Нутрігеноміка вивчає, як різні компоненти їжі, поживні речовини здатні змінювати схему експресії генів, білків та метаболітів, чи то для зміцнення здоров'я, чи для захворювання. Отже, нутрігеноміку можна визначити як вивчення впливу поживних речовин на здоров’я шляхом модифікації геному, протеома та метаболома та спричинення фізіологічних змін.

молекулярні

Є багато досліджень, які показали здатність поживних речовин регулювати експресію генів за допомогою модуляції активності різних факторів транскрипції, а також шляхом модуляції активності конкретних білків. Різні дієти можуть модифікувати різні моделі експресії генів, експресії білка та продукування метаболітів.

В останні роки відбувся великий розвиток -омічних технологій, які дозволили виявити зміни в експресії генів і білків, а також мати більш загальне бачення завдяки можливості виявлення змін у експресії тисяч генів у в той же час. Все це дозволяє зрозуміти молекулярні основи харчування.

Nutrigenetics пояснює, як генетичний фон, генетичне навантаження особини надає сприйнятливість або стійкість до розвитку певних патологій, пов’язаних з їжею.

Отже, для персоналізованого харчування ми повинні враховувати нутрігеноміку - як поживні речовини впливають на експресію наших генів - і нутригенетику - як реакція на тип дієти може бути зумовлена ​​нашим генетичним навантаженням -.

Вплив типу жиру на дієту

Тип жиру може полегшити або запобігти розвитку певних патологій, пов’язаних з харчуванням. Наприклад, загальновідомо, що прийом насичених жирів сприяє розвитку ожиріння, запалення, пов’язаного з ожирінням та резистентністю до інсуліну. Навпаки, є наукові дослідження, що прийом поліненасичених жирних кислот може сприяти зменшенню запалення, пов’язаного з ожирінням, а отже, запобігання резистентності до інсуліну.

Дослідження нутрігеноміки дозволяють знати молекулярні механізми, щоб зрозуміти причину цих різних дій між насиченими та ненасиченими жирами.

Адипогенез

Це складний і високо регульований процес, в якому беруть участь різні фактори транскрипції, і будь-який фактор, який може змінити активацію цих факторів транскрипції, сприятиме адипогенезу.

Лікування DHA (омега-3) культивованими адипоцитами зменшує адипогенез. І те саме відбувається з EPA, але не з OLA та STA (стеаринова кислота та олеїнова кислота).

Ці механізми були пов'язані зі здатністю омега-3 інгібувати експресію адипогенного фактора транскрипції PPAR гамма.

Також проводились порівняльні дослідження інших жирних кислот, наприклад кон'югованої лінолевої кислоти (CLA) порівняно з лінолевою кислотою. CLA здатний пригнічувати адипогенез, але не лінолевий. І це пов’язано з його здатністю інгібувати адипогенні фактори транскрипції PPAR гамма та CBP альфа. Тобто, залежно від жирної кислоти в харчуванні, адипогенез регулюється по-різному.

Гамма-фактор PPAR також є ключовим у фізіології зрілих адипоцитів, оскільки він підвищує чутливість до інсуліну та сприяє окисленню жиру. У зрілих адипоцитах та печінці було помічено, що омега-3 жирні кислоти мають здатність стимулювати фактор гамма-фактора PPAR, що пов’язано з поліпшенням чутливості до інсуліну, пов’язаним із споживанням омега.

Гіполіпідемічні властивості, здатність знижувати тригліцериди тощо також були описані для деяких омега-3 кислот. І механізм, за допомогою якого вони діють, відомий: вони здатні транскрипційно регулювати метаболізм ліпідних генів. Зокрема, відомо, що вони стимулюють фактори транскрипції, що сприяють експресії генів, що беруть участь у окисленні жиру, наприклад PPAR альфа, та інгібують експресію фактора транскрипції, що активує ліпогенні гени, наприклад SRBP1. .

Роль АМПК

Вони також можуть регулювати активність деяких ключових ферментів або молекул у регуляції метаболізму, наприклад AMPK, який бере участь у регуляції споживання в гіпоталамусі, в м’язах сприяє окисленню вільних жирних кислот, засвоєнню глюкози, Мітохондріальний біогенез, також діє в жировій тканині, сприяючи окисленню жирних кислот, ліполізу на рівні печінки, контролюючи секрецію інсуліну в підшлунковій залозі тощо. Тобто це молекула з дуже важливою роллю в метаболізмі, і припускають, що активатори AMPK можуть розглядатися як нова терапія для лікування діабету та інших метаболічних розладів.

Існують докази того, що активність AMPK може регулюватися за допомогою харчування. AMPK активується фосфорилюванням, і в одному дослідженні рівні фосфорилювання AMPK спостерігались у щурів, яких годували дієтою з низьким або високим вмістом жиру. Встановлено, що прийом насичених жирів пригнічує фосфорилювання, а отже, активацію AMPK. Навпаки, є деякі дослідження нашої групи, в яких показано, що як в культурі, так і після введення омега-3 відбувається стимуляція AMPK. І те саме відбувається в жировій тканині тварин, які пройшли лікування ДГК.

Активація AMPK здатна стимулювати альфа CGC1, що є одним з основних факторів, що беруть участь у біогенезі мітохондрій та окисленні ліпідів. Є також дані, що при ожирінні та цукровому діабеті спостерігається дисфункція мітохондрій, яка може сприяти розвитку порушень, пов’язаних із ожирінням. Отже, якщо нам вдається поліпшити мітохондріальну функцію, це може бути гарною стратегією для запобігання цим метаболічним порушенням. Також було помічено, що в залежності від типу жирних кислот дисфункція мітохондрій може посилюватися або запобігатися.

Біогенез мітохондрій пригнічується у щурів, які харчуються жирною дієтою, спостерігається зниження фактора транскрипції PGC-1 альфа та вмісту мітохондріальної ДНК. Те саме стосується випадків, коли клітини обробляють пальмітатом. Це зменшує експресію PGC-1 альфа та мітохондріальних білків у жировій тканині. Навпаки, є дослідження, що описують здатність омега-3 жирних кислот стимулювати мітохондріальний біогенез у жировій тканині.

Тому ми можемо зробити висновок, що залежно від типу жиру в раціоні дії на експресію різних генів і білків, пов’язаних з метаболізмом, різні.

Сигналізація про інсулін

Різні типи жирних кислот по-різному впливають на сигнальний каскад інсуліну. Показано, що насичені жири перешкоджають деяким із цих складних сигнальних шляхів. Дослідження показали, що пальмітат зменшує передачу сигналів інсуліну та чутливість до інсуліну, а лікування омега-3 жирними кислотами здатне активувати шляхи, подібні передачі сигналів інсуліну.

Є також дані про те, як залежно від типу жирних кислот у раціоні секреторна активність жирової тканини регулюється по-різному. Таким чином, було видно, що омега-3 жирна кислота ЕРА стимулює секрецію лептину, тоді як CLA інгібує його.

Запалення, пов’язане з ожирінням

Адипонектин є дуже важливим адипокіном завдяки своїм сенсибілізуючим до інсуліну, протизапальним властивостям, здатності сприяти окисленню жирних кислот та активувати АМФК. І є дані, що омега-3 жирні кислоти стимулюють вироблення адипонектину, і це може бути одним із механізмів, за допомогою яких можна пояснити корисні дії в обміні речовин.

Багато досліджень чітко показують, що вони зменшують проникнення макрофагів у жирову тканину. У тварин, які харчуються жирною дієтою, якщо її доповнити омега-3, ми бачимо, що запалення, пов’язане з ожирінням в жировій тканині, значно зменшується.

Тепер ми знаємо, як вони можуть зменшити це запалення. З одного боку, шляхом зменшення вербування прозапальних макрофагів, а з іншого, оскільки вони здатні втручатися в основні сигнальні шляхи, що приводяться в дію прозапальними факторами. Наприклад, вони інгібують фактор транскрипції NFk бета, а також зменшують продукцію прозапальних цитокінів жировою тканиною, такою як IL-6, або хемоаттрактантним фактором макрофагів.

Прозапальні фактори жирової тканини сприяють ліполізу і, отже, збільшенню вільних жирних кислот, і це збільшення було пов’язане з розвитком резистентності до інсуліну, саме тому важливо мати можливість запобігати ліполітичним діям, пов’язаним з прозапальними цитокінами. . У деяких дослідженнях нашої групи можна побачити, як омега 3 може запобігти ліполізу, індукованому TNF альфа та IL-6.

І тепер ми знаємо, що ця інгібуюча дія ліполізу здійснюється шляхом активації шляхом фосфорилювання гормоночутливої ​​ліпази в залишку серину 565. Шляхом фосфорилювання цього залишку активність HSL пригнічується, а отже, зменшується ліполіз.

Резольвіни та протектини

З омега-3 жирних кислот утворюється серія ендогенних ліпідних медіаторів, що володіють потужними протизапальними та роздільними здатностями запалення, які називали резольвінами та протектинами.

Як правило, прозапальні ліпідні медіатори зазвичай утворюються з омега-6, тоді як ліпідні медіатори з потужними протизапальними властивостями утворюються з омега-3.

У дослідженні в Університеті Барселони вони спостерігали, що після введення омега-3 спостерігалося збільшення кількості протизапальних ліпідних медіаторів і супроводжувалось збільшенням виробництва адипонектину, PPAR-гамми та субстрату рецептора інсуліну. . І якщо замість омега-3 їх лікувати безпосередньо ліпідними медіаторами, отриманими з омега-3, стає зрозуміло, наскільки покращується чутливість до інсуліну у тварин, які отримують препарат резольвін D1, і значно покращується сигналізація про інсулін, зменшуються прозапальні цитокіни, збільшується активація адипонектину та AMPK.

Поліненасичені жири зменшують запалення та резистентність до інсуліну, але чи так це для всієї популяції? У тварин є дані, що генотип впливає на реакцію на омега 3. Наприклад, миші, у яких відсутній APMk альфа 2, не реагують на омега 3, і те ж саме відбувається і у людей. Було помічено, що існує група, яка не реагує на гіполіпідемічні ефекти, і ця відсутність реакції пов'язана з наявністю мутацій у деяких конкретних генах.

Висновки

Розвиток харчової геноміки дає змогу зрозуміти, як взаємодіють геном, харчування та здоров’я. Зокрема, нутрігеноміка дозволяє нам розшифрувати молекулярні шляхи, регульовані поживними речовинами та іншими біоактивними компонентами їжі, а також їх потенційне застосування для лікування або профілактики метаболічних порушень. І найбільшим викликом буде перенесення всіх цих знань на дієтичні путівники, які дозволять нам надати найбільш відповідні поради щодо індивідуального та персоналізованого харчування.