Nutrigenomika

Mi a nutrigenomika?

Nem is olyan régen még, a táplálkozástudomány és a genetika egymástól függetlenül fejlődött. Mára ez a helyzet megváltozott, és a tudósok a két terület – a gének és a táplálékaink - közötti összefüggéseket vizsgálják. Így jött létre a nutrigenomika, amely a táplálkozásnak a genom szintjén kifejtett hatását tanulmányozza, és a genomika technológiáját alkalmazza a táplálkozástudományban és az élelmiszer-technológiában. A nutrigenomika alapján esély nyílik az egészség megtartásának és számos betegség megelőzésének megvalósítására, felhasználva az egyén genetikai bázisának és a tápanyagok erre gyakorolt hatásának összefüggéseit. Valószínűleg ez a kutatási terület teszi majd lehetővé olyan alapvető kérdések megértését, mint a táplálékfelvétel, a tápanyagokra adott válasz egyének közötti különbözősége, s meg fogja könnyíteni az egyén egészségi állapotának feltérképezését is.

Gyakran együtt említik a nutrigenetikát és nutrigenomikát, noha a két terület mást vizsgál. Jose M. Ordovas kezdte elsőként kutatni ezeket a területeket, és a következőképpen magyarázza a fogalmakat: a nutrigenomika a tápanyagok DNS-re, a fehérjékre és az anyagcsere folyamatokra kifejtett hatását tárja fel, azt vizsgálva, hogy a táplálék bioaktív összetevői hogyan befolyásolják a gének kifejeződését, működését. A nutrigenetika legfőbb célja pedig, hogy megmagyarázza, genetikai felépítésünk hogyan képes befolyásolni a táplálkozás és betegségek közti kölcsönhatást, vagyis génjeink hogyan hatnak a tápanyagok hasznosulására a szervezetben.

A mindennapi életre lefordítva a következőképpen értelmezhető a nutrigenomika szerepe az életünkben: számos olyan élelmiszeripari termék kapható, amely előnyös hatással bír az egészségünkre, ám ezeknek negatív hatásai is lehetnek. Az, hogy ez kinél miként jelentkezik, függ az egyéni alkattól, a genetikai jellemzőktől is. Ugyanakkor mára már egyre több olyan gén-táplálék közti kölcsönhatás ismert, amelyet akár a mindennapi étrendünkbe is be tudunk építeni.

A gének és a táplálkozás közötti kölcsönhatások

Egy betegségre való hajlam hordozása nem jelenti egyértelműen a betegség idővel történő kialakulását, mivel az életmódunkkal nem csak elősegíthetjük azt, de akár meg is előzhetjük, vagyis életmódunk, étrendünk révén nemcsak „hozzáigazodhatunk” a genetikailag megszabott szükségleteinkhez, hanem hatással lehetünk génjeink működésére is. A vezető halálokok között olyan betegségeket találunk, amelyek a táplálkozással befolyásolhatók, így az első fontos lépés ezek megelőzésére a helyes táplálkozás lenne. Csak hogy, miként már említettük is, nem mindenkinek jelenti ugyanazt a helyes táplálkozás.

Genetikai felépítésünk meghatározza megjelenésünket és testünk működését is. A működést illetően egyéni eltérések lehetnek, amelyek befolyásolják például az étrendre adott különböző reakcióinkat. Így lehetséges az, hogy egyeseknél a telített zsírsavakban, koleszterinben gazdag étrend mellett sem emelkedik a koleszterinszint, míg másoknak szigorúan tartott diéta mellett is megemelkedhet a vérzsírok szintje. A nutrigenomika segítségével azonban lehetővé válik annak felderítése, hogy kinek mi a legjobb, az egyes tápanyagokból mekkora a szükséglete. A gének azonosításával kideríthető a betegségekre való hajlam is, így időben elkezdhető a megelőzés, még az első tünetek jelentkezése előtt.

A gének kifejeződésének (expressziójának) étrendből származó szabályozói lehetnek tápanyagok (pl. zsírsavak, vas, szelén), ún. nonnutritív anyagok (pl. a növényekből származó vegyületek, fitokemikáliák), a táplálék összetevőinek anyagcseretermékei (pl. eikozanoidok, retinolsav), az ételkészítési folyamat eredményei (pl. heterociklikus aminok a sült húsban) vagy a bélbaktériumok anyagcseréjének végtermékei (pl. rövid szénláncú zsírsavak). A génexpresszió tápanyag eredetű szabályozásának legegyszerűbb magyarázata szerint a gén másolatának olvasását és ennek funkcionális fehérjékre való lefordítását a táplálék bizonyos összetevői befolyásolhatják.

A kapcsolat a legtöbb esetben nagyon összetett, lehet kölcsönhatás az étrenden belül (pl. zsírsav és retinoidok) vagy étrend és hormon között (pl. zsírsav és pajzsmirigyhormon). Függetlenül az étrend és a gén kölcsönhatásától, a nutritív és nonnutritív összetevők befolyásolják a sejtfehérjék bőségét és működését, különböző szinten irányítva a gének kifejeződését. A templátok (az a szál, vagyis minta, amiről a DNS-szintézis során az átírás történik) átírását, az RNS-szintézist és -lebontást a sok telített zsírsav, oxidált lipid, redox stressz, túlságosan sok energia fogyasztása, a heterociklikus aminok, retinoidok, az ómega-6/ómega-3 többszörösen telítetlen zsírsavak aránya, a növényi szterinek, a környezeti ösztrogén hatású anyagok, a szelén és a vas is befolyásolja. A hírvivő RNS (mRNS) információjának lefordítására hat az étrendben esetlegesen nem elegendő mennyiségben előforduló leucin vagy vas. A fehérjék működését a kevés folát, antioxidáns, leucin és vas módosítja.

Példák a gének és az étrend összefüggéseire

Az alábbiakban néhány példával mutatjuk be a nutrigenomikában rejlő lehetőségeket, illetve az egyes táplálékaink génjeinkre kifejtett hatásait.

A többszörösen telítetlen zsírsavak szerepe a betegségek megelőzésében

A többszörösen telítetlen zsírsavak (PUFA) élettani hatásukat tekintve vérnyomás- csökkentők, kis mértékben növelik a HDL-koleszterin szintjét, ugyanakkor a gyulladásos folyamatokat is csökkenthetik, emellett az érfal vastagságára is kihatnak. Az ómega-6 zsírsav növeli, míg az ómega-3 zsírsav csökkenti az érfal vastagságát, valamint számos kutatás igazolta, hogy az ómega-3 zsírsavak előnyösen befolyásolják az érelmeszesedés kialakulásában részt vevő, gyulladáskeltő tényezőket is. A legújabb eredmények szerint ugyanis az ómega-3 zsírsavak gátolják a gyulladásos, degeneratív és érelmeszesedéshez vezető folyamatokban szereplő COX-2 (ciklooxigenáz enzim) kifejeződését és aktivitását, illetve képesek a gyulladásban és az érelmeszesedésben szerepet játszó gének kifejeződésének szabályozására is. Képesek olyan molekuláris történésekbe is beavatkozni, amelyeket ezidáig nem sikerült gyógyszeres vagy egyéb úton elérni. Ezáltal az ómega-3 zsírsavaknak kiemelt szerepe jut a hagyományos gyógyító eljárások kiegészítésében, hatékonyságának fokozásában a gyulladásos betegségek (IBD, rheumatoid arthritis, Alzheimer-kór, érelmeszesedés, stb.) kezelésében. Ezen képességük révén jó példaként szolgálnak a nutrigenomikában rejlő lehetőségek megismerésére.

A cinkbevitel hatásai

Serdülő fiúknak és felnőtt férfiaknak cinkből 10 mg, míg nőknek 7 mg a napi szükséglete. A tudomány mai állása szerint a cink is gátolja a ciklooxigenáz-2 gén kifejeződését, amelynek következtében nem termelődik a gyulladásos folyamatok kialakulásáért felelős ciklooxigenáz enzim. Ugyanezt a hatást aszpirinnel is el tudjuk érni, ebben az esetben viszont számolni kell a gyógyszer mellékhatásaival is. Ugyanakkor a cink olyan géneket is aktivál, amelyek hatására növekszik a fehérvérsejtek termelődése, ami a fertőzések elleni védelemben fontos. Jó cinkforrások az állati eredetű táplálékok, mint a marha-, sertés- és szárnyashúsok, a tej, tojás és sajt. 30 mg-nál több cink bevitele azonban nem tanácsos, mert kedvezőtlen hatással lehet a vas- és rézanyagcserére.

A vörösborban az igazság?

A francia paradoxon szerint annak ellenére, hogy a franciák sok telített zsírsavban gazdag táplálékot (például sajtot, vajat) fogyasztanak, mégis elkerüli őket számos szív- és érrendszeri betegség. Egy lehetséges magyarázat szerint a vörösborfogyasztás lehet a kulcs, mivel ezáltal rendszeresen hozzájutnak a borban található szív- és érrendszeri, illetve rákellenes védőhatású rezveratrolhoz. A rezveratrol a SIRT-1 génre hatva egy ősi enzimcsalád fehérjéinek (sirtuin) termelődését segíti, amelyek növelik a mitokondriumok számát és serkentik azok működését. Az így nyert energiát szervezetünk az élethez szükséges működéseihez tudja felhasználni. Minél több mitokondriumunk van, annál hatékonyabbak és egészségesebbek vagyunk.

További példákat itt olvashat az egyes táplálékaink és a génjeink közötti kapcsolatról.

Az anyai étrend hatása a magzatra

Nemcsak az egyén táplálkozása és genetikai jellemzői között fedezhető fel kapcsolat, de az anyai étrend is befolyással bír a magzat méhen belüli fejlődésére, valamint egyes továbbörökített tulajdonságokra is. Ha az anya az energiaszükségletét meghaladó mértékben étkezik, a magzat túlzott energiaellátása a méhen belüli életben például megsokszorozza a preadipociták (elő-zsírsejtek) számát, ami hajlamosítja a felnőttkori metabolikus szindrómára.

Forrás: 123rf.com

Az anyai táplálkozás hat az utód külső megjelenésére is (például a kísérleti újszülött egerek színére, illetve farkának görbeségére). Ha az anya táplálkozásának ez a hatása a magzati élet meghatározott időszakában (a beágyazódás előtt, illetve a kísérleti egerek vemhességének középidejében) történik, a csírasejtek is változnak, és a módosulás több nemzedéken keresztül öröklődik. Hasonló összefüggés érhető tetten például egy dohányzó kismama esetében is, aki a dohányzás révén nemcsak önmaga, születendő gyermeke, de a magzata ivarsejtjeinek károsítása révén az unokái egészségét is negatívan befolyásolja. Ezt tovább gondolva könnyen belátható, hogy az anyai étrend és életmód nem csak egy, hanem több generáció életére is hatással van, így nagy felelősséget ró az anyára és környezetére.

A nutrigenomika és a jövő

Minél többet tudunk meg az egyes tápanyagok és a gének közötti kölcsönhatásokról, annál inkább megismerjük a tápanyagok jótékony vagy épp kártékony hatásait szervezetünkre. A helyzetet némiképp bonyolítja, hogy például egy epigenetikai tényező (környezeti hatás, például az étrend, gyógyszerszedés, lelki hatások, fertőzések, fényhatások, mozgás, környezetszennyezés) is árnyalhatja a gének kifejeződését. Az epigenetikai tényezők képesek ugyanis módosítani a gének működését, vagyis felfoghatók az örökítő anyag „szoftverének”, ami azt jelenti, hogy az elődöktől kapott genetikai anyag (a „hardver”) jelentős részben környezeti programok alapján működik.

Az eddig feltárt adatok a népesség szintjén igazak, így az egyéni táplálkozási tanácsadás még várat magára. Azt viszont meg tudjuk vizsgálni, hogy az egyes embereknél is ugyanazt a hatást fejti-e ki az adott tápanyag, mint a többieknél. Minél fiatalabb korban ismerjük meg az egyén genetikai felépítését, annál előbb tudjuk táplálkozását a helyes irányba terelni, így a nutrigenomika akár az elsődleges megelőzés eszközévé is válhatna.

Ha a kutatásoknak sikerül felfednie az egyéni különbségek genetikai alapjait, akkor lehetővé válhat, hogy a táplálkozási ajánlásokat teljesen egyedivé alakítsuk a genetikailag meghatározott szükségletek függvényében. Így a lakosság egy részénél elkerülhetőek lesznek az úgynevezett „diétás zsákutcák”, vagyis amikor bizonyos diétás megszorításokra valaki a genetikai adottságainál fogva (a megfelelően összeállított diéta ellenére) nem reagál. Az egyéni tulajdonságokat ilyen mértékben figyelembe vevő étrend kialakítására azonban még várni kell, a hatásmechanizmus felderítése és ennek átültetése a gyakorlatba még csak a kezdeti lépéseknél tart.

Irodalom:

Magyar Dietetikusok Országos Szövetsége: genomika.pdf" mce_href="http://www.mdosz.hu/pdf/ta_2009_08_nutrigenomika.pdf" target="_blank">Táplálkozási Akadémia Hírlevél, II. évfolyam 8. szám, 2009. augusztus

Magyar Dietetikusok Országos Szövetsége: genomika.pdf" mce_href="http://mdosz.hu/pdf/taplalkozasi_akademia_2011_03_nutrigenomika.pdf" target="_blank">Táplálkozási Akadémia Hírlevél, IV. évfolyam 3. szám, 2011. március

Biró György: Gondolatok a táplálkozás és genetika kapcsolatáról, Új DIÉTA, 2008/2

Mark Lucock, Molecular Nutrition and Genomics. Nutrition and the Ascent of Humankind. John Wiley & Sons, Inc., Publication, Hoboken, New Jersey, 2007

Marika Massaro, Egeria Scoditti et al.: Omega–3 Fatty Acids, Inflammation and Angiogenesis: Nutrigenomic Effects as an Explanation for Anti-Atherogenic and Anti-Inflammatory Effects of Fish and Fish Oils. J Nutrigenet Nutrigenomics, 1:4–23, 2008.

What “Individualised Nutrition” could do for you… Food Today, 3, 2004.

Fekete Sándor György: A táplálkozás mint a környezeti tényezők legfontosabbika?

Gének és ami rajtuk túl van…: Beszélgetés Falus András akadémikussal, a Semmelweis Egyetem tanárával, az SE Genetikai, Sejt- és Immunbiológiai Intézetének igazgatójával.