Все больше людей в мире умирает от хронических неинфекционных болезней (диабет, онкологические и сердечно-сосудистые заболевания). Что же способно остановить подобную эпидемию? Ответ даст нутригеномика — новое направление в науке, изучающее, как пища влияет на экспрессию генов.
Cтатья раскроет молекулярные механизмы воздействия пищи на гены; расскажет о том, какие продукты стоит употреблять чаще, а от каких отказаться, чтобы жить дольше и здоровее; и опишет перспективы диетологии в будущем. Вторая часть серии — «Нутригеронтология: питание vs.
старение» подробно остановится на механизмах старения и на том, как пища может замедлить эти процессы.
Цикл статей, задуманных в рамках спецпроекта «биомолекулы» для фонда «Наука за продление жизни».
В этом цикле рассмотрим общие проблемы старения клеток и организмов, научные подходы к долголетию и продлению здоровой жизни, связь сна и старения, питания и продолжительности жизни (обратимся к нутригеномике), расскажем про организмы с пренебрежимым старением, осветим темы (эпи)генетики старения и анабиоза.
Конечно, феномен старения настолько сложен, что пока рано говорить о радикальных успехах в борьбе с ним и даже о четком понимании его причин и механизмов. Но мы постараемся подобрать наиболее интересную и серьёзную информацию о нащупанных связях, модельных объектах, разрабатываемых и уже доступных технологиях коррекции возрастзависимых нарушений.
Краткое содержание спецпроекта освещено в видеоролике «Стареть или не стареть? // Всё как у зверей». Подробности же узнаете из наших статей.
Следите за обновлениями!
Еще со времен Древней Греции было известно, что пища влияет на состояние тела и духа и способна избавлять от болезней. Однако фундаментальные открытия в науке о питании были сделаны только в 18–20 столетиях: изучили химический состав пищи и основные пути метаболизма [1].
До середины 20 века из-за несбалансированного рациона были распространены недуги, связанные с дефицитом витаминов и минералов, поэтому их функции исследовались особенно активно. Сегодня же развитые страны столкнулись с другими последствиями нерационального питания — ожирение и диабет II типа [2] (рис. 1).
Более того, обнаружено, что продолжительность жизни и развитие «убийственной тройки» — сердечно-сосудистых, нейродегенеративных и раковых заболеваний — зависит от рациона человека [3].
Медикам и ученым стало очевидно, что для эффективного лечения и профилактики вышеупомянутых заболеваний необходимо понять механизмы воздействия пищи на организм на клеточном и молекулярном уровнях.
В начале 21 века завершились международные геномные проекты [4], предоставив для анализа множество генетической информации; стали развиваться производительные молекулярные методы для исследования «внутренней жизни» клетки [5]. Все эти факторы привели к рождению новой науки — нутригеномики [6].
Нутригеномика исследует влияние различных компонентов пищи и биологически активных добавок на экспрессию генов [7].
Ожидается, что определение биохимических путей взаимодействия пищи и генов позволит эффективно лечить неинфекционные заболевания (например, диабет, рак, патологии сердечно-сосудистой системы), а также предотвращать их развитие благодаря выявлению ранних маркеров нарушений в метаболизме и составлению индивидуального плана питания [6].
Каким же образом пища регулирует работу генов?
Рисунок 1. Последствия несбалансированного питания в развитых странах: распространение ожирения и диабета II типа. Избыточный вес и «западный» тип питания (обилие жареной пищи, красного мяса, сладких газированных напитков, жирных молочных продуктов) вносят вклад в развитие сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний, диабета II типа.
Нутригеномика: от пищи к генам
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 [6], [7].
Эпигенетические модификации
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»). В клетке ДНК компактизирована, т.е. намотана на «бусины» — комплекс белков гистонов, различные химические модификации которых включают или выключают ген.
Помимо этого, выключение генов происходит при модификации непосредственно молекулы ДНК (метилирование).
Некоторые компоненты пищи влияют на эти процессы (рис. 2):
- Ацетилирование гистонов (включение гена). Сульфарафан (содержащийся в капусте, брокколи, цветной капусте) и диаллилдисульфид (из чеснока) — включают гены, подавляя ферменты, которые репрессируют ген посредством снятия ацетильной метки с гистонов. Поэтому сульфарафан способен включать молчащие в раковых клетках гены — регулировщики нормального деления, что подавляет рост опухоли. Масляная кислота, которая образуется микрофлорой человека при употреблении клетчатки, оказывает аналогичное влияние на работу генов, а также активирует иммунную систему, что подавляет рост раковых клеток. Ингибирующее действие масляной кислоты на метастазирование было показано у крыс на модели рака прямой кишки [8].
- Метилирование ДНК (выключение гена). Источники метильных групп (холин, метионин, фолиевая кислота) содержатся в яйцах, шпинате, бобовых и печени. У взрослых крыс хронический дефицит метильных групп влечет за собой спонтанное образование опухолей [9], а также ведет к активации мобильных элементов генома [10]. Широко известен эксперимент, проведенный Джиртлом и Уотерлэндом, с трансгенными грызунами агути (Avy agouti), которые имеют желтую окраску и предрасположенность к ожирению, диабету и раку. При добавлении в корм беременным самкам агути холина, метионина и фолиевой кислоты у них рождалось нормальное потомство с коричневой окраской шерсти и без отклонений в здоровье [11]. Дело в том, что присутствие источников метильных групп в пище матери способствовало метилированию (и, соответственно, выключению) гена agouti, вызывавшего болезненный фенотип у эмбрионов .
- Для нормального развития плода и протекания беременности у женщин необходимы источники метильных групп, в частности, фолиевая кислота. При ее дефиците повышается риск преждевременных родов, выкидышей, а также возможны патологии в нервной системе плода и низкий вес новорожденного [14]. 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 [15].
Рисунок 2. Механизм влияния пищи на эпигенетические модификации.
Транскрипционные факторы
Рисунок 3. Механизм действия нутриентов на экспрессию генов через транскрипционные факторы.
Второй механизм, посредством которого пища изменяет экспрессию генов, иллюстрирует следующая схема: «компонент пищи → рецептор → сигнальный путь → транскрипционный фактор → включение генов» [6], [16] (рис. 3).
Рецепторы распознают строго определенную структуру веществ, поэтому схожие по строению компоненты пищи различно воздействуют на организм (например, насыщенные и ненасыщенные жиры).
В данной схеме возможны небольшие вариации, например, ядерные рецепторы совмещают в себе функции рецептора и транскрипционного фактора: они распознают различные гидрофобные компоненты еды или их производные (жирные кислоты, витамин D, ретиноевую кислоту, желчные соли и пр.), а затем изменяют активность регулируемых ими генов [17–19].
Пища состоит из белков, углеводов и жиров. Компоненты пищи расщепляются в процессе пищеварения до более простых веществ (аминокислоты, моносахара, жирные кислоты), которые далее транспортируются в клетки и связываются рецепторами.
Сигнал от рецептора распространяется по клетке, доходит до ядра и экспрессия генов изменяется. Длительные изменения в экспрессии генов, в конечном счете, сказываются на здоровье и продолжительности жизни. Но обо всем подробнее.
Белки в пищеварительном тракте распадаются до аминокислот, которые затем транспортируются внутрь клеток. В клеточной цитоплазме плавает молекула mTOR (mammalian target of rapamycin), которая активируется высокой концентрацией аминокислот и регулирует многочисленные аспекты метаболизма в клетке.
Примечательно, что сигнальный путь mTOR — консервативный биохимический путь, регулирующий старение у животных. Генетические мутации, ослабляющие сигнал mTOR-пути, продлевают жизнь червей, мушек и мышей [20]. Поскольку mTOR активируется аминокислотами, то можно ожидать, что рацион с ограниченным содержанием белков будет благоприятно сказываться на здоровье и долголетии.
Действительно, потребление малого количества белков или метионина (незаменимой аминокислоты) повышает продолжительность жизни у модельных животных [21]. У людей диета с низким соотношением белков и углеводов снижает риск развития рака, ожирения и нейродегенеративных заболеваний [22].
Согласно исследованиям, люди пожилого возраста (50–65 лет), получающие из белков более 20% суточных калорий в четыре раза (!) чаще умирают от рака, а уровень их общей смертности на 75% выше по сравнению с людьми, соблюдающими низкобелковую диету (т.е. менее 10% суточных калорий) [23].
Интересно, что корреляция между употреблением растительных белков и уровнем смертности не выявлена. Считается, что это обусловлено аминокислотным составом растительных белков, которые содержат меньше метионина и цистеина [23].
Углеводы в процессе пищеварения расщепляются до моносахаров; самый известный представитель этого класса — глюкоза. Повышение уровня глюкозы в крови вызывает выработку гормона инсулина. Инсулин улавливается рецепторами на поверхности клеток, что приводит к активации сигнального пути IIS (Insulin/I
Как еда меняет наши гены. Что такое нутригенетика и нутригеномика
Нутригенетика — это наука о влиянии генов на потребление и усвоение различных компонентов пищи. Она помогает ответить на вопрос, почему один человек хорошо переносит тот или иной продукт, а второй страдает от побочных эффектов или никак не может похудеть.
А нутригеномика — это еще не сформировавшееся направление в науке, изучающее, среди прочего, влияние питания и БАДов на регуляцию работы генов.
Она является зеркальным отображением нутригенетики: если с точки зрения нутригенетики человеку уже дан определенный набор генов, которые он не может изменить (если есть “ген непереносимости алкоголя”, то человеку никак не помочь), то нутригеномика предполагает, что хоть гены и нельзя изменить, но можно оказать влияние на их активность с помощью питания.
Можно ли по анализу крови узнать, какие продукты можно есть, а какие нет?
Понятие «анализ крови» можно разделить на четыре категории.
Анализ на пищевую непереносимость
Самый известный метод определения таких продуктов основан на определении в крови IgG-антител, в норме вырабатывающихся против антигенов для защиты организма от чужеродных агентов. По результатам теста вычисляют продукты, на которые были повышены антитела, и рекомендуют их исключить.
В действительности же наличие антител означает только одно – что человек уже сталкивался с этим продуктом и выработал толерантность к нему. Более того, клинические исследования, доказывающие эффективность диагностирования непереносимости по IgG антителам, не проводились, а крупнейшие организации аллергологов-иммунологов (AAAAI, EAACI и др.) не признают данный тест.
Другой метод определения непереносимости продуктов основан на хемилюминесценции (интенсивности свечения клеток) после внедрения экстрактов различных продуктов. Данный анализ также не является научно обоснованным, поскольку ни один компонент пищи не попадает к нам в кровь напрямую.
Кроме того, остается неясной интерпретация подобного свечения и к медицинскому анализу никакого отношения не имеет. В ту же категорию дорогих бесполезных тестов я бы отнесла анализ пищевой непереносимости по скорости оседания эритроцитов (СОЭ).
Питание по группе крови
Концепция была создана врачом-натуропатом Питером Д’Адамо на основе эволюции групп крови: питание должно соответствовать тому рациону, каким оно было у древних представителей вашей группы крови (I – охотники-собиратели, II – земледельцы, III – кочевники, IV – современный человек). Этот метод также обладает недоказанной эффективностью, и если вам условно «не повезло» с группой крови, ваш рацион может оказаться неоправданно ограниченным, хотя количество и сочетание продуктов не оговариваются.
Анализ различных биохимических показателей крови
Это глюкоза, холестерин, ферритин и другие биохимические показатели крови, которые вы сдаете в обычной лаборатории.
По результатам подобных анализов действительно можно скорректировать питание: уменьшить потребление насыщенных жиров и соли, повысить количество железосодержащих продуктов в рационе, клетчатки.
Отмечу, что интерпретацией результатов анализов и назначением подобных рекомендаций должен заниматься врач.
Сдача крови для ДНК-теста (чаще — слюны)
Благодаря данному тесту, вы узнаете предрасположенность к непереносимостям определенных продуктов и риски дефицита различных витаминов.
Высокий риск не означает непременное наличие дефицита, однако вам будет рекомендовано пересмотреть свой рацион, более тщательно следить за своим состоянием и регулярно проходить скрининг для снижения риска возникновения заболевания. Именно эта категория относится к нутригенетике.
Какой врач может использовать принципы нутригенетики для похудения?
Это может быть и диетолог, и эндокринолог, и врач-генетик. Главное, чтобы специалист хорошо разбирался в генетике и знал правильные подходы к лечению или профилактике. Здесь важно не довести до гипердиагностики и назначения ненужных лекарств и строгой диеты, когда это не требуется.
Например, не стоит при повышенном риске дефицита железа сразу назначать препараты железа или рекомендовать есть одно красное мясо.
Достаточно удостовериться, что железо в норме по результатам биохимического анализа и порекомендовать пересмотреть свой рацион, скорректировав употребление железосодержащих продуктов.
Информация о персональных рисках и непереносимостях продуктов мотивирует людей сильнее, чем общие рекомендации вроде «ешьте больше овощей» — это и так понятно, что они полезные.
Когда дело касается личного здоровья, человек старается следовать персональным рекомендациям.
Правда, подобные исследования сейчас не слишком распространены ввиду относительно высокой стоимости, но я уверена, что в будущем нутригенетика станет частью персонализированного подхода, и ученые смогут проводить более масштабные исследования в этой области.
Нутригенетика безусловно может рассказать об индивидуальных особенностях пищеварения у человека, в том числе и про серьезные заболевания обмена веществ (например, фенилкетонурия). Она является начальным этапом диагностики заболевания, а лечением занимается врач.
Как питание может менять наши гены?
Наш образ жизни не меняет сами гены, а только их активность в наших клетках. Это куда более безопасно, чем редактирование генов, поскольку такая регуляция не затрагивает саму последовательность ДНК и потенциально обратима.
Все клетки нашего организма несут один и тот же генетический материал. Почему же они тогда так отличаются друг от друга? Все дело в экспрессии генов — считывания информации с генов для последующего синтеза белков.
Активность каждого гена можно как подавлять, так и активировать, в зависимости от набора специальных маячков, которые навешиваются либо на сам ген, окружающие его участки генома или на белки гистоны, на которые намотана ДНК.
Они регулируют активность гена подобно диммеру, который может плавно регулировать яркость света в комнате. Маячками выступают, например, так называемые метильные или ацетильные группы.
Изучением регуляции работы генов занимается эпигенетика.
Это довольно занятная и крайне перспективная наука, она ищет ответы на вопрос о том, как можно изменить активность генов, которые нам передались от родителей, не меняя сами гены, и тем самым повлиять на продолжительность жизни в ту или иную сторону. Влиять на навешивание этих маячков можно в том числе и с помощью питания.
Нутригеномика – весьма молодое направление, которое находится на этапе зарождения. К сожалению, модельным объектом большинства исследований в этой области являются грызуны, поэтому переносить результаты этих работ на человека совсем не корректно.
Никто не знает, будет ли воспроизводиться это на человеке.
Так или иначе, основной пул работ позволяет понять, что связь питание -> эпигенетика есть, а значит, что, возможно, в будущем врачи смогут эффективно лечить и профилактировать диабет, рак, сердечно-сосудистые заболевания с помощью изменения рациона питания.
Какие продукты влияют на наши гены?
Фолиевую кислоту (витамин В9) не случайно рекомендуют всем женщинам репродуктивного возраста, поскольку она снижает риск выкидыша и патологий нервной трубки эмбриона. Вместе с холином (который в большом количестве содержится в яичных желтках, печени, рыбе) он снижает риск ожирения и других метаболических нарушений.
- Большинство известных нутригеномике веществ оказывают профилактическое действие в отношении раковых заболеваний, повышая экспрессию генов-супрессоров опухолей и нормализуя рост раковых клеток: флавоноиды (кверцетин, апигенин) во фруктах и овощах, фитоэстрогены в соевых бобах, ресвератрол в винограде, чернике и клюкве, куркумин (известный компонент специи – куркумы), сульфорафан в крестоцветных (различные виды капусты и салатов), диаллилсульфид в чесноке и многие другие.
- А вот продукты, которые могут повлиять негативно:
- Согласно некоторым исследованиям, высокие уровни глюкозы и аминокислот в крови активируют биохимические сигнальные пути, связанные со старением.
- Трансжиры и насыщенные жиры, судя по имеющимся данным, активируют важные маркеры воспаления, изменяют регуляцию метаболизма жиров, что приводит к избытку липидов в крови.
- Омега-3 жирные кислоты, содержащиеся в жирной морской рыбе и морепродуктах, способствуют снижению холестерина в крови, вероятно, за счет регуляции генов липидного обмена, уменьшению воспаления и роста опухолевых клеток.
Клетчатка действует опосредованно на организм через бактерии кишечника, для которых она является основным источником пищи.
Клетчатка ферментируется бактериями до короткоцепочечных жирных кислот, обладающих целым рядом полезных для нас функций: уменьшение роста патогенной микрофлоры и, возможно, опухолевых клеток за счет активации иммунитета, увеличение секреции слизи, которая служит природным барьером кишечника от механических повреждений, различных вирусов и токсинов, и пр.
Что такое генетический паспорт?
Это комплексный генетический тест, сочетающий в себе анализ вашей ДНК в нескольких областях: здоровье, питание, спорт, особенности характера, эффективность лекарств, происхождение и статус носителя наследственных заболеваний, важный для планирования детей.
Генетический паспорт несет похожую с обычным паспортом функцию: он содержит в себе информацию о вас, только вместо даты рождения и места прописки в нем рассказывается, к каким заболеваниям, пищевым особенностям и видам спорта вы более предрасположены, какие лекарства будут для вас токсичны, а для каких требуется повышенная дозировка, как мигрировали ваши предки, ваш этнический состав, и множество другой полезной информации. Неоспоримые преимущества такого паспорта — он будет с вами всю жизнь, так как сдается один раз, а информация будет постоянно обновляться и дополняться новыми признаками по мере продвижения науки.
Имея генетический паспорт, вы обладаете мощным инструментом для улучшения здоровья: вам известны риски заболеваний в будущем, непереносимости лекарств и продуктов.
Что еда делает с нашими генами
Когда вы выбираете растительный маргарин, а не настоящее масло, чтобы намазать его на хлеб, или предпочитаете на ужин рыбу, а не мясо, это полезно для здоровья. Почему?
Еда, которую мы ежедневно выбираем, может влиять и на вес, и на приобретенные болезни. Этот выбор может также повлиять и на наши гены. Мы прекрасно знаем, что еда, которую мы едим, — один из многих внешних факторов, играющих важную роль в развитии неинфекционных болезней, таких как болезни сердца и сосудов, диабет второго типа и рак.
Пример этого — насыщенные и полиненасыщенные жиры, или выбор между тем, чем мазать хлеб, когда делаешь бутерброд, растительный маргарином или сливочным маслом.
- Есть много подтверждений тому, что полиненасыщеные жиры снижают риск болезней сердца и сосудов, в то время как потребление насыщенных жиров этим заболеваниям способствует.
- Но почему и как это происходит?
- Гены подвергаются различному воздействию
Наша ДНК содержит рецепт всех протеинов, которые должны быть в нашем теле. Всего таких рецептов примерно 20 тысяыч, они-то и называются генами.
Протеины — жизненно необходимые молекулы, которые выполняют в организме различные функции. Разные факторы внешнего воздействия приводят к тому, что тело создает определенный протеин, это называется генным продуктом или генным выражением. То есть ген проявляется в виде протеина.
Expressen09.03.2018Не все протеины нужны постоянно или в одинаково больших количествах, поэтому генные выражения очень тщательно регулируются сложной системой контроля. На систему контроля оказывают воздействие и внешние, и внутренние факторы, они ведут либо к росту, либо к уменьшению потребления протеина.
- В 1990-е годы ученые выяснили, что такие питательные вещества, как витамины и жирные кислоты, могут влиять на гены и на производство определенных протеинов.
- Это открытие привело к подлинному изменению в довольно-таки догматичном исследовании вопросов питания, оно дало нам уникальную возможность понять, как еда, которую мы едим, может приводить к возникновению болезни.
- Некоторые протеины могут играть неблагоприятную роль в развитии болезней, в то время как другие обладают защитным эффектом.
- Различия в жирах
Хорошо известно, что высокое потребление насыщенных жиров повышает уровень холестерина, в то время как активное потребление полиненасыщенных жиров холестерин уменьшает. Но каковы биологические механизмы, стоящие за этим эффектом? Почему существует разница между жирами, и как телу удается различать различные жирные кислоты?
Жир — важный источник энергии, но в организме он имеет и некоторые другие функции. Например, влияет на образование протеинов из генов.
Когда мы едим растительный маргарин или жирную рыбу, содержащую много полиненасыщенных жиров, эти жирные кислоты из кишок попадают в кровь, а потом разносятся по разным клеткам тела. В клетках эти полиненасыщенные жирные кислоты будут усиливать определенные гены.
Тогда создаются протеины, помогающие клеткам регулировать объемы жира и холестерина в крови и клетках. Это благоприятный фактор, потому что высокие уровни жира и холестерина в крови со временем становятся существенными факторами риска возникновения сердечно-сосудистых заболеваний.
Пройти в замочную скважину
Насыщенные и полиненасыщенные жиры — жирные кислоты с одинаковым химическим строением, но форма у них разная. В то время как насыщенные жирные кислоты прямые, форма полиненасыщенных жировых кислот имеет изгиб.
Это различие имеет значение для способности жирных кислот влиять на создание протеинов из генов. Можно сравнить это с замком, который надо открыть: полиненасыщенные жирные кислоты проходят в замочную скважину, а насыщенные жиры — нет.
Поэтому когда мы потребляем насыщенные жиры, происходит образование протеинов, благоприятно влияющих на сердце и сосуды, но этого не происходит, когда мы едим насыщенные жиры.
Некоторые лекарства, которые сегодня используются для лечения диабета 2-го типа, действуют по тому же принципу. Разница заключается в дозе и во времени, которое нужно для достижения эффекта.
В то время как медикаменты принимаются большими дозами и дают быстрый эффект, питательные вещества принимаются малыми дозами, здесь эффект меньше.
Впрочем, механизм и результат одинаковы, поэтому то, что мы едим каждый день, будет иметь значение для нашего здоровья спустя много лет в будущем.
Питательные вещества могут «включать» гены
Питательные вещества могут активизировать гены и создание протеинов. Но также они могут влиять на возможность активировать гены.
Эпигенетика изучает изменения в ДНК, не влекущие за собой изменение генетического рецепта. Гены содержат информацию о свойствах, которые потенциально могут быть у организма, а эпигенетические механизмы управляют тем, проявится ли свойство или нет.
Videnskab20.05.2018Calcalist03.02.2018Project Syndicate18.02.2018The Atlantic21.09.2017BBC17.11.2016Некоторые гены «выключены», они не проявляются никогда, хотя мы подвергаемся воздействию факторов окружающей среды, которые могли бы их активировать. Даже если у нас есть ключ, замок опломбирован. Целый ряд факторов окружающей среды, включая питательные вещества, может «включить гены» и сделать их доступными для производства протеина.Это имеет значение для образования конкретных протеинов и конкретных заболеваний, которые мы приобретаем.
Индивидуальное питание
Еда влияет на то, как проявляются наши гены, но то, какие гены у нас есть, также имеет значение для здоровья. ДНК на 99,9% у всех людей одинаковая, но 0,1% — отличается.
Эта генетическая вариация имеет решающее значение для обеспечения биологического многообразия, именно она превращает нас в уникальных индивидов с различными качествами, разной внешностью и риском подвергнуться разным заболеваниям.
Поскольку все мы немного разные, то и еда, которую мы едим, может для каждого отдельного индивида вызывать разные эффект.
Это хорошо известно в медицине, где разные медикаменты на пациентов влияют немного по-разному. Помимо наших генов, на наше здоровье влияют такие внешние факторы, как физическая активность, вес, курение, уровень сахара в крови, кишечные бактерии, они имеют значение для риска развития того или иного заболевания у отдельного человека.
Индивидуальная диета
Чем больше мы знаем о том, как эти различные факторы воздействуют на наше здоровье, тем успешнее мы может разрабатывать индивидуальные модели питания, подходящие различным индивидам и группам индивидов, и тем самым улучшить их здоровье. Это называется личным питанием.
Зная, как еда влияет на гены, мы можем объяснить, почему некоторые питательные вещества, например, полиненасыщенные жиры, полезны для здоровья и могут уменьшать риск заболевания. Так, мы можем предотвратить развитие сердечно-сосудистых заболеваний, употребляя в пищу растительный маргарин и жирную рыбу, а не сливочное масло и мясо.
- Вибеке Х. Телле-Хансен — доцент Университета Oslo Met
- Мари Мюрстад — доцент Университета Oslo Met
- Стине М. Ульвен — профессор Университета Осло
Материалы ИноСМИ содержат оценки исключительно зарубежных СМИ и не отражают позицию редакции ИноСМИ.
Пресс-центр
Что нужно знать родителям о «хороших» и «плохих» генах, наследственных болезнях и что мамы и папы могут сделать для здоровья будущего ребенка.
Если изменение произошло в определенном гене и нарушено производство определенного белка, то мутация называется генной. Иногда возникают более грубые нарушения – хромосомные мутации. Самый знаменитый пример хромосомной болезни – синдром Дауна, когда у человека есть добавочная – 21 – хромосома.
Некоторые генные мутации передаются по наследству от родителей к детям. Другие возникают впервые, если у родителя не было нарушения, и оно впервые произошло в яйцеклетке или сперматозоиде. Хромосомные болезни обычно не наследуются: они возникают по разным причинам до, во время или после оплодотворения.
В некоторых семьях повышен риск наследственных болезней. Будущим родителям стоит посетить клинического генетика до наступления беременности в следующих случаях:
- Если один из родителей страдает наследственным заболеванием, является носителем «неправильного» гена.
- Если в семье будущей матери или отца были случаи генных, хромосомных болезней, онкологических и иных заболеваний, связанных с аномальными генами.
- Если будущей матери больше 35 лет.
- Если у пары уже есть дети с генетическими нарушениями или предыдущие беременности закончились выкидышем.
- Если пара долго не могла зачать ребенка, если ей пришлось воспользоваться вспомогательными репродуктивными технологиями.
- При близкородственных браках, например, между двоюродными братьями и сестрами.
Из школьного курса биологии многие помнят, что половину генов ребенок получает от мамы, половину – от папы. Следуя той же логике, можно предположить, что от каждой бабушки и каждого дедушки ему достается по четверти генотипа, и можно проследить, от кого ребенок получил половинку той или иной хромосомы.
На деле все не так просто. Яйцеклетка получает новый набор хромосом – точно такого нет ни в одной клетке тела женщины. Одни участки новой хромосомы могут оказаться бабушкиными, другие – дедушкиными.
И в каждом случае набор получается уникальным – поэтому (и по ряду других причин) родные братья и сестры не становятся копией своих родителей и друг друга, если только они – не однояйцевые близнецы.
В каждом человеке сильно перемешаны гены от разных поколений. Источник некоторых наследственных заболеваний еще можно проследить, составив родословную.
Но если «плохих» генов много, и они не проявляют себя явно, вызывают лишь предрасположенность к тем или иным болезням – понять, откуда они, невозможно.
Поэтому и обвинять кого-то из членов семьи в том, что от него ребенку достались «плохие» гены, бессмысленно.
Чем старше родители, тем выше риск того, что их ребенок родится с наследственным заболеванием – это справедливо и для мужчин, и для женщин. В зависимости от того, у кого из родителей произошел сбой, у ребенка могут возникать разные проблемы.
Организм мужчины постоянно производит новые сперматозоиды – до 1500 в секунду. Как бы тщательно ни копировала себя ДНК, в ней могут быть «опечатки», вероятность которых растет вместе с количеством клеточных делений. В мужских сперматозоидах со временем возникают генные мутации. Количество хромосом не нарушено, но в гене может быть ошибка, из-за которой производится неправильный белок.
У отцов старше 50 лет в три раза чаще, чем у 25-летних, рождаются дети, страдающие шизофренией, и в шесть раз чаще, чем у 27-летних, – дети с редким генетическим заболеванием, которое называется синдромом Апера.
Беременная «носит» в своем животе внуков и внучек
У женщин риск наследственных болезней возрастает после 35 лет. Когда девочка появляется на свет, в ее яичниках уже есть половые клетки. Беременная женщина уже носит в своем животе будущих внуков и внучек.
Половые клетки в яичниках долго находятся в «спящем» состоянии, редко делятся, и если в них возникают ошибки, то обычно «по-крупному», на уровне хромосом. У матерей старше 35 лет повышен риск рождения ребенка с синдромом Дауна, у них чаще случаются выкидыши.
В клетках человека есть собственные «электростанции» – митохондрии, они постепенно разрушаются. Чем дольше яйцеклетка «спит» в яичнике, тем «слабее» становятся ее митохондрии.
А ведь организм ребенка получает их именно из яйцеклетки, все митохондрии в организме каждого из нас – материнские. Если плод получает от матери «слабые» митохондрии, они копируют себя во всех клетках организма.
Есть данные о том, что из-за этого сокращается продолжительность жизни потомства.
Но это не означает, что такая проблема будет у каждой «поздней» мамы. Многие рожают вполне здоровых малышей с «хорошими» генами. Но родителям старшего возраста стоит помнить о повышенных рисках, более тщательно подходить к планированию беременности.
Можно ли выбрать глаз и уровень интеллекта будущего ребенка?
Процедура ЭКО часто дополняется предимплантационной генетической диагностикой (ПГД). Обычно врачи-репродуктологи исследуют гены эмбрионов до подсадки в матку на предмет хромосомных и генных нарушений. Задача – выбрать самого здорового будущего малыша.
А можно ли по генам определить пол будущего ребенка, посмотреть, какой у него будет цвет глаз, волос, уровень интеллекта или физического развития? Оказывается, можно. Но в большинстве стран это запрещено. Врачи помогут зачать здорового ребенка, но заниматься искусственной селекцией не станут.
Если зачатие произошло естественным путем, гены будущего ребенка тоже можно проверить. Для этого используют неинвазивное пренатальное тестирование (НИПТ).
Гены, которые действуют на расстоянии
Как мы уже разобрались, каждый родитель передает ребенку половину своих хромосом. Казалось бы, вторая половина генов, которая не передалась малышу, не имеет к нему отношения. В 2018 году ученые провели исследование, которое показало, что это не так.
Было установлено, что гены мамы и папы, которые не были переданы ребенку, примерно на 30% влияют на уровень его образования. Как гены могут действовать на расстоянии? Если разобраться, в этом нет ничего удивительного.
Когда женщина готовится к зачатию, вынашивает ребенка, затем вскармливает его грудью, в ее организме продолжают функционировать оба набора хромосом. Ребенку передался лишь один из них, но и второй оказывает на него влияние на через материнский организм, грудное молоко. От этого в будущем зависят привычки питания, здоровье.
Отец не носит ребенка в животе и не кормит грудью. Он влияет на то, каким вырастет ребенок, через воспитание, личный пример.
Не хромосомами едиными
Из всего вышесказанного следует, что у родителей есть не так много способов повлиять на гены будущего ребенка. Но ведь на наследственности свет клином не сошелся. Многое зависит от внешней среды.
Характер и личность формируются благодаря воспитанию, высокий интеллект – обучению, а рост и вес зависят от питания. Здоровье и продолжительность жизни тоже на роду не написаны, если заботиться о своем организме. И это как раз то, на что мама и папа могут повлиять. Хорошие привычки закладываются в детстве.
Фото pixabay
Как питание меняет генетику
Какова исключительная черта людей? Любопытство. Мы очень беспокойные существа с ненасытной тягой к знаниям разного рода. Удовлетворять свое любопытство – это наша неотъемлемая потребность. Нам нестерпимо важно узнать, что же будет в завтрашней серии любимого сериала, в следующем посте или видео популярного блогера, знаменитости или… какие загадки скрывает наш генетический код.
Сегодня генетическое тестирование набирает обороты. На основании результатов генетических тестов вам могут предложить подобрать индивидуальную программу улучшения себя: от приема БАДов, спортивных тренировок до составления рациона питания. Являются ли результаты генетических тестов истиной в последней инстанции?
Результат генетического теста еще не приговор
Когда мы смотрим на наших детей, братьев, сестер и родителей, мы видим общие черты. Сколько бы детей ни родила ваша мама, все братья и сестры будут иметь схожий набор внешних черт.
Но генетика не ограничивается копированием внешних признаков из поколения в поколение. Иногда в генетическом коде могут быть ошибки, грубые дефекты, которые могут обуславливать особенности вашего развития.
Если такая особенность мешает качеству жизни, она воспринимается как болезнь.
Информация такого рода жестко «впаяна» в наш геном – от двух родителей славян не родится темнокожий ребенок или азиат, даже если они всю жизнь проживут в Африке или Китае. Если говорить о неизменности генетической информации, касающейся болезней, то она может занимать не более 2% в нашем генетическом коде. Все остальные «страшилки» можно отнести к эпигенетике! А вот тут самое интересное.
- Эпигенетика изучает то, как образ жизни может «включать» и «выключать» определенные гены. Например, если генетик заявляет вам, что у вас на роду написано болеть сахарным диабетом, далеко не факт, что вы им заболеете, для этого нужно постараться:
- · Нужно снизить чувствительность рецепторов мышечных клеток к инсулину;
- · Для этого нужно есть больше жиров, особенно животных и рафинированных – растительных масел, а не орехов;
- · Эти жиры будут накапливаться в мышечных клетках в виде интрамиоцеллюлярных липидов, которые и будут блокировать связь инсулина и рецептора.
Это очень простое описание начала процесса развития инсулинорезистентности, который предшествует сахарному диабету.
Другими словами: предрасположенность к сахарному диабету означает, что если вы будете себя плохо вести, то в первую очередь схлопочете сахарный диабет, а не гастрит или артроз.
Все остальное может быть потом, но диабет – это самое слабое звено в вашей генетической программе.
На 2018 год было расшифровано более 500 генов, которые могут измениться под воздействием внешних факторов образа жизни.
То есть в зависимости от пищи, которую вы едите, наличия или отсутствия вредных привычек, от количества часов в спортзале и времени сна будет зависеть, по какой генетической программе будет существовать ваше тело: по программе разрушения или укрепления.
Развитие болезни больше не зависит от судьбы или наследственности, это полностью ваша ответственность в большинстве случаев.
Другими словами, чтобы ген того же сахарного диабета сработал, нужно чтобы организм прочитал этот ген и запустил каскад процессов для воспроизведения программы, которая в этом гене заложена. Если у вас завалялся винил группы Queen, это еще не значит, что вы услышите музыку. Нужен проигрыватель – вредные привычки, вредная еда.
Для чего нужны генетические тесты
Нам дают ответ простой – предупрежден, значит вооружен. Если вы хотите знать, что у вас заболит в первую очередь, если ваш образ жизни будет далек от идеала, и если у вас есть лишние 20-40 тысяч рублей, можете сделать генетический скрининг-тест. Подумайте, насколько нужна вам такая информация?
В противовес общему генетическому тестированию есть тестирование точечное, когда нужно установить диагноз, и от этого будет зависеть дальнейшая тактика лечения.
Например, окружающие заметили желтизну вашей кожи и склер глаз, по анализам оказался повышенный билирубин – это тревожный признак проблем с печенью и желчным пузырем, нужно бежать к гастроэнтерологу.
Далее, по дополнительным обследованиям выяснилось, что с этими органами все нормально, а генетический тест показал у вас синдром Жильбера.
В большинстве случаев никакого дальнейшего диагностического поиска и лечения, как правило, не требуется: повышенный билирубин при синдроме Жильбера – это ваша особенность, как черные брови у блондинки, живите с этим. А вот если бы генетический тест ничего не показал, тогда нужно было бы «копать» дальше, например, в сторону глистной инвазии.
Персонализированное питание и медицина
В этих вопросах у меня все еще большой скепсис, пока я не узнаю больше. С тех самых пор, как находчивый Homo Sapiens полностью истребил неандертальцев (по мнению Юваль Ной Харари), на планете Земля остался лишь один биологический вид человека.
Для всех людей на Земле подходят схожие комфортные условия жизни и тип пищи. О питании я подробно пишу в своем блоге в Instagram и на сайте.
Громкие заявления о том, что существует некая генетическая особенность, определяющая, должен человек питаться животной пищей или растительной, мягко скажем преувеличены. Мы все, азиаты, европеоиды, африканцы и т.д., – один вид биологических существ.
Мы обладаем лишь незначительными отличиями, исходя из географии проживания наших предков, но имеем одинаковые биологические потребности и одинаковую биохимию.
Пример схожести покажу на одном гене, паре молекул и одном из самых распространенных продуктов питания. По материалам ученого-генетика Rosane Oliveira.
Существует ген FTO, который отвечает за набор массы тела, ожирение. Само наличие гена не говорит о неизбежности ожирения – нужны условия, чтобы FTO сработал. Вспомните пример с винилом группы Queen: вам нужны условия, чтобы услышать музыку, нужен проигрыватель. В случае с активацией FTO, тут многое завязано на метилировании.
У генов есть «защитные колпачки», если снять их, ген активируется. Так при регулярном употреблении коровьего молока образуется микроРНК29, которая и снимает тот самый «защитный колпачок» мерильной группы с FTO, вы начинаете набирать вес. Сработал принцип эпигенетики.
С помощью продуктов питания мы можем влиять на работу наших генов
Существует молекула m—TOR. Она регулирует рост нашего тела. Когда мало калорий, мало пищи, молекула mTOR тормозит взросление организма, чтобы у вас был запас времени для размножения, когда условия жизни и питания улучшатся.
После репродуктивного возраста эта молекула изменяет свою работу, что приводит к старению – это естественный процесс. Но на скорость старения мы можем влиять.
Хорошая новость в том, что молекула mTOR имеет естественный тормоз – это количество калорий, которое мы едим. Хронические болезни – это не сколько болезни старения, сколько болезни изобилия пищи, переизбытка калорий, переедания, обжорства.
Если питание не имеет избыточных калорий, то ТОР останавливается, а затем прекращается рост. Это может продлить вам жизнь.
Умеренное ограничение калорий продлевает вашу жизнь
Существует молекула ИФР-1 (инсулиноподобный фактор роста-1). Эта молекула с анаболическим эффектом синтезируется в печени под влиянием гормона роста. В детстве много ИФР-1 – это то, что необходимо для интенсивного роста и развития, с возрастом синтез ИФР снижается в норме.
Знаете, что будет, если синтез ИФР-1 будет выше нормы у взрослого человека? Ускоренное старение, ослабление функции иммунной системы, развитие рака.
Что стимулирует выработку ИФР-1? Избыток белка в рационе, особенно животного: мясо, яйца, птица, рыба, молоко и молочные продукты, избыточное потребление рафинированных углеводов: сахар, мучные изделия из белой муки, сладкие сиропы.
О том, как влияют на наше тело различные принципы питания в общем, так и отдельные продукты, написаны сотни исследований. Приведу лишь пример с наиболее популярным продуктом, как среди мясоедов, так и среди вегетарианцев – коровье молоко.
- · Молоко коровы стимулирует у нас экспрессию гена FTO, что запускает программу набора массы тела, а это ведет к ожирению, если молоко и молочные продукты оставить в рационе;
- · Молоко коровы имеет много аминокислоты лейцина, которая опосредованно стимулирует у нас молекулу mTOR,
- · Молоко коровы стимулирует у нас выработку инсулина, что в свою очередь стимулирует опять же молекулу mTOR,
- · Напомню, что избыточная активность молекулы mTOR ускоряет старение тела.
- · Молоко коровы стимулирует ИФР-1, что приводит к увеличению жировой ткани, увеличению массы тела, повышению риска развития сахарного диабета 2 типа.
- Как видите молоко – это один из продуктов, влияние которого затрагивает все три механизма, которые могут подпортить нам жизнь.
Надеюсь, я смог вас успокоить и даже воодушевить, если вы получили «плохой» результат генетического скрининга.
Еще раз хочу подчеркнуть важность активного образа жизни и выбор качественных продуктов питания для вас и вашей семьи.
На мой взгляд, не существует никакой генетической предрасположенности к тому или иному типу питания – мы единый вид на планете, и нам подходит лишь один тип питания.
Если вам нужен дополнительный стимул в виде «страшного» результата генетического теста, чтобы начать вести активный образ жизни и есть полезную пищу, вы можете пройти генетическую диагностику. Всем остальным я желаю самим формировать свою генетическую программу здоровья и долголетия, самим строить свою судьбу, не обращая внимания на пророчества молодой науки.
Загрузка...
