Nutrigenomika – jak dieta i geny wpływają na siebie nawzajem

Nutrigenomika to dziedzina nauki, która bada, jak to, co jemy, wpływa na działanie naszych genów. Jej siostrzana dyscyplina, nutrigenetyka, odwraca pytanie: jak różnice w genach sprawiają, że ludzie różnie reagują na te same produkty. Poniżej wyjaśniamy, co z tych badań już wiadomo, a co pozostaje na razie obietnicą.

W skrócie

• Składniki diety nie zmieniają sekwencji DNA, ale mogą wpływać na to, które geny są aktywne, m.in. przez metylację DNA.
• Najmocniejsze dowody na trwały wpływ odżywiania na epigenom dotyczą bardzo wczesnego rozwoju, czyli okresu ciąży.
• Geny mogą zmieniać reakcję na niektóre produkty, np. kofeinę, ale takich dobrze opisanych przykładów jest niewiele.
• Genetyczna skłonność do otyłości jest realna, ale styl życia może ją wyraźnie osłabić.
• Testy DNA i diety „pod geny” nie okazały się w badaniach skuteczniejsze od dobrze dobranych, zwykłych porad żywieniowych.

Od poznania genomu do nauki o żywieniu

Rozwój nutrigenomiki był możliwy dzięki Projektowi Poznania Genomu Człowieka. Wstępną sekwencję opublikowano w 2001 roku, a niemal kompletną – obejmującą około 99% części genomu zawierającej geny – w 2004 roku^[1]. Okazało się wtedy, że człowiek ma tylko około 20–25 tysięcy genów kodujących białka, mniej, niż się spodziewano^[1]. Skoro genów jest stosunkowo mało, ogromne znaczenie ma to, kiedy i w jakich komórkach są one włączane lub wyłączane. I właśnie tutaj pojawia się pytanie o rolę diety.

Nutrigenomika i nutrigenetyka – czym się różnią

Nutrigenomika bada, jak składniki pożywienia wpływają na ekspresję genów, czyli na to, czy i w jakim stopniu informacja zapisana w genie jest odczytywana i przekładana na białko. Przykładowo kwasy tłuszczowe, witaminy A i D czy niektóre związki roślinne mogą łączyć się z receptorami w jądrze komórkowym, które bezpośrednio regulują pracę genów.

Nutrigenetyka zajmuje się wpływem wariantów genów, czyli polimorfizmów, na reakcję organizmu na składniki odżywcze. Polimorfizm to po prostu drobna, często spotykana różnica w sekwencji DNA między ludźmi. Najbardziej znany przykład z życia codziennego to nietolerancja laktozy: to, czy dorosły człowiek dobrze trawi mleko, zależy w dużej mierze od wariantu genu odpowiedzialnego za aktywność laktazy.

Epigenetyka: jak jedzenie zostawia ślad

Jednym z głównych mechanizmów, przez które środowisko wpływa na geny, jest metylacja DNA. To przyłączanie małych grup chemicznych do DNA, które nie zmienia zapisu genetycznego, ale może wyciszać geny. Do wytworzenia grup metylowych organizm potrzebuje m.in. kwasu foliowego, witaminy B12, choliny i betainy.

Klasycznym przykładem są myszy z wariantem genu agouti, które mają żółte futro i skłonność do otyłości. Gdy ich matki w czasie ciąży dostawały paszę wzbogaconą w kwas foliowy, witaminę B12, cholinę i betainę, u potomstwa wzrastała metylacja tego genu i zmieniał się jego wygląd – częściej rodziły się myszy o brązowym futrze^[2]. Autorzy tego badania na zwierzętach zwrócili jednak uwagę, że suplementacja w ciąży, uważana za wyłącznie korzystną, może też mieć niezamierzone skutki dla regulacji genów^[2]. Wyników uzyskanych u specjalnie wyhodowanej linii myszy nie można bezpośrednio przenosić na ludzi.

U ludzi najlepiej opisanym przykładem jest holenderska „głodowa zima” 1944–1945. Osoby, których matki głodowały w okresie poczęcia, sześć dekad później miały mniejszą metylację genu IGF2 niż ich rodzeństwo, które nie było narażone na głód w życiu płodowym^[3]. To jedno z pierwszych badań pokazujących, że warunki w bardzo wczesnym okresie rozwoju mogą zostawić w ludzkim epigenomie ślad na całe życie^[3]. Wynika z tego, że odżywianie kobiety przed ciążą i w jej trakcie ma szczególne znaczenie.

Gdy geny zmieniają reakcję na jedzenie

Dobrze opisanym przykładem nutrigenetyki jest kofeina. Jest ona rozkładana w wątrobie przez enzym CYP1A2, którego warianty dzielą ludzi na szybko i wolno metabolizujących kofeinę. W dużym badaniu z Kostaryki picie co najmniej 2–3 filiżanek kawy dziennie wiązało się z wyższym ryzykiem zawału serca wyłącznie u osób wolno metabolizujących kofeinę; u szybko metabolizujących takiego związku nie było^[4]. To badanie obserwacyjne, więc nie dowodzi związku przyczynowego, ale dobrze ilustruje, że ten sam produkt może działać różnie u różnych ludzi.

Inny przykład dotyczy otyłości. Wariant genu FTO jest najsilniejszym znanym genetycznym czynnikiem ryzyka otyłości. Metaanaliza danych ponad 218 tysięcy dorosłych wykazała, że u osób aktywnych fizycznie wpływ tego wariantu na ryzyko otyłości był o 27% słabszy niż u osób nieaktywnych^[5]. Geny mogą więc zwiększać skłonność do tycia, ale nie przesądzają o masie ciała – zwłaszcza że za otyłość odpowiada zazwyczaj wiele genów o niewielkim działaniu i styl życia jednocześnie.

Diety „pod geny” – na ile to działa

Na fali popularności nutrigenomiki pojawiły się komercyjne testy DNA obiecujące dietę dopasowaną do genów. Badania nie potwierdzają jednak, by informacja genetyczna wyraźnie poprawiała skuteczność porad żywieniowych. W europejskim badaniu Food4Me z udziałem ponad 1200 osób spersonalizowane porady żywieniowe dawały lepsze efekty niż porady ogólne, ale dodanie do nich wyników badań krwi i analizy genów nie zwiększało ich skuteczności^[6]. Przegląd systematyczny 18 badań wykazał też, że informowanie ludzi o ich genetycznym ryzyku chorób nie skłaniało ich istotnie do zmiany diety, aktywności fizycznej ani do rzucenia palenia^[7].

Ostrożność dotyczy także suplementów. Choć niedobór kwasu foliowego czy witamin B6 i B12 szkodzi, przegląd Cochrane 15 badań z udziałem ponad 71 tysięcy osób wykazał, że suplementacja tymi witaminami nie zmniejszała ryzyka zawału serca ani śmiertelności, a z ryzykiem udaru wiązała się jedynie niewielka korzyść^[8]. Uzupełnianie niedoborów ma sens, ale przyjmowanie witamin „na zapas” nie jest sposobem na przeprogramowanie genów.

Co z tego wynika w praktyce

• Nie potrzebujesz testu DNA, żeby jeść zdrowo – podstawy pozostają takie same: warzywa, owoce, pełne ziarna, rośliny strączkowe, ryby i ograniczenie żywności wysoko przetworzonej.
• Geny wpływają na skłonności, ale styl życia, zwłaszcza aktywność fizyczna, może je łagodzić.
• Kobiety planujące ciążę powinny zadbać o kwas foliowy i dobrze zbilansowaną dietę – to okres, w którym wpływ odżywiania na rozwój dziecka jest najlepiej udokumentowany.
• Do komercyjnych diet „genetycznych” podchodź z rezerwą. Badania genetyczne mają uzasadnienie przede wszystkim w rzadkich chorobach dziedzicznych, takich jak fenyloketonuria, i zleca je lekarz.