Диета по ДНК

Здравствуйте! Вы попали на научно-популярный сайт, посвященный генетике. У этой науки сложился имидж сложной, зачастую заумной и уж точно далекой от людей дисциплины. Однако, это не так. Законы наследственности, хромосомы и ДНК, геномика – это все то, что весьма скоро начнет волновать каждого образованного жителя Земли. И вот почему. В 2003-м году международный научно-исследовательский проект The Human Genome Project под руководством нобелевского лауреата Джеймс Уотсона закончил расшифровку ДНК человека. Идентифицировано порядка 25 тысяч генов, которые полностью кодируют наш организм, определяют огромное количество факторов – от наследственных болезней и морфологических патологий до поведенческих особенностей и закономерностей. Уже сейчас технология секвенирование снипов (SNiPs — single nucleotide polymorphisms) позволяет узнать многое о конкретном геноме конкретного человека. Есть ли у вас наследственная предрасположенность к раку груди или облысению, из каких стран и континентов вышли ваши предки (т.н. популяционная генетика), являетесь ли вы носителем «генов ожирения» и шизофрении, каковы ваши шансы стать алкоголиком (да, да уже открыт ген (CHRM2) отвечающий за данное поведение) – все это и многое другое (включая такие явления как гомосексуализм, криминальные склонности, спортивные способности, уровень интеллекта и даже злопамятность!) теперь можно выяснить о себе любимом и своих близких за очень небольшие деньги. В наши дни анализ снипов генома можно провести всего за $400 (сравните с 3 млрд. долларов, потраченных The Human Genome Project на полный анализ генома человека).

Уже очевидно, что мир будущего – это мир генетической информации. В ней заинтересованы не только граждане, но и работодатели, страховые компании, органы правопорядка и общественные организации. Даже миллионеры и те выстроились в очередь за анализом своего ДНК. Так в сентябре 2008 года Сергей Брин (основатель и совладелец Google) написал в своем блоге, что является носителем мутации G2019S в гене LRRK2, которая существенно повышает его вероятность заболеть болезнью Паркинсона. Брин уверен, что ему повезло – ведь теперь у него есть важная информация о будущем и он может подготовиться к возможной болезни, а также позаботиться о своих детях, которые с 50% вероятностью унаследуют мутацию отца.

Кроме того, изучение наследственных факторов имеет большое теоретическое значение. Именно они позволяет сравнивать возрасты популяций и определять пути их миграции. Так, например, в мужской половой хромосоме (Y) выделены 22 фактора, анализ которых у 1007 европейцев позволил определить, что 80% европейских мужчин имеют сходный «СНП-паттерн», т.е. «рисунок». Это говорит о том, что тысячи поколений назад 4/5 европейских мужчин имели общего предка!

Мы хотим обратить ваше внимание на то, что данный научно-популярный сайт создан для того, чтобы вы смогли сделать свой первый шаг в мир персональной генетики. Определение основных терминов, вы сможете найти в разделе Энциклопедия. Кроме этого мы постараемся отслеживать и регулярно публиковать Новости генетики (тематические подразделы: Медицинская генетика, Популяционная генетика, Закон и право, Генетика поведения, Геномика, Спортивная генетика). Научные и научно-популярные статьи и книги по генетике, молекулярной биологии и смежным находятся в разделе Библиотека (тематические подразделы: Медицинская генетика, Популяционная генетика, Закон и право, Генетика поведения, Геномика, Спортивная генетика). Стоит также обратить внимание на интересную рубрику Интервью – в ней известные ученые рассказывают о перспективах развития генетики, расшифровке генома и ДНК. Ну, и наконец, мы планируем выкладывать на сайте видео-материалы, а также лекции и доклады. Заглядывайте к нам — будет интересно!

ДНК-диета

ДНК-диета — это генетический тест, который на основании анализа ДНК даёт информацию как работают гены, ответственные за метаболизм белков, жиров и углеводов.
Эффективность способа выбора диеты на основании генетики подтверждена масштабными клиническими испытаниями. Начиная с 2003 года, учёные Стэндфордского университета исследовали мутации 100 основных генов, участвующих в процессах метаболизма питательных веществ. В результате были выбраны 4 основных гена, имеющие первостепенное значение в развитии избыточного веса:

  • Ген FABP2 (FABP2 Ala54Thr). Кодирует белок, связывающий жирные кислоты в тонком кишечнике.
  • Ген PРARG2 (PPARG2 Pro12Ala). Кодирует гамма-рецептор, который отвечает за окисление жирных кислот в жировой ткани. Регулирует дифференцировку клеток жировой ткани и гомеостаз глюкозы (определяет потребность мышечной ткани в глюкозе и её чувствительность к инсулину).
  • Ген ADRB2 (ADRB2 Arg16Gly, ADRB2 Gln27Glu). Кодирует адренергический рецептор, имеющий высокую степень родства к адреналину и обеспечивающий повышение или понижение активности иннервируемой ткани или органа. Участвует в контроле уровня глюкозы, усиливает выбросы инсулина в кровь.
  • Ген АDRB3 (ADRB3 Trp64Arg). Кодирует адренергический рецептор, располагающийся в жировой ткани, сосудах, в гладких мышцах пищеварительного тракта и скелетных мышцах. Реакции этих рецепторов стимулируют расщепление жиров и повышение температуры.

Для выбора диеты анализируют варианты этих генов — однонуклеотидные полиморфизмы.
В зависимости от сочетаний полиморфизмов генов, практически всё население можно разделить на три категории, каждой из которых будет оптимальна одна их трёх диет для похудения:

  • низкоуглеводная диета;
  • диета с пониженным содержанием жира;
  • сбалансированная низкокалорийная диета.

Режим физических нагрузок подбирается с учётом индивидуальных генетических параметров:

  • стандартные физические нагрузки;
  • усиленные физические нагрузки.

Тест рекомендован:

  • относительно здоровым мужчинам, желающим скорректировать свой вес;
  • относительно здоровым женщинам, желающим скорректировать свой вес;
  • желающим оптимизировать профиль питания и физическую нагрузку.

Если диагностированы такие заболевания, как сахарный диабет, ишемическая болезнь сердца, атеросклероз, патологические варианты ожирения, то полноценные рекомендации по диете и физической нагрузке может дать только лечащий врач.
Подготовка
Специальная подготовка для сдачи анализа не требуется. Рекомендуется взятие крови не ранее чем через 4 часа после последнего приёма пищи.
Интерпретация результатов
Результат анализа выдаётся в виде брошюры. Образец ответа содержит результаты генетического тестирования, заключение, а также рекомендации.
Результаты подобного теста помогают эффективно управлять собственным весом путём подбора подходящего рациона и физической нагрузки, на базе генетических различий в поглощении жиров и метаболизме питательных веществ у разных людей.

Сегодня любой человек может сделать ДНК-тест: достаточно отправить свою слюну в лабораторию и получить ответы на все вопросы: как похудеть эффективнее? Что есть, а что — нет? Как тренироваться, чтобы получить больше мышц или улучшить спортивные результаты? Люди надеются, по ДНК-можно составить по-настоящему индивидуальный (и от того более эффективный) план тренировок и питания, а также узнать риски по разным заболеваниям (1,2,3,4).

Каждый человек имеет уникальный «молекулярный отпечаток пальца», и будущее, несомненно, за персонализированной медициной, которая включает нутригенетику (то, как гены влияют на усвоение питательных и биоактивных веществ, на голод, насыщение и тому подобное) и нутригеномику — то, как питание влияет на экспрессию генов (5). Когда-нибудь мы сможем оперировать объемными и динамическими виртуальными облачными данными, которые включают практически все измеряемые данные о нас.

Таково будущее, но не настоящее. Пока что эта тема изучена поверхностно, а наше понимание во многом молодо и наивно, особенно когда мы смотрим только на геном. Чтобы понять, как можно интерпретировать генетическую информацию, особенно в отношении питания, нам нужно знать, как на самом деле всё это работает.

Дело не только в геноме

Идея, что можно давать персональные советы по питанию и тренировкам на основе ДНК-тестов, происходит из упрощенного понимания работы генов. На самом деле, они не работают в организме изолированно. Десятилетиями мы пользовались грубой аналогией, представляя геном чем-то вроде чертежа со всей нужной информацией, где один ген равен одному белку.

Последние двадцать лет показали, что существуют «регуляторы» влияния генома на конкретный фенотип. Фенотип — это набор признаков, который определяет каждого человека: цвет волос и кожи, наличие или отсутствие болезней, рост мышц в ответ на силовые тренировки, скорость и многое другое.

Все фенотипы контролируются генами. Некоторые из них — только одним геном: например, такие заболевания, как муковисцидоз, болезнь Тея-Сакса и фенилкетонурия (неспособность организма расщеплять аминокислоту фенилаланин) – результат мутации одного гена. Таким образом, главная причина этих заболеваний – «поломка» белка, который выполняет важную функцию в организме.

По другую сторону — фенотипы, которые складываются из взаимодействия множества генов, иногда десяти, иногда тысячи. Метаболизм, тип мышечных волокон, реакция мышц на силовые тренировки и скорость их роста — пример фенотипов, которые контролируются большим числом генов.

Сейчас мы только начинаем изучать механизмы регуляции фенотипов, но уже ясно, что геном – только одна (хотя и довольно важная) часть многослойной системы, которая превращает «цифровую информацию» в сложный организм, которым является человек. Но эти уровни управления отлично демонстрируют, почему простые изменения в геноме, которые могут ассоциироваться с тем или иным фенотипом, — огромное упрощение.

Есть несколько ключевых статистических и биологических факторов, которые помогут лучше понимать результаты ДНК-тестов. Эти тесты находят простые изменения последовательности ДНК размером в один нуклеотид (A, T, G или C), которые называются однонуклеотидными полиморфизмами (ОНП, англ. SNP — single-nucleotide polymorphism). Затем эти одиночные изменения ассоциируются с каким-то фенотипом, но объясняют очень малое количество вариаций, иногда 5-10%. Это означает, что если вы возьмете 5000 человек с признаком А и 5000 человек с признаком Б, этот «генетический маркер» может объяснить фенотип только 50 или 100 человек. А это означает, что 90-95% конкретного фенотипа объясняют другие вещи.

Метаболизм, здоровье, спортивные результаты — это сложные фенотипы, и отдельные однонуклеотидные полиморфизмы, которые могут показать ДНК-тесты, не могут объяснить всю их сложность.

Например, по итогам теста какой-то ОНП показывает, что вам рекомендуется есть больше углеводов, чем жиров. Если он объясняет только 10% вариаций у людей, то 90% основано на чем-то еде — окружающей среде, образе жизни, физической активности и другом, что имеет гораздо большее значение.

Другой важный статистический аспект связан с риском возникновения того или иного заболевания и соотношением вероятности и определенности. Есть генетические мутации, которые напрямую связаны с некоторыми болезнями (синдром Дауна, гемофилия, болезнь Тея-Сакса и другие): как упоминалось ранее, эти мутации всегда приводят к заболеванию.

Но есть разные генетические маркеры, которые увеличивают риски возникновения того или иного заболевания, но совсем не означают, что оно будет. Если по результатам теста у вас повышенный риск болезни Альцгеймера, то это не диагноз, а сообщение о повышенном риске. К примеру, если «средний по больнице» риск возникновения болезни – 20% в возрасте 70 лет, а результат теста говорит, что у вас этот риск выше на 40%, общий риск в вашем случае — 28% (20% х 1,40 = 28%), а не 40%.

В отличие некоторых болезней, вызываемых дефектами в отдельных генах, большинство хронических заболеваний – сердечно-сосудистые, онкологические и др. – контролируются множеством генов, а также факторов, с генами не связанных (биохимические параметры, образ жизни и разные личные факторы риска). Так что вариации ОНП только частично указывают на риск возникновения заболевания, не учитывают множества других факторов и не могут быть точными (6).

Атлас локусов генов, участвующих в метаболизме человека, www.natureasia.com

Ценность ДНК-тестов для похудения

ДНК-тесты могут быть полезны с неожиданной стороны — они могут улучшить соблюдение диеты. Например, в одном исследовании людям сообщили о том, что рекомендации будут даны на основе анализа ДНК. Если тест находил «подверженную риску» версию гена ангиотензин-конвертирующего фермента (фактора чувствительности к натрию, связанного с сердечно-сосудистыми заболеваниями), им рекомендовали ограничить потребление натрия до 1500 мг/день. Если не находил, рекомендовали получать не более 2300 мг натрия в день. Через три месяца не было никаких изменений в диете. Через год было отмечено снижение потребления натрия на 287 мг/день в группе с подверженной риску версией гена, а в контрольной группе никаких изменений в питании не было (7). Другое исследование показывает похожие результаты (11).

Таким образом, хотя людям можно просто предложить снизить количество натрия в еде (или дать любые другие ЗОЖ-советы), «генетические» рекомендации будут выглядеть более убедительно (13). Правда, в этом исследовании никаких других изменений в питании не наблюдалось. Похоже, питание, основанное на ДНК-тестах, может стимулировать человека немного точнее соблюдать конкретные рекомендации (8,9,10), но клиническая значимость таких данных довольно скромная (12), а на общее изменение питания/поведения это может не влиять.

В другом исследовании учёные хотели узнать, может ли персонализация диеты на основе генетического теста помочь худеть эффективнее (14). Пятьдесят пациентов клиники, которые неудачно пытались худеть, прошли скрининг 24 вариаций в 19 генах, участвующих в
метаболизме. В контрольную группу вошли 43 человека, схожего возраста, пола, веса, которые не проходили тест.

Обе группы следовали средиземноморской диете с низким гликемическим индексом, тренировались и регулярно посещали клинику. Питание «генетических» пациентов было модифицирована на основе результатов скрининга каждого человека, но диета не была разработана и не предлагалась пациентам как диета именно для снижения веса, её задача — оптимизировать содержание питательных веществ в ежедневном питании, взяв за основу генетический профиль человека.

В течение первых 180 дней терапии терапии обе группы были очень похожи в плане потери веса. У пациентов, которые наблюдались более 300 дней, результаты были лучше в «генетической» группе: её участники с большей вероятностью сохранили некоторую потерю веса (19 человек из 26 дошедших до конца исследования, 73%), чем в контрольной группе (7 человек из 22 дошедших до конца, 32%).

Таким образом, люди, которые получили рекомендации на основе ДНК-теста, имели лучшую приверженность диете и были более мотивированы. Учёные добавляют, что персонализированная диета, возможно, лучше подходит для оптимизации макро- и микроэлементов в условии дефицита энергии, когда еды становится меньше, а активности больше).

Одно из ограничений исследования: в нём не было плацебо-группы (участников, которые верили, что питаются на основе генетических данных, но получали бы обычную диету), поэтому невозможно оценить какие-либо физиологические улучшения из-за конкретных рекомендаций по питанию на основе ДНК-теста.

Выводы

Геном – только одна из систем, регулирующих нашу «биологию», и нам нужны более полные и сложные данные. Генетический анализ стоит использовать как инструмент для построения гипотез, но не для жестких руководств по питанию и тренировкам. Когда-нибудь по-настоящему персонализированные питание и тренировки станут реальностью, но сейчас это невозможно. Практическая нутригеномика и нутригенетика как научные отрасли только формируются, и ДНК-тесты для рекомендаций по питанию пока не должны использоваться для широкого применения — это позиция the Academy of Nutrition and Dietetics (США).

Если коротко:

  • с генами не все так просто и мы пока знаем очень мало;
  • нутригенетика и нутригеномика — активная область исследований;
  • тесты показывают отличия последовательности ДНК размером в один нуклеотид, это может влиять на какой-то признак в 5-10% случаев, к тому же, сложные фенотипы вроде метаболизма, управляются большим числом генов.
  • ДНК-тесты пока не могут обеспечить персонализированный, системный подход, зато могут помочь соблюдать диету и изменение образа жизни, поскольку рекомендации выглядят «солиднее»;
  • в целом, можно сэкономить деньги — достаточно питаться правильно (соблюдать баланс калорий, получать достаточно белка и овощей, выбирать большую часть времени цельные продукты) и заниматься спортом.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *