Οι επαναστατικές εξελίξεις στη μοριακή γενετική μας δίνουν σήμερα τη δυνατότητα να γνωρίσουμε τη μοριακή βάση των γονιδίων, καθώς και τον ρόλο τους στην παθογένεση των ασθενειών.
Η αποκωδικοποίηση του ανθρώπινου γονιδιώματος μας αναγκάζει να μην αντιμετωπίζουμε πλέον τις ασθένειες ως ταυτόσημες, αλλά να τις εξετάζουμε σε ένα άλλο επίπεδο, το οποίο περιλαμβάνει τις αλληλεπιδράσεις γονιδίων και των πρωτεϊνικών τους προϊόντων.
Εφαρμογή γονιδιακών τεχνικών
Η επιστήμη των «nutritional genomics» ή «nutrigenomics» αποτελεί ένα νέο πεδίο έρευνας που αναζητεί τους μοριακούς μηχανισμούς δράσης συνηθισμένων διατροφικών ουσιών στην ανθρώπινη υγεία.
Με την εφαρμογή υψηλών γονιδιακών τεχνικών μπορεί να επιτευχθεί η διερεύνηση των μηχανισμών με τους οποίους η διατροφή επηρεάζει τις μεταβολικές οδούς και τον ομοιοστατικό έλεγχο του οργανισμού, παρέχοντας πληροφορίες για τη διαταραχή αυτή της ρύθμισης στην περίπτωση παθογένειας.
Πού βασίζεται η βασική αντίληψη της γονιδιακής έρευνας;
Η βασική αντίληψη αυτού του νέου κλάδου της γονιδιακής έρευνας βασίζεται στις παρακάτω παρατηρήσεις:
- Κάτω από συγκεκριμένες συνθήκες έχει αποδειχθεί όπ η διατροφή αποτελεί έναν σημαντικό παράγοντα κινδύνου για ορισμένες ασθένειες.
- Συνηθισμένες χημικές ουσίες που υπάρχουν στις τροφές είναι ικανές να δράσουν στο ανθρώπινο γονιδίωμα, έμμεσα ή άμεσα, αλλάζοντας την έκφραση ή τη δομή γονιδίων.
- Ο βαθμός επιρροής της διατροφής στην ισορροπία μεταξύ υγείας και ασθένειας εξαρτάται από τον ατομικό γονότυπο.
- Ορισμένα γονίδια που ελέγχονται από τη διατροφή είναι πιθανόν να παίξουν ρόλο στην έναρξη, εξέλιξη και σοβαρότητα χρόνιων παθήσεων.
- Η διατροφική παρεμβολή βασίζεται στη γνώση των διατρο¬φικών αναγκών του οργανισμού ενώ ο γονότυπος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να εμποδίσει, να μετριάσει ή να θεραπεύσει τη χρόνια πάθηση.
Διατροφή και σχέση με την υγεία
Τις προηγούμενες δεκαετίες επιδημιολογικές, κλινικές και μηχανιστικές μελέτες είχαν υποδείξει ότι υπάρχει μεγάλη σχέση μεταξύ της διατροφής και της υγείας. Εχουν ήδη καθιερωθεί συνδετικοί κρίκοι μεταξύ των διατροφικών συνηθειών και των εκφυλιστικών ασθενειών όπως τα καρδιαγγειακά νοσήματα, ο διαβήτης και ο καρκίνος.
Πολλαπλές έρευνες έχουν πραγματοποιηθεί για να βρεθούν τα αίτια και οι μηχανισμοί των εκφυλιστικών ασθενειών από μια βιοϊατρική σκοπιά.
Πώς τα διατροφικά συστατικά ρυθμίζουν τις ασθένειες;
Ωστόσο, οι μηχανισμοί με τους οποίους τα διατροφικά συστατικά ρυθμίζουν ενδεχομένως αυτές τις ασθένειες είναι μερικώς γνωστοί. Ως τώρα οι μηχανιστικές επιδράσεις των διατροφικών συστατικών στην υγεία και στις ασθένειες προσδιορίζονταν, κυρίως χρησιμοποιώντας λειτουργικές μελέτες, είτε προσδιορίζοντας τις επιδράσεις τους στην έκφραση των απλών γονιδίων-πρωτεϊνών, είτε με φυσιολογικά αποτελέσματα, γνωστά ως α priori.
Βάσει αυτής της μηχανιστικά αντλούμενης γνώσης, έχουν αναπτυχθεί και εφαρμοστεί βιολογικοί δείκτες σε σχέση με τη διατροφή και την καταστροφή του DΝΑ, των αντιοξειδωτικών τους επιδράσεων, της καρδιαγγειακής υγείας κτλ.
Διατροφικά λιπαρά στην ανάπτυξη καρδιαγγειακών νοσημάτων
Ενα ξεκάθαρο παράδειγμα, που φανερώνει τον συνδετικό κρίκο μεταξύ διατροφικών συνηθειών και ασθένειας, είναι η επίδραση των διατροφικών λιπαρών στην ανάπτυξη καρδιαγγειακών νοσημάτων. Στο πρώτο μισό του 20ού αιώνα είχε αποδειχθεί ότι η χοληστερόλη του ορού του αίματος μπορούσε να ρυθμιστεί από τη σύνθεση των διατροφικών λιπαρών και ότι οι μεταβολές αυτές μπορούσαν να προβλεφθούν.
Είναι αποδεδειγμένο ότι οι δίαιτες που είναι πλούσιες σε ακόρεστα λιπαρά οξέα και σε άλλους παράγοντες, όπως κάλιο, φρούτα, λαχανικά και φυτικές ίνες, μειώνουν την πιθανότητα της ανάπτυξης καρδιαγγειακών παθήσεων.
Πρόσφατες μελέτες επιβεβαιώνουν τις επιδράσεις της διατροφής στην LDL- και HDL -χοληστερόλη του ορού. Ετσι, εκτός από τις μετρήσεις της αρτηριακής πίεσης, η αναλογία LDL-χοληοτερόλης/HDL-χοληστερόλης θεωρείται ένας αξιόπιστος βιολογικός δείκτης; στην πρόβλεψη της ανάπτυξης καρδιαγγειακού νοσήματος.
Δεν αρκεί συνήθως ένας βιοδείκτης για την εκτίμηση της ασθένειας
Ωστόσο, οι αρχικοί βιολογικοί δείκτες για την πρόληψη καρδιαγγειακού νοσήματος ή για τη βελτίωση της υγείας (διατήρηση της ομοιόστασης) έχουν αποδειχθεί πιο πολύπλοκοι. Μερικοί γονότυποι προδιαθέτουν ένα άτομο για ανωμαλία στον μεταβολισμό των λιπιδίων και στην κατανομή των λιποπρωτεϊνών, προσδιορίζοντας τον κίνδυνο ανάπτυξης αθηροσκλήρωσης.
Επομένως, ο προσδιορισμός ενός απλού βιομορίου (π.χ., ολική χοληστερόλη) ως βιοδείκτη μπορεί να είναι ανεπαρκής για την πλήρη εκτίμηση του κινδύνου ανάπτυξης της ασθένειας, όταν αυτή βρίσκεται σε αρχικό στάδιο.
Οι μηχανιστικές πληροφορίες για τον ρόλο των λιποπρωτεϊνών στην ανάπτυξη καρδιαγγειακού νοσήματος είναι γνωστές από τις προηγούμενες δεκαετίες. Η περίπλοκη οδός μέσα από την οποία ο μεταβολισμός των λιπαρών οξέων ρυθμίζεται από τη συμμετοχή πολλών οργάνων και οδών φανερώνει την ανάγκη συστηματικής βιολογικής προσέγγισης.
Εκτός από τη σχέση του μεταβολισμού των σακχάρων, δια μέσου του ρυθμιστικού μηχανισμού της ινσουλίνης/γλυκαγόνη, υπάρχουν σχέσεις με την ομοιόσταση της χοληστερόλης με μηχανισμούς που ελέγχονται από τις πρωτεΐνες SREBP1c και SPEBP2 και των ΑΒC μεταφορέων της χοληστερόλης στα κύτταρα του εντέρου και του ήπατος.
Δεν υπάρχουν πάντα μηχανιστικές πληροφορίες
Για άλλες σημαντικές ασθένειες, όπως ο καρκίνος του κόλου και του ορθού ή οι τροφικές αλλεργίες, μηχανιστικές πληροφορίες δεν είναι διαθέσιμες, καθώς επίσης και βιολογικοί δείκτες για την έναρξη της ασθένειας.
Ενώ, ακόμη πιο πολύπλοκη είναι η ανεύρεση δεικτών για την πρόβλεψη συσχέτισης μεταξύ διατροφής και ανοσοποιητικού συστήματος.
Μελέτες για τη μεταγραφή πολλαπλών γονιδίων
Ο περιορισμένος αριθμός μελετών στον τομέα των nutrigenomics έχει επίκεντρο την ανάλυση της μεταγραφής πολλαπλών γονιδίων.
Ιδιαίτερα ενθαρρυντικά, είναι τα αποτελέσματα αυτών των μελετών ως προς την έκφραση γονιδίων που σχετίζονται με το γήρας. Αλλαγές στη μεταγραφή αυτών των γονιδίων μπορούν να προληφθούν μερικώς ή τελείως με περιορισμό των θερμίδων.
Ενώ παρόμοιες μελέτες έδειξαν ότι ο θερμιδικός περιορισμός ενισχύει τη μεταγραφή γονιδίων που σχετίζονται με την ανάπτυξη των ιστών, την καλή λειτουργία του μεταβολισμού, την αντιοξειδωτική δράση και μειώνει την έκφραση γονιδίων που σχετίζονται με το άγχος, μεταγωγή σήματος και δομικές πρωτεΐνες.
Το ρετινοϊκό οξύ προκαλεί αλλαγές στην έκφραση γονιδίων που σχετίζονται με τη διαφοροποίηση και την ανάπτυξη των νευρικών κυττάρων. Ενώ το σελήνιο και το ισοφλαβονοειδές genistein έχουν πιθανές αντικαρκινικές ιδιότητες.
Τι μας παρέχει η συστηματική βιολογία;
Είναι ξεκάθαρο ότι η συστηματική βιολογία είναι ικανή να παρέχει σημαντικές πληροφορίες στις μοριακές επιδράσεις των διατροφικών συστατικών σε απομονωμένα συστήματα, όπως κυτταρικές καλλιέργειες ή πειραματόζωα.
Αρκετές μελέτες βρίσκονται ακόμη σε εξέλιξη, καθώς οι λειτουργικές τεχνολογίες του γονιδιώματος δεν έχουν ακόμη αναπτυχθεί οτην τελική τους μορφή και, ενώ έχουν πραγματοποιηθεί σε διατροφικές και βιοϊατρικές μελέτες, χρειάζεται επιπλέον τεχνολογική απόδειξη.
Οι νέοι βιολογικοί δείκτες και οι μοριακές επιδράσεις θα πρέπει προς το παρόν να επιβεβαιωθούν με τα συνηθισμένα βιοχημικά ή μοριακά βιολογικά εργαλεία.
Πώς θα αξιοποιηθούν τα αποτελέσματα των μελετών;
Το αποτέλεσμα των μελετών των nutrigenomics θα πρέπει να συγκριθεί με τις μηχανιστικές κλινίκες και τις επιδημιολογικές πληροφορίες που είναι διαθέσιμες για την υπό μελέτη ένωση, ενώ η βιοπληροφορική χρειάζεται για την ανάλυση των λειτουργικών πληροφοριών του γονιδιώματος.
Σύντομα ο καθένας μας θα είναι σε θέση να διαμορφώνει τον τρόπο ζωής του και τις διατροφικές του συνήθειες σε σχέση με τις γενετικές πληροφορίες που υπάρχουν στο DΝΑ του, ενώ η βρετανική εταιρεία Sciona έχει ήδη ανακοινώσει την κατασκευή ενός τέτοιου γενετικού τεστ.