Как связаны гены и питание. Как влияет питание на гены детоксикации
О чем мы думаем, когда едим? Когда выбираем тот или иной продукт в магазине? Наверняка анализируем состав, изучаем этикетку, дабы не потребить с любимым блюдом пригоршню химикатов и консервантов. Кроме того, еда должна приносить пользу, укреплять здоровье, сохранять молодость, предотвращать болезни и повышать бодрость духа. Не так ли?
Нам не все равно, что есть. Если для вас еда – лишь энергетик, возможность зарядить внутренний аккумулятор, то эту статью можете смело проигнорировать. А для оставшейся аудитории мы постараемся приоткрыть очередную интригующую завесу тайны о содержимом наших тарелок.
Белки, жиры, углеводы… О них так много говорят сейчас, тысячи страниц сайтов, книг, журналов, десятки телепередач посвящены дискуссиям о тех или иных диетах, продуктах, способах их приготовления и их возможностях повлиять на наше здоровье. Казалось бы, мы знаем о еде все.
Однако сенсационные открытия о влиянии пищи на здоровье человека в последние годы открыли на первый взгляд далекие от диетологии ученые. А именно генетики. Из под их пера, в результате исследования генетического кода человека были получены данные о том, что пища определяет генетический код человека. Ни много, ни мало.
Со школьной скамьи нас учили, что код, заложенный в ядре клетки, это нечто постоянное, неизменное. И лишь случайная мутация (одна на миллион) может внести новизну в популяцию и изменить ход эволюции. Немного пессимистичный взгляд, вполне в духе материализма двадцатого века. Теперь же выяснено, что генетический код гибок и пластичен, чувствителен к различным факторам внешней среды, способен меняться в угоду новым потребностям. А главное – передавать полученный опыт последующим поколениям. Природа создала нас буквально неуязвимыми. Осталось только понять, каким образом не навредить своей генетической машине, каким топливом ее накормить, чтобы она продолжала работать также четко и слаженно.
Вся масса генетических изменений, не связанных с мутациями в самой ДНК, изучает новая наука – эпигенетика. По ее названию понятно, что ее сфера интересов распространяется «над» генетическим кодом. И продуктам питания в ее арсенале найдется не самое последнее место. В последние годы выделили даже отдельную науку нутригеномику, посвященную влиянию питания человека на экспрессию генов.
Ученые-генетики проводят для простоты понимания следующие параллели. Генетика – это компьютер. Эпигенетика – программное обеспечение.
Каким же образом генетический код может измениться в течение жизни?
Прежде всего, к нитке ДНК может присоединиться метильная группа. Это один самых мелких и легких химических соединений органической химии. Усаживаясь на последовательность нуклеотидов в цепочке, метильная группа «выключает» работающий ген. В следствие чего перестает работать тот или иной фермент или не синтезируется белок. Какой в этом позитивный смысл? Дело в том, что некоторые гены могут нести вовсе небезобидную информацию, синтезировать патологические белки или безудержно размножать дефектные (например, раковые) клетки. Чем больше кнопок «выкл» на нитке ДНК, тем геном более контролируем и безопасен.
Метильные группы появляются в ядре клетки не из воздуха, а из продуктов питания. Их донорами являются фолиевая кислота, аминокислота метионин и холин. Эти вещества содержатся в яйцах, орехах, шпинате, соевых бобах, зеленых листовых овощах и фруктах.
Добавление этих продуктов или биологически активных добавок в рацион питания подопытным животным с генетическими нарушениями приводил к полному «исцелению» и рождению абсолютно здорового потомства.
Другой не менее интересной точной приложения нутригеномики – ацетилирование гистонов. Гистоны – это белки, эдакая бобина, на которую накручивается нитка ДНК. При изменении формы гистона, меняется и конформация мотка генной последовательности, и ее функционал. Например, ДНК становится более доступной для присоединения метильных групп и получения таким образом большего количества кнопок «выкл» на своей длине.
Такие соединения, как масляная кислота, получаемая микрофлорой при употреблении клетчатки, способна влиять на гистоны и включать гены, активизирующие иммунитет. Также доказана ее роль в ограничении роста опухолевых клеток и метастазирования рака прямой кишки. Подобным действием обладают сульфарафан (содержится в капусте) и диаллилдисульфид (содержится в чесноке).
Помимо опосредованного влияния на генетический материал компоненты питания вполне способны самостоятельно включать или выключать гены.
В цитоплазме клетки постоянно присутствует молекула mTOR. Этот ферментный комплекс контролирует деление, дифференцировку, влияя на генетический материал, а также является одной из основных сигнальных молекул старения клетки. При низкой активности mTOR подопытные организмы (мыши и черви) жили дольше и качественнее, реже страдали онкологическими, метаболическими и нейродегенеративными заболеваниями. Степень активности комплекса связана с концентрацией аминокислот, чем она выше, тем быстрее mTOR «состаривает» клетку и награждает ее болезнями. Выходит, что диеты с повышенным содержанием белков, приводят к ускоренному старению и прочим метаболическим неприятностям.
Второй сигнальный путь, тесно связанный с первым, IIS – инсулиновый, запускается при употреблении углеводов. Чем больше инсулина выделилось, тем активнее работает сигнальный путь, направляя клетку к метаболическим нарушениям и несчастливому концу. В этом месте необходимо вспомнить о таком чисто диетологическом понятии как гликемический индекс продуктов – способность после употребления повышать концентрацию глюкозы и выработку инсулина. Рекордсмены здесь – жаренная картошка, пиво, пирожные, шоколадные батончики, выпечка.
Жирные кислоты также не остаются безучастными во влиянии на геном. Полиненасыщенные жирные кислоты контактируют с ядерными рецепторами PPAR (peroxisome proliferator—activated receptors), которые являются факторами транскрипции генов. А они уже снижают утилизацию жира клетками, нормализуют липидный обмен и препятствуют атеросклерозу.
Транс-жиры (маргарин и прочие спреды) влияют на геном по своему, включают экспрессию гена экспрессию PGC-1, регулятора липидного обмена. Это приводит к повышенному синтезу плохого холестерина с последующими фатальными последствиями.
Порой создается впечатление, что все эти фундаментальные данные невозможно вписать в практическую реальность. Но это не так. Уже не первый год в помощь диетологу предоставлено генетическое тестирование. Оно позволяет выявить особенности функционирования генома пациента и его ответ на разнообразную пищу и физические нагрузки. У кого-то даже символически кусочек сливочного масла откладывается на талии. А отдельные “счастливчики” могут похвастаться полной индифферентностью к ежедневному поеданию жаренной картошки с тортом “Прага”. Все дело в разнообразии работы ферментных систем, захватывающих пищу из кишечника. А их определяют, естественно, генетические особенности. Также уже рутинными стали изучения генов переносимости физической нагрузки. Назначение оптимального, индивидуального рациона питания и режима существенно облегчает процесс снижения веса.
Особого внимания требует не только проблема снижения и контроля веса в канве разговора о влиянии питания на гены. Помимо хорошей еды и воды в наш организм так или иначе проникают токсические соединения. Это и табачный дым, и лекарства, и разнообразные вещества, порожденные современным техногенным миром. И хотя они для нашей внутренней среды абсолютно чужеродны, все-таки природа тела научилась с ними справляться – инактивировать и удалять. За это ответственны гены детоксикации. Сам процесс избавления от потенциально опасных соединений можно разделить на три фазы. В первую очередь организм превращает вещество из жирорастворимого в водорастворимое, таким образом активируя его и подготавливая к обезвреживанию. В дальнейшем за него берутся другие бойцы-ферменты, которые присоединяют к нему различные химические группы, изменяя его структуру. Это и глютатион, и небезызвестные уже метильные и ацетильные группы. В третьей фазе обезвреженный противник безболезненно выводится через легкие, желчь или почки. На всех этапах пути существует множество вариаций и индивидуальных особенностей работы детоксикационной системы, которая кодируется генетической информацией. Особую важность знания этих процессов приобретают при назначении лекарственных средств и подборе дозы препарата. Фармакологические средства это те самые чужеродные вещества, которые вступят в водоворот детоксикации. Для одного человека стандартная доза будет малоэффективной, для другого же токсической. Если исследования разнообразия генов детоксикации войдут в привычную практику, то в будущем мы избавимся от таких проблем, как непереносимость лекарств, их побочные, нежелательные эффекты.
Питание, как уже говорилось, может внести свой голос в процессы детоксикации и работу генов. Определенный вид мутации фермента, присоединяющего к чужеродному веществу глютатион, требует «подпитки» в виде капусты, репчатого лука и брокколи.
Один из вариантов генетического разнообразия рецептора к витамину D “не любит” кофеин. Что в итоге может привести к остеопорозу и риску развития метаболического синдрома.
Данные о влиянии продукта на геном человека все множатся и множатся на радость лечащим врачам, которые, вооружившись этими данными, могут прицельно помогать пациентам.
Прочитав статью, многих может охватить совершенно справедливое беспокойство. Как же разобраться в хитросплетениях влияния продуктов на генетическую информацию. Возможно, съеденная вчера булочка или ломтик сельди активно чинят или ломают геном. Не стоит переживать. Если продукт питания встречается в рационе время от времени, в частности не чаще трех раз в неделю, его возможные негативные последствия для здоровья минимальны.
Пусть ваша еда всегда будет разнообразна, вкусна и безопасна.