Новите науки за храненето | Сравни цени на лекарства, спести си време и пари!

3794 Ангел Кирилов June 29, 2023

Новите науки за храненето

Науката трупа постоянно още и още данни за начина, по който храненето влияе на здравето и начина ни на живот. Благодарение на напредъка на генетиката и след приключването на проекта „Човешки геном“ през 2003 г. бяха открити и продължават да бъдат откривани гени, които имат отношение към нашето здраве и начина ни на хранене.

Произтичащи от генетиката, новите „-омик“ ( от англ.: нутригенетика, нутригеномика, хранителна транскриптомика, метаболомика, протеомика и др.) науки натрупват голям обем от данни за взаимовръзката между генотипа на различните общности и тяхната диета или начина, по който се хранят.

В тази статия ще обсъдим новите „омик“ науки: нутригенетика, нутригеномика, метаболомика, протеомика, които имат изключително важна роля в начина ни на хранене и нашето здраве.

Хранителна геномика

Хранителната геномика е съвкупност от науки като нутригеномика и нутригенетика. Целта на хранителната геномика е да изучи индивидуалните различия в гените на хората и на тази база, чрез индивидуализиране на диетата, да подобри здравето и начина на живот на индивида.

Нутригеномика е наука, съчетаваща знания за генетика и хранене, която изучава различните начини, по които различните хора отговарят на различните храни, базирайки се на разликите в техните гени. Или иначе казано нутригеномиката разглежда как диетата, храненето и факторите на околната среда, повлияват гените и променят генната експресия при различните индивиди. Оказва се, че разликата в храните, които приемаме се отразява на проявлението на различни гени при различни хора.

Нутригенетика е наука, съчетаваща знания за генетика и хранене, която изследва и изучава как генетичния профил въздейства върху особеностите на диетата, хранителните способности и фактори на околната среда на индивидуално и популационно ниво. Оказва се, че малки разлики в генома на всеки индивид определят начина, по който метаболизираме (усвояваме) определени храни.

За да бъде по-лесно разбрана науката хранителна геномика ще дадем няколко примера за храни, оказващи влияние върху гените ни (нутригеномика), както и гени, които оказват влияние върху храненето ни (нутригенетика):

Всички знаем за фолиевата киселина. За това колко е важна тя за диетата ни. Фолиевата киселина се съдържа в зелените зеленчуци като броколи, брюкселско зеле и други. Изключително важна за синтеза на ДНК в клетките ни и липсата му се свързва с висок риск за развитие на клетъчни аномалии и рак.

Фолиевата киселина е важна още за развитието на плода при бременни жени и по-точно за развитието на гръбначния стълб на бебето. Всички жени днес са съветвани да вземат допълнително с храната екзогенно добавена фолиева киселина в диетата си. Това е пример за взаимодействие храна-гени.

Пример за това има много. Една такава е лактозната нетолерантност, развита при много хора от западния свят. Това е невъзможността да се обработват съдържащите се в млякото захари поради липса на подходящите ензими за тяхната обработка от организма. Генът, който отговаря за подаване на сигнала за производство на ензима е изключен в този случай. Други примери за взаимодействие гени-храни са генетични мутации, които причиняват липсата на определени ензими, които разграждат аминокиселините:

Фенилкетонурия – липсата на ензима, разграждащ аминокиселината фенилаланин.
Тирозинемия – дефицит на ензими, участващи в разграждането на аминокиселината тирозин.
Албинизъм – липса на пигментация поради липса на ензима тирозиназа.

Друг много нагледен пример за ролята на храната ни за промяната в гените е проучване, изследващо как въглехидратите с нисък и такива с висок гликемичен индекс се отразяват върху генната експресия и висцералната мастна тъкан.

В 12-седмично проучване вземат участие 47 човека, разделени на 2 групи с прием на въглехидрати с нисък гликемичен индекс и група с прием на въглехидрати с висок гликемичен индекс. Изследвани са голям брой гени, свързани с действието на инсулина. Резултатите не показват промяна на телесното тегло при 2-те групи, но при групата с прием на нисък гликемичен индекс се е подтиснала експресията (проявата) на 71 гена, свързани с действието на инсулина и клетъчната апоптоза (смърт).

При втората група (с прием на висок гликемичен индекс) се е стимулирала експресията на 62 гена, свързани с метаболитния стрес и възпалението. Това изследване показва как видът на въглехидратите не повлиява съществено на телесното тегло, но променя съществено експресията на различните гени, което в дългосрочен план може да промени риска от синдром на затлъстяване и захарен диабет тип 2.

Предизвикателствата пред занимаващите се с хранителна геномика учени е да разкрият сложните взаимовръзки между храната, която приемаме и гените, които притежаваме, така че диетата, която избираме да следваме да отговаря на нашия уникален генетичен профил за едно по-добро здраве и по-голям физически капацитет на организма.

Хранителната геномика възприема храната като информационен материал за гените: предава информация от околната среда към индивида. Биологично активните компоненти на приеманата от нас храна изпълняват функциите на сигнални молекули, които променят генната експресия. Храната е в състояние да доведе до промени на генетичните прояви и вследствие да влоши или да подобри здравословното ни състояние. Поради тези причини днес се обръща все повече внимание на хранителните навици в лекуването и превенцията на болести и патологични състояния.

Биологично активни съставки на храните, които повлияват генната експресия са: омега-3 полиненаситени мастни киселини, пробиотици, разтворими фибри (пребиотици, олигозахариди, бета глюкани), глюкозинолати, флавоноиди и полифеноли, биоактивни пептиди от млечни продукти, соеви протеинови изолати, стеролови и станолови естери, коензим Q-10, ацетил L-цистеин, консерванти, ксенобиотици в храните, хормони, нестициди и др.

Хранителна геномика и затлъстяване

Науката хранителна геномика е натрупала голяма обем информация, на базата на проведени изследвания през последното десетилетие, относно връзките, които възникват между диетата, гените и затлъстяването. Проекта „Obesity Gene Map“ e идентифицирал повече от 200 гена (и все повече се откриват днес), които имат отношение към енергийния разход, контрола на апетита, растежа и диференцирането на адипоцитите, повишената абсорбция на мазнините, инсулиновата резистентности контрола на инсулин, липидния метаболизъм, затлъстяване и др.

Повечето от тези идентифицирани гени са полигенни. Това означава, че се намират в различни локуси (части) от хромозомите, което предполага, че има и голям брой различни комбинации от тези гени в различните индивиди. Сами по себе си тези гени не водят до затлъстяване, а по-скоро показват предразположеността на индивида към нея в съчетание с диетата и начина на живот. Това може да обясни положенията, при които два различни индивида отговаря различно на една и съща диета. Има хора, които каквото и да правят не успяват да отслабнат. Тези хора не са генетично облагодетелствани, докато не спират да ядат всякаква храна и въпреки това са слаби като – генетично надарени. Добрата новина е, че хранителната геномика е на път да разреши тези положения и да помогне на хората да живеят по-добре и в по-добро здраве.

В бъдеще индивидуалните хранителни режими, изградени въз основа на изследване генетичния профил на всеки индивид ще бъдат нещо съвсем нормално. Предизвикателство пред учените ще бъде откриването на биомаркери за генетична предразположеност и ефекти, предизвикващи съставянето на индивидуални хранителни програми, които да правят постигането на физическо и психическо здраве по-лесно. Всъщност днес вече се предприети стъпки в тази посока.

Проучване изследва прогреса с намаляването на теглото при хора разделени на 2 групи – 50 човека в нутригеномната група (с взети генетични проби, проследяващи 24 варианта на 19 гена, участващи в метаболизма) и контролна група от 43 човека без нутригеномен тест, третирани с идентична диета. След 300 дневна диета се наблюдава, че 73% от хората в нутригеномната група са намалили теглото си срещу 32% във втората група. Средната стойност на теглото в първата група е спаднала с 1.93 кг/м2 (5,6% загуба) срещу средно покачване на индекс на телесната маса с 0.51 кг/м2 (2,2% покачване) в контролната група.

Освен това и нивата на кръвната глюкоза на гладно и цялото здравословно състояние се е подобрило съществено при първата група спрямо втората. Затова може би това бъдеще за индивидуални хранителни режими на базата на генетичната информация не е много далечно.

Метаболомика

Преди да обясним какво е метаболомика, вероятно е важно да изясним понятието метаболит. Метаболит е всяко вещество, която изпълнява определена биологично активна роля в организма при обмяната на веществата. По дефиниция метаболомиката представлява цялостен научен подход на систематизирано идентифициране и определяне количествено и качествено на всички метаболити в един организъм при определени условия.

Науката метаболомика има широко приложение в медицината, като се използва както за диагностика – чрез изследване на химическите отпечатъци оставени от метаболитните процеси в тялото, така и за лечение – противодействане на аномални състояния чрез подход на персонализирана медицина. Освен това метаболомиката намира много широко приложение в сферата на храненето и хранителните добавки – изследването, идентифицирането, изолирането на биологично активни съставки, както и изследването на ефекта и приложението им върху други индивиди.

Хранителните добавки, в смисъла на хранителни добавки за здраве, представляват метаболити (биологично активни вещества на обмяната), извлечени от животни, растения, гъби, микроби, които предизвикват определени физиологични реакции у приемащите ги.

Проблеми в индустрията с хранителните добавки

Тази тема е изключително обширна и актуална, особено напоследък. Тя не е предмет на настоящата статия, но въпреки това ще споменем проблемите, които възникват в предлагането на различните видове хранителни добавки от погледа на науката метаболомика. Според определението за метаболомика, дадено по-горе става ясно, че точно тази наука е основният „откривател“ и доставчик на хранителни добавки за фармацевтичната индустрия. Затова да разгледаме какво има да ни каже самата наука за хранителните добавки на пазара днес.

Според закона в България днес хранителни добавки са следните вещества:

„Хранителни вещества" са:

а) витамини;
б) минерали.

„Субстанции с хранителен или физиологичен ефект" са провитамини, белтък, аминокиселини, пептиди, незаменими мастни киселини, рибни и растителни масла, въглехидрати, хранителни влакнини, метаболити, пробиотици и пребиотици, пчелни продукти, хранителни концентрати, ензими, части и екстракти от растения, органични и неорганични биоактивни субстанции, самостоятелно или в комбинация.“

Истината е, че днес пазарът на хранителни добавки не е точно регламентиран. Освен това да се регистрира едно вещество като хранителна добавка е в пъти по-евтино, по-бързо във времето и по-лесно в сравнение с регистрирането на същото вещество като лекарство. И неслучайно казах същото вещество, защото едно и също вещество може да присъства на пазара и като хранителна добавка и като лекарство. Без да навлизам в подробности само ще спомена, че законът има вратички, които позволяват това да се случва.

За да не бъда голословен ще дам пример за един такъв случаи. Добавка на пазара за хранителни добавки в Европа – алкалоида Синефрин се използва за топене на мазнини като се твърди, че притежава термогенен ефект, липолитичен ефект и освен това потиска апетита. Същата тази добавка (по-точно Мета-изоформата) се използва в Щатите като лекарство - симпатомиметик за успокоение при състояния на респираторен шок и астма. Друга негова форма (Пара-), пък, се използва като лекарства с по-дълга активност върху адренорецепторите отколкото адреналина.

Разликата идва от там, че регулаторните органи, които определят това дали едно вещество да се разпространява като хранителна добавка или лекарство са различни. Примери като този са много. Въпреки това е важно да споменем, че често на пазара може да бъде намерена хранителна добавка с по-голямо количество на активното вещество в нея от лекарство със същото активно вещество, но в значително по-малки количества. Може да ви се стори странно, но това е стряскащата действителност.

Основни проблеми от гледна точка на метаболомиката са неточно изяснете параметри на активното вещество в една опаковка. За пример пак ще дам Синефринът, който съществува в 7 различни изоформи с различен ефект, но хранителната добавка на пазара не изяснява коя точно изоформа се съдържа в опаковката.

Освен това когато става въпрос за хранителни добавки, извлечени от определени растения, гъби или други живи същества, опаковката почти никога не съдържа информация за начина на извличане, условията или генетичните особености на индивида, от който са извлечени. Извлеците се правят на базата на научни доклади и изследвания, които обаче често са проведени в точно определени тесни рамки и условия. Често условията на средата, климата, надморската височина и още много други фактори могат да направят така, че активното вещество въобще да липсва в растението, от което бива извличано, или да бъде в минимални количества, или в неактивна форма. Друг проблем се оказват условията, при които се транспортират определени хранителни добавки, което допълнително може да инактивира молекулата.

Темата е изключително важна, но и много обширна. Затова за край ще споделя един доклад, на чието четене присъствах в рамките на научна конференция за ситуацията в България. Докладът е на български учени и разглежда Регулаторните изисквания за безопасния мониторинг на хранителни добавки, съдържащи растителни екстракти в българия (Европа).

Целта на изследването е да се изследват работещите днес методи и практики за безопасно проследяване на хранителните добавки, които съдържат някакъв растителен екстракт. Резултатът от проведеното изследване посочи множество проблеми в сега съществуващата система за проследяване на тези добавки, а именно:

Различията в регулацията и изискванията за тези вещества в различните страни;
Сложността в химичния състав и нееднородността на тези вещества;
Проблеми с класификацията и идентификацията на растенията, от които са извлечени веществата;
Растящата тенденция на злоупотреба с хранителни добавки на базата на растителни екстракти и енергийни напитки;
Много малкия процент на докладване на страничните и нежелани ефекти от употребата на тези вещества, както и често – самото неосъзнаване на тези ефекти.

Според учените огромното предизвикателство пред системата се явява неспособността за безопасно регулиране на лекарствата и хранителните добавки с растителен произход, както и разрешаването на проблемите с номенклатурата и осигуряването на качество и контрол, безопасност за използващите ги и т.н.

Като заключение става ясно, че нарастващата нужда от енергийни напитки и добавки към храната с растителен произход налага нуждата за скорошно и стриктно регулиране на методи и мерки за контрол, които да осигурят безопасност за клиенти и пациенти, независимо дали растителния екстракт се използва като лекарство или хранителна добавка.

Протеомика

Протеомика е интересна наука, която изучава структурите и функциите на протеините, както и техните взаимодействия и ефекти, предизвикващи в живите организми. Протеините в живите организми, освен всички други функции, са основни играчи в реализирането на физиологичните метаболитни пътища. Науката протеомика изучава тези интерференции между различните протеини и промените на метаболитните процеси, които следват от това.

Думата протеомика идва от науките „протеин“ и „геномика“ и представлява доста сложна наука, тъй като протеините са постоянно променящи се по структура и състав молекули. Те сменят конфигурацията си, структурата си и начина си на действие постоянно в зависимост от много фактори. Освен това се смята, че само протеините в човешкото тяло са повече от 2 милиона, и всеки от тях е с различна функция. Протеомиката изучава протеиновите взаимодействия не само в човешкия индивид, но и такива в растения, животни, гъби, микроби и други.

Науката протеомика има много приложения, но най-важните за нас са в медицината, биотехнологиите, биохимията, хранителната индустрия, фармацевтиката и други индустрии, свързани със здравето и жизненото благополучие на човека.

Аптечко – с мисъл и грижа за хората

Източници:

Kallio P, Kolehmainen M, Laaksonen DE, et al. Dietary carbohydrate modification induces alterations in gene expression in abdominal subcutaneous adipose tissue in persons with the metabolic syndrome: the FUNGENUT Study. Am J Clin Nutr 2007;
Sandra L Salsberg and David S Ludwig – „Putting your genes on a diet: the molecular effects of carbohydrate“ - American Society for Clinical Nutrition 2007;
Ioannis Arkadianos, Ana M Valdes, Efstathios Marinos, Anna Florou, Rosalynn D Gill and Keith A Grimaldi – „Improved weight management using genetic information to personalize a calorie controlled diet“ - Nutr.J.2007 Oct 18;
Milen I. Georgiev – „Metabolomics: from basic concepts to valuable applications in natural products research and biotechnology“;
Review of regulatory requirements for the safety monitoring of food supplements, containing herbal extracts – Svetoslav Stoev, Hristina Lebanova, IlkoGetov - Faculty of Pharmacy, Medical University Sofia, Medical University Pleven.