Dieta sterowana genami czy geny sterowane dietą? Nutrigenomika może pokonać choroby

Piramida Zdrowego Żywienia, bądź też Talerz Zdrowego Żywienia, to zbiory zasad - dietetycznych wskazówek dla całej populacji. Nie jest ona jednak kompletna, bo każdy z nas jest inny, a co za tym idzie - potrzebuje pokarmów o nieco innej charakterystyce lub chociaż stężeniu. W naszych genach są zapisane:

• predyspozycje do wystąpienia nietolerancji pokarmowych,
• mechanizmach metabolizowania składników odżywczych, 
• witamin i przeciwutleniaczy, 
• a nawet skłonność do nadwagi. 

Ale geny to nie wszystko, bo w samej żywności znajdują się związki chemiczne mogące zmieniać aktywność genów. To specyficzna pętla sprzężenia zwrotnego, a nutrigenomika jest nauką, która stara się ją zrozumieć.

Nasze ciało zbudowane jest z 30 000 000 000 000 komórek, z których każda zawiera indywidualną wersję ludzkiego genomu - każda z nich różni się od innych ludzi w 0,1-1 proc. sekwencji. Genom ten jest upakowany przez białka w skondensowaną strukturę zwaną chromatyną. Jest ona wyrazem tego, co nazywamy epigenomem - "epi" oznacza "ponad" genomem, tzn. sekwencja genomu nie jest zmieniana przez efekty epigenetyczne. Epigenom różni się znacząco w ponad 400 tkankach i typach komórek tworzących nasze ciało. Co więcej, epigenom dynamicznie reaguje na wpływy środowiska, takie jak codzienna ekspozycja na cząsteczki odżywcze.

Odżywianie ukształtowało ewolucję człowieka i wykazuje wpływ na naszą podatność na choroby, takie jak cukrzyca i miażdżyca. Niewłaściwa dieta może być źródłem stresu dla naszych komórek, tkanek i narządów, a następnie często wiąże się z przewlekłym stanem zapalnym o niewielkim nasileniu. Przejadanie się w połączeniu z brakiem aktywności fizycznej prowadzi do nadwagi i otyłości oraz zwiększa obciążenie organizmu, który pierwotnie był przystosowany do życia w sawannach Afryki Wschodniej.

CZYTAJ TAKŻE: Czy dzień odstępstwa od diety zrujnuje jej efekty?

Prof. Carlberg to światowej sławy biochemik, który witaminą D zajmuje się od ponad 30 lat. W ramach prestiżowego europejskiego grantu ERA Chair WELCOME2 stworzy w Instytucie Rozrodu Zwierząt i Badań Żywności PAN Centrum Doskonałości w nutrigenomice. Będą tam prowadzone badania nad wpływem odżywiania na epigenetyczne predyspozycje do tzw. chorób dietozależnych.

- Ważnym etapem genetyki jest zrozumienie naszego epigenomu. Do tego jednak potrzebne są odpowiednie narzędzia. Nie wystarczy zrobić jednego pomiaru i na tej podstawie wyciągnąć wnioski. Genom jest identyczny we wszystkich naszych komórkach, ale epigenom jest inny w różnych tkankach, a nawet w komórkach tworzących tę samą tkankę, ale w odmiennym wieku. Epigenom jest dynamiczny, więc można mierzyć go cały czas i na podstawie zebranych wyników wyciągać wnioski na temat naszego organizmu - mówi prof. Carsten Carlberg z Instytucie Rozrodu Zwierząt i Badań Żywności PAN w Olsztynie.

Jednym z najważniejszych celów jego zespołu będzie opracowanie tzw. cyfrowych bliźniaków, czyli wirtualnych modeli prawdziwych osób, na których to będą "testowane" interwencje związane z doborem diety, aktywności fizycznej i stosowanych leków. Będzie to jeden z elementów medycyny spersonalizowanej, którą uważa się za przyszłość opieki medycznej.

- Sto lat temu ludzie tworzyli prototypy samolotów, ale działali trochę na oślep. Niektóre z nich latały, inne spadały zaraz po starcie. Metodą prób i błędów w końcu wymyślili, jak powinien wyglądać samolot i tak jest do dzisiaj. Obecnie takie działania są nie do pomyślenia. Teraz inżynierowie tworzą cyfrowo każdy element samolotu, zanim go wyprodukują. Cyfrowy bliźniak ma pełnić taką samą funkcję - wirtualnego modelu do testowania diet i leków" - mówi prof. Carlberg.

Wiele chorób niezakaźnych, jak:

• cukrzyca, 
• choroby układu krążenia,
• nowotwory,

mają związek z naszym stylem życia - niezdrową dietą, nadwagą, paleniem tytoniu i niedostateczną aktywnością fizyczną. Są one przyczyną ponad 70 proc. przedwczesnych zgonów na świecie i stanowią główną przyczynę przedwczesnej niepełnosprawności, ale 70-90 proc. z nich można uniknąć. Częstą przyczyną tych chorób jest otyłość, którą Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) definiuje jako nadmierne nagromadzenie tkanki tłuszczowej. Otyłość prowadzi do skrócenia oczekiwanej długości życia o 5-20 lat.

- Bezpośredni udział międzyosobniczych różnic w naszym genomie w powstawaniu tych chorób niezakaźnych wynosi zaledwie 10-20 proc. To właśnie odziedziczyliśmy po naszych rodzicach i nie możemy wiele z tym zrobić - wyjaśnia prof. Carlberg.

Pozostałe 80 proc ryzyka jest determinowane przez epigenom. Oznacza to, że nawet genetyczne predyspozycje do zachorowania na konkretne choroby można zrównoważyć epigenomem i to w każdym momencie naszego życia. Osoby z genetycznym wysokim ryzykiem zawału serca mogą aktywnie mu przeciwdziałać, prowadząc zdrowy styl życia.

- Codzienna komunikacja między naszą dietą a genomem moduluje regulację genów w naszych organach metabolicznych, takich jak mięśnie szkieletowe, tkanka tłuszczowa, trzustka i wątroba, a także w układzie odpornościowym i mózgu. Procesy molekularne i komórkowe kontrolowane przez te sieci utrzymują nasz organizm w homeostazie i zapobiegają powstawaniu chorób niezakaźnych. Dlatego też odpowiednia dieta w połączeniu z odpowiednią aktywnością fizyczną pozwoli nam zachować zdrowie - tłumaczy prof. Carlberg.

Mimo że nutrigenomika nie jest jeszcze tak rozpowszechniona jak inne gałęzie medycyny, to przez ekspertów jest określana jako przyszłość dietetyki, ważny krok w stronę medycyny spersonalizowanej.

- Wyniki badań nutrigenomicznych prowadzą do lepszego zrozumienia, w jaki sposób odżywianie wpływa na szlaki metaboliczne i kontrolę homeostazy. Regulacja zależna od sposobu odżywiania może zostać zaburzona we wczesnej fazie choroby dietozależnej, takiej jak cukrzyca. Gdy poszczególne osoby zostaną sklasyfikowane na podstawie wzajemnego oddziaływania stylu życia, szlaków metabolicznych i zmienności genetycznej, nutrigenomika może sugerować stosowanie dostosowanych diet, określanych jako spersonalizowane żywienie, w celu wczesnej interwencji terapeutycznej - podsumowuje prof. Carlberg.

Osoby genetycznie obciążone ryzykiem zachorowania na cukrzycę, które jeszcze nie są w stanie przedcukrzycowym, można zalecić indywidualną dietę w celu uniknięcia rozwoju tej choroby. Podobnie może być z chorobami układu sercowo-naczyniowego czy nowotworami. Wielu z nich naprawdę możemy zapobiec, odpowiednio znając i dbając własne ciało. 

CZYTAJ TAKŻE: 

Co zamiast diety? Trzy nawyki szczupłych osób 

10 powodów, dlaczego nie możesz schudnąć. Czy naprawdę dziedziczysz otyłość?