Τι είναι η διατροφογενετική

Η διατροφογενετική ανάλυση είναι ένας νέος επιστημονικός κλάδος της γενετικής που συνδυάζει τα εργαλεία γονιδιωματικής στην ανάλυση των θρεπτικών συστατικών και της επίδρασης στο γονιδίωμα και φαινότυπο του ατόμου. Η γονιδιακή έκφραση δύναται να τροποποιηθεί έπειτα από τη πρόσληψη θρεπτικών μορίων ενεργοποιόντας ποικίλες κυτταρικές οδούς προς όφελος του οργανισμού. Η πολυμορφία του ανθρώπινου γονιδιώματος μεταξύ των πληθυσμών, καθιστά μοναδικό το DNA στην υιοθέτηση διατροφικών συνηθειών. Στις οποίες, επιγενετικοί παράγοντες ρυθμίζουν την ενεργοποίηση είτε τη καταστολή γονιδιακών παραγόντων. Επιπρόσθετα, πολυμορφισμοί σε γονίδια δημιουργούν διαφορετικές λειτουργικές εκδοχές τους που ανταποκρίνονται με διαφορετικό τρόπο στην απορρόφηση, την αποθήκευση, την καύση και γενικότερα στο μεταβολισμό του ανθρώπου (Kiani et al., 2022).

Ο όρος διατροφογενετική εισήχθη από τον RO Brennan το 1975 στο σύγγραμμα του με το όνομα “Διατροφογενετική”, σε μια απλή πρόταση με τα υπάρχοντα δεδομένα της εποχής αναφέρθηκε :  στη κατανόηση του γενετικού υπόβαθρου σε ένα άτομο πως επηρεάζει τη διατροφή. Πρέπει να σημειωθεί ότι υπήρχε γνώση περί της ύπαρξης του DNA, αλλά όχι των γενετικών αλληλουχιών. Αν και πρωτοπόρος για την εποχή του, σήμερα ο ορισμός αυτός είναι απαρχαιωμένος λόγω της προόδου της τεχνολογίας και της σημαντικής γνώσης που αποκτήσαμε μετά την ανακάλυψη του ανθρώπινου γονιδώματος το 2003 (Mutch, Wahli and Williamson, 2005).

Το ανθρώπινο γονιδίωμα διαθέτει τεράστια ποικιλομορφία μεταξύ των ατόμων μιας πληθυσμιακής ομάδας και ακόμη μεγαλύτερη σε άτομα διαφορετικής εθνικότητας. Οι γενετικές μεταλλάξεις μπορούν να καθορίσουν τις διατροφικές συνήθειες μιας πληθυσμιακής ομάδας με πρωτερίματα στο μεταβολισμό, γρήγορη απορρόφηση ή εκδήλωση δυσανεξίας είτε αλλεργίας σε τροφές που άλλη πληθυσμιακή ομάδα ενδέχεται να τις αποδέχεται πλήρως. Συνεπώς ο καθένας μας είναι “γενετικά μοναδικός” και διαθέτει το δικό του μεταβολικό σύστημα που ευθύνεται γενικότερα στην κατάλυση, απορρόφηση και αποθήκευση τροφής και ειδικότερα στη ρύθμιση της γονιδιακής έκφρασης του μεταβολισμού και σε διαφορετικές δυναμικές ανά άτομο.

Η τροφή λειτουργεί ως βασικό συστατικό για τη διατήρηση της ζωής. Περιέχει μια πλειάδα θρεπτικών βιομορίων που χρησιμεύουν στα κύτταρα με δύο τρόπους. Πρώτον την εξασφάλιση διαρκούς ενέργειας και δεύτερο τη δομική στήριξη. Θα μπορούσε κάποιος με απλή σκέψη να θεωρήσει ότι οι υδατάνθρακες και τα λιπίδια προσφέρουν ενεργειακή κάλυψη, ενώ οι πρωτεΐνες δομική στήριξη; Η απάντηση βρίσκεται στο ενδιάμεσο, ο μεταβολισμός πρέπει αφενός να είναι συνεχής και το κύτταρο να καλύπτει τις ενεργειακές του ανάγκες με το λιγότερο δυνατόν τρόπο. Αφετέρου, θα πρέπει να προσλαμβάνει δομές αμινοξέων και υπόλοιπων βιομορίων για τη πρωτεϊνοσύνθεση, δημιουργία ενζύμων, γλυκοπρωτεϊνών και του DNA/RNA. Συνεπώς, για την αξιοποίηση των θρεπτικών συστατικών τα κύτταρα επιστρατεύουν πρωτεΐνες και ένζυμα για τη δουλειά αυτή (Ramos-Lopez et al., 2017).

Τα τρόφιμα επιδρούν στον οργανισμό με διάφορους τρόπους. Πολλές μελέτες αποδεικνύουν το ρόλο των βιταμινών A και D στην ενεργοποίηση διαφόρων γονιδίων οφέλειμων για την υγεία. Ένα άλλο παράδειγμα αναδεικνύει το βιολογικό ρόλο της ρεσβερατρόλης, μιας πολυφαινόλης που βρίσκεται στα σταφυλια, η οποία δρα κατά των ελεύθερων ριζών και μειώνει τη φλεγμονή και ρυθμίζει την ευαισθησία στην ινσουλίνη. Σε αντίθεση με τα φυσικά προϊόντα, τα επεξεργασμένα όπως trans λιπαρά οξέα, επεξεργασμένα έλαια και υπερκατανάλωση τροφίμων πλούσια σε ζάχαρα σχετίζονται με εμφάνιση καρδιαγγειακών νοσημάτων, μεταβολικού συνδρόμου, αθηρωματικής πλάκας και διαβήτη.

Η διατροφογενετική αναλύει τα γονίδια που συνδέονται στο μεταβολισμό.

Ιδιαίτερη έμφαση αποδίδεται μελέτη : 

α) Της γενετικής αλληλουχίας και των πολυμορφισμών της

β) Το μεταγραφικό mRNA

γ) Τη πρωτεΐνη που συντίθεται

δ) Το βιολογικό ρόλο της πρωτεΐνης/ενζύμου στο μεταβολισμό.

Αξίζει να σημειωθεί ότι δεν ευθύνομαι αποκλειστικά μόνο οι πολυμορφισμοι SNPs/CNVs, αλλά το ποσοστό μεταγράφων mRNA στο γονιδίωμα. Συνεπώς, η διατροφογενετική είναι ο τομέας που συμβάλλει στη ασθενειών που σχετίζονται με διατροφικές συνήθειες είτε και το αντίθετο, τη μελέτη διαφόρων τροφών που σχετίζονται με χρόνιες παθήσεις.

Η γενετική συμπεριφορά ρυθμίζεται από περιβαλλοντικούς παράγοντες, επιγενετικούς, εξέλιξη, τυχαίες μεταλλάξεις, τη δομή της χρωματίνης και το κυτταρικό προγραμματισμό. Η γονιδιακή σταθερότητα επηρεάζει την έκφραση (ποσότητα μεταγράφων mRNA), τη δομή των ενζύμων και πρωτεϊνών και την συχνότητα κατάλυσης χημικών αντιδράσεων. Όλα αυτά έχουν ως αποτέλεσμα τη συνολική διαμόρφωση του φαινοτύπου στον άνθρωπο. Το διατροφογενετικό προφίλ ενός ατόμου μπορεί να διακριθεί σε δύο κατηγορίες. Πρώτον εκείνου που έχει σταθερό γενετικό προφίλ και δεν αντιμετωπίζει μεταβολικό σύνδρομο, ούτε οργανική δυσλειτουργία. Δεύτερον, σε εκείνο που είτε από κατάχρηση, είτε κακή διατροφή, κληρονομικότητα, νόσο ο μεταβολισμός δεν λειτουργεί σωστά.

Η επίδραση της διατροφής στο γονιδίωμα

Εξωγενείς παράγοντες όπως το περιβάλλον και τα θρεπτικά συστατικά μπορούν να αλληλεπιδράσουν με το DNA. Έχει αποδειχθεί ο σημαντικός ρόλος της διατροφής σε σημαντικά σημεία του μεταβολισμού όπως η επιδιόρθωση του DNA που εξαρτώνται από διατροφικούς παράγοντες λειτουργώντας ως υπόστρωμα είτε συνεπικουρικά. Ειδικά ένζυμα με ρόλο στο κυτταρικό μεταβολισμό όπως το MTHFR είναι υπεύθυνο για το μεταβολισμό του φυλλικού οξέος και της ομοκυστεΐνης σε μεθειονίνη. Μεταλλάξεις στο MTHFR καθιστά την αναγωγάση λιγότερο ενεργή ως αποτέλεσμα την αύξηση επιπέδων ομοκυστεΐνης στο αίμα, προδιάθεση τοξικότητας και έλλειψη προστασίας του DNA. Η μεθειονίνη χρησιμεύει ως καλούπι προστασίας από το DNA, σε καταστάσεις έλλειψης το γονιδίωμα γίνεται περισσότερο ευάλωτο σε σποραδικές μεταλλάξεις. Αναλυτικότερα, μεταλλάξεις στο MTHFR C677T και A1298C σε ομοζυγωτία σχετίζονται με τη μείωση της αναγωγάσης και τη προδιάθεση σε μεταβολικές διαταραχές, θρομβοφιλία ακόμη και καρκίνο (DD Farhud, Yeganeh and Yeganeh, 2010).

Μεταβολικό σύνδρομο

Μεταλλάξεις σε γονίδια και η κακή στάση ζωής έχει αποδειχθεί ότι αποτελούν παράγοντα στην εμφάνιση παθήσεων πολλές φορές απειλητικών για τη ζωή του ατόμου. Νούμερο 1 θάνατοι παγκοσμίως είναι τα καρδιαγγειακά νοσήματα που η πλειοψηφία προκύπτει από άτομα ήταν καπνιστές, είχαν παχυσαρκία, έλλειψη άσκησης κακή διατροφή. Ακολουθούν τα προβλήματα διαβήτη με αποτέλεσμα τη δυσλειτουργία του παγκρεατικού αδένα και οι ηπατοπάθειες. Κληρονομικές δυσλιπιδαιμίες, αυτοάνοσα νοσήματα, ευαισθησία στην ινσουλίνη και ορμονική απορρύθμιση είναι όλα μέρος του μεταβολικού συνδρόμου. Η έννοια (μεταβολικό σύνδρομο εισήχθη το 2001 από Grundy και τους συνεργάτες του αντικαθιστώντας τη παλαιά θεωρία του συνδρόμου Reaven X 1988 (Sull and McClain, 2025).

Το κυτόχρωμα CYP είναι μια οικογένεια ενζύμων με σημαντικό ρόλο στην αποτοξίνωση και μετασχηματισμό θρεπτικών συστατικών, μεταβολισμό προσταγλανίδων και στεροειδών, μεταβολισμό φαρμάκων και αρωματικών δακτυλίων. Το κυτόχρωμα P450 είναι σημαντικό ένζυμο για την υγεία, διότι προστατεύει τον οργανισμό από τις τοξικές ουσίες που έχουν καταναλωθεί από τις τροφές. Σημαντικός βιολογικός ρόλος του ισόμορφου CYP1A2 είναι στη διάσπαση αρωματικών ενώσεων, χημικών καθώς και των φαρμάκων. Μερική έλλειψη στη λειτουργία ή απουσία του κυτοχρώματος οδηγεί τον άνθρωπο στην ανάπτυξη προβλημάτων υγείας ιδιαίτερα της καρδιαγγειακής νόσου του μυοκαρδίου. Άτομα με καταστολή του P450 θα πρέπει να αποφεύγουν την κατανάλωση τροφών – ροφημάτων με καφεΐνη καθώς ο μη μεταβολισμός της σχετίζεται στην αναπτύξη καρδιαγγειακής νόσου (El-Sohemy, 2007).

Γενετική συμβουλευτική στη διατροφική ανάλυση

Είναι πλέον κατανοητό ότι τα γονίδια συνδέονται με το μεταβολισμό εξασφαλίζοντας τη κάλυψη σε ενεργειακό και υποστηρικτικό επίπεδο στα κύτταρα που εν συντομία ονομάζεται ομοιόσταση. Η διαταραχή της ομοιόστασης συνάδει με την απορρύθμιση του μεταβολισμού, τότε θεωρείται ότι το άτομο αυτό νοσεί και θα πρέπει να ξαναβρεί την ισορροπία του. Η γενετική συμβουλευτική δίνει το πρωταρχικό ρόλο στην αξιολόγηση των γενετικών μεταλλάξεων του γενετικού κώδικα, καθώς εκτιμά τη μορφή και το βιολογικό ρόλο της κάθε μετάλλαξης. Η γονιδιακή έκφραση του κάθε ατόμου είναι διαφορετική. Κατά αυτό τον τρόπο η μελέτη του γενετικού προφίλ μπορεί να οδηγήσει σε εξατομικευμένη (όχι γενική) προσέγγιση στοχεύοντας στον πυρήνα του προβλήματος. Με αποτέλεσμα ο ασθενής θα είναι σε θέση αφενός να επιλύσει τα διατροφικά του ζητήματα και αφετέρου να προλάβει το κίνδυνο της νόσου.

Στις ημέρες μας κυκλοφορούν περισσότερα από 10.000 γενετικά tests που το καθένα στοχεύει στο DNA με διαφορετική οπτική γωνία. Οι προϋποθέσεις για την επιλογή του σωστότερου γενετικού test θα πρέπει να τηρούν τα κριτήρια σύμφωνα με α) το είδος προβλήματος β) τι θέλουμε να διερευνήσουμε. Καλό θα ήταν πριν την επιλογή του γενετικού test να γίνεται ενημέρωση και καθοδήγηση από γενετικό σύμβουλο. Η αξία της διατροφογενετικής θεωρείται μείζον σημασίας, η απόκτηση της γνώσης των γονιδίων μπορεί να αξιολογήσει τη συμπεριφορά τους και να αποτελέσει χρήσιμο εργαλείο στην επίλυση μεταβολικών και όχι μόνο παθήσεων.

Αναφορές

• DD Farhud, Yeganeh, M.Z. and Yeganeh, M.Z. (2010). Nutrigenomics and Nutrigenetics. Iranian Journal of Public Health, [online] 39(4), p.1. Available at: https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC3481686/. 
• El-Sohemy, A. (2007). Nutrigenetics. Nutrigenomics – Opportunities in Asia, pp.25–30. doi:https://doi.org/10.1159/000107064. 
• Kiani, A.K., Bonetti, G., Donato, K., Kaftalli, J., Herbst, K.L., Stuppia, L., Fioretti, F., Nodari, S., Perrone, M., Chiurazzi, P., Bellinato, F., Gisondi, P. and Bertelli, M. (2022). Polymorphisms, diet and nutrigenomics. Journal of preventive medicine and hygiene, [online] 63(2 Suppl 3), pp.E125–E141. doi:https://doi.org/10.15167/2421-4248/jpmh2022.63.2S3.2754. 
• Mutch, D.M., Wahli, W. and Williamson, G. (2005). Nutrigenomics and nutrigenetics: the emerging faces of nutrition. The FASEB Journal, 19(12), pp.1602–1616. doi:https://doi.org/10.1096/fj.05-3911rev. 
• Ramos-Lopez, O., Milagro, F.I., Allayee, H., Chmurzynska, A., Choi, M.S., Curi, R., De Caterina, R., Ferguson, L.R., Goni, L., Kang, J.X., Kohlmeier, M., Marti, A., Moreno, L.A., Pérusse, L., Prasad, C., Qi, L., Reifen, R., Riezu-Boj, J.I., San-Cristobal, R. and Santos, J.L. (2017). Guide for Current Nutrigenetic, Nutrigenomic, and Nutriepigenetic Approaches for Precision Nutrition Involving the Prevention and Management of Chronic Diseases Associated with Obesity. Journal of Nutrigenetics and Nutrigenomics, 10(1-2), pp.43–62. doi:https://doi.org/10.1159/000477729. 
• Sull, J.W. and McClain, D. (2025). Metabolic Disorders and Complications. Diabetes, Metabolic Syndrome and Obesity, Volume 18, pp.4661–4663. doi:https://doi.org/10.2147/dmso.s579897.

Άρθρο της HumanGenomics
Μιχαήλ Σεβνταλής
Βιοεπιστήμονας Γενετικής & Σύμβουλος Γενετικής