Dołącz do czytelników
Brak wyników

Zapobieganie chorobom

3 marca 2021

NR 1 (Luty 2021)

Przyszłość ukierunkowanych terapii żywieniowych: badanie polimorfizmów w genach

137

W dzisiejszych czasach można zauważyć większe zainteresowanie zdrowym stylem życia. Dietetycy starają się układać diety zbilansowane, dostarczające wszystkich niezbędnych witamin i składników mineralnych, dlatego coraz częściej bierze się pod uwagę genom danego człowieka. Zmiany w kodzie genetycznym oraz ekspresja genów mogą prowadzić do poważnych różnic w przyswajaniu mikroskładników i witamin pomiędzy różnymi osobami. W artykule wyjaśniono, czym są polimorfizmy pojedynczego nukleotydu oraz jak wpływają na metabolizm folianów (gen MTHFR), tokoferoli (geny GSTP1, CD36, SR-B1, SCARB1) oraz karotenoidów (gen BCMO1).

Coraz częściej w dzisiejszych czasach można zauważyć zainteresowanie zdrowym stylem życia. Nasi pacjenci na własną rękę szukają informacji w czasopismach, a reklamy w telewizji zachęcają ich do kupna kolejnych suplementów diety. My, dietetycy, staramy się układać diety zbilansowane, dostarczające wszystkich niezbędnych witamin i składników mineralnych. Ale co, jeśli zdrowa dieta i suplementacja nie wystarczają? Staramy się zlecić pacjentom badania, sprawdzamy dokładnie, czy dana osoba przestrzega diety, czy nie ma problemów z wchłanianiem, i zastanawiamy się, dlaczego nie widać efektów odpowiedniej podaży danej witaminy czy mikroskładnika. Może warto więc rozważyć przyczyny genetyczne?
Dzięki rozwojowi technologii oraz badań jesteśmy w stanie badać genotyp człowieka. Jest to o tyle istotne, że metabolizm makroskładników, mikroskładników i witamin jest powiązany właśnie z naszymi genami! Zmiany (mutacje) w kodzie genetycznym oraz ekspresja genów mogą prowadzić do poważnych różnic w przyswajaniu mikroskładników pomiędzy różnymi osobami. Dlatego właśnie wydaje się, że badanie genotypu człowieka może w przyszłości być coraz częściej wykorzystywane. 
Polimorfizmy pojedynczego nukleotydu (single nucleotide polymorphisms – SNP) to zjawisko występowania w populacji organizmów określonego gatunku o odmiennych genotypach. Osobniki w populacji mogą różnić się o jeden nukleotyd. Ludzki genom zawiera ok. 3,2 mld par zasad. Zasada azotowa wchodzi w skład nukleotydów, czyli podstawowych składników DNA i RNA. Zasady azotowe to: adenina, guanina, cytozyna oraz tymina (A, G, C lub T). W strukturze podwójnej helisy DNA nukleotydy są sparowane: A z T i C z G. Z powodu mutacji u osobnika możliwa jest zmiana nukleotydu, a zmiana ta może zostać przekazana potomstwu i ostatecznie osiągnąć znaczną częstość w populacji [1]. 
Polimorfizmy wpływają na strukturę i funkcje białek, enzymów i receptorów komórkowych. Mogą wykazywać wpływ na występowanie i rozwój różnych zaburzeń. Zarówno polimorfizmy, jak i ekspresja genów, czyli proces odczytania informacji z DNA i na jej podstawie wytworzenia konkretnego białka, mogą być modyfikowane przez czynniki zewnętrzne. Właśnie dlatego genotyp każdego człowieka będzie się różnił. Warto również pamiętać, że nawet jeśli u danej osoby wystąpi określony SNP, nie zawsze jest to jednoznaczne z jego ujawnieniem. Można to uznać za zwiększone ryzyko wystąpienia pewnego zaburzenia, jednak to, czy dane zaburzenie wystąpi, będzie zależało również od czynników zewnętrznych [2]. Można to wytłumaczyć w ten sposób:

POLECAMY

  • Jeśli polimorfizm w danym genie spowoduje, że jeden z enzymów będzie produkowany z wadą strukturalną – enzym ujawni się w mniejszym lub większym nasileniu.
  • Predyspozycje genetyczne do określonej choroby, np. cukrzycy, nie muszą się ujawnić, będzie to zależało np. od czynników zewnętrznych.

Badania wykonuje się metodą PCR. PCR, czyli reakcja łańcuchowej polimerazy (Polymeraze Chain Reaction) służy do powielania fragmentów DNA. Z pomocą tej techniki można w krótkim czasie otrzymać miliony kopii określonej sekwencji DNA, a następnie określić jej długość i dokładną budowę. Technika ta często służy do sprawdzenia, czy dana sekwencja w ogóle występuje w badanej próbce. Największymi zaletami tej metody jest wysoka czułość, specyficzność i szybkość wykonania. W przeciwieństwie do innych metod materiał genetyczny wykorzystywany do badania PCR może być w znacznym stopniu zdegradowany, wystarczy niewielka ilość DNA – mniej niż 1 μl [3]. 

Gospodarka folianów

Gen MTHFR zapewnia właściwe przetwarzanie i wchłanianie kwasu foliowego. Jego obecność zapobiega rozwojowi wad cewy nerwowej u płodu. MTHFR koduje enzym katalizujący reakcję redukcji 5,10-metylenotetrahydrofolianu (5,10-MTHF) do 5-metylotetrahydrofolianu (MTHF). Umożliwia przemianę folianów (THF) z diety do aktywnego folianu (5-MTHF) [4]. Dwa najbardziej powszechne polimorfizmy to:

  • C677T,
  • A1298C. 

SNP w genie MTHFR mogą skutkować spowolnieniem lub dezaktywacją przemiany nieaktywnego 5,10-MTHF do aktywnego 5-MTHF, a co za tym idzie – obniżają przemianę homocysteiny w metioninę i tym samym doprowadzają do zaburzenia równowagi substratowej w cyklu metylacji oraz homocysteinurii. 
Mutacja MTHFR C677T rs1801133 ma największe znaczenie kliniczne. Ten SNP powoduje zamianę aminokwasu alaniny w walinę w pozycji 222. łańcucha białka w układzie homozygotycznym val/val. Osobniki homozygotyczne rs1801133 (TT) mają ok. 30% oczekiwanej aktywności enzymatycznej MTHFR, a heterozygoty (CT) mają w przybliżeniu 65% aktywności enzymu, w porównaniu z najczęstszym genotypem rs1801133 (CC) [5]. 
Może być to związane ze zwiększonym ryzykiem:

  • chorób sercowo-naczyniowych,
  • hiperhomocysteinemii,
  • wad cewy nerwowej,
  • zakrzepicy [5]. 

Mutacja A1298C rs1801131, która prowadzi do zamiany glutaminy na alaninę w pozycji 429. łańcucha białka, powoduje podobne zmiany, jednak jest uważana za mniej istotną klinicznie. Niski poziom kwasu foliowego w surowicy i wynikający z tego wysoki poziom homocysteiny (Hcy) w osoczu jest związany z wadami cewy nerwowej u dzieci, stanami neuropsychiatrycznymi, chorobami układu krążenia i nowotworami. U homozygot MTHFR 677 TT poziom folianu w surowicy jest niższy niż u osób z genotypami CT lub CC [6]. Osoby homozygotyczne TT wymagają większego spożycia ryboflawiny i kwasu foliowego, aby utrzymać niski poziom Hcy [4]. 
Kwas foliowy jest głównym czynnikiem wpływającym na stabilność materiału genetycznego dziecka i zapobiega jego uszkodzeniom. Dlatego też kobiety w ciąży są najbardziej narażone na powikłania wynikające z niedoboru kwasu foliowego. Dzieci kobiet z niedoborem witaminy B9 częściej rodzą się z wadami cewy nerwowej, np. bezmózgowiem czy rozszczepem kręgosłupa. Ponadto badania wskazują, że wysokie poziomy homocysteiny i polimorfizmy MTHFR są uważane za czynniki ryzyka powikłań ciąży [7]. 
Odpowiednia dawka kwasu foliowego, witaminy B6 i witaminy B12 wpływa na obniżenie poziomu homocysteiny. Mutacje MTHFR są związane z wyższym poziomem homocysteiny i niższym poziomem kwasu foliowego w osoczu we wczesnej ciąży. Niektóre badania wykazują, że osoby homozygotyczne C677T mają niższy poziom witaminy B12. Suplementacja diety witaminami B9, B6 i B12 służy wzmocnieniu szlaków biochemicznych, które usuwają nadmiar krążącej homocysteiny. Witaminy B6 i B12 pomagają przekształcić homocysteinę w cysteinę i metioninę [8]. 

Metabolizm tokoferoli a gen GSTP1

GSTP1 koduje S-transferazy glutationu, które odgrywają rolę w detoksykacji wątrobowej, wiążą toksyny, zmniejszając ich aktywność i ułatwiając ich eliminację z organizmu, spowalniają procesy neurodegeneracyjne [9]. Warianty genu GSTP1 wpływają na odpowiedź komórek zapalnych w obecności alfa-tokoferolu. Polimorfizm GSTP1 rs1695 określa wpływ alfa-tokoferolu na produkcję IL-6 [10]. Wpływ suplementacji alfa-tokoferolem na produkcję cytokin zapalnych wydaje się więc zależny od genotypu.
Pomimo dowodów na przeciwutleniające działanie witaminy E, duże, randomizowane badania kliniczne nie potwierdziły korzyści witaminy E w zmniejszaniu stanu zapalnego u ludzi. Wydaje się, że wpływ suplementacji diety alfa-tokoferolem na produkcję cytokin zapalnych zależy od genotypu osobnika. Te specyficzne dla genotypu różnice mogą pomóc w wyjaśnieniu niektórych niejednoznacznych wyników badań, w których stosowano witaminę E. W przypadku SNP GSTP1 rs1695 u osób posiadających allele AA lub AG odnotowano wzrost poziomu interleukiny-6 (IL-6) po suplementacji diety alfa-tokoferolem, podczas gdy u homozygot GG odnotowano spadek [10, 11]. 
Polimorfizmy w kluczowych genach metabolizmu witaminy E lub w genach kodujących białka transportujące powodują zmienność w stężeniach witaminy E u badanych mimo podobnego spożycia. Ostatnio opisano kilka SNP w genach odpowiedzialnych za wchłanianie, biodostępność i metabolizm witaminy E oraz uznano je za bardzo istotne w wyjaśnianiu zmienności biodostępności u zdrowych ludzi [12]. Dwa istotne SNP zlokalizowano na genie CD36: rs1761667 oraz rs1527...

Pozostałe 70% treści dostępne jest tylko dla Prenumeratorów

Co zyskasz, kupując prenumeratę?
  • Roczną prenumeratę dwumiesięcznika Food Forum w wersji papierowej lub cyfrowej,
  • Nielimitowany dostęp do pełnego archiwum czasopisma,
  • Możliwość udziału w cyklicznych Konsultacjach Dietetycznych Online,
  • Specjalne dodatki do czasopisma: Food Forum CASEBOOK...
  • ...i wiele więcej!
Sprawdź

Przypisy