Персонализированное питание — уже здесь?

Меньше полугода назад мы писали о персонализированной медицине, важности микрофлоры кишечника в усвоении и производстве новых, полезных для человека нутриентов. 15 и 16 апреля в Москве прошел международный саммит, посвященный персонализированному питанию и медицине, на котором нам удалось побывать. Среди спикеров и приглашенных гостей было немало ведущих специалистов в этих областях, ученых из престижных американских и европейских ВУЗов и даже автор той нашумевшей статьи из журнала Cell, которая вдохновила на написание первого материала.

Как и на любой конференции, атмосфера слёта была наэлектризована научными дебатами, разногласиями, множеством мнений и необъятным количеством информации. Прогресс науки в генетике и связанных с ней областях по-настоящему впечатляет. Сложно не поддаться магии ощущения, что будущее уже здесь, и его можно потрогать. Однако не стоит выключать критическую оценку представленного материала. Прежде всего, саммит заставил задуматься, насколько то, что предлагает современная наука, доступно рядовому потребителю.

Мероприятие было организовано большим Российским концерном по персонализированной медицине «Атлас», поэтому наряду с докладами, посвящёнными практическому и клиническому применению результатов исследований, было много чисто научных лекций.

В первую очередь освещались последние достижения в области нутригенетики и нутригеномики. Обе эти достаточно молодые сферы исследования возникли в так называемую пост-геномную эру, начавшуюся после расшифровки генома человека в 2001 году. С тех пор технологии секвенирования (расшифровки последовательностей в цепочках ДНК) настолько продвинулись, что сегодня процесс занимает несколько часов, хотя расшифровка первого генома заняла более 10 лет.

Совершенствование технологий позволило ученым начать исследовать геномы людей на предмет индивидуальных изменений, которые повышают риски заболеваний, влияют на способность человека усваивать те или иные вещества, а также смотреть, как нутриенты из продуктов питания воздействуют на поведение тех или иных генов.

Гены и генетический код

Прежде чем окунуться в детали представленных исследований, хочется поделиться базовой информацией о генетике и биохимии. Возможно, после этого экскурса в основы функций клеток и систем организма станет более понятно, как мало мы все еще знаем и понимаем, хоть иногда и кажется, что количество информации зашкаливает.

Генетический код передается по наследству из поколения в поколение, а также тщательно копируется каждый раз, когда клетки делятся. Каждый человек несёт две копии кода — одну от отца и одну от матери. У человека этот код содержится в 23 парах хромосом, которые содержат разное количество генов. Общее количество генов на данный момент превышает 21.000.

В каждой клетке организма воспроизводятся разные гены, чтобы выработать именно те белки, которые необходимы для функций конкретной клетки. Некоторые белки универсальны для всех клеток, например те, что участвуют в процессе деления самой клетки или производства энергии. Другие — уникальны для разных тканей: клетки печени будут производить немного другой набор белков, чем клетки кожи или мозга. Какие именно белки будут произведены, строго контролируется очень сложной системой активации и деактивации различных регионов в хромосомах.

ДНК → РНК → белок

Если ген — часть огромной беспрерывной цепочки, содержащей весь код, то РНК — это, по сути, копия только самого гена, и именно она станет шаблоном, на основе которого будет синтезирован конкретный белок.

Эти понятия можно разобрать на примере пошива одежды из журналов моды типа BURDA. Журнал содержал лекала для множества разных моделей от платьев до пальто. Все лекала были наложены одно на другое, и необходимо было переложить контур части модели, учитывая не только саму модель, но и размер. После выбора модели и размера из общего огромного листа, содержащего все выкройки того выпуска, вырезались конкретные лекала, составляющие детали конкретного изделия. Каждая из составляющих на бумаге становилась шаблоном, по которому выкраивалась деталь из ткани, и потом из них шились платье или брюки — кому что по душе.

Примерно то же самое происходит с процессом превращения отдельных генов в функциональные комплексы в клетке. Все гены находятся на хромосомах, как на вкладке в журнале. Из генов по желанию и необходимости можно синтезировать отдельные компоненты (РНК), а потом уже перенести это в функциональную форму — белок. Всё, конечно, ещё более усложняется при детальном рассмотрении, но основа такова: ДНК → РНК → белок.

Геном и окружающая среда

Генетический код человека можно назвать генотипом, а то, как он себя проявляет в конкретном человеке, — фенотипом. Хороший пример одинакового генотипа и разного фенотипа — это близнецы. Генетический код близнецов идентичен, однако под влиянием окружающей среды общее проявление генома слегка меняется, поэтому у близнецов бывает разное поведение и даже немного разная внешность.

Ни один уважающий себя генетик не будет игнорировать окружающую среду. Несчетное количество исследований, проведенных на близнецах, подтверждает, что несмотря на то, что генетический код играет принципиальную роль в том, как человек выглядит, ведёт себя и как функционирует его организм, окружающая среда также играет значительную роль. Пищу тоже можно отнести к окружающей среде — как раз этим и занимается нутригеномика.

Какие именно гены будут воспроизводиться, очень строго регулируется различными химическими молекулами и белками. Самый простой пример — это тяга к сладкому. У некоторых людей есть генетическая предрасположенность к повышенной чувствительности к сахару, и исследования показывают, что они склонны есть больше сладкого, чем те, восприятие которых не такое резкое.

Вкус сладкого формируется уже во рту благодаря тому, что молекулы сахара привязываются к определенным рецепторам на языке, которые передают сигнал прямо в мозг. Эти сигналы стимулируют синтез серотонина, который, в свою очередь, вызывает ощущения удовольствия и заставляет человека искать ещё сладкое. Похожие процессы, только со знаком минус, происходят с рецепторами горького вкуса.

К факторам окружающей среды относится не только еда. Наличие солнца, чистота или загрязненность воздуха, влажность, температура воздуха, давление, физическая нагрузка и многие другие внешние проявления будут стимулировать организм включать и выключать разные гены, запускать системы обратной связи, чтобы адаптироваться под внешние условия.

Знание о том, какие гены участвуют в каких процессах и какие именно их варианты присутствуют у человека, может быть очень информативно, но это вовсе не значит, что мы будем знать, как это себя проявит и проявит ли вообще.

Когда мы слышим, что наличие той или иной мутации в определенном гене повышает риск какого-то заболевания, это значит — исследования показывают, что есть ассоциация между наличием этой мутации и заболеванием. Однако это не означает, что все те, у кого есть эта мутация, заболеют, или тем, у кого её нет, гарантировано здоровье.

Фактор риска — это как шанс выиграть в лотерею или быть выбранным в президенты. Чтобы эти шансы вообще появились у человека, надо, во-первых, участвовать (играть в лотерею или баллотироваться на президентских выборах), а во-вторых, иметь определенную долю везения (или невезения в случае с болезнью).

Например, во время конференции врачу-генетику и врачу-диетологу, которые представляли коммерческие варианты генетических тестов, задали вопрос о том, насколько значимо наличие определенной мутации при выдаче рекомендаций.

Врач-генетик из Новосибирска, задавшая вопрос, утверждала, что в их регионе более чем у половины проверенного населения есть ген, который теоретически влечет за собой чувствительность к лактозе, а на деле эта чувствительность никак не проявляется.

Ораторы подтвердили, что генетический тест — это всего лишь первый шаг. После того как определяется генетическая составляющая, следующим этапом проводятся биохимические анализы. Только на основании результатов этих анализов даются медицинские и диетические рекомендации.

Сложно? А это даже не вершина айсберга. Сложность заключается не только в необходимости оценивать генотип и фенотип вместе, но и во всем процессе взаимодействия между геномикой, окружающей средой и нашим микробиомом (микрофлорой).

Роль микрофлоры в формировании фенотипа

На данном этапе врачи и ученые уже не рассматривают человека как отдельное существо, функционирующее исключительно в соответствии со своим генетическим кодом, человек — это экосистема.

Эту экосистему населяет более 40 триллионов бактерий, что, по самым последним подсчетам, равнозначно числу клеток в человеческом организме (2). Но самое важное — то, насколько микрофлора человека может повлиять на его самочувствие.

Важность микрофлоры настолько очевидна ученым, что младенцев, рожденных через кесарево сечение, теперь обтирают марлей, пропитанной микрофлорой материнской вагины. Дети, рожденные путем КС, обычно более склонны к экземам, аллергии, лишнему весу и другим заболеваниям, и подобная процедура позволяет снизить проявления этих отклонений.

Сергей Фетусов из института Руаны во Франции рассказывал о последних результатах исследований в его лаборатории. Они показали, что микрофлора кишечника напрямую влияет на регуляцию аппетита и чувство насыщения, производя белки, которые вмешиваются в каскады передачи сигналов в мозг. Годом раньше Фетусов и коллеги опубликовали научную работу, в которой показывали наличие связи между микрофлорой кишечника и анорексией.

Сегодня понимание сложности процессов и той важной роли, которую в них играет микрофлора, начинают осознавать и во врачебных кругах. Так, в некоторых случаях врачи вообще не начинают лечение, пока не восстановится микрофлора, а в Австралии запустили широкомасштабную кампанию по просвещению населения относительно вреда чрезмерного употребления антибиотиков.

Хотя до настоящей революции в этом вопросе ещё далеко, хочется верить, что очень скоро к состоянию микрофлоры кишечника человека начнут относиться серьезнее.

В разных странах обитают разные бактерии. Например, у жителей Китая существует больше бактерий, способных перерабатывать тяжелые металлы и превращать их в менее токсичные формы. С ростом национальной промышленности и загрязнением воздуха и воды, микрофлора адаптировалась, помогая людям выживать в новых условиях.

Та же чувствительность к лактозе не всегда связана с генетическим кодом человека. Возможна ситуация, когда генетический код позволяет перерабатывать лактозу, а микробиом вызывает чувствительность, что, в свою очередь, стимулирует иммунную систему. И такая реакция может быть на любой продукт питания.

Окружающая среда, еда и даже стресс влияют на микрофлору кишечника.

Генетическая история

Одна из последних тем, которую хочется затронуть, — это важность генетической истории, того, к какой расе принадлежат предки, к какой культуре питания адаптировался геном человека на протяжении последних столетий. Та же чувствительность или, наоборот, устойчивость к лактозе генетически проявляются по-разному в странах Европы и в небольших племенах Африки, которые выживают за счет потребление молока и молочных продуктов.

Например, в Корее и вообще на Дальнем Востоке население более адаптировано к острой пище, в северных странах генетика позволяет строить рацион преимущественно на пище животного происхождения, а в Африке есть племя, где жители питаются исключительно жирным мясом. Однако, если посадить на такой рацион европейского человека, он сразу начнет набирать вес.

Ораторы саммита сошлись в одном — нет универсальных рекомендаций, необходимо учитывать климат, генетическую историю, местную культуру питания и наблюдать за собой.

Елена Дегтярь:

В беседе с врачом-генетиком Ириной Жегулиной, автором нескольких статей на нашем портале, я рассказала, что год назад делала генетический тест, и он только подтвердил то, что я и так поняла про себя экспериментальным путем. Например, что я не чувствительна к лактозе и быстро перевариваю кофе.

Она, в свою очередь, тоже поделилась курьезом о подруге, которая интуитивно нашла оптимальный режим для своего генотипа. У нее плохо перерабатывается железо и на данный момент нет никакого пути, чтобы исправить это, кроме сокращения мяса в рационе и пускания крови. Так вот, девушка за много лет до этого сама стала вегетарианкой и донором крови.

В настоящее время генетические тесты дают очень статичную и неполноценную картину, они не учитывают (потому что нет такой возможности) всю сложность процессов и взаимодействий между различными факторами. Именно поэтому лучше прислушиваться и экспериментировать, понимать основные принципы здорового питания и делать ставку на натуральный, минимально обработанный, разнообразный рацион.

Автор: Елена Дегтярь, PhD,
руководитель научного отдела #SEKTA

Литература:

1. Behrens, M., A. Voigt, and W. Meyerhof. «Taste and nutrition. 1."Physiological basis of taste per-ception. Ernaehrungs Umschau in-ternational60.7 (2013): 124−131.
2. Sender, Ron; Fuchs, Shai; Milo, Ron (2016−01−06). «Revised estimates for the number of human and bacteria cells in the body». bioRxiv: 36 103. doi:10.1101/36 103
3. Gerbault, Pascale, et al. «Evolution of lactase persistence: an example of human niche construction.» Philosophical Transactions of the Royal Society of London B: Biological Sciences 366.1566 (2011): 863−877.
4. Breton, Jonathan, et al. «Gut Commensal E. coli Proteins Activate Host Satiety Pathways following Nutrient-Induced Bacterial Growth.» Cell metabolism (2015).
5. Fetissov, S.O. et al. Emerging role of autoantibodies against appetite-regulating neuropeptides in eating disorders. Nutrition. 2008; 24: 854−859.