Генетско-епигенетска исхрана и наше здравље | Ел Пасо, Тексас.
Како епигенетска и персонализована исхрана доприноси оптималном здрављу?
Већина нас зна како нездрава храна утиче на наше тело. Они
- Успорите метаболизам
- Додајте тежину
- Зачепити и очврснути артерије итд.
Али сада постоје намирнице и елементи хране који нам на неки начин могу помоћи и долазе са места на које можда нисмо ни помислили, а то је наш ДНК.
Нутриепигеномика испитује везе између исхране и биомаркера који се могу везати или уклонити из наше ДНК. Ово укључује или искључује наше гене.
Нове студије то показују извесно храну или суплементе може прилагодити експресију наших гена, што може утицати на наше здравље.
Нутритивна геномика револуционише клиничку и јавноздравствену исхрану:
Исхрана, вежбање и изложеност животној средини су елементи који су показали улогу у укључивању и искључивању гена кроз епигенетику. Прилагођавање фактора животног стила може контролисати потенцијал за смањење болести и имати позитиван утицај на наше здравље.
Здравствени радници из свих крајева почињу да укључују епигенетику у своју праксу са циљем да обезбеде специјализованије и индивидуализованије планове лечења.
�Слојевите информације као што су исхрана, начин живота, фактори животне средине, породична историја, симптоми и дијагнозе заједно са епигенетиком могу помоћи да се неко води до стања оптимизованог здравља,� рекла је Кристи Хол, МС, РНЦП, РОХП, функционални нутрициониста са сертификатом одбора и оснивач Ливинг Велл Нутритион-а која користи епигенетско тестирање, саветовање о исхрани и вишестрани приступ како би боље обезбедила своје клијенте.
Може 15, 2018, Баилеи Киркпатрицк исхрана, Болести и поремећаји, животна средина, Вести и прегледи
Регистровани дијететичари имају прилику да дају генетски вођене препоруке о исхрани које могу побољшати људско здравље.
Исхрана је један од примарних фактора животне средине који одређују наше здравље. Хроничне болести укључују:
- Типе КСНУМКС дијабетес
- Метаболички синдром
- Кардиоваскуларне болести
- Неуролошка болест
- Разни ракови
- Покрећу се или убрзавају хранљиви састојци/храна
Ово поље истраживања исхране може се назвати нутриционистичком геномиком.
Појединачни нуклеотидни полиморфизми (СНП) су разлике у једном пару база у ДНК. Они представљају примарни облик људске генетске варијације.
Горњи молекул ДНК се разликује од доњег молекула ДНК на једној локацији пара база (Ц/А полиморфизам)
Нутритивна генетика или нутригенетика укључује идентификација, класификација и карактеризација људске генетске варијације која модификује метаболизам/искоришћавање хранљивих материја и толеранцију на храну Фиг1.
Примена: Генетика и епигенетика
Хранљиве материје, на пример, фармацеутски, су моћни ефектори експресије и стабилности генома, а ове интеракције гена и хранљивих материја могу се оптимизовати за превенцију болести.
Индивидуализована исхрана
Обећање нутриционистичког инжењеринга за оптимално здравље кроз исхрану још увек траје, али јавност има позитивна очекивања, о чему сведочи употреба дијететских суплемената.
Научна истраживања показују да хранљиви састојци у различитим намирницама и суплементима које једемо могу да прилагоде или преокрену наследне промене. Овај доказ се може користити у доношењу бољих избора начина живота.
Боровнице су невероватно богате антиоксидансима и сматра се да ова "суперхрана" може епигенетски да смањи оштећење ДНК, штитећи на тај начин људе од рака и можда чак и успори старење. Показало се да су сок од боровнице и витамин Ц потенцијални инхибитори метилације за ген МТХФР и ген ДНМТ1 код људи.
Ким, М., На, Х., Касаи, Х., Каваи, К., Ли, И.-С., & Ианг, М. (2017). Поређење боровнице (Вацциниум спп.) и витамина Ц преко антиоксидативних и епигенетских ефеката код људи. Јоурнал оф Цанцер Превентион, 22(3), 174�181.
Учење о томе шта једемо и шта то чини нашим телима, посебно о потенцијалном епигенетичком утицају, само је један корак ближе оптималном здрављу.
Гојазност је сложена, мултифакторска болест, а боље разумевање механизама који леже у основи интеракције између начина живота, животне средине и генетике је кључно за развој ефикасних стратегија за превенцију и лечење [1].
Животињски модели пружају јединствене могућности за високо контролисане студије које пружају механистички увид у улогу специфичних епигенетских ознака, и као индикатора тренутног метаболичког статуса и као предиктора будућег ризика од гојазности и метаболичке болести. Посебно важан аспект студија на животињама је то што омогућавају процену епигенетских промена у циљним ткивима, укључујући јетру и хипоталамус, што је много теже код људи. Штавише, способност сакупљања великих количина свежег ткива омогућава процену вишеструких трагова хроматина, као и метилацију ДНК. Неке од ових епигенетских модификација, било саме или у комбинацији, могу реаговати на програмирање животне средине. На животињским моделима је такође могуће проучавати више генерација потомака и на тај начин омогућити диференцијацију између трансгенерацијског и међугенерацијског преноса ризика од гојазности посредованог епигенетским памћењем родитељског нутритивног статуса, који се не може лако разликовати у студијама на људима. Први термин користимо за мејотски пренос ризика у одсуству континуиране изложености, док други првенствено подразумева директан пренос ризика путем метаболичког репрограмирања фетуса или гамета.
(и) Епигенетске промене у потомству повезане са исхраном мајке током гестације
Додатак исхрани мајке, недовољна исхрана и прекомерна исхрана током трудноће могу променити таложење масти и енергетску хомеостазу код потомства [11, 13, 15, 19]. Повезане са овим ефектима код потомства су промене у метилацији ДНК, посттранслационе модификације хистона и експресија гена за неколико циљних гена, посебно гена који регулишу метаболизам масних киселина и сигнализацију инсулина [16, 17, 20, 30]. Разноликост животињских модела коришћених у овим студијама и заједнички метаболички путеви на које је утицао сугеришу еволутивно очуван адаптивни одговор посредован епигенетском модификацијом. Међутим, неколико специфичних идентификованих гена и епигенетских промена је унакрсно потврђено у сродним студијама, а истраживања на нивоу генома обично нису примењена. Главна препрека упоређивању ових студија су различити развојни ментални прозори који су подвргнути нутриционистичким изазовима, који могу узроковати знатно различите исходе. Потребан је и доказ да су епигенетске промене узрочне, а не повезане са фенотипским променама потомака. Ово ће захтевати идентификацију родитељског нутритивно индукованог епигенетског одговора 'меморије' који претходи развоју измењеног фенотипа код потомства.
Нове студије су показале да очев ниво исхране може утицати на таложење масти и епигенетске ознаке потомака [31, 34]. Једно недавно истраживање на мишевима показало је да очеви пред-дијабетес доводи до повећане осетљивости на дијабетес код Ф1 потомака са повезаним променама у експресији гена панкреаса и метилацији ДНК која је повезана са инсулинском сигнализацијом [35]. Важно је да је дошло до преклапања ових епигенетских промена у острвцима панкреаса и сперми, што указује на наслеђивање заметне линије. Међутим, већина ових студија, иако интригантна у својим импликацијама, ограничена је у геномској скали истраживања и често показује слабе и донекле пролазне епигенетске промене повезане са благим метаболичким фенотиповима код потомака.
Стабилан пренос епигенетских информација кроз више генерација добро је описан у биљним системима и Ц. елеганс, али се о његовом значају код сисара још увек много расправља [36, 37]. Епигенетска основа за пренос фенотипова од баке и родитеља као одговор на изложеност исхрани је добро утврђена, укључујући и врсте стоке [31]. Најутицајније студије које демонстрирају ефекте епигенетског преноса који утичу на фенотип потомства користиле су пример одрживог жутог агоути (Ави) миша [38]. Код овог миша, уметање ретротранспозона узводно од агоути гена узрокује његову конститутивну експресију и последичну жуту боју длаке и гојазност код одраслих. Пренос мајке преко заметне линије доводи до утишавања експресије агоути посредованог метилацијом ДНК, што резултира бојом длаке дивљег типа и мршавим фенотипом потомства [39, 40]. Важно је да су накнадне студије на овим мишевима показале да излагање мајке донаторима метила изазива промену боје длаке [41]. Једна студија је пријавила пренос фенотипа на генерацију Ф3 и промене у експресији великог броја гена као одговор на рестрикцију протеина у Ф0 [42]; међутим, промене у експресији су биле веома варијабилне и директна веза са епигенетским променама није идентификована у овом систему.
Док су многе студије идентификовале епигенетске промене повезане са исхраном у животињским моделима користећи регионе специфичне за место кандидата, спроведено је неколико анализа у целом геному. Недавна студија се фокусирала на одређивање директног епигенетског утицаја исхране са високим садржајем масти/дијетом изазване гојазности код одраслих мишева коришћењем експресије гена у целом геному и анализе метилације ДНК [43]. Ова студија је идентификовала 232 различито метилована региона (ДМР) у адипоцитима контролних мишева и мишева са високим садржајем масти. Важно је да су одговарајући људски региони за мишје ДМР такође различито метиловани у масном ткиву из популације гојазних и мршавих људи, наглашавајући на тај начин изузетну еволуциону конзервацију ових региона. Овај резултат наглашава вероватну важност идентификованих ДМР-а у регулисању енергетске хомеостазе код сисара.
(и) Студије генетске асоцијације. Генетски полиморфизми који су повезани са повећаним ризиком од развоја одређених стања су а приори повезани са узрочним генима. Присуство диференцијалне метилације у таквим регионима указује на функционалну релевантност ових епигенетских промена у контроли експресије проксималног(их) гена(ова). Постоје јаки генетски ефекти који делују на цис који подржавају многе епигенетске варијације [7, 45], а у студијама заснованим на популацији примењене су методе које користе генетске сурогате да би се закључила узрочна или посредничка улога разлика у епигеному [7, 46�48] . Употреба породичних генетичких информација такође може довести до идентификације потенцијално узрочних региона кандидата који показују диференцијалну метилацију везану за фенотип [49].
Из ових студија, измењена метилација ПГЦ1А, ХИФ3А, АБЦГ1 и ЦПТ1А и претходно описаног РКСРА [18] појавиле су се као биомаркери повезани са, или можда предвиђајући, метаболичко здравље који су такође могући кандидати за улогу у развоју метаболичке болести. .
Епигенетска варијација је под великим утицајем основне генетске варијације, при чему се процењује да генотип објашњава ~20% варијације [40, 6]. Недавно су бројне студије почеле да интегришу податке о метилому и генотипу да би се идентификовали локуси квантитативних особина метилације (меКТЛ) повезани са фенотиповима болести. На пример, у масном ткиву, меКТЛ који се преклапа са локусом генетског ризика БМИ идентификован је у елементу појачивача узводно од АДЦИ8 [3]. Друге студије су такође идентификовале преклапања између познатих локуса ризика од гојазности и Т8ДМ и ДМР-а повезаних са гојазношћу и Т2ДМ [2, 43, 48]. Метилација једног броја таквих ДМР-а је такође модулисана храњењем са високим садржајем масти код мишева [62] и губитком тежине код људи [43]. Ови резултати идентификују интригантну везу између генетских варијација повезаних са осетљивошћу на болести и њихове повезаности са регионима генома који су подвргнути епигенетским модификацијама као одговор на нутритивне изазове, што имплицира узрочну везу. Блиска веза између генетске и епигенетске варијације може означити њихову суштинску улогу у стварању индивидуалних варијација [64, 65]. Међутим, док ови налази сугеришу да метилација ДНК може бити посредник генетских ефеката, такође је важно узети у обзир да и генетски и епигенетски процеси могу деловати независно на исте гене. Студије близанаца [66, 8, 63] могу пружити важне увиде и указати на то да међуиндивидуалне разлике у нивоима метилације ДНК проистичу претежно из неподељеног окружења и стохастичких утицаја, минимално из заједничких ефеката животне средине, али и са значајним утицајем генетских варијација.
Пренатално окружење: Две недавно објављене студије су користиле људске популације које су искусиле „природне” варијације у снабдевању хранљивим материјама за проучавање утицаја исхране мајке пре или током трудноће на метилацију ДНК у потомству [68, 69]. Прва студија је користила гамбијску кохорту мајка-дете да покаже да су и сезонске варијације у уносу метил донора током трудноће и БМИ мајке пре трудноће повезане са измењеном метилацијом код новорођенчади [69]. Друга студија је користила одрасле потомке из кохорте Холандске зиме глади да би истражила ефекат пренаталне изложености акутном периоду тешке потхрањености мајке на метилацију ДНК гена укључених у раст и метаболизам у одраслом добу [68]. Резултати су нагласили важност времена изложености у њеном утицају на епигеном, пошто су значајни епигенетски ефекти идентификовани само код особа које су биле изложене глади током ране гестације. Важно је да су се епигенетске промене десиле у спрези са повећаним БМИ; међутим, у овој студији није било могуће утврдити да ли су ове промене биле присутне раније у животу или су последица вишег БМИ.
Постнатално окружење: Епигеном се успоставља де ново током ембрионалног развоја, па стога пренатално окружење највероватније има најзначајнији утицај на епигеном. Међутим, сада је јасно да се промене дешавају у „зрелом“ епигеному под утицајем низа услова, укључујући старење, излагање токсинима и промене у исхрани. На пример, промене у метилацији ДНК у бројним генима у скелетним мишићима и ПГЦ1А у масном ткиву су демонстриране као одговор на исхрану са високим садржајем масти [75, 76]. Интервенције за губитак телесне масне масе такође су повезане са променама у метилацији ДНК. Студије су известиле да профили метилације ДНК масног ткива [43, 64], мононуклеарних ћелија периферне крви [77] и мишићног ткива [78] код претходно гојазних пацијената постају сличнији профилима мршавих субјеката након губитка тежине. Операција губитка тежине је такође делимично поништила промене метилације повезане са безалкохолном масном јетром у јетри [79], а у другој студији довела је до хипометилације више гена кандидата за гојазност, са израженијим ефектима у поткожном у односу на оменталну (висцералну) масноћу [64] . Акумулирани докази сугеришу да интервенције вежбањем такође могу утицати на метилацију ДНК. Већина ових студија спроведена је на мршавим особама [80], али једна студија вежбања код гојазних субјеката са Т82ДМ такође је показала промене у метилацији ДНК, укључујући и гене укључене у транспорт масних киселина и глукозе [2]. Епигенетске промене се такође јављају са старењем, а новији подаци указују на улогу гојазности у њиховом повећању [83, 9, 84]. Гојазност је убрзала епигенетску старост ткива јетре, али за разлику од горе описаних налаза, овај ефекат није био реверзибилан након губитка тежине [85].
Промене метилације ДНК повезане са гојазношћу или изазване исхраном или интервенцијама у начину живота и губитком тежине су генерално скромне (<15%), иако то варира у зависности од фенотипа и проучаваног ткива. На пример, промене веће од 20% пријављене су у масном ткиву након губитка тежине [64], а везе између метилације ХИФ3А и БМИ у масном ткиву биле су израженије него у крви [52].
Закључци
