном. Такива стратегии може би биха могли да подпомогнат профилактиката и лечението на диабет тип 2 в бъдеще.
Добре е да се знае:
Генните варианти са отговорни за реакциите, които метаболизмът дава на съответната храна.
Как генните варианти могат да повлияят на телесното тегло?
Повишеното телесно тегло е предимно полигенно, т.е. че няколко модифицирани гени имат влияние в различни комбинации. С помощта на широкомащабни широкомащабни проучвания, така наречените GWAS (проучвания за асоцииране в целия геном), са открити между 200 и 300 гена или локализации в генома, които са свързани със затлъстяване или диабет тип 2.
Изглежда също така, че не една и съща диета е еднакво ефективна за всички хора в поддържането на стройност. Изследователите вече са открили някои генни варианти, които влияят коя диета и начин на живот са особено полезни за кого. Те контролират например колко някой напълнява чрез прием на мазнини или дали човек отслабва по-ефективно чрез промяна в диетата или чрез упражнения. Основният ген за затлъстяване е FTO и хората, които носят рисков вариант, са по-тежки. Те обаче могат да противодействат на това чрез упражнения и намален прием на храна. Като пример ще вземем няколко примера за взаимодействия между рисковите гени и храненето.
Един пример се отнася до производството на захар в черния дроб. Той се увеличава с количеството свободни мастни киселини, което човек поглъща чрез храната. Ако обаче черният дроб произвежда повече захар от необходимото, това също нарушава метаболизма на захарта. Изследователски екип откри генен вариант за протеин в черния дроб, който свързва свободни мастни киселини и контролира производството на захар при хората.
В зависимост от това кой генен вариант има човек за този протеин, той или тя реагира силно на свободните мастни киселини - със значително производство на захар или не толкова силно. В резултат на това тя изглежда наддава повече или по-малко и съответно има генетично обусловен по-висок или по-нисък риск от диабет. Този вариант на гена със сигурност е само един фактор за многофакторно събитие, както показва следващият пример.
Мазнините насърчават инсулиновата резистентност
Нутригеномиката е идеално подходяща за изследване на механизмите, които протичат при развитието на диабет тип 2. Сега са известни няколко генни варианта, които увеличават риска от диабет тип 2 и могат да бъдат предизвикани от диета. В зависимост от генетичния им състав (наличието на определени полиморфизми, т.е. малки промени в генома), хората метаболизират мазнините, въглехидратите и фолатите по различен начин.
Провъзпалителният цитокин IL-6 например повишава нивото на кортизол в кръвта, което от своя страна насърчава инсулиновата резистентност. Кортизолът е известен като хормон на стреса, но също така играе роля в регулирането на енергийния баланс. Учените са открили генетични варианти на IL-6, които увеличават риска от диабет. Какво общо има храната с нея? Хранителните компоненти, включително наситените мастни киселини, могат да стимулират производството на този цитокин IL-6 и по този начин да насърчат инсулиновата резистентност.
Гени в риск от мастна чернодробна болест и тяхното диетично взаимодействие
Гените PNPLA3, TM6SF2, GCKR и MBOAT7 са най-важните, които допринасят за развитието на затлъстяване на черния дроб. PNPLA3 кодира ензим, който разгражда ненаситените мастни киселини, процес, който е ограничен, когато е налице генетичен вариант. Проучванията показват, че хората с мутация са се възползвали от диета с високо съдържание на омега-3 мастни киселини.
Също така беше забелязано, че юношите, носещи PNPLA3 рисков ген, развиват мастен черен дроб с малко консумация на подсладени напитки и че от друга страна, яденето на зеленчуци ги предпазва от него. Регулаторът на глюкокиназата GCKR играе важна роля в метаболизма на захарта и варианти на този ген индиректно увеличават приема на глюкоза в черния дроб и по този начин увеличават синтеза на мазнини.
Следователно хората, които носят рисковия ген, трябва да ограничат консумацията на захар (глюкоза и фруктоза). MBOAT7 също играе роля в метаболизма на мазнините и хората с рисков вариант се възползват от диета, която съдържа малко въглехидрати и малко наситени мастни киселини.
Влияние на гените върху съхранението на мазнини
Друг ген, наречен IFI16 (IFI202b при мишки), насърчава съхранението на мазнини. Той е забележимо активен в мастната тъкан на хората с наднормено тегло. Повишената активност на гена изглежда насърчава освобождаването на ензим в мастната тъкан, който е отговорен за производството на кортизол. Той също така стимулира диференциацията на мастните клетки и инхибира превръщането на белите в кафяви мастни клетки, които имат предимството да изгарят значително повече енергия.
Резултатите допринасят за по-доброто разбиране на молекулярната регулация на съхранението на мазнини и за изясняване на свързаните с тях болестни механизми, които участват в развитието на затлъстяването и диабета.
С упражнения пълнозърнест хляб или витамини срещу диабет?
Генът TCF7L2 значително увеличава риска от диабет, включително гестационен диабет. Има няколко варианта на този ген: Носителите на определен вариант се възползват от консумацията на пълнозърнести продукти. С 50 грама пълнозърнест хляб в ежедневното ви меню имате 10 процента по-нисък риск от диабет. Хората с други генни варианти, от друга страна, биха могли да намалят риска от диабет по-ефективно, ако се упражняват и по този начин регулират теглото си.
Известно е, че редица витамини имат антидиабетни ефекти. Например, витамин D може не само да окаже пряко влияние върху функцията на бета клетките, но също така да повлияе на гени, които от своя страна контролират функцията на бета клетките в панкреаса. Това са само няколко примера за многобройните взаимодействия между храната и гените.
Цели на нутригеномиката при изследване на диабет тип 1
Проучвания при деца с повишен риск от диабет тип 1 показват, че храненето в ранна детска възраст влияе върху развитието на автоимунитет на островчета и диабет тип 1. Автоимунитетът на островчета означава, че се образуват антитела, които са насочени срещу компонентите на произвеждащите инсулин бета клетки и показват развитието на диабет тип 1.
Досега обаче имаше противоречиви резултати по въпроса как взаимодействието между хранителните фактори и рисковите гени влияе върху развитието на островния автоимунитет и диабет тип 1.
Скоро ще има персонализирани диети, базирани на гени?
Изучаването на генни варианти и познаването на тяхната функция и реакция към различните компоненти на диетата дава възможност да се предоставят на хората с рискови варианти индивидуални съвети за подходящ начин на живот и по-добра диета и коя мярка най-вероятно ще им бъде от полза. Вероятно обаче ще бъде невъзможно да се обяснят всички генни варианти и техните функции. Освен това генните варианти могат евентуално да си влияят, което прави процесите още по-сложни.
Изследвания върху модела на мишките показват, че повечето гени за затлъстяване и диабет само увеличават телесното тегло, когато се комбинират с висококалорична диета.