Nutrigenomika, budoucnost v dietních intervencích

MUDr. Martina Rosická, Ph.D.

Epigenetika je vědní obor, který se zabývá tím, jakým se způsobem se naše geny přepisují a jak se to projeví navenek. Nutrigenomika je podoborem epigenetiky a jejím zájmem je sledovat, jaký je vliv potravy na přepisování našich gen

Jak se naše geny projeví nezavisí pouze na jejich složení (určité sekvence nukleotidů), ale i na okolních strukturách, které ovlivňují tvar DNA. Typickým příkladem je metylace DNA. Methylové skupiny navázané na určitých místech molekuly DNA mají významný vliv na to, jak bude DNA přepisována a umožňují přepisovat stejný genom (tedy stejnou sekvenci nukleotidů, stejný gen) v různých buňkách nebo organismech odlišně. Může to vést k výrazné odlišnosti jedinců se stejným jaderným genomem. Jako příklad může sloužit včelí matka a dělnice, obě s plně identickou genovou výbavou ale se vzájemnými rozdíly v methylaci až 550 genů, které vedou k tomu, že jedna včelí larva se vyvíjí jako včelí královna a druhá jako dělnice.

Výzkum epigenetických procesů se bouřlivě rozvíjí, zejména proto, že je dáván do souvislosti s řadou onemocnění včetně rakovinného bujení. Nezanedbatelný je již vliv diety matky plodu v průběhu těhotenství, která podobně jako kouření epigenetickým mechanismem „metabolického programování“ nastavuje homeostatické systémy vyvíjejícího se plodu

Co je to nutrigenomika

Nutrigenomika se zabývá vlivem potravy na změny genomu a na přepis jednotlivých genů. Je známo, že jak množství, tak složení stravy významně ovlivňuje průběh i léčbu prakticky všech onemocnění. Potravou dlouhodobě přijímáme velmi různorodou směs bioaktivních látek, z nichž některé se přímo váží na bunečné receptory, ovlivňují přepis řady genů a vstupují do metabolických drah. Dieta tak v závislosti na genetické výbavě jedince může být významným rizikových faktorem vzniku řady chorob, ovlivnuje jejich incidenci, průběh i závažnost. Na druhou stranu, cílená nutriční intervence může být důležitým prvkem v prevenci a léčení celé žady chronických, zejména takzvaných civilizačních nemocí.

Za tisíce let evoluce vznikla u lidí v různých částech světa zcela odlišná potřeba živin v závislosti na podnebí a zeměpisné poloze. Jinak se stravují lidé v rovníkových oblastech a zcela jinak například Eskymáci, kteří zkonzumují  až několik kilogramů masa a velká množství tuku denně. Tisíce let, generace po generaci jsme se stravovali tím, co bylo dostupné v našich zeměpisných podmínkách, ale za posledních sto let se složení stravy výrazně změnilo. Otázkou je, zda je na to naše tělo připraveno.  Je to trošku jako s rostlinami. Pokud rostlinu vytrhnete z jejího prostředí, změníte klimatické podmínky, vlhkost vzduchu, intenzitu sluečního záření a složení půdy, květina s největší pravděpodobností dříve či později uhyne.

Obr. 2 Nutrienty z naší potravy jsou složitou cestou, ve které hraje svou roli mnoho hráčů, přeměny na metylové skupiny, které jsou nakonec vkládány do naší DNA, kde hrají velmi významnou roli v expresi genů.

Metylace ovlivňuje přepis našich genů

Jedna z metabolických cest, která významně ovlivňuje přepisování genů, je tvorba metylových skupin – významných epigenetických značek, které „vypínají“ geny.

Notoricky známé živiny, jako je kyselina listová, vitaminy skupiny B a SAM-e (S-adenosyl methionin - populární doplněk výživy) jsou klíčovými prvky metabolické tvorby metylových skupin. Dieta s vysokým obsahem na metylové skupiny bohatých živin může rychle změnit expresi genů, a to zejména během raného vývoje.

Dieta během raného vývoje může způsobit změny v pozdní dospělosti


Strava matky během těhotenství a to, co jíte jako dítě, může způsobit zásadní změny, které vás budou doprovázet až do dospělosti. Studie na zvířatech prokázaly, že nedostatek na metyl bohaté kyseliny listové nebo cholinu během pozdního fetálního nebo postnatálního vývoje způsobují změny v určitých oblastech genomu.

Experimenty na myších ukazují, jak důležitá je strava matky v utváření epigenomu jejího potomstva. Jak myši, tak lidé mají gen zvaný Agouti Pokud má myš Agouti gen zcela demethylovaný, má myš žlutou barvu srsti, je obézní a náchylná k diabetu a rakovině. Pokud je gen Agouti metylovaný (jak je tomu u normálních myší) barva srsti je hnědá a myš má nízké riziko onemocnění diabetem mellitem. Přitom tlusté žluté myši a hubené hnědé jsou geneticky zcela identické. Epigenetické mutace způsobí, že se od sebe obě myši výrazně fenotypicky liší.

Když vědci v pokusu pokračovali a krmili březí obézní žlutou myš na methylové skupiny bohatou stravou, většina z narozených mláďat byla hnědá a zdravá. Tyto výsledky naznačují, že naše zdraví ovlivňuje nejenom to, co jíme my, ale také to, co jedli naši rodiče.

V dospělosti při stravě chudé na metylové skupiny dochází k poklesu metylace DNA, ale změny jsou reverzibilní. Po nastolení optimální diety dochází k nápravě.

Toxiny a suplementy

Chemikálie a přísady, které vstupují do našeho organismu, mohou a ovlivňují náš genom. Bisfenol A(BPA) je sloučenina používaná k výrobě polykarbonátových plastů. Ty jsou v mnoha spotřebních výrobcích, včetně PET lahví a plechovkách. Když vyšly v roce 2008 zprávy o potenciální nebezpečnosti BPA, přestali je někteří výrobci do výrobků přidávat.

Když březí žluté agouti myši byly krmeny BPA, byly narozené myši žlutější a ještě nezdravější, než bylo obvyklé. Expozice BPA během raného vývoje způsobila sníženou metylaci genu Agouti.

Nicméně, když BPA-exponované březí myši dostávaly krmení bohaté na methylové skupiny, pak potomci byli převážně hnědí a zdravější . Suplementace methylovými skupinami neutralizovala negativní účinky expozice BPA.

I táta se počítá

Pokud strava matky v graviditě může ovlivnit genom plodu, může strava otce udělat totéž? Vědci zkoumali malou švédskou komunitu a došli k překvapivému zjištění. Záznamy ukázaly, že složení potravy dědečka mělo vliv na genom jeho vnoučete. Ale ne tak, jak bychom si mohli myslet. Nejenom složení, ale i nižší dostupnost potravy, se kterou se musel dědeček potýkat, byl spojen s nižší nemocností jeho vnoučat. Naopak nadbytek potravin byl spojen s vyšší nemocností vnoučat, zejména s výskytem diabetes mellitus a onemocnění srdce. Z toho plyne, že nutriční informace se přenáší na další generaci.

Rozvíjející se pole nutrigenomiky

Nutriční genomika je zatím na úplném začátku svého vývoje, ale pochopení spojení mezi stravou a epigenomem poskytuje široké příležitosti pro budoucí klinické aplikace.

Konečný cíl nutriční genomiky je dosažení optimálního dietního režimu pro konkrétního jedince tak, aby byly respektovány nejen kvantitativní, ale i kvalitativní potřeby organismu s přihlédnutím na aktuální zdravotní stav a genetické dispozice. Cílem je zabránit rozvoji vzniku řady civilizačních onemocnění, případně přispět k jejich efektivnější terapii.

Pokud vás toto téma zajímá, nedaří se vám zhubnout  a rádi byste vyzkoušeli genetické vyšetření jako jednu z možností, jak své tělo více poznat, neváhejte nás kontaktovat na emailu radka.jedlickova@endocare.cz.

Použitá literatura:

částečně převzato z http://learn.genetics.utah.edu/content/epigenetics/nutrition/

Kopírování je možné pouze se svolením autora.

 

Tab. 1

Notoricky známé živiny, jako je kyselina listová, vitaminy skupiny B nebo methionin jsou klíčovými prvky metabolické tvorby metylových skupin.V tabulce jsou uvedeny příklady látek, které mají vliv na náš genom a potraviny, které je větší míře obsahují.

Sloučenina

Potraviny, které je obsahují

Epigenetické účinky

Methionin

Sezam, špenát, ryby, paraořechy, pepř

SAM synthesis

Kyselina listová

Slunečnicová semena, listová zelenina, játra, droždí

Syntéza methioninu

Vitamin B12

Maso, játra, ryby

Syntéza methioninu

Vitamin B6

Maso,celozrnné výrobky, zelenina, ořechy

Syntéza methioninu

SAM-e (s-adenosyl-methionin)

Doplněk stravy, v potravinách nestabilní

primární dárce methylové skupiny v různých reakcí v těle včetně přenosu na DNA

Cholin

Žloutky, játra, sója, vařené hovězí maso, kuřecí, telecí a krůtí

Dárce methylových skupin SAM

Betaine

Pšenice, špenát, mořské plody a cukrová řepa

Snižujete množství toxických látek prostřednictvím SAM

Resveratrol

Červené víno

Ostraňuje acetylové skupiny s histonů a připsívá tím ke zlepšení zdraví

Genistein

Soja a produkty z ní

Zvyšují metylaci DNA, prenevence rakoviny, neznámý mechanismus účinku

Sulforaphane

Brokolice

Zvýšení acetylace histonů, aktivuje protinádorové geny

Butyrate

Je produkován v tenkém střevě při fermentaci vlákniny

Zvýšení acetylace histonů, aktivace ochranných protinádorových genů

Diallyl sulphide (DADS)

česnek

Zvýšení acetylace histonů, aktivace ochranných protinádorových genů