Személyre szabott táplálkozás és elhízás

Lu Qi

Táplálkozási Tanszék, Harvard Közegészségügyi Iskola, Boston, Massachusetts, USA, és Hálózati Orvostudományi Osztály, Orvostudományi Intézet, Brigham és Női Kórház és Harvard Orvosi Iskola, Boston, Massachusetts, USA

Absztrakt

Az elmúlt évtizedekben a táplálkozással kapcsolatos rendellenességek, például az elhízás, az Egyesült Államokban és az egész világon gyorsan növekedtek. A hagyományos táplálkozási kutatások különféle ételeket és tápanyagokat társítottak az elhízáshoz. A genomika legújabb fejleményei a testtömeget meghatározó genetikai variánsok és a kapcsolódó étrendi tényezők, például az energiafogyasztás és a makrotápanyagok azonosításához vezettek. Ezenkívül meggyőző bizonyítékok támasztották alá a genetikai variációk és az étrendi tényezők közötti kölcsönhatásokat az elhízással és a testsúly változásával kapcsolatban. Sőt, a közelmúltban újabb, más „omikusságból” származó adatok, például az epigenomika és a metabolomika adatai azt sugallják, hogy az emberi test globális jellemzői és az étrendi tényezők közötti összetettebb kölcsönhatások több szinten is létezhetnek az egyének elhízásra való hajlamának befolyásolásában; és javasolták a „személyre szabott táplálkozás” koncepcióját ezen új ismereteknek a hagyományos táplálkozási kutatásokkal való integrálása érdekében, abban a reményben, hogy végül az emberközpontú diétás beavatkozást támogassák az elhízás és a kapcsolódó rendellenességek enyhítésére.

Bevezetés

Az elhízás az egyik legfőbb táplálkozással kapcsolatos rendellenesség, amelynek gyors növekedése az Egyesült Államokban és sok más országban párhuzamosan a hagyományos, táplálkozási szempontból sűrűbb táplálkozási szokásoktól való drámai elmozdulással az energiadúsabb és egészségtelenebb szokások felé irányul (1,2). ). A táplálkozás fontossága az elhízás megelőzésében és kezelésében nagy figyelmet kapott a közegészségügyi szakemberek részéről (3,4).

Az elhízás etiológiája multifaktoriális, és összetett kölcsönhatásokat tartalmaz az étrendi tényezők és a különféle „belső” (pl. Genomi, epigenomikus és anyagcsere profilok) vagy „külső” (pl. Életmód) expozíciók között. Az elmúlt 10 év gyors fejlődésnek tett tanúbizonyságot a genomika kutatásában, amely nagy előrelépéseket tett a testtömeg-szabályozáshoz és az elhízáshoz kapcsolódó genetikai változatok kimutatásában (5). Ezenkívül a feltörekvő adatok azt mutatták, hogy a genetikai variánsok kölcsönhatásba léphetnek az étrendi tényezőkkel az elhízás és a súlyváltozás kapcsán (6–9). Ezenkívül az emberi test egyéb globális jellemzőivel, például az epigenomikával és a metabolomikával kapcsolatos legújabb tanulmányok azt mutatják, hogy az egyének elhízásra való hajlamának befolyásolásában összetettebb interakciók létezhetnek több szinten, és ezek integrálására a „személyre szabott táplálkozás” koncepcióját javasolták. új előrelépések a hagyományos táplálkozási kutatással.

Kulcsüzenetek

A táplálkozási tényezők vagy étkezési szokások egy csoportja összefügg az elhízással; e tényezők többségére vonatkozó adatok azonban továbbra sem következetesek.

A felmerülő bizonyítékok alátámasztják a genetikai tényezők és az étrendi tényezők közötti potenciális kölcsönhatást az elhízással kapcsolatban.

A személyre szabott táplálkozás nagy ígéretet jelent arra, hogy megértsük az egyes élelmiszerekre és tápanyagokra adott válaszok közötti különbségeket, és ezek az ismeretek közegészségügyi előnyökké válnak.

Ez a cikk összefoglalja a táplálkozással, a genomikával, a gén-diéta interakcióval és az elhízással kapcsolatos egyéb omikusi vizsgálatokkal kapcsolatos közelmúltbeli előrelépéseket, és különösképpen foglalkozik a „személyre szabott táplálkozással” ezen ismeretek integrálásában, valamint az elhízás és a kapcsolódó rendellenességek enyhítésében a személyközpontú diétás beavatkozásokban való lehetséges alkalmazásban . A cikk nem tekinti átfogóan a kapcsolódó területek publikációit, csupán példaként mutatja be a mintában szereplő eredményeket.

Ételek, tápanyagok, étkezési szokások és elhízás

Az elhízás etiológiájának gyökere az étrendi energiafogyasztás és az energiafogyasztás közötti egyensúlyhiány. Az emberi evolúció előnyben részesítette az energiasűrű és zsíros ételek preferálását az ősök éhínségének való kitettség következtében (10). Ezáltal az emberek fogékonyak a modern obesogén környezetekre az energiabevitel növekedése és az elhízás kockázatának későbbi emelkedése szempontjából. A Nemzeti Egészségügyi és Táplálkozási Vizsgálat (NHANES) adatai az energiafogyasztás markáns felfelé tolódását mutatták, ami a férfiaknál 7% -kal, a nőknél 22% -kal nőtt 1971 - 1974 és 1999 - 2000 között (11), párhuzamosan a gyors az elhízás növekedése ugyanabban az időszakban.

I. táblázat

Válogatott vizsgálatok a gén - étrend/életmód kölcsönhatásokról megfigyelési vizsgálatokban és randomizált klinikai vizsgálatokban.

Tanulmányok Tanulmánytervezés Étrend/életmód tényezők Genetikai tényezők

Kohort tanulmányok
Qi Q és mtsai. 2012 (7)	Három kohorsz; n = 6934, 4423 és 21 740	Cukorral édesített italok	32 BMI- és elhízással kapcsolatos változatok	A zsíros genetikai asszociációkat a cukorral édesített italok bevitele módosította
Qi Q és mtsai. 2012 (59)	Két kohorsz; n = 7 740 és 4,564	Fizikai aktivitás és tévézés	32 BMI- és elhízással kapcsolatos változatok	A BMI-re gyakorolt genetikai hatások erősebbek voltak azoknál, akik alacsony fizikai aktivitással vagy hosszabb órás televíziós nézéssel jártak
Ahmad S és mtsai. 2013 (60)	n = 111,421	A fizikai aktivitás	12 BMI- és elhízással kapcsolatos változatok	A BMI-re és az elhízás kockázatára gyakorolt genetikai hatások alacsonyabb fizikai aktivitásúaknál erősebbek voltak
Véletlenszerű klinikai vizsgálatok
Xu M és mtsai. 2013 (80)	2 éves beavatkozás; n = 734	Fogyókúrás étrendek	BCAA-hoz társított PPM1K SNP rs1440581	Az étkezési zsír jelentősen módosította a testsúly, az éhomi inzulin és az inzulinrezisztencia változásának genetikai hatásait
Mattei J és mtsai. 2012 (53)	2 éves beavatkozás; n = 591	Fogyókúrás étrendek	Cukorbetegséggel társított TCF7L2 SNP rs7903146	Az étrendi zsírbevitel kölcsönhatásba lépett a TCF7L2 genotípussal a BMI, a teljes zsírtömeg és a törzs zsírtömegének változásaihoz viszonyítva
Heni M és mtsai. 2012 (62)	9 hónapos beavatkozás; n = 304	Csökkent zsírtartalom és megnövekedett rostbevitel	Cukorbetegséggel társított TCF7L2 SNP rs7903146	A rostbevitel jelentősen módosította a fogyás genetikai hatásait
Zhang X és mtsai. 2012 (9)	2 éves beavatkozás; n = 742	Fogyókúrás étrendek	Az elhízással kapcsolatos FTO SNP rs1558902	A magas fehérjetartalmú étrend kölcsönhatásba lépett az FTO genotípussal a fogyás, valamint a testösszetétel és a zsíreloszlás javítása kapcsán
Erez G és mtsai. 2011 (63)	2 éves diétás beavatkozás; n = 322	Fogyókúrás étrendek	LEP SNP-k	A LEP SNP jelentősen javította a súly visszanyerésének előrejelzését a fogyás után

BCAA = elágazó láncú aminosav; BMI = testtömeg-index; CVD = szív- és érrendszeri betegségek; SNP = egy nukleotid polimorfizmus.

A fogyás és fenntartás genetikai módosítása diétás beavatkozásokkal

A bizonyítékokon alapuló megelőzés és kezelés főként a randomizált klinikai vizsgálatok bizonyítékaira támaszkodik, amelyek relevánsabbak az elhízás megelőzését szolgáló étrendi beavatkozások jövőbeli fejlesztése szempontjából. A gén-diéta kölcsönhatásokat vizsgáltuk a POUNDS LOST vizsgálatban, egy 2 éves diétás beavatkozási tanulmányban, amely négy súlycsökkentő étrendet hasonlított össze 811 túlsúlyos vagy elhízott felnőtt között (18). Egy tanulmányban azt tapasztaltuk, hogy az inzulinnal és a cukorbetegséggel összefüggő IRS1 gén közelében lévő egy nukleotid polimorfizmus (SNP) rs2943641 jelentősen kölcsönhatásba lépett a szénhidrátbevitellel a súlycsökkenéshez viszonyítva (P interakció esetén 15 g rost/1000 kcal). Heni és mtsai. a közelmúltban megállapította, hogy a cukorbetegséggel társult TCF7L2 SNP rs7903146 CC genotípusa nagyobb súlyvesztéssel járt együtt a magas rostbevitelű résztvevőknél, de nem azoknál, akiknél alacsony a rostbevitel (I. táblázat) (62). Egy másik 2 éves diétás beavatkozási kísérlet során kiderült, hogy a leptin gén genetikai variánsai (LEP; SNPs rs4731426 és rs2071045) szignifikánsan összefüggenek a súly visszaszerzésével a 6 hónapos fogyás után. Ezenkívül azt találták, hogy a genotípus hozzáadása jelentősen, 34% -kal javította a súlyvisszanyerés prediktív értékét (I. táblázat) (63).

Egyéb omics - diéta kölcsönhatások és elhízás

A genomika mellett az emberi test más globális jellemzői is befolyásolhatják a táplálkozási tényezőkre adott választ és az elhízás kockázatát, ezt bizonyítják az „omikussal” végzett vizsgálatok, például az epigenomika és a metabolomika felmerülő adatai. Szó szerint az epigenomika jelentése „a genetika tetején”, és olyan örökletes változásokként határozható meg, amelyek a gén expresszióját olyan mechanizmusokon keresztül befolyásolják, amelyek nem társulnak a DNS-szekvencia egyidejű változásával, például a DNS-metilációval, a hiszton-módosításokkal és a mikro-RNS-vel (miRNS) ( 64,65). Úgy gondolják, hogy a prenatális táplálkozás kulcsfontosságú szerepet játszik az epigenóm tartós változásainak kialakításában, amely összeköti a korai fejlődési és a felnőttkori betegség kockázatát. Az éhínség előtti táplálkozási kihívások prenatális expozíciója összefügg az elhízás, a magas vérnyomás és a cukorbetegség későbbi életkori kockázatával (66–68). Számos friss tanulmány (69,70) azt találta, hogy a méhen belüli éhínségnek való kitettség befolyásolhatja bizonyos gének metilációs állapotát. Egy nemrégiben készült tanulmányban Ortega et al. (71) arról számolt be, hogy az elhízás a miR-140-5p, miR-142-3p és miR-222 jelentős növekedésével és a miR-532-5p, miR-125b, miR-130b, miR-221 jelentős csökkenésével volt összefüggésben., miR-15a, miR-423-5p és miR-520c-3p. Ezenkívül kiderült, hogy a műtétek által kiváltott fogyás a miRNS profil megváltozásához vezetett; az étrend által kiváltott fogyás azonban nem változtatta meg szignifikánsan a miRNS-szintet.

A metabolizmus a metabolikus profilt (metabotípus) jellemzi, alacsony molekulatömegű vegyületek széles skálájának egyidejű mérésével (72,73). Egy nemrégiben készült tanulmányban (74) Wang et al. profilozott plazma metabolitokat LC-MS platform segítségével a Framingham utódok tanulmányában, és három elágazó láncú aminosavat (BCAA), leucint, izoleucint és valint, valamint két aromás aminosavat (AAA), fenilalanint és tirozint azonosított, megjósolva a cukorbetegség kockázatát . Érdekes módon ezekről az aminosavakról kiderült, hogy változnak az étrendi beavatkozásokra adott válaszként, és az elhízáshoz kapcsolódnak egy tanulmánycsoportban (75,76).

Személyre szabott táplálkozás és elhízás

A táplálkozási kutatás egyik fő célja az élelmiszerek és tápanyagok szerepének vizsgálata a betegségek okaiban és megelőzésében, hogy az egészségügyi ajánlások minél magasabb színvonalúak legyenek. A táplálkozási ajánlásban jelenleg egy mindenki számára megfelelő stratégiát fogadnak el; és egy ilyen megközelítés lényeges leegyszerűsítést és annak feltételezését igényli, hogy nincs külön személyek közötti eltérés. A genomikából és más omikai vizsgálatokból származó bizonyítékok felhalmozódása azonban azt sugallja, hogy az ilyen egyszerűsítés és feltételezés valószínűleg félrevezető. A közelmúltban javasolták a „személyre szabott orvoslás” fogalmát, amelyben a betegeket egyéni jellemzőik alapján kezelik (77). A személyre szabott orvostudománynak várhatóan előnyös lesz a genomikai információk és a fiziológiai állapotok több nagy teljesítményű omikai módszerrel történő kombinálása. Ennek a koncepciónak megfelelően a „személyre szabott táplálkozás” kifejezetten a táplálkozással kapcsolatos egészségügyi problémákkal foglalkozik azáltal, hogy összekapcsolja a hagyományos táplálkozási kutatásokat különböző omikai módszerekkel, remélve, hogy alaposan megértik a táplálkozási tényezők és az emberi test különböző globális jellemzői közötti összetett kölcsönhatásokat, és segítenek meghatározni. táplálkozási ajánlások, amelyek jobb hatékonyságú egyénre szabhatók.

Összegzés

A személyre szabott táplálkozás a hagyományos táplálkozástudomány és az omika kutatásával kötött házasságból származik, és egyidejűleg a genomban, az epigenomban, az anyagcserében és a különböző szinteken tapasztalható étrendi tényezőkkel való kölcsönhatásokat tanulmányozza. Ebben az esetben a személyre szabott táplálkozás célja a többszintű információk integrálása a táplálkozás és az egészségügyi rendellenességek, például az elhízás közötti kapcsolat átfogó és pontos jellemzésére.

A személyre szabott táplálkozás nagyon ígéretes, hogy megértsük az egyes élelmiszerekre és tápanyagokra adott válaszok közötti eltéréseket, és ezek az ismeretek közegészségügyi hasznot jelentenek. Vannak példák, amelyek a táplálkozás és az elhízás kapcsolatának megfejtésében tükrözik a rendszerszemlélet néhány diadalát. Mégis sok kihívás létezik, és a táplálkozás - omika felület térképe még korántsem teljes. Míg a teljes populációalapú táplálkozási ajánlások továbbra is hatékonyak lehetnek az egészség javításában, a személyre szabott beavatkozás hatékonyabb lenne az elhízással kapcsolatos rendellenességek csökkentésére, különösen a genetikai felépítés által meghatározott magas kockázatú populációk körében. Megalapozott bizonyítékot kell szerezni a személyre szabott diétás beavatkozás gyakorlati alkalmazása előtt.

Köszönetnyilvánítás

Érdeklődési nyilatkozat: