​

​

​

​

Жученко Наталья Александровна

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ДИЕТОЛОГИЯ:

ГЕНЫ, ЕДА И ЗДОРОВЬЕ

…Сегодня мы имеем принципиально новую парадигму развития человечества в XXI в., возникшую на основе последних достижений генетики - это зарождение персональной, прогностической (предиктивной) и профилактической медицины…�

• Приказ Министерства здравоохранения РФ от 24 апреля 2018 г. N 186 «Об утверждении Концепции предиктивной, превентивной и персонализированной медицины»
• Приказ Министерства здравоохранения РФ от 1 февраля 2019 г. N 42 "Об утверждении ведомственной целевой программы "Развитие фундаментальной, трансляционной и персонализированной медицины"

​

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ДИЕТОЛОГИЯ - ПЕРСОНАЛИЗИРОВАННАЯ МЕДИЦИНА

​

Цели:

​

• сохранить или улучшить здоровье человека,
• предоставить конкретные рекомендации по питанию и пищевым продуктам на основе генетической, фенотипической, медицинской, пищевому статусу и другой информации о человеке,
• мотивировать человека

​

​

Факторы здоровья�

Наиболее управляемым фактором здоровья является питание

«Пища - это тот элемент материальной культуры, в котором более других сохраняются традиционные черты, и в то же время он легче и быстрее других поддается заимствованиям, вариациям, модификациям и новациям.»

«Пища будет вашим лекарством и пища излечит вас» (“… food be your medicine and medicine be your food”)

Гиппократ

«Диета влияет по разному на разных индивидуумов»

Арчибальд Гаррод

​

«Биохимическая индивидуальность», глава «Индивидуальность и питание»

​

Ричард Вилльямс

«Фармакология пищи»

Покровский А.А.

«Ортомолекулярная медицина». Использование пищевых веществ (нутриентов) в качестве фармакологических препаратов

Лайнус Полинг

Термин «нутригеномика»

Р. Бреннан

«Нутритивная геномика: следующий этап постгеномной эры»

Дж. Капут

Р.Л. Родригес

390 лет до РХ

1900

​

1968

1975

1956

1975

2004

2020

Исторический вектор молекулярной диетологии

«Молекулярная диетология»

Современные парадигмы�

• Геномы всех людей, не исключая и однояйцевых близнецов, различны
• Неповторимость генетической конституции во многом определяет здоровье и особенности развития заболевания у каждого конкретного человека
• Все процессы жизнедеятельности человека генетически контролируются, а так же зависят от условий среды, в которых реализуется уникальная наследственность каждого человека

​

Вне круга явлений наследственности нет ни здоровья, ни болезней

*ЦСР «Северо-Запад» по данным NCD Risk Factor Collaboration

Дефицит при изобилии

​

Новые тренды современной медицины

1. Геном
2. Транскриптом
3. Протеом
4. Метаболом
5. Микробиом
6. Эпигеном
7. Экспосом
8. Данные визуализирующих методов
9. Данные биосенсоров
10. Социальные графы

Какие области охватывает молекулярная диетология?

Молекулярная диетология

Информационные технологии

Нутригеномика

Биоинформатика

Диетология

Фудомика

Пищевые технологии

Биоэлементо-логия

OMICS

технологии

АПК

Новые ресурсы в оценке здоровья…

Современные «индикаторы физиологических и патологических биологических процессов»

• ПЦР на отдельные генетические варианты (обычно в пределах 1-100 SNP)
• Микрочипы (десятки тысяч SNP)
• Технологии NGS (экзом или геном)

​

​

​

​

Модель заболевания (дизисом)

Гены кодируют вкусовые рецепторы

– от восприятия вкуса зависят предпочтения в еде

Гены кодируют ферменты, расщепляющие питательные вещества

Гены кодируют белки, транспортирующие питательные вещества из ЖКТ в кровь и к другим органам

Гены кодируют белки, выводящие ненужные вещества из организма

«В процессе своего эволюционного развития в течение продолжительного времени группы людей были вынуждены приспосабливаться к естественным биотическим условиям среды, включая систему растительного и животного происхождения. Становление сбалансированности системы питания связано с функциональным генетическим полиморфизмом ферментных систем, транспортных и других белков в человеческих популяциях, что сопровождалось естественным отбором на протяжении десятков и сотен поколений.»

Спицын В.А.

Генетические особенности влияют на нашу способность усваивать и перерабатывать пищу

Пища влияет на активность генов

Индивидуальные требования к питанию и пищевым веществам

Нутриенты участвуют в эпигенетических модификациях

• На уровне регуляции транскрипции – посредством метилирования ДНК и гистонов;

​

• На уровне регуляции трансляции – посредством остановки трансляции мРНК с помощью микроРНК.

OMICs технологии

​

​

«Используя суффикс „-ом“, вы показываете, что принадлежите к абсолютно новой увлекательной области науки»

Alexa McCray

«Омиксными» принято называть технологии, основанные на достижениях геномики, транскриптомики, протеомики, метаболомики, то есть наук, которые изучают, как устроен геном и как реализуется закодированная в нем информация.

​

Любой биологический механизм строится на множестве звеньев, и только через понимание взаимодействия внутри и между различными уровнями молекулярной оценки существует возможность улучшить представление и получить новую информацию о патогенезе заболеваний.

OMICs биомаркеры ожирения�

Геномика. Выявлено 90 361 SNP (связанных с ожирением).

Эпигеномика. EWAS - изменения метилирования ДНК 187 генетических локусов, связанных с ИМТ.

Транскриптомика. Перспективные биомаркеры (мРНК) и 33 (нкРНК) (вариабельная экспрессия генов регуляторов адипогенеза, воспаления и чувствительности к инсулину).

Протеомика. Биомаркеры: фактор комплемента B (CFAB), фактор комплемента H (CFAH), фактор комплемента I (CFAI), С-реактивный белок (CRP) и др.

Метаболомика. Биомаркеры: высокие уровни аминокислот (BCAA), низкие уровни глицина, высокие уровни ацилкарнитинов, жирных кислот и некоторых фосфолипидов в плазме.

Стратификация пациентов,

профилактика, лечение.

«The relationship between polyphenols and miRNAs: A novel therapeutic strategy for metabolic associated fatty liver disease»

Роль miRNAs в ключевых изменениях патогенеза неалкогольной жировой болезни печени.

Влияние полифенолов на miRNAs, ассоциированные с MAFLD.

Полифенолы являются вторичными метаболитами, которые в изобилии содержатся во фруктах и овощах, а также в других продуктах включая кофе, чай, красное вино и темный шоколад. Полифенолы обладают различными терапевтическими свойствами: такими как антиоксидантное, противовоспалительное, противодиабетическое, противоаллергическое, противомикробное и противоопухолевое действие, а также улучшают липидный обмен.

doi: 10.14744/hf.2021.2021.0037

Современные тренды

• Затраты на секвенирование генома быстро снижаются; секвенирование может стать более доступным…
• Высокопроизводительные платформы создают терабайты геномных, транскриптомных, протеомных и метаболомных данных – «big data»…
• Анализ больших данных позволяет выявлять новые биомаркеры заболевания (т.е. обнаруживать диагностические или прогностические факторы)…
• Для анализа данных требуется разработка вычислительных платформ, при помощи высокотехнологичных инструментов, таких как искусственный интеллект и машинное обучение (высокая скорость обработки данных, происходящих в режиме реального времени)…для поиска биологических путей, связанных со здоровьем и болезнями.

​

Пища должна эффективно способствовать сохранению здоровья населения

16

ДОКТРИНА ПРОДОВОЛЬСТВЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

ДОКТРИНА ПРОДОВОЛЬСТВЕННОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ

Foodomics - новый комплексный подход к продовольствию и питанию…

Система биотрансформации

Наличие продовольственных ресурсов является основополагающим условием существования и воспроизводства современной цивилизации, а их качественные и количественные характеристики определяют состояние здоровья нации.

​

​

Пищевые технологии

• Аддитивные технологии и новые материалы в производстве пищевых продуктов
• Технологии направленной модификации состава и свойств животного и растительного сырья
• Технологии сохранения биоактивных веществ при производстве продуктов питания
• Технологии формирования повышенной биодоступности компонентов сырья

​

​

Модификация сырья в процессе его технологической обработки

​

​

Прижизненная модификация сырья

- Внесение функционального ингредиента в продукт

​

- Изменение содержания в продукте микронутриентов

​

- Изменение параметров технологического воздействия

- Получение животного сырья с заданным компонентным составом за счет применения специальных кормов, обогащенных теми или иными нутриентами

​

- Получение растительного сырья нужного состава за счет применения специальных удобрений, добавок для почв

19

Оценка влияния потребления активной формы витаминов группы В (в виде метилфолата, пиридоксина гидрохлорида и метилкобаламина) в составе разработанных продуктов на уровень гомоцистеина у людей с предрасположенностью к нарушению метаболизма витаминов группы В (фолатного цикла)

Краткая схема проведения исследований

Средний уровень гомоцистеина среди исследуемых составил 11,1 мкмоль/л. В среднем среди всех исследуемых наблюдалось снижение уровня гомоцистеина на 14,4% (p=0,028)

Наличие полиморфизмов в генах фолатного цикла определяли на амплификаторе CFX96 (Bio Rad, США)

Определение уровня гомоцистеина в крови проводилось на анализаторе aArchitect 12000sr, США

Анализ состава тела методом биоимпедансметрии проводили с

использованием прибора АИСТ

Выявлена корреляции между уровнями гомоцистеина и индексом массы тела p≤6,74*10^-5

Клиника…Переход от стандартных протоколов лечения �к индивидуальной профилактике и лечению�

Предрасположенность к заболеваниям

Предрасположенность к нарушению метаболизма

• Железа
• Липидов
• Углеводов
• Витаминов…

«трансляция фундаментальных знаний в клинические исследования, а клинические исследования в практику…»

Обмен некоторых нутриентов тесно связан с генотипом

В Российской Федерации распространенность дефицита витамина D среди населения составляет 43–63%, в Европе – 57–64%, в США – 36%.

Действие витамина D на организм определяется характером экспрессии гена VDR - рецептора витамина D. Ген является -ядерным фактором транскрипции, обеспечивающим влияние витамина D на транскрипцию 2000 генов

​

2020

Эффект

VDR

Адекватный уровень витамина D определяется как концентрация 25(ОН)D более 30 нг/мл (75 нмоль/л),

недостаточность — концентрация 25(ОН)D 21–30 нг/мл (51–75 нмоль/л),

дефицит — менее 20 нг/мл (50 нмоль/л)

​

Генетическое

тестирование

Обогатить питание продуктами с высоким содержанием витамина D

×

Персонализированный

(корректирующего назначения)

рацион

Реальность!

Что может быть?

“Думать глобально, действовать локально”

А.Л. Барабаши

THE CONCEPT OF THE PERSONAL VITAMIN D RESPONSE INDEX (на основе OMICs технологий)

• VitDmet - 71 человек пожилого возраста (> 60 лет) с предиабетом, ежедневно в течение 5 месяцев получали три различные дозы витамина D3.

​

• VitDbol - 35 молодых (18-30 лет) здоровых субъектов однократно получили 2000 мкг витамина D3.

doi:10.1016/j.jsbmb.2016.12.011

Материалы социологического опроса

Необходимость в специалистах, которые могут грамотно использовать новые знания

Образование единственный независимый предиктор грамотного использования новых методов, новых технологий в клинической практике

• Как знания о геноме, транскриптоме, протеоме, метаболоме человека меняют современную диетологию
• Инструменты современного врача: геномные и постгеномные технологии (OMICs технологии), инструментальные и лабораторные методы оценки нутритивного статуса, IT-технологии
• Ключевые геномные биомаркеры для подбора индивидуального рациона питания
• Важность оценки элементного статуса
• Возможность создания и применения новых продуктов
• Можно ли отложить начало и замедлить скорость развития болезни изменяя питание

Ответы на следующие вопросы:

Здоровье – это «капитал»!!!

БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ!