Нутригеноміка і нутригенетика – науки майбутнього (Частина 1)

«Дозволь їжі бути твоїми ліками» (Гіппократ).

Про те, що їжа впливає на стан тіла і духу і навіть здатна позбавляти від хвороб, людям було відомо ще з часів Стародавньої Греції. Але всі знання грунтувалися на щасливому або сумному досвіді, здогадах, припущеннях. Людство страждало від безлічі хвороб, пов’язаних з дефіцитом вітамінів і мінералів, і виною всьому був незбалансований раціон харчування. Фундаментальні відкриття були зроблені тільки в 18-20 століттях, коли вчені вивчили хімічний склад їжі і основні шляхи метаболізму.

У наші дні, незважаючи на всі відкриття вчених і колосальну різноманітність продуктів, ми знову стикаємося з наслідками нераціонального харчування, наприклад ожирінням, діабетом II типу. Крім того, фахівці стверджують, що і тривалість життя, і розвиток серцево-судинних, нейродегенеративних і ракових захворювань залежить від раціону людини.

Медикам і вченим стало очевидно, що для ефективного лікування та профілактики багатьох захворювань необхідно зрозуміти механізми впливу їжі на організм на клітинному і молекулярному рівнях. Внаслідок цього народилися дві порівняно нові науки – нутригеноміка і нутригенетика.

Що таке нутригеноміка?

Нутригеноміка – наука, яка вивчає вплив тих чи інших продуктів або елементів на генетичний код, функцію генів і їх можливий вплив на виникнення різних захворювань.

Включення і виключення генів

Всі клітини нашого організму – від нейронів до лейкоцитів – несуть однаковий генетичний матеріал. Але в кожній клітині експресується специфічний набір генів – це визначає спеціалізацію клітин. Включення/виключення генів регулюється епігенетичними модифікаціями (такі модифікації не зачіпають послідовність ДНК, але змінюють її «довісок»). Крім цього, вимикання генів відбувається при модифікації безпосередньо молекули ДНК (метилювання).

Експресія генів – це процес, в ході якого спадкова інформація від гена перетворюється в функціональний продукт – РНК або білок. Експресія генів регулюється на різних стадіях, але головний «контрольний пункт» – це початок транскрипції (синтезу РНК на матриці ДНК). Ініціація транскрипції залежить як від наявності необхідних білків (транскрипційні фактори, ферменти та ін.), так і від доступності (спорідненості) ДНК для цих білків (тобто від епігенетичних модифікацій). Компоненти їжі здатні впливати на обидва процеси!

Нутригеноміка в дії

Розглянемо вплив їжі на наші гени за допомогою конкретних прикладів. Наприклад, речовина сульфорафан (що міститься в капусті, брокколі, цвітній капусті) і діаллілдісульфід (з часнику) включають дрімаючі в ракових клітинах гени – регулювальники нормального розподілу, що пригнічують ріст пухлини. Подвійний плюс: масляна кислота, яка утворюється мікрофлорою людини при вживанні клітковини, чинить аналогічний вплив на роботу генів, а також активує імунну систему, що також пригнічує ріст ракових клітин.

Джерела метильних груп, наприклад холін, метіонін, фолієва кислота, які містяться в яйцях, шпинаті, бобових і печінці, також дуже важливі. Експериментально доведено, що у дорослих щурів хронічний дефіцит метильних груп тягне за собою спонтанне утворення пухлин, а також веде до активації мобільних елементів геному. В одному експерименті самки гризунів, спочатку схильні до ожиріння, діабету і раку, отримували з їжею холін, метіонін і фолієву кислоту, в результаті давши абсолютно здорове потомство!

При дефіциті фолієвої кислоти у вагітних підвищується ризик передчасних пологів, викиднів, а також можливі патології в нервовій системі плода і низька вага новонародженого. Точні механізми дії фолієвої кислоти до цих пір не ясні, відомо лише, що посилюється метилування гена IGF2 (інсуліноподібний фактор росту 2), який бере участь в зростанні і розвитку плоду.

Як впливають на наш організм транс-жири?

Дослідження показують, що існує пряма залежність між споживанням транс-жирів і розвитком серцево-судинних захворювань, діабету, ожиріння, алергії, раку грудей, а також скороченням періоду вагітності (див. малюнок).

а) Транс-жири змінюють продукцію, секрецію і катаболізм ліпопротеїнів в клітинах печінки, а також впливають на транспорт ефірів холестерину в ліпопротеїни дуже низької щільності.

б) У ендотеліоцитах збільшується синтез циркулюючих молекул адгезії і знижується функція NO-синтази.

в) Під дією транс-жирів змінюється нормальний метаболізм жирів в адипоцитах і посилюється запальна відповідь.

г) У макрофагах зростає продукція медіаторів запалення (інтерлейкіну-6, фактора некрозу пухлин).

Перераховані ефекти транс-жирів підтверджені дослідженнями на людях і сприяють атеросклерозу, діабету, відриву бляшок, раптовій смерті від серцевих патологій.