Geneticko-epigenetická výživa a naše zdravie | El Paso, TX.
Ako epigenetická a personalizovaná výživa prispieva k optimálnemu zdraviu?
Väčšina z nás vie o nezdravom jedle, ako ovplyvňuje naše telo. Oni
- Spomaliť metabolizmus
- Pridajte hmotnosť
- Upchávať a tvrdnúť tepny atď.
Teraz však existujú potraviny a potravinové prvky, ktoré nám môžu istým spôsobom pomôcť a pochádzajú z miesta, o ktorom by sme si možno ani nepomysleli, a to je naša DNA.
Nutriepigenomics skúma súvislosti medzi stravou a biomarkermi, ktoré môžu byť pripojené alebo odstránené z našej DNA. Toto zapína alebo vypína naše gény.
Nové štúdie ukazujú, že isté potraviny alebo doplnky dokáže upraviť prejav našich génov, čo môže ovplyvniť naše zdravie.
Nutričná genomika prináša revolúciu v oblasti klinickej výživy, ako aj v oblasti výživy v oblasti verejného zdravia:
Diéta, cvičenie a vystavenie sa životnému prostrediu sú všetky prvky, ktoré preukázali úlohu pri zapínaní a vypínaní génov prostredníctvom epigenetiky. Úprava faktorov životného štýlu môže kontrolovať potenciál na zníženie chorôb a mať pozitívny vplyv na naše zdravie.
Zdravotnícki pracovníci z celého sveta začínajú začleňovať epigenetiku do svojej praxe s cieľom poskytnúť špecializovanejšie a individualizované liečebné plány.
„Vrstvenie informácií, ako je strava, životný štýl, faktory životného prostredia, rodinná anamnéza, symptómy a diagnózy spolu s epigenetikou, môže pomôcť priviesť niekoho k stavu optimalizovaného zdravia,“ povedala Kristy Hall, MS, RNCP, ROHP, certifikovaná odborníčka na funkčnú výživu a zakladateľka Living Well Nutrition, ktorá využíva epigenetické testovanie, výživové poradenstvo a mnohostranný prístup na lepšie zabezpečenie svojich klientov.
Môže 15, 2018, Bailey Kirkpatrick diéta, Choroby a poruchy, prostredie, Novinky a recenzie
Registrovaní dietológovia majú možnosť vydávať geneticky podmienené stravovacie odporúčania, ktoré môžu zlepšiť ľudské zdravie.
Výživa je jedným z primárnych environmentálnych faktorov, ktoré určujú naše zdravie. Medzi chronické ochorenia patria:
- Typ diabetu 2
- Metabolický syndróm
- Kardiovaskulárne ochorenia
- Neurologické ochorenie
- Rôzne druhy rakoviny
- Sú iniciované alebo urýchlené živinami/potravou
Túto oblasť výskumu výživy možno označiť ako nutričnú genomiku.
Jednonukleotidové polymorfizmy (SNP) sú rozdiely v jednom páre báz v DNA. Predstavujú primárnu formu ľudskej genetickej variácie.
Horná molekula DNA sa líši od spodnej molekuly DNA na jednom mieste páru báz (polymorfizmus C/A)
Nutričná genetika alebo nutrigenetika zahŕňa identifikáciu, klasifikáciu a charakterizáciu ľudskej genetickej variácie, ktorá modifikuje metabolizmus / využitie živín a potravinovú toleranciu Obr.
Aplikácia: Genetika a epigenetika
Živiny, napr. liečivá, sú silnými efektormi expresie a stability genómu a tieto interakcie gén-živina možno optimalizovať na prevenciu chorôb.
Individualizovaná výživa
Prísľub nutričného inžinierstva pre optimálne zdravie prostredníctvom stravy stále trvá, no verejnosť má pozitívne očakávania, čoho dôkazom je aj používanie doplnkov stravy.
Vedecký výskum ukazuje, že živiny v rôznych potravinách a doplnkoch, ktoré jeme, môžu byť schopné upraviť alebo zvrátiť dedičné zmeny. Tieto dôkazy môžu byť použité pri výbere lepšieho životného štýlu.
Čučoriedky majú neuveriteľne vysoký obsah antioxidantov a predpokladá sa, že táto „superpotravina“ dokáže epigeneticky znížiť poškodenie DNA, čím chráni ľudí pred rakovinou a možno aj spomalí starnutie. Čučoriedková šťava a vitamín C sa ukázali ako potenciálne inhibítory metylácie pre gén MTHFR a gén DNMT1 u ľudí.
Kim, M., Na, H., Kasai, H., Kawai, K., Li, Y.-S., & Yang, M. (2017). Porovnanie čučoriedok (Vaccinium spp.) a vitamínu C prostredníctvom antioxidačných a epigenetických účinkov na človeka. Journal of Cancer Prevention, 22(3), 174�181.
Poznanie toho, čo jeme a čo to robí s naším telom, najmä potenciálny epigenetický vplyv, je len o krok bližšie k optimálnemu zdraviu.
Obezita je komplexné, multifaktoriálne ochorenie a lepšie pochopenie mechanizmov, ktoré sú základom interakcií medzi životným štýlom, prostredím a genetikou, je rozhodujúce pre vývoj účinných stratégií prevencie a liečby [1].
Zvieracie modely poskytujú jedinečné príležitosti pre vysoko kontrolované štúdie, ktoré poskytujú mechanický pohľad na úlohu špecifických epigenetických znakov, a to ako indikátorov súčasného metabolického stavu, tak aj ako prediktorov budúceho rizika obezity a metabolických ochorení. Obzvlášť dôležitým aspektom štúdií na zvieratách je, že umožňujú hodnotenie epigenetických zmien v cieľových tkanivách, vrátane pečene a hypotalamu, čo je u ľudí oveľa ťažšie. Okrem toho schopnosť zozbierať veľké množstvá čerstvého tkaniva umožňuje posúdiť viaceré chromatínové značky, ako aj metyláciu DNA. Niektoré z týchto epigenetických modifikácií buď samotné alebo v kombinácii, môžu reagovať na environmentálne programovanie. Na zvieracích modeloch je možné študovať aj viac generácií potomkov a umožniť tak odlíšenie medzi transgeneračným a medzigeneračným prenosom rizika obezity sprostredkovaným epigenetickou pamäťou nutričného stavu rodičov, ktoré sa v štúdiách na ľuďoch nedajú ľahko rozlíšiť. Prvý termín používame pre meiotický prenos rizika v neprítomnosti pokračujúcej expozície, zatiaľ čo druhý znamená predovšetkým priamy prenos rizika prostredníctvom metabolického preprogramovania plodu alebo gamét.
(i) Epigenetické zmeny u potomstva spojené s výživou matky počas tehotenstva
Výživové doplnky matky, podvýživa a nadmerná výživa počas tehotenstva môžu zmeniť ukladanie tuku a energetickú homeostázu u potomstva [11, 13�15, 19]. S týmito účinkami u potomstva sú spojené zmeny v metylácii DNA, posttranslačné modifikácie histónov a génová expresia pre niekoľko cieľových génov, najmä génov regulujúcich metabolizmus mastných kyselín a inzulínovú signalizáciu [16, 17, 20 - 30]. Rozmanitosť zvieracích modelov použitých v týchto štúdiách a ovplyvnené bežné metabolické dráhy naznačujú evolučne konzervovanú adaptívnu reakciu sprostredkovanú epigenetickou modifikáciou. Avšak niekoľko špecifických identifikovaných génov a epigenetických zmien bolo krížovo overených v súvisiacich štúdiách a rozsiahle výskumy v rámci celého genómu sa zvyčajne neuplatňovali. Hlavnou prekážkou porovnania týchto štúdií sú rôzne vývojové mentálne okná vystavené nutričným výzvam, ktoré môžu spôsobiť značne odlišné výsledky. Vyžaduje sa tiež dôkaz, že epigenetické zmeny sú skôr kauzálne než spojené s fenotypovými zmenami potomstva. To si vyžiada identifikáciu rodičovskej nutrične indukovanej epigenetickej �pamäťovej� odpovede, ktorá predchádza vývoju zmeneného fenotypu u potomstva.
Nové štúdie ukázali, že otcovská úroveň výživy môže ovplyvniť ukladanie tuku u potomkov a epigenetické znaky [31�34]. Jeden nedávny výskum na myšiach ukázal, že prediabetes u otca vedie k zvýšenej náchylnosti na diabetes u F1 potomkov so súvisiacimi zmenami v expresii génov pankreasu a metylácii DNA spojenej s inzulínovou signalizáciou [35]. Dôležité je, že došlo k prekrývaniu týchto epigenetických zmien v pankreatických ostrovčekoch a spermiách, čo naznačuje dedičnosť zárodočnej línie. Avšak väčšina z týchto štúdií, aj keď je zaujímavá vo svojich dôsledkoch, je obmedzená v genómovej škále skúmania a často vykazuje slabé a trochu prechodné epigenetické zmeny spojené s miernymi metabolickými fenotypmi u potomkov.
Stabilný prenos epigenetických informácií naprieč viacerými generáciami je dobre opísaný v rastlinných systémoch a C. elegánov, ale o jeho význame u cicavcov sa stále veľa diskutuje [36, 37]. Epigenetický základ pre prenos fenotypov starými rodičmi v reakcii na expozíciu v strave je dobre známy, a to aj u druhov hospodárskych zvierat [31]. Najvplyvnejšie štúdie demonštrujúce účinky epigenetického prenosu ovplyvňujúceho fenotyp potomstva použili príklad životaschopnej žltej myši aguti (Avy) [38]. U tejto myši inzercia retrotranspozónu upstream od génu agouti spôsobuje jeho konštitutívnu expresiu a následnú žltú farbu srsti a nástup obezity u dospelých. Materský prenos cez zárodočnú líniu vedie k umlčaniu expresie agouti sprostredkovanej metyláciou DNA, čo vedie k farbe srsti divokého typu a chudému fenotypu potomstva [39, 40]. Dôležité je, že následné štúdie na týchto myšiach ukázali, že vystavenie matiek donorom metylu spôsobuje zmenu farby srsti [41]. Jedna štúdia uvádza prenos fenotypu do generácie F3 a zmeny v expresii veľkého počtu génov v reakcii na obmedzenie proteínov vo F0 [42]; avšak zmeny v expresii boli veľmi variabilné a v tomto systéme nebola identifikovaná priama súvislosť s epigenetickými zmenami.
Zatiaľ čo mnohé štúdie identifikovali epigenetické zmeny súvisiace so stravou na zvieracích modeloch pomocou kandidátskych miestne špecifických oblastí, vykonalo sa len málo analýz v rámci celého genómu. Nedávna štúdia sa zamerala na určenie priameho epigenetického vplyvu diét s vysokým obsahom tukov / obezity vyvolanej diétou u dospelých myší pomocou génovej expresie v celom genóme a analýz metylácie DNA [43]. Táto štúdia identifikovala 232 rozdielne metylovaných oblastí (DMR) v adipocytoch z kontrolných myší a myší s vysokým obsahom tuku. Dôležité je, že zodpovedajúce ľudské oblasti pre myšie DMR boli tiež rozdielne metylované v tukovom tkanive z populácie obéznych a štíhlych ľudí, čím sa zdôraznila pozoruhodná evolučná konzervácia týchto oblastí. Tento výsledok zdôrazňuje pravdepodobný význam identifikovaných DMR pri regulácii energetickej homeostázy u cicavcov.
i) Štúdie genetickej asociácie. Genetické polymorfizmy, ktoré sú spojené so zvýšeným rizikom vzniku konkrétnych stavov, sú a priori spojené s kauzálnymi génmi. Prítomnosť diferenciálnej metylácie v takýchto oblastiach vyvodzuje funkčnú relevanciu týchto epigenetických zmien pri kontrole expresie proximálneho génu (génov). Existujú silné cis-pôsobiace genetické účinky podporujúce veľkú epigenetickú variáciu [7, 45] a v štúdiách založených na populácii sa použili metódy, ktoré používajú genetické náhrady na odvodenie kauzálnej alebo sprostredkovateľskej úlohy rozdielov v epigenómoch [7, 46�48]. . Použitie familiárnej genetickej informácie môže tiež viesť k identifikácii potenciálne kauzálnych kandidátskych oblastí vykazujúcich fenotypovo súvisiacu diferenciálnu metyláciu [49].
Z týchto štúdií sa zmenená metylácia PGC1A, HIF3A, ABCG1 a CPT1A a predtým opísaná RXRA [18] ukázali ako biomarkery spojené s metabolickým zdravím alebo možno prediktívne pre metabolické zdravie, ktoré sú tiež pravdepodobnými kandidátmi na úlohu pri rozvoji metabolického ochorenia. .
Epigenetická variácia je vysoko ovplyvnená základnou genetickou variáciou, pričom sa odhaduje, že genotyp vysvetľuje ~ 20 – 40 % variácie [6, 8]. Nedávno začalo množstvo štúdií integrovať metylómové a genotypové údaje na identifikáciu metylačných kvantitatívnych lokusov (meQTL) spojených s fenotypmi chorôb. Napríklad v tukovom tkanive sa v posilňovacom prvku pred ADCY3 identifikovalo prekrývanie meQTL s genetickým rizikovým lokusom BMI [8]. Iné štúdie tiež identifikovali prekrývanie medzi známou obezitou a rizikovými lokusmi T2DM a DMR spojenými s obezitou a T2DM [43, 48, 62]. Metylácia mnohých takýchto DMR bola tiež modulovaná kŕmením s vysokým obsahom tukov u myší [43] a stratou hmotnosti u ľudí [64]. Tieto výsledky identifikujú zaujímavú súvislosť medzi genetickými variáciami spojenými s náchylnosťou na ochorenie a ich asociáciou s oblasťami genómu, ktoré podliehajú epigenetickým modifikáciám v reakcii na nutričné výzvy, čo naznačuje kauzálny vzťah. Úzke spojenie medzi genetickou a epigenetickou variáciou môže znamenať ich podstatnú úlohu pri vytváraní individuálnych variácií [65, 66]. Aj keď tieto zistenia naznačujú, že metylácia DNA môže byť mediátorom genetických účinkov, je tiež dôležité zvážiť, že genetické aj epigenetické procesy by mohli pôsobiť nezávisle na rovnakých génoch. Štúdie dvojčiat [8, 63, 67] môžu poskytnúť dôležité poznatky a naznačujú, že interindividuálne rozdiely v úrovniach metylácie DNA vznikajú prevažne z nezdieľaného prostredia a stochastických vplyvov, minimálne zo zdieľaných environmentálnych účinkov, ale tiež s významným vplyvom genetických variácia.
Prenatálne prostredie: Dve nedávno publikované štúdie využili ľudské populácie, ktoré zaznamenali „prirodzené“ variácie v dodávke živín, na štúdium vplyvu výživy matiek pred alebo počas tehotenstva na metyláciu DNA u potomkov [68, 69]. V prvej štúdii sa použila gambijská kohorta matka-dieťa, aby preukázala, že sezónne variácie v príjme darcov metylu matkou počas tehotenstva a BMI matky pred tehotenstvom boli spojené so zmenenou metyláciou u dojčiat [69]. Druhá štúdia využila dospelých potomkov z kohorty Dutch Hunger Winter na skúmanie účinku prenatálnej expozície akútnemu obdobiu závažnej podvýživy matky na metyláciu DNA génov zapojených do rastu a metabolizmu v dospelosti [68]. Výsledky zdôraznili dôležitosť načasovania expozície v jej vplyve na epigenóm, pretože významné epigenetické účinky boli identifikované iba u jedincov vystavených hladomoru počas skorého tehotenstva. Dôležité je, že epigenetické zmeny sa vyskytli v spojení so zvýšeným BMI; v tejto štúdii však nebolo možné určiť, či tieto zmeny boli prítomné skôr v živote alebo ako dôsledok vyššieho BMI.
Postnatálne prostredie: Epigenóm sa vytvára de novo počas embryonálneho vývoja, a preto má prenatálne prostredie s najväčšou pravdepodobnosťou najvýznamnejší vplyv na epigenóm. Teraz je však jasné, že zmeny sa vyskytujú v „zrelom“ epigenóme pod vplyvom rôznych podmienok, vrátane starnutia, vystavenia toxínom a diétnych zmien. Napríklad zmeny v metylácii DNA v mnohých génoch v kostrovom svale a PGC1A v tukovom tkanive boli preukázané ako odpoveď na diétu s vysokým obsahom tukov [75, 76]. Zásahy na stratu telesného tuku boli tiež spojené so zmenami v metylácii DNA. Štúdie uvádzajú, že profily metylácie DNA tukového tkaniva [43, 64], mononukleárnych buniek periférnej krvi [77] a svalového tkaniva [78] u predtým obéznych pacientov sa po strate hmotnosti stávajú viac podobnými profilom štíhlych jedincov. Operácia na zníženie hmotnosti tiež čiastočne zvrátila metylačné zmeny v pečeni spojené s nealkoholickým stukovatením pečene [79] a v inej štúdii viedla k hypometylácii viacerých kandidátskych génov na obezitu s výraznejšími účinkami v subkutánnom v porovnaní s omentálnym (viscerálnym) tukom [64]. . Hromadné dôkazy naznačujú, že cvičebné zásahy môžu tiež ovplyvniť metyláciu DNA. Väčšina týchto štúdií bola vykonaná na štíhlych jedincoch [80–82], ale jedna cvičebná štúdia u obéznych jedincov s T2DM preukázala aj zmeny v metylácii DNA, vrátane génov zapojených do transportu mastných kyselín a glukózy [83]. Epigenetické zmeny sa vyskytujú aj so starnutím a najnovšie údaje naznačujú úlohu obezity pri ich rozširovaní [9, 84, 85]. Obezita urýchlila epigenetický vek pečeňového tkaniva, ale na rozdiel od vyššie popísaných zistení nebol tento efekt po strate hmotnosti reverzibilný [84].
Zmeny metylácie DNA spojené s obezitou alebo vyvolané diétou alebo zásahmi do životného štýlu a úbytkom hmotnosti sú vo všeobecnosti mierne (< 15 %), hoci sa líšia v závislosti od študovaného fenotypu a tkaniva. Napríklad zmeny väčšie ako 20 % boli hlásené v tukovom tkanive po strate hmotnosti [64] a asociácie medzi metyláciou HIF3A a BMI v tukovom tkanive boli výraznejšie ako v krvi [52].
Závery
