Czym jest nutrigenetyka?

Organizm człowieka potrzebuje codziennego spożycia pokarmów, które zapewnią mu odpowiednią podaż białka, tłuszczów, węglowodanów, witamin i minerałów. Zapotrzebowanie żywieniowe człowieka zmienia się w zależności od:

• wieku,
• aktywności fizycznej,
• stanu fizjologicznego (ciąża),
• stanu emocjonalnego (stres),
• przebytych chorób, czy istniejących zaburzeń.

Dodatkowo wymagania pokarmowe u poszczególnych osób mogą się znacznie różnić w zależności od indywidualnych predyspozycji genetycznych do wchłaniania różnych składników pożywienia. Dziedziną zajmującą się badaniem tego zjawiska jest nutrigenetyka.

Nutrigenetyka bada, w jaki sposób skład genetyczny poszczególnych osób wpływa na ich fizjologiczną reakcję na spożywane składniki odżywcze. Uznano, że ludzie są wariantami genów. Jako dowód, różnice w budowie genetycznej ludzi powodują różne reakcje na poszczególne składniki odżywcze, a te interakcje mogą powodować określone stany chorobowe. 

Poznaj nukleotydy dietetyczne polskiej marki NucleoCare – opracowane naukowo kompozycje najwyższej jakości składników wspierające organizm w szybszej odbudowie komórek odpornościowych i błony śluzowej jelit. Wypróbuj nowoczesną suplementację NucleoCare!

Sprawdź, gdzie kupić

Zmienność genetyczna wśród populacji

Ludzie są w 99,9% identyczni na poziomie sekwencji genów. Jednak pozostałe 0,1% obejmują powszechnie występujące polimorfizmy. Polimorfizmy pojedynczych nukleotydów (SNP) są zdecydowanie najszerzej badaną odmianą genetyczną w dziedzinie celowanego żywienia. SNP to zmienność sekwencji występująca w DNA poprzez zastąpienie pojedynczego nukleotydu (adeniny, tyminy, cytozyny lub guaniny) w genomie ludzkim. Polimorfizmy pojedynczych nukleotydów mogą zmieniać bioaktywność ważnych szlaków metabolicznych. Właśnie te różnice mają wpływ na to, w jaki sposób dana osoba reaguje na konkretne pokarmy i jednocześnie mogą determinować odmienne wymagania żywieniowe będące korzystne dla danej jednostki.

Niektóre SNP powiązano z powszechnymi chorobami przewlekłymi poprzez interakcje z przyjmowaniem makro- i mikroelementów lub ze spożywaniem określonych pokarmów. Przykłady obejmują:

1. Powszechne warianty genów regulujących metabolizm homocysteiny, takie jak reduktaza metylenotetrahydrofolianowa (MTHFR). Zostały one powiązane chociażby ze zwiększonym ryzykiem raka piersi u osób z niskim spożyciem kwasu foliowego, witaminy B6 i witaminy B12.
2. Polimorfizmy genu odpowiedzialnego za wytwarzanie laktazy może sprzyjać występowaniu dolegliwości żołądkowo-jelitowych po spożyciu niektórych produktów mlecznych. Takie osoby nie mogą trawić naturalnych cukrów obecnych w produktach mlecznych i w rezultacie pojawiają się objawy, tj. bóle brzucha, wzdęcia, biegunka, czy nudności.
3. Mutację genu kodującego enzym hydroksylazę fenyloalaniny obecną u chorych na fenyloketonurię (PKU). Enzym ten jest odpowiedzialny za produkcję niezbędnego do rozkładania aminokwasu fenyloalaniny obecnej w produktach spożywczych. W organizmie zdrowej osoby fenyloalanina jest zwykle przekształcana w tyrozynę. U osób z PKU fenyloalanina jest metabolizowana do kwasu fenylopirogronianowego. Nagromadzenie tego kwasu w organizmie może sprzyjać zaburzeniom pracy mózgu.

Rola nutrigenetyki w indywidualizacji zaleceń żywieniowych

Powszechnie znane są ogólne zalecenia dotyczące zdrowej i zbilansowanej diety, pozwalającej na uzyskanie odpowiedniej ilości każdego rodzaju składnika odżywczego. Jednak ta sama dieta może mieć różny wpływ na różne osoby. Na przykład, nawet jeśli dwie osoby jedzą w ten sam sposób, może się zdarzyć, że jedna z nich przytyje, a druga nie. Dzieje się tak między innymi dlatego, że zalecenia, które służą jako ogólne wytyczne dla całej populacji, nie uwzględniają czynnika, który czyni nas wyjątkowymi: naszego DNA.

Składniki odżywcze są czynnikami środowiskowymi, które mogą wchodzić w interakcje z materiałem genetycznym. Mogą one oddziaływać na ludzki genom bezpośrednio lub pośrednio, zmieniając ekspresję lub strukturę genów. Metabolizm i naprawa DNA zależą od wielu czynników dietetycznych, które działają jako kofaktory, bądź substraty w szlakach metabolicznych. Niemniej jednak stopień, w jakim dieta wpływa na równowagę między stanem zdrowia i chorobą, może zależeć od składu genetycznego danej osoby. Co więcej, większość genów regulowanych dietą najprawdopodobniej będzie mieć wpływ na początek, progresję i stopień ciężkości przebiegu chorób przewlekłych.

Chorobom przewlekłym można zapobiegać lub przynajmniej je ograniczać, stosując zrównoważone i rozsądne odżywianie. W ramach profilaktyki i personalizacji terapii, genetyka staje się coraz ważniejsza. Nutrigenetyka umożliwia dostosowanie żywienia każdego człowieka do jego genów. Dlatego „spersonalizowane odżywianie” może być stosowane w celu zapobiegania, łagodzenia lub leczenia chorób przewlekłych.

Nutrigenetyka, a nutrigenomika

Genomika żywieniowa koncentruje się na interakcji między składnikami żywności, a genomem i obejmuje nutrigenetykę i nutrigenomikę. Terminy te są czasami używane jako synonimy, chociaż w rzeczywistości mają różne znaczenia.

Nutrigenomika wyjaśnia, w jaki sposób składniki diety wpływają na równowagę między zdrowiem, a chorobą poprzez zmianę ekspresji i/lub struktury genów. Natomiast nutrigenetyka opisuje wpływ genów na reakcję organizmu na bioaktywne składniki żywności poprzez wpływ na ich wchłanianie, metabolizm i miejsce działania. Ponadto analizuje polimorfizmy genetyczne w DNA, które są związane z chorobami dietozależnymi.

Podstawowe założenia nutrigenomiki i nutrigenetyki opisują również duże zróżnicowanie odziedziczonego genomu wśród różnych grup etnicznych, co wpływa na biodostępność i metabolizm składników odżywczych. Dostępność produktów oraz wybory żywieniowe różnią się w zależności od aspektów kulturowych, ekonomicznych i geograficznych. Badania nad interakcjami między dietą, a genami wykazały, w jaki sposób geny wpływają na preferencje żywieniowe. Ustalenie genetycznych podstaw dla upodobań, bądź niechęci do określonych produktów może przyczynić się do opracowania nowych produktów żywnościowych ukierunkowanych na określone genotypy, czy populacje etniczne.

Ograniczenia nutrigenetyki

Nutrigenetyka jest wciąż dość nowym obszarem badań. Najczęściej wyniki są trudne do powtórzenia ze względu na różne warstwy społeczne w populacjach, co utrudnia wyciąganie wniosków. Co więcej, podczas gdy większość badań uwzględnia tylko jeden SNP w pojedynczym genie, spersonalizowane odżywianie wymaga znajomości wielu genów, aby umożliwić pełniejsze zrozumienie nutrigenetyki i jej wykorzystanie w praktyce.

Uwzględnienie wielu interakcji gen-składnik odżywczy-środowisko jest ważne, aby w przyszłości zapewnić dokładne spersonalizowane zalecenia żywieniowe. Stąd w praktyce, w celu określenia indywidualnego planu żywieniowego, stosuje się połączenie nutrigenetyki oraz nutrigenomiki.

Podsumowanie

Koncepcja wpływu składników odżywczych na stabilność, naprawę DNA i różne procesy ekspresji genów zyskała ostatnio na znaczeniu w naukach o żywieniu. Liczne składniki diety mogą zmieniać ekspresję genów, a tym samym wpływać na nasze zdrowie. Nutrigenetyka w szczególności bada wpływ dziedziczonych mutacji genetycznych związanych z odżywianiem na pobieranie i metabolizm makro- i mikroelementów. Zalecenia żywieniowe dostosowane powinny być indywidualnie do każdej osoby, z uwzględnieniem zarówno jej odziedziczonych, jak i nabytych cech genetycznych w zależności od etapu życia, preferencji żywieniowych i stanu zdrowia.

Bibliografia

Fenech M, El-Sohemy A, Cahill L, Ferguson LR, French TA, Tai ES, Milner J, Koh WP, Xie L, Zucker M, Buckley M, Cosgrove L, Lockett T, Fung KY, Head R. Nutrigenetics and nutrigenomics: viewpoints on the current status and applications in nutrition research and practice. J Nutrigenet Nutrigenomics. 2011;4(2):69-89. 

Farhud D, Zarif Yeganeh M, Zarif Yeganeh M. Nutrigenomics and nutrigenetics. Iran J Public Health. 2010;39(4):1-14.

Uthpala TGG, Fernando HN, Thibbotuwawa A, et al. Importance of nutrigenomics and nutrigenetics in food Science. MOJ Food Process Technols . 2020;8(3):114-119.

Vimaleswaran, K. (2020). A nutrigenetics approach to study the impact of genetic and lifestyle factors on cardiometabolic traits in various ethnic groups: Findings from the GeNuIne Collaboration. Proceedings of the Nutrition Society, 79(2): 194-204.