То, что вы едите, способно перепрограммировать ваши гены

Обычно люди думают о еде как о калориях, энергии и пропитании. Однако последние данные свидетельствуют о том, что пища также "разговаривает" с нашим геномом, который является генетическим планом, определяющим функционирование организма вплоть до клеточного уровня.

Это общение между пищей и генами может повлиять на ваше здоровье, физиологию и продолжительность жизни. Идея о том, что пища передает важные сообщения в геном животного, находится в центре внимания области, известной как нутригеномика.

Эта дисциплина все еще находится в зачаточном состоянии, и многие вопросы остаются под покровом тайны. Тем не менее, мы, исследователи, уже многое узнали о том, как компоненты пищи влияют на геном.

Я - молекулярный биолог, изучающий взаимодействие между пищей, генами и мозгом в попытке лучше понять, как пищевые сообщения влияют на нашу биологию. Усилия ученых по расшифровке этой передачи информации могут однажды привести к более здоровой и счастливой жизни для всех нас.

Но пока нутригеномика не раскрыла, по крайней мере, один важный факт: наши отношения с пищей гораздо более тесные, чем мы могли себе представить.

Взаимодействие пищи и генов

Если идея о том, что пища может управлять биологическими процессами, взаимодействуя с геномом, кажется удивительной, то для того, чтобы найти доказанный и совершенный пример того, как это происходит, достаточно посмотреть на пчелиный улей. Рабочие пчелы трудятся без остановки, они бесплодны и живут всего несколько недель.

Пчелиная матка, сидящая в глубине улья, имеет продолжительность жизни, которая длится годами, и плодовитость настолько велика, что она рождает целую колонию.

И все же, рабочие пчелы и пчелиная матка - генетически идентичные организмы. Они становятся двумя разными формами жизни из-за пищи, которую они едят. Пчелиная матка питается маточным молочком, а рабочие пчелы - нектаром и пыльцой.

Оба продукта дают энергию, но маточное молочко обладает дополнительным свойством: его питательные вещества могут разблокировать генетические инструкции для создания анатомии и физиологии пчелиной матки.

Как же пища преобразуется в биологические инструкции? Помните, что пища состоит из макронутриентов. К ним относятся углеводы (или сахара), белки и жиры.

Пища также содержит микроэлементы, такие как витамины и минералы. Эти соединения и продукты их распада могут запускать генетические переключатели, которые находятся в геноме.

Подобно выключателям, регулирующим интенсивность освещения в вашем доме, генетические переключатели определяют, сколько определенного генного продукта вырабатывается. Королевское желе, например, содержит соединения, которые активируют генетические контроллеры для формирования органов королевы и поддержания ее репродуктивной способности.

Известно, что у людей и мышей побочные продукты аминокислоты метионина, которые в изобилии содержатся в мясе и рыбе, влияют на генетические циферблаты, важные для роста и деления клеток.

А витамин С играет определенную роль в поддержании нашего здоровья, защищая геном от окислительного повреждения; он также способствует функционированию клеточных путей, которые могут восстановить геном, если он все-таки будет поврежден.

В зависимости от типа пищевой информации, активированного генетического контроля и клетки, которая ее получает, сообщения, содержащиеся в пище, могут влиять на самочувствие, риск заболеваний и даже продолжительность жизни. Но важно отметить, что до сих пор большинство этих исследований проводилось на животных моделях, например, на пчелах.

Интересно, что способность питательных веществ изменять поток генетической информации может распространяться на несколько поколений. Исследования показывают, что у людей и животных диета бабушек и дедушек влияет на активность генетических переключателей, риск заболеваний и смертность внуков.

Причина и следствие
Один из интересных аспектов рассмотрения пищи как вида биологической информации заключается в том, что это придает новый смысл идее пищевой цепи. Действительно, если на наш организм влияет то, что мы съели - вплоть до молекулярного уровня, - то то, что "съела" потребляемая нами пища, также может повлиять на наш геном.

Например, по сравнению с молоком коров, вскормленных на траве, молоко от скота, вскормленного зерном, содержит разное количество и типы жирных кислот и витаминов С и А. Поэтому, когда человек пьет эти разные виды молока, его клетки также получают разные питательные сообщения.

Аналогичным образом, диета матери человека изменяет уровень жирных кислот, а также витаминов, таких как B-6, B-12 и фолат, которые содержатся в грудном молоке. Это может изменить тип пищевых сообщений, достигающих собственных генетических переключателей ребенка, хотя влияет ли это на развитие ребенка, на данный момент неизвестно.

И, возможно, мы тоже являемся частью этой пищевой цепи. Пища, которую мы едим, воздействует не только на генетические переключатели в наших клетках, но и на микроорганизмы, живущие в наших кишках, коже и слизистых оболочках.

Один яркий пример: У мышей расщепление короткоцепочечных жирных кислот кишечными бактериями изменяет уровень серотонина - химического мессенджера, который регулирует настроение, тревогу и депрессию, а также другие процессы.

Пищевые добавки и упаковка
Добавленные в пищу ингредиенты также могут изменять поток генетической информации внутри клеток. Хлеб и крупы обогащены фолатом для предотвращения врожденных дефектов, вызванных недостатком этого питательного вещества.

Но некоторые ученые предполагают, что высокий уровень фолата при отсутствии других естественных микроэлементов, таких как витамин B-12, может способствовать более высокой заболеваемости раком толстой кишки в западных странах, возможно, влияя на генетические пути, контролирующие рост.

Это также может быть связано с химическими веществами, содержащимися в упаковке продуктов питания. Бисфенол А, или BPA, соединение, содержащееся в пластике, включает генетические циферблаты у млекопитающих, которые имеют решающее значение для развития, роста и фертильности.

Например, некоторые исследователи подозревают, что как у людей, так и в животных моделях, BPA влияет на возраст половой дифференциации и снижает фертильность, заставляя генетические переключатели включаться с большей вероятностью.

Все эти примеры указывают на возможность того, что генетическая информация в продуктах питания может быть обусловлена не только их молекулярным составом - аминокислотами, витаминами и тому подобным - но и сельскохозяйственной, экологической и экономической политикой страны или ее отсутствием.

Ученые только недавно начали расшифровывать эти генетические пищевые послания и их роль в здоровье и болезнях. Мы, исследователи, до сих пор не знаем точно, как питательные вещества действуют на генетические переключатели, каковы правила их коммуникации и как рацион питания прошлых поколений влияет на их потомство.

Многие из этих исследований до сих пор проводились только на животных моделях, и многое еще предстоит выяснить о том, что означает взаимодействие между пищей и генами для человека.

Однако ясно, что разгадка тайн нутригеномики, скорее всего, поможет как нынешнему, так и будущим обществам и поколениям.The Conversation

Моника Дус, доцент кафедры молекулярной, клеточной биологии и биологии развития, Мичиганский университет.