Nutrigenomika- droga do personalizacji żywienia

Analiza ludzkiego genomu wykazała, że jako istoty ludzkie jesteśmy w 99,9% identyczni na poziomie DNA, co oznacza, że pozostałe 0,1 % (ok.3 mln pojedynczych polimorfizmów nukleotydowych-SNPs) jest odpowiedzialne za morfologiczne, fizjologiczne, biochemiczne i molekularne różnice obserwowane pomiędzy dwiema osobami. Występowanie wariantów polimorfizmów SNP w obszarach kodujących enzymy (lub promotory) może zmieniać stechiometrie katalizowanych reakcji w obrębie szlaków metabolicznych (1). Finalnie polimorfizmy pojedynczych SNP u każdego człowieka mogą kreować indywidualne różnice pomiędzy stopniem wchłaniania, metabolizowania, przechowywania i utylizowania składników żywności. Stąd niektórzy ludzie (genotypy) są w szczególny sposób podatni na negatywny wpływ pewnych specyficznych czynników pokarmowych. Badania z zakresu nutrigenomiki wykazały, że:

1. Niektóre z genów regulowanych przez dietę – rozumianych jako najbardziej rozpowszechnione warianty tych genów, przyczyniają się do indukowania progresji i przebiegu chorób przewlekłych (np. nowotworów). Wydaje się, że do prewencji czy współleczenia chorób przewlekłych powinna być zastosowana interwencja dietetyczna bazująca nie tylko na poznaniu indywidualnych potrzeb żywieniowych czy statusu odżywiania ale także badaniu genotypu danej osoby.

2. Obecne w żywności związki chemiczne mogą działać na ludzki genom- bezpośrednio lub pośrednio i w ten sposób mogą zmieniać / zaburzać ekspresję genów lub / i wpływać na ich strukturę.

3. Dobroczynny lub znikomy wpływ składników pożywienia na równowagę pomiędzy stanem zdrowy/chory zależy od indywidualnych cech genetycznych danej osoby.

4. Interakcje pomiędzy genem a dietą są w bardzo dużym stopniu modyfikowane przez czynniki epigenetyczne.

Nutrigenomika w swoim indywidualnym spojrzeniu na człowieka otwiera drogę dla medycyny spersonalizowanej,opartej na założeniu że reakcja poszczególnych osób na pewne pokarmy (a także leki) może być zróżnicowana na skutek odmienności w zapisie genetycznym. Wydaje się że w przyszłości (niedalekiej?) przeprowadzenie testu DNA będzie podstawą do ustalenia sposobu leczenia dla konkretnej osoby – tak by terapia była najskuteczniejsza i dawała najmniej działań niepożądanych. Nutrigenomika powinna być zastosowana do zapobiegania, łagodzenia skutków czy współleczenia chorób przewlekłych. Jako przykład może posłużyć leczenie żywieniowe w chorobach nowotworowych. Klasyczna dietetyka zajmująca się problematyką np. raka piersi wymienia, jako czynniki żywieniowe powiązane z rozwojem raka piersi: dietę obfitującą w nasycone kwasy tłuszczowe i ubogą w błonnik, nadpodaż kaloryczny przyczyniający się do rozwoju otyłości, niedobory lub nadmiar substancji antyoksydacyjnych. Nurtigenomika (ze swoim warsztatem biochemicznym) pozwala o wiele szerzej spojrzeć na problem inicjacji procesu onkogenezy – uwzględniając wpływ czynnych biologicznie składników pożywienia (nutrientów) oraz udział
epigenetycznych mechanizmów dziedziczenia na wybrane etapy cyklu komórkowego. Sama onkogeneza jest złożonym wieloetapowym procesem akumulacji defektów genetycznych i zmian epigenetycznych. Pod pojęciem epigenetyki kryją się mechanizmy wpływające na ekspresję materiału genetycznego, niezmieniające jednak sekwencji nukleotydów DNA. Obejmują one metylację DNA oraz potranslacyjne modyfikacje histonów. Metylacja DNA dotyczy cytozyn zlokalizowanych w wyspach CpG. Pociąga za sobą głównie zmiany w oddziaływaniach z czynnikami wiążącymi DNA. Modyfikacje histonów obejmują acetylację, metylację, fosforylację, ubikwitynację i koniugację z cząsteczkami SUMO (ang. small ubiquitin-like modifier), a głównym ich efektem są zmiany struktury i konformacji chromatyny. Te mechanizmy epigenetyczne – poprzez zmiany organizacji DNA powodują zmiany „dostępności” DNA dla aparatu transkrypcyjnego. Błąd w wyciszaniu genów (np. poprzez nieprawidłowy układ metylacji) może zaburzyć przestrzenne ułożenie chromatyny, co z kolei ma wpływ na wybór wyciszanych po podziale komórkowym genów. Hipermetylacja może zniweczyć pracę, jaką wykonują ochronne geny – supresory nowotworów oraz geny naprawy DNA. Takie mutacje, – „epi-mutacje”, obserwowano w różnorodnych odmianach nowotworów. Ponieważ zawartość reszt funkcyjnych wykorzystywanych w procesach epigenetycznych (metylowych czy acetylowych) jest zależna od diety – nieodpowiedni sposób żywienia może wywierać bezpośredni wpływ na ekspresję genów oraz aktywację czynników transkrypcyjnych. Jednym z hormonów regulujących procesy epigenetycznye (acetylacji / deacetylacji) jest insulina. Jej stężenie w krwi obwodowej – będące wynikiem określonego sposobu żywienia – może mieć znaczenie dla homeostazy procesów aktywacji/inaktywacji czynników traskrypcyjnych i białek zaangażowanych w proces regulacji metabolizmu komórkowego (np. FOXO, NF κ B, p 53).