Нутригеномика и нутригенетика – науки будущего (Часть 1)

«Позволь пище быть твоим лекарством» (Гиппократ).

О том, что пища влияет на состояние тела и духа и даже способна избавлять от болезней, людям было известно еще со времен Древней Греции. Но все знания основывались на счастливом либо печальном опыте, догадках, предположениях. Человечество страдало от множества болезней, связанных с дефицитом витаминов и минералов, и виной всему был несбалансированный рацион питания. Фундаментальные открытия были сделаны только в 18–20 столетиях, когда учёные изучили химический состав пищи и основные пути метаболизма.

В наши дни, несмотря на все открытия учёных и колоссальное разнообразие продуктов, мы вновь сталкиваемся с последствиями нерационального питания, например ожирением, диабетом II типа. Кроме того, специалисты утверждают, что и продолжительность жизни, и развитие сердечно-сосудистых, нейродегенеративных и раковых заболеваний зависит от рациона человека.

Медикам и ученым стало очевидно, что для эффективного лечения и профилактики многих заболеваний необходимо понять механизмы воздействия пищи на организм на клеточном и молекулярном уровнях. Вследствие этого родились две сравнительно новые науки – нутригеномика и нутригенетика.

Что такое нутригеномика?

Нутригеномика – наука, которая изучает влияния тех или иных продуктов или элементов на генетический код, функцию генов и их возможное влияние на возникновение различных заболеваний.

Включение и выключение генов

Все клетки нашего организма — от нейронов до лейкоцитов — несут одинаковый генетический материал. Но в каждой клетке экспрессируется специфический набор генов — это определяет специализацию клеток. Включение/выключение генов регулируется эпигенетическими модификациями (такие модификации не затрагивают последовательность ДНК, но меняют ее «обвеску»). Помимо этого, выключение генов происходит при модификации непосредственно молекулы ДНК (метилирование).

Экспрессия генов — это процесс, в ходе которого наследственная информация от гена преобразуется в функциональный продукт — РНК или белок. Экспрессия генов регулируется на разных стадиях, но главный «контрольный пункт» — это начало транскрипции (синтеза РНК на матрице ДНК). Инициация транскрипции зависит как от наличия необходимых белков (транскрипционные факторы, ферменты и пр.), так и от доступности (сродства) ДНК для этих белков (т.е. от эпигенетических модификаций). Компоненты пищи способны влиять на оба процесса!

Нутригеномика в действии

Рассмотрим влияние пищи на наши гены с помощью конкретных примеров. Например, вещество сульфорафан (содержащийся в капусте, брокколи, цветной капусте) и диаллилдисульфид (из чеснока) включают молчащие в раковых клетках гены — регулировщики нормального деления, что подавляет рост опухоли. Двойной плюс: масляная кислота, которая образуется микрофлорой человека при употреблении клетчатки, оказывает аналогичное влияние на работу генов, а также активирует иммунную систему, что также подавляет рост раковых клеток.

Источники метильных групп, например, холин, метионин, фолиевая кислота, которые содержатся в яйцах, шпинате, бобовых и печени, также очень важны. Экспериментально доказано, что у взрослых крыс хронический дефицит метильных групп влечет за собой спонтанное образование опухолей, а также ведет к активации мобильных элементов генома. В одном эксперименте самки грызунов, изначально склонные к ожирению, диабету и раку, получали с пищей холин, метионин и фолиевую кислоту, в итоге дав абсолютно здоровое потомство!

При дефиците фолиевой кислоты у беременных повышается риск преждевременных родов, выкидышей, а также возможны патологии в нервной системе плода и низкий вес новорожденного. Точные механизмы действия фолиевой кислоты до сих пор не ясны, известно лишь, что усиливается метилирование гена IGF2 (инсулиноподобного фактора роста 2), участвующего в росте и развитии плода.

Как влияют на наш организм транс-жиры?

Исследования демонстрируют, что существует прямая зависимость между потреблением транс-жиров и развитием сердечно-сосудистых заболеваний, диабета, ожирения, аллергии, рака груди, а также сокращением периода беременности (см. рисунок).

а) Транс-жиры изменяют продукцию, секрецию и катаболизм липопротеинов в клетках печени, а также влияют на транспорт эфиров холестерина в липопротеины очень низкой плотности.

б) В эндотелиоцитах увеличивается синтез циркулирующих молекул адгезии и снижается функция NO-синтазы.

в) Под действием транс-жиров изменяется нормальный метаболизм жиров в адипоцитах и усиливается воспалительный ответ.

г) В макрофагах возрастает продукция медиаторов воспаления (интерлейкина-6, фактора некроза опухолей).

Перечисленные эффекты транс-жиров подтверждены исследованиями на людях и способствуют атеросклерозу, диабету, отрыву бляшек, внезапной смерти от сердечных патологий.

Продолжение следует…