Нутригеномиката изследва как различните компоненти на храната, хранителните вещества, са способни да модифицират модела на експресия на гени, протеини и метаболити, или за насърчаване на здравето или болестта. Следователно нутригеномиката може да се определи като изследване на въздействието на хранителните вещества върху здравето чрез модифициране на генома, протеома и метаболома и пораждане на физиологични промени.

основи

Има много изследвания, които показват способността на хранителните вещества да регулират генната експресия чрез модулация на активността на различни транскрипционни фактори, а също и чрез модулиране на активността на специфични протеини. Различните диети могат да модифицират различни модели на генна експресия, експресия на протеини и производство на метаболит.

През последните години се наблюдава голямо развитие на -omic технологии, които позволяват да се идентифицират промени в експресията на гени и протеини и да има по-обща визия, като може да се открият промени в експресията на хиляди гени в по същото време. Всичко това ни позволява да разберем молекулярните основи на храненето.

Nutrigenetics обяснява как генетичният фон, генетичното натоварване на индивида, придава чувствителност или устойчивост на развитието на определени патологии, свързани с храната.

Следователно, за персонализираното хранене трябва да вземем предвид нутригеномиката - как хранителните вещества влияят върху експресията на нашите гени - и нутригенетиката - как отговорът на типа диета може да бъде обусловен от нашето генетично натоварване -.

Влияние на вида мазнини в диетата

Типът мазнини може да улесни или предотврати развитието на определени патологии, свързани с храненето. Например, добре е известно, че приемът на наситени мазнини благоприятства развитието на затлъстяване, възпаление, свързано със затлъстяването и инсулинова резистентност. Напротив, има научни изследвания, че приемът на полиненаситени мастни киселини може да помогне за намаляване на възпалението, свързано със затлъстяването и следователно да предотврати инсулиновата резистентност.

Нутригеномичните изследвания позволяват да се познаят молекулните механизми, за да се разбере причината за тези различни действия между наситените и ненаситените мазнини.

Адипогенеза

Това е сложен и силно регулиран процес, в който участват различни транскрипционни фактори и всеки фактор, който може да модифицира активирането на тези транскрипционни фактори, ще насърчи адипогенезата.

DHA (омега 3) лечение на култивирани адипоцити намалява адипогенезата. И същото се случва с EPA, но не и с OLA и STA (стеаринова киселина и олеинова киселина).

Тези механизми са свързани със способността на омега 3 да инхибират експресията на адипогенния транскрипционен фактор PPAR гама.

Правени са сравнителни изследвания и на други мастни киселини, например конюгирана линолова киселина (CLA) в сравнение с линолова киселина. CLA е способен да инхибира адипогенезата, но не и линолевата. И това се дължи на способността му да инхибира адипогенните транскрипционни фактори PPAR гама и CBP алфа. Тоест, в зависимост от мастната киселина в диетата, адипогенезата се регулира по различен начин.

PPAR гама фактор също е ключов за физиологията на зрелия адипоцит, тъй като насърчава инсулиновата чувствителност и улеснява окисляването на мазнините. В зрелите адипоцити и в черния дроб е забелязано, че омега 3 мастните киселини имат способността да стимулират PPAR гама фактор, което е свързано с подобряването на чувствителността към инсулин, свързано с приема на омега. 3 в някои проучвания.

Липидопонижаващите свойства, способността да намаляват триглицеридите и др. Също са описани за някои омега 3 киселини. И механизмът, по който те действат, е известен: те са способни да транскрипционно регулират метаболизма на липидните гени. По-конкретно, известно е, че стимулират транскрипционни фактори, които насърчават експресията на гени, участващи в окисляването на мазнини, например PPAR алфа, и инхибират експресията на транскрипционния фактор, който активира липогенни гени, например SRBP1. .

Ролята на AMPK

Те могат също така да регулират активността на някои ключови ензими или молекули в регулирането на метаболизма, например AMPK, който участва в регулирането на приема в хипоталамуса, в мускулите насърчава окисляването на свободните мастни киселини, усвояването на глюкозата, Митохондриалната биогенеза, също действа в мастната тъкан, насърчавайки окисляването на мастните киселини, липолизата на нивото на черния дроб, контролира секрецията на инсулин в панкреаса и др. Тоест това е молекула с много важна роля в метаболизма и се предполага, че АМРК активаторите могат да се разглеждат като нова терапия за лечение на диабет и други метаболитни нарушения.

Има доказателства, че активността на AMPK може да се модулира чрез хранене. AMPK се активира чрез фосфорилиране и в едно проучване се наблюдават нива на фосфорилиране на AMPK при плъхове, хранени с диета с ниско или високо съдържание на мазнини. Установено е, че поглъщането на наситени мазнини инхибира фосфорилирането и следователно активирането на AMPK. Напротив, има изследвания, някои от нашата група, в които е показано, че както в културата, така и след прилагането на омега 3, има стимулация на AMPK. И същото се случва в мастната тъкан на животни, лекувани с DHA.

Активирането на AMPK има способността да стимулира CGC1 алфа, което е един от основните фактори, участващи в митохондриалната биогенеза и в окисляването на липидите. Съществуват също доказателства, че при затлъстяването и диабета има митохондриална дисфункция, която може да допринесе за развитието на нарушения, свързани със затлъстяването. Следователно, ако успеем да подобрим митохондриалната функция, това може да бъде добра стратегия за предотвратяване на тези метаболитни нарушения. Вижда се също така, че в зависимост от вида на мастната киселина, митохондриалната дисфункция може да се влоши или предотврати.

Митохондриалната биогенеза се потиска при плъхове, хранени с високомаслена диета, има намаляване на транскрипционния фактор PGC-1 алфа и съдържанието на митохондриална ДНК. Същото важи и когато клетките се третират с палмитат. Това намалява експресията на PGC-1 алфа и митохондриални протеини в мастната тъкан. Напротив, има изследвания, които описват способността на омега 3 мастните киселини да стимулират митохондриалната биогенеза в мастната тъкан.

Следователно можем да заключим, че в зависимост от вида на мазнините в диетата, действията върху експресията на различни гени и протеини, свързани с метаболизма, са различни.

Инсулинова сигнализация

Различните видове мастни киселини влияят по различен начин на сигналната каскада на инсулина. Доказано е, че наситените мазнини пречат на някои от тези сложни сигнални пътища. Проучванията показват, че палмитатът намалява инсулиновата сигнализация и инсулиновата чувствителност, а лечението с омега-3 мастни киселини е способно да активира пътища, подобни на инсулиновите сигнали.

Има и данни за това как в зависимост от вида на мастните киселини в диетата секреторната активност на мастната тъкан се регулира по различен начин. По този начин е видяно, че омега 3 мастната киселина EPA стимулира секрецията на лептин, докато CLA го инхибира.

Възпаление, свързано със затлъстяването

Адипонектинът е много важен адипокин поради неговите сенсибилизиращи инсулина и противовъзпалителни свойства, способността му да стимулира окисляването на мастните киселини и да активира AMPK. И има доказателства, че омега 3 мастните киселини стимулират производството на адипонектин и това може да бъде един от механизмите, чрез които могат да се обяснят полезните действия върху метаболизма.

Много проучвания ясно показват, че те намаляват инфилтрацията на макрофаги в мастната тъкан. При животни, хранени с богата на мазнини диета, ако тя бъде допълнена с омега 3, виждаме, че възпалението, свързано със затлъстяването в мастната тъкан, намалява много.

Сега знаем как те могат да намалят това възпаление. От една страна, чрез намаляване на набирането на провъзпалителни макрофаги и, от друга, защото те са способни да пречат на основните сигнални пътища, задействани от провъзпалителни фактори. Например, те инхибират транскрипционния фактор NFk бета и също така намаляват производството на провъзпалителни цитокини от мастна тъкан като IL-6 или хемоаттрактантния фактор на макрофагите.

Провъзпалителните фактори в мастната тъкан насърчават липолизата и следователно увеличаване на свободните мастни киселини и това увеличение е свързано с развитието на инсулинова резистентност, поради което е важно да бъде в състояние да се предотврати липолитичното действие, свързано с противовъзпалителните цитокини . В някои изследвания на нашата група може да се види как омега 3 може да предотврати липолиза, индуцирана от TNF алфа и IL-6.

И сега знаем, че това инхибиторно действие върху липолизата се осъществява чрез активиране чрез фосфорилиране на хормоночувствителна липаза при остатък серин 565. Чрез фосфорилиране на този остатък активността на HSL се инхибира и следователно намалява липолизата.

Резолвини и протеини

От омега 3 мастни киселини се формират поредица от ендогенни липидни медиатори с мощни противовъзпалителни и про-разделителни способности на възпалението, наречени резолвини и протеини.

Като цяло провъзпалителните липидни медиатори обикновено се формират от омега 6, докато липидните медиатори с мощни противовъзпалителни свойства се формират от омега 3.

В проучване в университета в Барселона те наблюдават, че след прилагането на омега 3 се наблюдава увеличение на противовъзпалителните липидни медиатори и е придружено от увеличаване на производството на адипонектин, PPAR гама и инсулиновия рецепторен субстрат . И ако вместо с омега 3 те се лекуват директно с липидни медиатори, получени от омега 3, е ясно доколко подобрява инсулиновата чувствителност при животни, лекувани с резолвин D1 и подобрява инсулиновата сигнализация много, намалява провъзпалителните цитокини, увеличава адипонектина и AMPK активирането.

Полиненаситените мазнини намаляват възпалението и инсулиновата резистентност, но дали това е вярно за цялата популация? Има доказателства при животни, че генотипът влияе върху отговора на омега 3. Например, мишките, които нямат APMk алфа 2, не реагират на омега 3 и същото се случва и при хората. Вижда се, че има група, която не реагира на понижаващи липидите ефекти и тази липса на отговор е свързана с наличието на мутации в някои специфични гени.

Заключения

Развитието на хранителната геномика дава възможност да се разбере как геномът, храненето и здравето си взаимодействат. По-конкретно, нутригеномиката ни позволява да дешифрираме молекулярните пътища, регулирани от хранителни вещества и други биоактивни компоненти на храната, както и тяхното потенциално приложение за лечение или профилактика на метаболитни нарушения. И най-голямото предизвикателство ще бъде да прехвърлим всички тези знания в диетични ръководства, които ни позволяват да предоставим най-подходящите съвети за индивидуално и персонализирано хранене.