Genetisk-epigenetisk ernæring og vores sundhed | El Paso, TX.
Hvordan bidrager epigenetisk og personlig ernæring til optimal sundhed?
De fleste af os ved om usund mad, hvordan det påvirker vores krop. De
- Sænk metabolisme
- Tilføj vægt
- Tilstopper og hærder arterier mv.
Men nu er der fødevarer og madelementer, som kan hjælpe os på en måde og kommer fra et sted, vi måske ikke havde tænkt på, og det er vores DNA.
Nutriepigenomics undersøger sammenhænge mellem kost og biomarkører, der kan vedhæftes eller fjernes fra vores DNA. Dette slår vores gener til eller fra.
Det viser nye undersøgelser helt sikkert fødevarer eller kosttilskud kan justere udtrykket af vores gener, hvilket kan påvirke vores helbred.
Ernæringsgenomik revolutionerer både klinisk og folkesundhedsernæringspraksis:
Kost, motion og miljøeksponering er alle elementer, der har vist en rolle i at tænde og slukke for gener gennem epigenetik. Justering af livsstilsfaktorer kan kontrollere potentialet for at reducere sygdom og have en positiv indvirkning på vores helbred.
Sundhedspersonale fra hele verden begynder at inkorporere epigenetik i deres praksis med det formål at levere mere specialiserede og individualiserede behandlingsplaner.
�Lag information såsom kost, livsstil, miljøfaktorer, familiehistorie, symptomer og diagnoser sammen med epigenetik kan hjælpe med at guide nogen til en tilstand af optimeret sundhed, sagde Kristy Hall, MS, RNCP, ROHP, en bestyrelsescertificeret funktionel ernæringsekspert og grundlægger af Living Well Nutrition, der bruger epigenetisk testning, ernæringsrådgivning og en mangefacetteret tilgang til bedre at forsørge sine kunder.
Maj 15, 2018, Bailey Kirkpatrick Kost, Sygdomme og lidelser, Miljø, Nyheder og anmeldelser
Registrerede diætister har mulighed for at komme med genetisk drevne kostanbefalinger, der kan forbedre menneskers sundhed.
Ernæring er en af de primære miljøfaktorer, der bestemmer vores helbred. Kroniske sygdomme omfatter:
- Type 2 diabetes
- Metabolisk syndrom
- Hjerte-kar-sygdom
- Neurologisk sygdom
- Forskellige kræftformer
- Startes eller accelereres af næringsstof/føde
Dette felt af ernæringsforskning kan omtales som Nutritional Genomics.
Enkeltnukleotidpolymorfier (SNP'er) er enkelt basepar forskelle i DNA. De repræsenterer en primær form for menneskelig genetisk variation.
Det øvre DNA-molekyle adskiller sig fra det nedre DNA-molekyle på en enkelt basepar-placering (en C/A-polymorfi)
Ernæringsgenetik eller nutrigenetik involverer identifikation, klassificering og karakterisering af menneskelig genetisk variation, der ændrer næringsstofmetabolisme/-udnyttelse og fødevaretolerancer Fig1.
Anvendelse: Genetisk & Epigenetik
Næringsstoffer, f.eks. lægemidler, er kraftfulde effektorer af genomekspression og stabilitet, og disse gen-næringsstof-interaktioner kan optimeres til sygdomsforebyggelse.
Individualiseret ernæring
Løftet om ernæringsteknologi for optimal sundhed gennem kosten er stadig i gang, men offentligheden har positive forventninger, som det fremgår af brugen af kosttilskud.
Videnskabelig forskning viser, at næringsstoffer i forskellige fødevarer og kosttilskud, vi spiser, kan være i stand til at justere eller vende arvelige ændringer. Disse beviser kan bruges til at træffe bedre livsstilsvalg.
Blåbær er utroligt høj i antioxidanter, og det menes, at denne "superfood" epigenetisk kan reducere DNA-skader og derved beskytte mennesker mod kræft og muligvis endda langsom aldring. Blåbærjuice og C-vitamin har vist sig at være potentielle methyleringshæmmere for MTHFR-genet og DNMT1-genet hos mennesker.
Kim, M., Na, H., Kasai, H., Kawai, K., Li, Y.-S., & Yang, M. (2017). Sammenligning af blåbær (Vaccinium spp.) og C-vitamin via antioxidative og epigenetiske effekter hos mennesker. Journal of Cancer Prevention, 22(3), 174-181.
At lære om, hvad vi spiser, og hvad det gør ved vores krop, især potentiel epigenetisk påvirkning, er kun et skridt tættere på optimal sundhed.
Fedme er en kompleks, multifaktorial sygdom, og bedre forståelse af mekanismerne bag interaktionerne mellem livsstil, miljø og genetik er afgørende for at udvikle effektive strategier til forebyggelse og behandling [1].
Dyremodeller giver unikke muligheder for stærkt kontrollerede undersøgelser, der giver mekanistisk indsigt i rollen af specifikke epigenetiske mærker, både som indikatorer for den aktuelle metaboliske status og som forudsigere for den fremtidige risiko for fedme og metabolisk sygdom. Et særligt vigtigt aspekt af dyreforsøg er, at de giver mulighed for vurdering af epigenetiske ændringer i målvæv, herunder leveren og hypothalamus, hvilket er meget vanskeligere hos mennesker. Desuden gør evnen til at høste store mængder frisk væv det muligt at vurdere flere kromatinmærker samt DNA-methylering. Nogle af disse epigenetiske modifikationer, enten alene eller i kombination, kan reagere på miljøprogrammering. I dyremodeller er det også muligt at studere flere generationer af afkom og dermed muliggøre differentiering mellem trans-generationel og intergenerationel overførsel af fedmerisiko medieret af epigenetisk hukommelse om forældrenes ernæringsstatus, som ikke let kan skelnes i menneskelige undersøgelser. Vi bruger førstnævnte betegnelse for meiotisk overførsel af risiko i fravær af fortsat eksponering, mens sidstnævnte primært indebærer direkte overførsel af risiko gennem metabolisk omprogrammering af fosteret eller kønscellerne.
(i) Epigenetiske ændringer i afkom associeret med modernæring under svangerskabet
Maternel ernæringstilskud, underernæring og overernæring under graviditeten kan ændre fedtaflejring og energihomeostase hos afkom [11, 13-15, 19]. Forbundet med disse effekter hos afkommet er ændringer i DNA-methylering, histon post-translationelle modifikationer og genekspression for flere målgener, især gener, der regulerer fedtsyremetabolisme og insulinsignalering [16, 17, 20-30]. Mangfoldigheden af dyremodeller brugt i disse undersøgelser og de almindelige påvirkede metaboliske veje tyder på en evolutionært bevaret adaptiv respons medieret af epigenetisk modifikation. Imidlertid er få af de specifikke identificerede gener og epigenetiske ændringer blevet krydsvalideret i relaterede undersøgelser, og storstilede genom-dækkende undersøgelser er typisk ikke blevet anvendt. En væsentlig hindring for sammenligning af disse undersøgelser er de forskellige udviklende mentale vinduer, der er udsat for ernæringsmæssige udfordringer, som kan forårsage betydeligt forskellige resultater. Der kræves også bevis for, at de epigenetiske ændringer er kausale snarere end at være forbundet med afkoms fænotypiske ændringer. Dette vil nødvendiggøre identifikation af et ernæringsmæssigt induceret epigenetisk hukommelsesrespons, der går forud for udviklingen af den ændrede fænotype hos afkom.
Nye undersøgelser har vist, at faderens ernæringsplan kan påvirke afkomfedtaflejring og epigenetiske mærker [31 34]. En nylig undersøgelse ved hjælp af mus har vist, at faderlig præ-diabetes fører til øget modtagelighed for diabetes hos F1-afkom med tilhørende ændringer i bugspytkirtelgenekspression og DNA-methylering forbundet med insulinsignalering [35]. Vigtigere var, at der var en overlapning af disse epigenetiske ændringer i bugspytkirteløer og sæd, hvilket antyder kimliniearv. Imidlertid er de fleste af disse undersøgelser, selvom de er spændende i deres implikationer, begrænsede i den genomiske undersøgelsesskala og viser ofte svage og noget forbigående epigenetiske ændringer forbundet med milde metaboliske fænotyper hos afkom.
Stabil transmission af epigenetiske oplysninger på tværs af flere generationer er vel beskrevet i plante systemer og C. elegans, men dens betydning hos pattedyr er stadig meget omdiskuteret [36, 37]. Et epigenetisk grundlag for bedsteforældreoverførsel af fænotyper som reaktion på diæteksponering er blevet veletableret, herunder i husdyrarter [31]. De mest indflydelsesrige undersøgelser, der viser effekter af epigenetisk transmission, der påvirker afkoms fænotype, har brugt eksemplet med den levedygtige gule agouti (Avy) mus [38]. I denne mus forårsager en insertion af en retrotransposon opstrøms for agouti-genet dets konstitutive ekspression og deraf følgende gule pelsfarve og fedme fra voksne. Maternel transmission gennem kimlinjen resulterer i DNA-methyleringsmedieret dæmpning af agouti-ekspression, hvilket resulterer i vildtype pelsfarve og mager fænotype af afkommet [39, 40]. Det er vigtigt, at efterfølgende undersøgelser i disse mus viste, at moderens eksponering for methyldonorer forårsager et skift i pelsfarve [41]. En undersøgelse har rapporteret overførsel af en fænotype til F3-generationen og ændringer i ekspression af et stort antal gener som respons på proteinrestriktion i F0 [42]; Ændringer i ekspression var imidlertid meget varierende, og en direkte forbindelse til epigenetiske ændringer blev ikke identificeret i dette system.
Selvom mange undersøgelser har identificeret diætassocierede epigenetiske ændringer i dyremodeller ved anvendelse af kandidatsitespecifikke regioner, er der blevet gennemført få genomgående analyser. En nylig undersøgelse fokuserede på at bestemme den direkte epigenetiske virkning af fedtholdige diæt / diætinduceret fedme hos voksne mus ved anvendelse af genomgående genekspression og DNA-methyleringsanalyser [43]. Denne undersøgelse identificerede 232 differentielt methylerede regioner (DMR'er) i adipocytter fra kontrol og fedmede fedmus. Vigtigt er de tilsvarende humane regioner for de murine DMR'er også differentielt methyleret i fedtvæv fra en population af overvægtige og magre mennesker og derved fremhæver den bemærkelsesværdige evolutionære bevarelse af disse regioner. Dette resultat understreger den sandsynlige betydning af de identificerede DMR i regulering af homeostase i pattedyr.
(i) Genetiske associeringsundersøgelser. Genetiske polymorfier, der er forbundet med en øget risiko for at udvikle særlige tilstande, er a priori knyttet til de forårsagende gener. Tilstedeværelsen af differentiel methylering i sådanne regioner infererer funktionel relevans af disse epigenetiske ændringer i at kontrollere ekspressionen af det eller de proksimale gener. Der er stærke cis-virkende genetiske effekter, der understøtter megen epigenetisk variation [7, 45], og i befolkningsbaserede undersøgelser er metoder, der bruger genetiske surrogater til at udlede en årsags- eller medierende rolle af epigenomforskelle, blevet anvendt [7, 46-48] . Brugen af familiær genetisk information kan også føre til identifikation af potentielt kausative kandidatregioner, der viser fænotype-relateret differentiel methylering [49].
Ud fra disse undersøgelser er ændret methylering af PGC1A, HIF3A, ABCG1 og CPT1A og den tidligere beskrevne RXRA [18] fremkommet som biomarkører forbundet med eller måske forudsigende for metabolisk sundhed, som også er sandsynlige kandidater til en rolle i udviklingen af metabolisk sygdom .
Epigenetisk variation er stærkt påvirket af den underliggende genetiske variation, med genotypen estimeret til at forklare ~20-40 % af variationen [6, 8]. For nylig er en række undersøgelser begyndt at integrere methylom- og genotypedata for at identificere methyleringskvantitative trait loci (meQTL) forbundet med sygdomsfænotyper. For eksempel er der i fedtvæv identificeret en meQTL, der overlapper med et BMI genetisk risikolocus i et forstærkerelement opstrøms for ADCY3 [8]. Andre undersøgelser har også identificeret overlapninger mellem kendt fedme og T2DM risiko loci og DMR'er forbundet med fedme og T2DM [43, 48, 62]. Methylering af en række af sådanne DMR'er blev også moduleret ved fodring med højt fedtindhold i mus [43] og vægttab hos mennesker [64]. Disse resultater identificerer en spændende sammenhæng mellem genetiske variationer forbundet med sygdomsmodtagelighed og deres sammenhæng med områder af genomet, der gennemgår epigenetiske modifikationer som reaktion på ernæringsmæssige udfordringer, hvilket indebærer en årsagssammenhæng. Den tætte forbindelse mellem genetisk og epigenetisk variation kan betyde deres væsentlige roller i at skabe individuel variation [65, 66]. Men mens disse resultater tyder på, at DNA-methylering kan være en mediator af genetiske effekter, er det også vigtigt at overveje, at både genetiske og epigenetiske processer kan virke uafhængigt på de samme gener. Tvillingundersøgelser [8, 63, 67] kan give vigtig indsigt og indikere, at inter-individuelle forskelle i niveauer af DNA-methylering hovedsageligt opstår fra ikke-delt miljø og stokastiske påvirkninger, minimalt fra fælles miljøpåvirkninger, men også med en betydelig påvirkning af genetiske variation.
Prænatal miljø: To for nylig offentliggjorte undersøgelser anvendte menneskelige populationer, der oplevede naturlige variationer i næringsstofforsyning for at undersøge virkningen af moderens ernæring før eller under graviditet på DNA-methylering hos afkomene [68, 69]. Den første undersøgelse anvendte en gambisk mor-barn-kohorte for at vise, at både sæsonvariationer i moderens methylendonindtag under graviditet og moderens BMI før graviditet var forbundet med ændret methylering hos spædbørnene [69]. Den anden undersøgelse udnyttede voksne afkom fra den hollandske Hunger Winter-kohorte til at undersøge effekten af prænatal eksponering for en akut periode med alvorlig maternær underernæring på DNA-methylering af gener involveret i vækst og metabolisme i voksenalderen [68]. Resultaterne fremhævede vigtigheden af tidspunktet for eksponeringen i dens indvirkning på epigenomet, da signifikante epigenetiske effekter kun blev identificeret hos personer, der blev udsat for hungersnød under tidlig drægtighed. Vigtigere er, at de epigenetiske ændringer fandt sted i forbindelse med øget BMI; det var imidlertid ikke muligt at fastslå i denne undersøgelse, om disse ændringer var til stede tidligere i livet eller en konsekvens af det højere BMI.
Postnatal miljø: Epigenomet etableres de novo under embryonal udvikling, og derfor har det prænatale miljø sandsynligvis den mest betydningsfulde indvirkning på epigenomet. Imidlertid er det nu klart, at der forekommer ændringer i det ældre epigenom under indflydelse af en række betingelser, herunder aldring, eksponering for toksiner og diætændringer. For eksempel er ændringer i DNA-methylering i adskillige gener i skeletmuskulatur og PGC1A i fedtvæv blevet påvist som reaktion på en fedtfattig diæt [75, 76]. Interventioner for at tabe kropsfedtmasse har også været forbundet med ændringer i DNA-methylering. Undersøgelser har rapporteret, at DNA-methyleringsprofiler af fedtvæv [43, 64], perifere mononukleære blodceller [77] og muskelvæv [78] hos tidligere overvægtige patienter ligner mere profiler hos magre forsøgspersoner efter vægttab. Vægttabskirurgi vendte også delvist ikke-alkoholiske fedtleversygdomsassocierede methyleringsændringer i leveren [79] og i en anden undersøgelse førte til hypomethylering af multiple fedme-kandidatgener med mere markante effekter i subkutan sammenlignet med omental (visceralt) fedt [64] . Akkumulerende beviser tyder på, at træningsinterventioner også kan påvirke DNA-methylering. De fleste af disse undersøgelser er blevet udført hos magre individer [80 82], men en øvelsesundersøgelse hos overvægtige T2DM-forsøgspersoner viste også ændringer i DNA-methylering, herunder i gener involveret i fedtsyre- og glukosetransport [83]. Epigenetiske ændringer forekommer også med aldring, og nylige data tyder på, at fedme spiller en forøgelse af dem [9, 84, 85]. Fedme fremskyndede den epigenetiske alder af levervæv, men i modsætning til resultaterne beskrevet ovenfor var denne effekt ikke reversibel efter vægttab [84].
DNA methyleringsændringer forbundet med fedme eller induceret af kost eller livsstil interventioner og vægttab er generelt beskedne (<15%), selv om dette varierer afhængigt af fænotype og væv undersøges. For eksempel ændrer større end 20% er blevet rapporteret i fedtvæv efter vægttab [64] og foreninger mellem HIF3A methylering og BMI i fedtvæv blev mere udtalt end i blod [52].
konklusioner
