Модуляція асоціацій генотип – фенотип за дієтою та ожирінням - Ордовас - 2008 - Ожиріння - Уайлі

Харчування та генетика, JM-USDA-HNRCA, Університет Тафтса, Бостон, штат Массачусетс, США

Анотація

Обіцянки геномної революції залучили до цієї сфери велику кількість інших наукових дисциплін, включаючи харчові науки. Потенційні переваги використання сили геноміки для дієтичної профілактики захворювань величезні і неможливо ігнорувати, і цей новий підхід вважається майбутнім досліджень у галузі харчування ((1), (2), (3), (4), ( 5), (6)).

Основний практичний переклад досліджень дієтології для громадського здоров’я полягає у визначенні оптимальних дієтичних рекомендацій, спрямованих на профілактику захворювань та зміцнення здоров’я на кожному етапі людського життя. Для цього в США протягом 90 років впроваджується декілька дієтичних рекомендацій для поліпшення стану здоров’я загальної популяції та осіб із високим ризиком розвитку конкретних захворювань (тобто серцево-судинних захворювань, раку, гіпертонії та діабету. ). Однак попередні та сучасні дієтичні рекомендації не змогли належним чином врахувати та врахувати різкі відмінності у фізіологічній реакції людини на зміни споживання поживних речовин. Ці відмінності у відповіді можуть сильно вплинути на ефективність цих рекомендацій на індивідуальному рівні.

Концепція взаємодії генів та дієт описує модуляцію впливу дієтичного компонента на певний фенотип (тобто концентрацію ліпідів у плазмі крові, глікемію та ожиріння) за допомогою генетичного варіанту. В якості альтернативи це поняття стосується модифікації дієтичного ефекту генетичного варіанту на фенотипову ознаку. Потенційні вигоди використання сили геноміки для дієтичної профілактики захворювань очевидні, і це поняття вже змінює сферу досліджень харчових продуктів ((2), (12), (13)). Більше того, геномна революція сприяла розробці кількох доповнюючих технологій, які значною мірою принесуть користь харчовим наукам ((14)). Окрім геноміки, такі методи, як протеоміка, метаболоміка та біоінформатика, вже дають уявлення про взаємодію генів та поживних речовин на клітинному, індивідуальному та популяційному рівнях ((1), (15), (16)). Всі ці методи можна і потрібно поєднувати, щоб зрозуміти як вплив конкретних поживних речовин, так і цілісних режимів харчування на метаболічну поведінку клітин, органів та всього організму ((17), (18)).

Цю проблему можна досягти за допомогою біоінформатики, яка забезпечує інструменти управління великими та складними наборами даних, що надаються геномікою, транскриптомікою, протеомікою та метаболомікою, і становлять те, що ми знаємо як функціональну геноміку, яку також називають системною біологією ((5), ( 13), (18), (19)). Розвиток системної біології перетворив концепцію взаємодії між генами та поживними речовинами з традиційного підходу редукціонізму вивчення впливу поживної речовини на конкретну метаболічну подію у глобальний, при якому можна одночасно запитувати значну частку всіх регульованих генів та метаболітів ((20)).

Керуючись цими технологіями та парадигмами, наука про харчування прийняла “харчову геноміку” ((1), (2), (3), (4), (5), (18), (19), (21), (22 ), (23), (24)), сприяючи посиленому розумінню (i) того, як харчування впливає на метаболічні шляхи та гомеостатичний контроль, (ii) як це регулювання змінюється на ранній фазі захворювання, пов’язаного з дієтою, та (iii ) наскільки окремі сенсибілізуючі генотипи сприяють такому захворюванню.

Харчова геноміка вже викликала високий інтерес та очікування, і деякі дослідники ((25)) попереджають, що геномне профілювання та його взаємодія з факторами навколишнього середовища, такими як дієта, не готові до найвищого часу. Це правда, що доказів, що підтверджують переваги результатів для здоров’я на основі такого тестування, бракує, і перед тим, як цей підхід стане дійсним та клінічно корисним, необхідні добре продумані епідеміологічні дослідження та клінічні оцінки рекомендованих втручань на основі генотипу.

Ця робота описує деякі досягнення в галузі харчової геноміки, насамперед стосовно змінних, пов’язаних із метаболічним синдромом. Ця робота жодним чином не призначена повною, і нещодавно було опубліковано кілька оновлень ((4), (26), (27), (28)). Швидше, увага буде зосереджена на поданні вікна доказів, а також на викликах, що попереду.

Середовище як модулятор впливу генетичних варіантів: приклад аполіпопротеїну Е

Враховуючи вищезазначену мету, цілком можна сказати, що аполіпопротеїн Е (АПОЕ) ген - "хлопець-плакат" складних взаємодій ген-середовище. АПОЕ був одним із локусів, що найбільш інтенсивно досліджуються з точки зору його потенційного використання як маркера ризику захворювання. Спочатку інтерес був знижений до ризику серцево-судинних захворювань, але незабаром цей інтерес досить різко поширився на неврологічні розлади ((29), (30), (31), (32), (33), (34)), остеопороз ((35), (36)), рак ((37)) та зір ((38)), а також запальні процеси та загальне довголіття ((39)).

АПОЕ в сироватці крові асоціюється з хіломікронами, ліпопротеїнами дуже низької щільності (ЛПНЩ) та ліпопротеїнами високої щільності (ЛПВЩ) і служить лігандом для багатьох ліпопротеїнових рецепторів. Найкраще вивчені генетичні варіації на АПОЕ локус є результатом трьох загальних алелів у популяції, E4, E3 та E2, з частотою у білих популяціях ~ 0,15, 0,77 та 0,08 відповідно ((40)). Дослідження популяції показують, що рівень холестерину в крові, ліпопротеїдів-холестерину низької щільності (LDL-C) та аполіпопротеїнів B є найвищим у суб'єктів, що мають Е4, середнім у тих, хто має Е3, і найнижчим у тих, хто має алелі Е2 ((40) ). Однак ці дослідження також вказували на можливість того, що більш високі рівні LDL-C, що спостерігаються у суб'єктів, що мають алель Е4, проявлялись в основному в присутності атерогенної дієти і висловлювали думку, що реакція на харчові насичені жири та холестерин може відрізнятися серед особи, що перевозять різних АПОЕ алелі. Така гіпотеза була перевірена неодноразово в різних експериментальних умовах, і ці висновки були широко розглянуті ((4), (28), (41), (42)).