Vissza a nyitólapra
KERES 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
DIETETIKA
Gondolatok a genetika és a táplálkozás kapcsolatáról
 

Új fogalomként került be a táplálkozással foglalkozók szótárába a nutrigenomika, amely a táplálék lényeges funkcióira utal a gének kifejeződésében (expressziójában), s amely az emberi gének összességének, a genomnak már csaknem teljes megismerésével vált lehetővé. A nutrigenomika alapján objektív esély nyílik az egészség megtartásának és számos betegség megelőzésének megvalósítására, felhasználva az egyén genetikai bázisának és a tápanyagok erre gyakorolt hatásának összefüggéseit. A XXI. században az emberi genom teljes megismerésével a gének azonosítása teljesen új területet fog megnyitni. Azonosítani lehet majd az egyéni genetikai kód és az étrendfüggő betegségek kapcsolatát, így alkalom nyílik a hatékony közbeavatkozásra.
Az Emberi Genom Projekt (Human Genom Project) a valaha volt legnagyobb együttműködés a biológiában. Eredményeként manapság már az emberi DNS hárommilliárd kémiai kódoló egysége ismeretes. A következő kihívás minden kódsorozat specifikus aktivitásának, következményének azonosítása. Számos gént ugyanis még nem azonosítottak véglegesen. Bizonyos becslések szerint az embernek mintegy harminc–negyven ezer génje van, de újabban huszonnégyezer-ötszázat tekintenek reálisnak, sőt, ezt is túlzásnak tartják. Ez a tény meglepő, hiszen egy egyszerű féregnek tizenhétezer génje van. Az emberi genomban 90–95%-ban olyan DNS-szakaszok vannak, amelyek látszólag nem kódolnak semmit, ezeknek a szerepét azonban még tisztázni kell (1).

www.origo.hu/i/0610/20061004mrns.jpg

Kapcsolódó fogalmak
A gének kifejeződése során számos részletet kell alaposan tanulmányozni. A génkészlettel a genomika, a gének átírásával a DNS (dezoxiribonukleinsav) mintaként (templátként) szolgáló fonaláról (azaz a gének aktivitásával, kifejeződésével, mint a változó helyzetekre adott válasszal) a transzkriptomika, az aminosavakat kódoló kodonokat tartalmazó hírvivő, valamint a riboszomális és a transzfer RNS-sel (ribonukleinsavval), a fehérjeszintézissel és a fehérjék összességével a proteomika, végül a sejtekben és szövetekben a sajátos környezeti változásokra adott válaszként lezajló anyagcsere-folyamatokkal, szabályozással és anyagcseretermékekkel (metabolitokkal) a metabolomika foglalkozik.
A sejtek különböző körülményeinek összehasonlításából kapott adatok elemzése és értelmezése a bioinformatika felhasználásával valósul meg. A bioinformatika ama hatalmas biológiai adattömeg kezelésének a tudománya, amely nélkülözhetetlen a modern biológiában és orvostudományban. Számítógépes eszközök alkalmazását és biológiai adatok megszerzésének és értelmezésének analízisét jelenti, magában foglalva szoftverprogramokat és internetet. Az utóbbi vonatkozásában két fontos, díjmentesen hozzáférhető honlap van. Az egyik a National Center for Biotechnology (www.ncbi.nlm.nih.gov) által kezelt BLAST (basic local alignment search tool), amelyben hasonló nukleotidszerkezetű gének kereshetők, így lehetőséget ad ismeretlen DNS- vagy aminosavsorrend (szekvencia) összehasonlítására. A European Bioinformatics Institute génekkel és fehérjékkel kapcsolatos tanulmányokat gyűjt össze. Együttműködő partnere, a Sanger Centre teszi lehetővé az Ensembl adatbázis hozzáférését (www.ensembl.org).
A nutrigenomika a táplálkozásnak a genom szintjén kifejtett hatását tanulmányozza, s alkalmazza a genomika technológiáját a táplálkozástudományban és az élelmiszer-technológiában. Valószínűleg ez a kutatási terület teszi lehetővé olyan alapvető kérdések megértését, mint a táplálékfelvétel, a tápanyagokra adott válasz egyének közötti különbözősége, s meg fogja könnyíteni az egyén egészségi állapotának feltérképezését is (2).

Kóros állapotok örökletes háttere
A genetikai fogékonyság eltérő az egyének vagy populációk között, s fontos olyan népbetegségek esetén, amilyen a koszorúér-betegség, a cukorbetegség és a rosszindulatú daganatok. A felnőttkori, 2-es típusú cukorbetegség jóval gyakoribb az észak-amerikai pima indiánok körében: egy új generáció 50%-a vagy még nagyobb hányada lesz cukorbeteg, főleg akkor, ha elhízott, éspedig mind fiatalabb korban, mint a szüleik.
Az elhízást örökletes tényezők befolyásolják. A vonatkozó géntérkép háromszáznál több gént, markert és kromoszómarégiót foglal magában (3). Jól bizonyított genetikai kapcsolat van a vérzékenységnél (hemofiliánál), a vérszegénység bizonyos formájánál (sarlósejtes anémiánál) és a familiáris magas vérkoleszterinszintnél. Egy másik példa: a csecsemők energiafelhasználása és a gyulladásos válasz elnyomása halolajos kiegészítés következtében a gyulladást okozó citokin* TNF-α genotípusát érinti. Az újonnan kifejlesztett, genetikai polimorfizmusokat tartalmazó adatbázisok nagy teljesítményű genetikai szűrést tesznek lehetővé, s alapos kritikával segítenek a jövő táplálkozási és klinikai kutatási területeinek kijelölésében.

A táplálkozás, a gének és az egészség összefüggése
A gének kifejeződésének étrendből származó szabályozói lehetnek tápanyagok (pl. zsírsavak, vas és szelén), nem tápanyagok (nonnutritív anyagok, pl. növényekből származó vegyületek, fitokemikáliák), a táplálék komponenseinek anyagcseretermékei (pl. eikozanoidok és retinolsav), az ételkészítési folyamat eredményei (pl. heterociklikus aminok a sült húsban) vagy a bélbaktériumok anyagcseréjének végtermékei (pl. rövid szénláncú zsírsavak).
A génexpresszió tápanyag eredetű szabályozásának legegyszerűbb magyarázata: a gén másolatának olvasását és ennek funkcionális fehérjékre való lefordítását a táplálék bizonyos összetevői befolyásolhatják. A kapcsolat a legtöbb esetben nagyon összetett, lehet kölcsönhatás az étrenden belül (pl. zsírsav és retinoidok) vagy étrend és hormon között (pl. zsírsav és pajzsmirigyhormon). Függetlenül az étrend és a gén kölcsönhatásától, a nutritív és nonnutritív komponensek befolyásolják a sejtfehérjék bőségét és működését, különböző szinten irányítva a gének kifejeződését.
A templátok átírását, a RNS-szintézist és -lebontást a sok telített zsírsav, oxidált lipid, redox stressz, túlságosan sok energia, heterociklikus aminok, retinoidok, n–6/n–3 többszörösen telítetlen zsírsavak aránya, növényi szterinek, környezeti ösztrogén hatású anyagok, szelén és vas befolyásolja. A hírvivő RNS (mRNS) információjának lefordítására hat az étrendben nem elegendő mennyiségben előforduló leucin vagy vas. A fehérjék működését a kevés folát, antioxidáns, leucin és vas módosítja. A következő összeállítás (1. táblázat) a fehérjék kifejeződésének étrendi összetevők révén megvalósuló szabályozásának néhány további részletéről nyújt tájékoztatást (2).

1. táblázat Célhely és szabályozó tápanyagok
Célhely
Példák a szabályozó tápanyagra
Génátírás
Zsírsavak, glükóz, koleszterin, retinoidok, D-vitamin
mRNS stabilitása
Zsírsavak, glükóz, szelén, vas
mRNS feldolgozása
Többszörösen telítetlen zsírsavak, glükóz
mRNS átírása
Vas, aminosavak
Átírás utáni módosítás
Vitaminok, ásványi anyagok

A szteroidokhoz hasonló receptorok (retinoid-, D3-vitamin-, peroxiszóma sokszorozódását aktiváló receptor) azért hívták fel magukra a figyelmet, mert szerepet játszanak a sejtek differenciálódásában, a lipidek anyagcseréjében, az energiatermelésben, a gyulladásos válaszban, az érelmeszesedéses érelváltozásokban és a rák kialakulásában közreműködő gének szabályozásában. Aktiváló tényezők az n–3 és n–6 zsírsavak, a konjugált linolsav, a prosztaglandinok, a leukotriének és az oxidált zsírsavak. Az antioxidánsok (pl. az E-vitamin) megóvhatják a sejteket az oxidatív stressztől. Másrészt az antioxidáns glutation növelheti a transzkripciós faktorok DNS-kötő aktivitását oxidatív helyzetük védelmével. Néhány tápanyag szabályozza az mRNS mozgását a sejtfolyadékban (citoszolban). A glükóz és a PUFA módosíthatja az mRNS feldolgozási folyamatát.
A glükóz közreműködik a zsírsav-szintetáz, a szelén pedig a glutation-peroxidáz stabilizálásában, míg a vas a transzferrinreceptor mRNS-destabilizálásában. A fehérje szintéziséhez az mRNS-mintának a riboszómához kötődésére és utána az üzenet olvasására van szükség. Aminosavhiány gátolja e kötést, ezért lassítja vagy megszünteti a peptidek meghosszabbítását (elongációt). Sajnálatosan ez a kutatási terület még gyermekcipőben jár, legfeljebb bizonyos aminosavakat lehet tanulmányozni, holott egy sor fehérjére vonatkozó transzkripcióról és transzlációról van szó, s itt tágabb étrendi befolyásra lehet számítani.
A lefordítás után sok fehérje szerkezetében még változások zajlanak le (proteolitikus hasítás, foszforiláció, defoszforiláció, acetiláció, metiláció, glükoziláció). Az élelmiszerek összetevői befolyásolhatják ezeket. Egy másik típusú módosítás kofaktorként vitamin vagy ásványi anyag kötődése a fehérjéhez. Ezzel aktív enzim jön létre, amilyen pl. a tiamin, a piridoxin dehidrogenáznál vagy a mangán az argináznál.
Az epigenetika a genom olyan változásaira vonatkozik, amelynél nincs változás az elsődleges DNS-szekvenciában, azonban módosulás van a DNS-ben, pl. metiláció. A metiláció az öregedési folyamat része, amely számos betegség (rák, szív- és érbetegség, idegsejt- vagy szövetdegeneráció – Alzheimer- és Parkinson-kór) kialakulásánál játszik szerepet. A metilációt, amely visszafordítható, étrendi tényezők befolyásolhatják, de még nem tudjuk, milyen élelmiszer-összetevők jöhetnek számításba (1, 2)

Remények és lehetőségek
A géntechnológia alkalmazása a táplálkozási és biokémiai kutatásokban hatékony eszköz annak megértésében, hogy az élelmiszerek vagy tápanyagok milyen mechanizmussal módosítják a szövetekben végbemenő folyamatokat. A kutatóknak olyan kérdéseket kellene megválaszolniuk, hogy az egészség megőrzésében hatékony étrendi komponensek hogyan, hol és mikor gyakorolnak hatást, vannak-e hátrányos következményű összetevők, ezeket milyen mennyiségben, formában és kombinációban kell megenni a maximális egészségi előny és a minimális kockázat elérése végett, hogyan változnak az egyének étrendi ajánlásai genetikai profiljuktól, koruktól, nemüktől és életmódjuktól függően. A választ csak valamennyi érintett tudományág kutatóinak együttes munkája adhatja meg. Ennek akadálya a kutatások nagy költsége, amelynek oka a hatalmas mennyiségű adat kezelése, a csoportok kölcsönös tájékoztatásának megteremtése, valamint logisztikai nehézségek.
Bizonyos területeken azonban már van előrelépés. Például az apo-E allél polimorfizmusánál, amikor is az E3 allélúaknak (akiknek magas a vérkoleszterinszintjük) más étrendi útmutatást kell adni, mint az E2 vagy E4 allélúaknak. Ugyanez az út járható olyan génpolimorfizmusnál is, amely bizonyos betegségek iránti fokozott fogékonysággal jár. A poligénes betegségeknél a gének közötti és a környezeti kölcsönhatások megismerése még nagyon kezdeti stádiumban van. Például csontritkulás esetén tisztázták, hogy a fenotípusos variáció 50–85%-ban a csontsűrűség fő meghatározója, míg a maradék részt a környezeti tényezők teszik ki, ám a részletek még tisztázatlanok. Ha valahol sikerül meghatározni a táplálkozás és a nukleotidok polimorfizmusa közötti kapcsolatot, akkor a kockázat már fiatalkorban tisztázható, s az étrendi megközelítés javíthatja az élettartamot és az életminőséget (4).
A táplálék bioaktív, nem tápanyag alkotói (pl. a fitokemikáliák) is szerepet játszanak a gének érvényesülésében. Ez jól felhasználható az újszerű élelmiszerek biológiai értékelésénél, ugyanígy a genetikailag módosított élelmiszereknél is. Kutatások folynak modellélelmiszer-összetevők kemopreventív hatásáról sejtvonalakon, feltételezve, hogy így a vastagbélrák megelőzésének mechanizmusát tisztázni lehet.
A kezdődő betegségek biomarkerei nem tükrözik pontosan a vizsgált folyamatokat, mert a kórképek több ok miatt jönnek létre. A molekuláris szintű biomarkerek, ha majd sikerül ilyeneket találni, lehetővé teszik a lényeges változások korai felismerését (5)
Bonyolítja a munkát, hogy egy összetevő lehet védő az egyik területen, s lehet hátrányos egy másikon. Például a szójafehérje, illetve a szója fitoösztrogénjei védőhatásúak lehetnek az emlőrák esetében különböző életszakaszokban, máskor viszont elősegíthetik a rák kialakulását.

Etikai és szociális kérdések
Abban, hogy a fogyasztók elfogadják-e a nutrigenomikai eredményeket, alapvető az a mód, amiképp ezeket kommunikálják, illetve akiknek kommunikálják. Ez meglehetősen nehéz terület. Sokszor, minden igyekezet ellenére, a lakosság széles rétegei nem fogadják el, hogy meg kell ismerni az étrend befolyását a jövőbeni egészségi és jólléti állapotukra.
Gát az is, hogy a fogyasztók valószínűleg félnek a genetikai diagnózistól. Attól tartanak, hogy például családi rákos diszpozíciójuk, specifikus helyzetük felismerése alkalmazási, biztosítási és financiális hátrányt fog jelenteni. A pozitív vonatkozások segíthetnek az elfogadásban. Az egyénre vonatkozó genetikai térképadatok bizalmassága szintén érdekes terület, vannak, akik névtelennek akarják megtartani.
A nutrigenomika újabb eredményeit rendszerszemléleti alapon kell áttekinteni és értékelni. Ez nyújt lehetőséget arra, hogy az innovatív technológiák során a kifejlesztett termékeknél figyelembe vegyék a közösség reakcióit, a fogyasztói vonatkozásokat és az etikai kérdéseket. A nutrigenomika lehetőségeinek túlzott reményei csak aláássák a fogyasztók értékelését, s elutasításra vezethetnek. Minél több részletes információ áll rendelkezésre, annál nagyobb szükség van holisztikus szemléletre és globális megközelítésre (2, 6).

Irodalom
1. Simopulos, A. P., Ordovas, J. M. (Eds.): Nutrigenetics and nutrigenomics. Karger, Basel, 2004.
2. Harland, J. I.: Nutrition and genetics. ILSI Europe, Brussels, 2005.
3. Obesity Gene Map, URL: http://obesitygene.pbrc.edu (2008. február 1.).
4. van der Schuren W., E. H. J., Bijlsma, A. C. et al: Nutrigenomics: application of genetics technologies to nutritional sciences and food technology. J. Food Sci., 66, 772–780, 2001.
5. Ordovas, J.: Diet/genetic interactions and their effect on inflammatory markers. Nutr. Rev., 65, S203–S207, 2007.
6. Corthésy-Theulaz, I., den Dunnen, J. T. et al: Nutrigenomics: The impact of biomics technology on nutrition research. Ann. Nutr. Metab., 49, 355–365, 2005.

Dr. Biró György
------------------
*Citokin: fehérjemolekula, amely – antigén hatására aktiválódva – a sejtek között információátadást és az immunreakciót szolgálja. Többféle citokin van: leukin, limfokin, interferon és az itt említett tumornekrózis faktor-alfa (TNF-α), de van TNF-β is. Ez utóbbiak, számos más feladatuk mellett, részt vesznek a daganatsejtek elpusztításában.




Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-Noncommercial-No Derivative Works 2.5 Hungary License.