НУТРИГЕНЕТИКА И ЕЕ РОЛЬ В СОЗДАНИИ ПЕРСОНАЛИЗИРОВАННОГО ПИТАНИЯ

NUTRIGENETICS AND ITS ROLE IN PERSONALIZED NUTRITION

Nikolay Tarusov

Student, Department of Propedeutics of Pediatrics, S.I. Georgievsky Medical Academy, V.I. Vernadsky Crimean Federal University,

Russia, Simferopol

Alla Yurieva

Scientific advisor, Candidate of Medical Sciences, Associate Professor, S.I. Georgievsky Medical Academy, V.I. VernadskyCrimean Federal University,

Russia, Simferopol

АННОТАЦИЯ

Данная статья посвящена изучению нового направления в генетике – нутригенетике. В статье рассматриваются варианты нарушений и патологий, связанные с наличием генных полиморфизмов. Особое внимание уделяется нутригенетическому тесту и разработке индивидуальных диет и стратегий питания на основе результатов данного исследования.

ABSTRACT

This article is devoted to the study of a new direction of genetics –nutrigenetics. The article discusses the variants of disorders and pathologies associated with the gene polymorphisms. Particular attention is paid to the nutrigenetic test and individual diets and nutritional strategies development based on the results of this examination.

Ключевые слова: нутригенетика, персонализированная диета, генетика питания, предрасположенность к заболеваниям, однонуклеотидные полиморфизмы.

Keywords: nutrigenetics, personalized diet, nutritional genetics, genetic predisposition, single nucleotide polymorphisms.

Исследование генетического материала человека в рамках проекта «Геном человека» (TheHumanGenomeProject, HGP), запущенного в 1990 и достигшего наибольшего развития в 2003 году, показало, что геномы всех жителей Земли практически не отличаются друг от друга. Независимо от расы и места обитания, генетическое разнообразие каждого обособленного человека составляет около 3 миллиардов спаренных оснований ДНК, а это не более 1% различий.

Отличие последовательности ДНК размером в один нуклеотид, сформировавшееся за счет многовековых мутаций в генах наших предков, получило название однонуклеотидный полиморфизм генов (SingleNucleotidePolymorphism, SNP) [5]. Именно это явление объясняет, например, то, почему двое мужчин одного возраста, придерживающиеся диеты с низким содержанием овощей и высоким содержанием насыщенных жиров, имеют разные результаты: у одного развивается артериальная гипертензия, гиперхолестеринемия и, в конечном счете, атеросклероз, а другой остается полностью здоров.

Изучением полиморфизмов, определением их роли в развитии заболеваний и разработкой персонального питания для предотвращения болезней занимается молодая наука – нутригенетика.

Термин нутригенетика был впервые введен американским биохимиком Р. Бреннаном в 1975 году [9, с.54].

Нутригенетика – это наука, изучающая наследственные предрасположенности на основе однонуклеотидных полиморфизмов и их влияние на развитие заболеваний, связанных с нарушением метаболизма и усвоением питательных веществ. Главная цель нутригенетики – лечение и предотвращение заболеваний индивидуальными стратегиями питания, исходя из результатов нутригенетического теста [6].

В большинстве случаев, наличие полиморфизмов (SNP) приводит к ухудшению способности метаболизировать определенные компоненты пищи, однако существует ряд исключений: так, например, полиморфизм гена МСМ6 улучшает метаболическую способность в отношении продуктов, содержащих лактозу. Эта особенность увеличивала шансы на выживание популяций, которые занимались скотоводством [1, с.224].

Важно отметить, что каждый ген имеет две копии, поэтому наличие полиморфизмов в одной или двух копиях будет коррелировать со степенью выраженности проявления нарушения [4]. Примером такой зависимости является полиморфизм гена FTO. В результате крупного исследования под руководством английского генетика Тимоти Фрайлинга, было установлено, что обладатели полиморфизмов в двух аллелях FTO имели в среднем на 3 кг больший вес, в то время как носители одного аллеля имели на 1,2 кг больший вес [7].

Главным методом нутригенетики является нутригенетический тест.

Нутригенетический тест – это лабораторное исследование генетического материала, добытого из образца слюны или венозной крови, позволяющее выявить наличие однонуклеотидных полиморфизмов и обусловленные ими нарушения метаболизма, определяющие предрасположенность или резистентность к развитию заболеваний. Большинство нутригенетических исследований включает в себя также создание эффективных диет и рекомендаций по образу жизни на основании результатов данного теста.

В основе исследования лежит идентификация более 80 генов. Исследуют только наиболее информативные гены, которые для удобства распределяют в группы по возрасту, роду деятельности, заболеванию:

• однонуклеотидные полиморфизмы, ассоциированные с сердечно-сосудистыми заболеваниями. Выявлено, что обладатели генов липидного обмена таких, как: APOE4, APOA1, APOA2, APOA54 и др., имеют более высокий риск развития заболеваний сердечно-сосудистой системы при употреблении высококалорийной пищи. Дело в том, что эти гены тесно связаны с повышенным содержанием холестерина и липопротеинов низкой плотности (ЛПНП) в организме. Жители стран Скандинавии вдвое чаще являются носителями гена APOE4, участвующего в синтезе, транспорте и утилизации холестерина, и показатель сердечно-сосудистых заболеваний в два раза выше, чем, например, у жителей южной части Европы [3, с.50];
• полиморфизмы, ассоциированные с ожирением. Наиболее изучен полиморфизм минорного гена FTO, кодирующего фермент альфа-кетоглутарат-зависимую диоксигеназу. Считается, что при таком варианте гена людям гораздо сложнее контролировать количество поглощаемой пищи, а чувство насыщения у них наступает позже. Помимо всего прочего, носителям данного полиморфизма свойственно употребление более калорийных продуктов [2, с.77];
• полиморфизмы, ассоциированные с сахарным диабетом 2 типа. Например: белок Фактор транскрипции 7-подобный 2, кодируемый одноименным геном TCF7L2, участвует в метаболизме глюкозы через сложные взаимодействия с другими генами. При наличии SNP в гене, происходит изменение структуры пептида и увеличивается риск развития инсулинорезистентности и сахарного диабета 2 типа [2, с.78] и и др;

группы по метаболическому профилю:

• гены, влияющие на метаболизм углеводов и жиров (TCF7L2, ADRB2, PPARG, СЕТР, ADRB3, АроА5, LEPR, FABP2, АроЕ);
• гены, ответственные за наличие пищевых непереносимостей (HLA-DQ, МСМ6);
• гены, влияющие на метаболизм витаминов (NBPF3, BCMOl, ALPL, MTHFR, VDR, GC, FUT2, FADS1);
• гены, влияющие на вкусовые ощущения (CD36, GLUT2, TAS2R38, ADD1, CYP11B2);
• гены, влияющие на метаболизм ксенобиотиков (MnSOD, GSTP1, CYP1A2);
• гены, влияющие на пищевое поведение (FTO, MC4R, DRD2);
• гены, влияющие на пищевые зависимости (ADH1B, ALDH2, CHRNA5, CHRNA3) и др. [1, с.224].

Поскольку генетическая информация стабильна и неизменна с самого рождения, нутригенетическое исследование проводиться один раз, а рекомендации по модификации питания и образа жизни остаются актуальными на протяжении всего времени.

Основной задачей нутригенетики в лечении и профилактике генетически-ассоциированных заболеваний является составление персонализированного рациона, заключающегося в подборе особого питания на базе результатов теста.

Персонализированное питание – это индивидуальная диета, созданная специалистом-генетиком с учетом фенотипических (пол, возраст, активность, сопутствующие заболевания) и генотипических признаков, а также личных предпочтений. Оно направлено на профилактику нарушений и заболеваний, связанных с SNP, и лечение уже имеющихся генетически-обусловленных заболеваний [1, с.224].

В настоящее время персонифицированное питание не имеет широкого распространения в виду пребывания нутригенетики на начальных этапах развития и высокой стоимости нутригенетических исследований. Многие ученые считают, что идея персонализированного питания еще не готова для клинической реализации. На Первой греческой конференции по персонализированной медицине в 2019 г., профессор фармацевтического факультета Университета Патры Джордж Патринос высказал свое мнение о неготовности внедрения в клиническую практику стратегий питания, основанных на нутригенетических тестах. Он считает, что на данный момент отсутствуют убедительные и воспроизводимые научные данные, однако подчеркнул, что развитие этого направления имеет хорошие перспективы, т.к. прогностическая геномика каких-либо конкретных заболеваний (например, кистозного фиброза) осуществима уже в настоящий момент [8, с.172].

Тем не менее, существует ряд принципов, основанных на простой нутрициологии, применимые к пациентам с SNP-ассоциированными заболеваниями. Так, например, пациентам с полиморфным геном FTO, имеющим склонность к перееданию и перекусам, рекомендуют тщательно соблюдать график приема пищи, употреблять в качестве перекусов продукты с высоким содержанием клетчатки; обладателям полиморфизмов генов, отвечающих за жировой обмен, назначают употребление омега-3-полиненасыщенных жирных кислот при риске гипертриглицеридемии и липидснижающую терапию при риске гиперхолестеринемии; пациентам с полиморфизмом генов, отвечающих за углеводный обмен и связанных с развитием сахарного диабета 2 типа (TCF7L2 и rs7903146), рекомендуют снизить до минимума потребление «простых» углеводов и употреблять продукты с низким гликемическим индексом [2, c.79].

Таким образом, изучение нутригенетики и повышение доступности нутригенетических исследований даст огромнейший толчок в развитии и усовершенствовании персонального питания, подобранного на основании индивидуальных особенностей человека: его метаболических функций, физической активности, режима бодрствования и сна. Помимо всего прочего, развитие этой науки позволит более детально исследовать малоизученные и эффективней лечить более понятные для медицины болезни. Несмотря на проблемы, связанные с нехваткой научных данных, технологическими барьерами, конфиденциальностью и достоверностью генетических тестов, нутригенетика и персонализированное питание предполагают значительное улучшение качества жизни человека. Нутригенетика имеет все шансы стать ключевой медицинской наукой будущего и внедриться в ежедневную клиническую практику.

Список литературы:

1. Веснина, А. Д. Достижения нутригенетики в области формирования персональных рационов питания / А. Д. Веснина // Пищевые инновации и биотехнологии: сборник тезисов VIII Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, Кемерово, 25–27 мая 2020 года / Под общей редакцией А. Ю. Просекова. – Кемерово: Кемеровский государственный университет, 2020. – С. 224-226.
2. Зеленская Елена Михайловна, Кох Наталья Викторовна, Слепухина Анастасия Александровна, Лифшиц Галина Израилевна Нутригенетический тест в клинической практике: цели и возможности // Клиническая практика. 2017. №3 (31). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/nutrigeneticheskiy-test-v-klinicheskoy-praktike-tseli-i-vozmozhnosti (дата обращения: 01.06.2021).
3. Новиков, П. В. Нутригенетика и нутригеномика -новые направления в нутрициологии в постгеномный период / П. В. Новиков // Вопросы детской диетологии. – 2012. – Т. 10. – № 1. – С. 44-52.
4. Baumler M. Nutrigenetics — Building a Platform for Dietitians to Offer Personalized Nutrition // Today’s Dietitian. – 2012. – Vol. 14. - No. 9. - P. 48.
5. Elsamanoudy AZ, Mohamed Neamat-Allah MA, Hisham Mohammad FA, Hassanien M, Nada HA. The role of nutrition related genes and nutrigenetics in understanding the pathogenesis of cancer // Journal of microscopy and ultrastructure. – 2016. – Vol. 4(3). – P. 115-122.
6. Franzago M, Santurbano D, Vitacolonna E, Stuppia L. Genes and Diet in the Prevention of Chronic Diseases in Future Generations //Int J Mol Sci. – 2020. – Vol 21(7):2633.
7. Frayling, Timothy M et al. A common variant in the FTO gene is associated with body mass index and predisposes to childhood and adult obesity // Science. – 2007. – Vol. 316, 5826: 889-94.
8. Koromina M, Konstantinidou V, Georgaka M, Innocenti F, Patrinos GP. Nutrigenetics and nutrigenomics: ready for clinical use or still a way to go? // Per Med. – 2020. – Vol. 17(3). – P. 171-173.
9. Simopoulos AP. Nutrigenetics/Nutrigenomics // Annu Rev Public Health. – c 2010. – Vol. 31. – P. 53-68.