Nutrisi Genetik-Epigenetik Dan Kesehatan Kita | El Paso, Texas.
Bagaimana nutrisi epigenetik dan personalisasi berkontribusi pada kesehatan yang optimal?
Sebagian besar dari kita tahu tentang makanan tidak sehat bagaimana pengaruhnya terhadap tubuh kita. Mereka
- Memperlambat Metabolisme
- Tambahkan Berat
- Menyumbat dan mengeraskan arteri dll.
Tetapi sekarang ada makanan dan elemen makanan yang dapat membantu kita dengan cara dan berasal dari tempat yang mungkin tidak kita pikirkan, dan itu adalah DNA kita.
Nutriepigenomics meneliti hubungan antara diet dan biomarker yang dapat dilampirkan atau dihapus dari DNA kita. Ini menghidupkan atau mematikan gen kita.
Studi baru menunjukkan hal itu makanan atau suplemen dapat menyesuaikan ekspresi gen kita, yang dapat mempengaruhi kesehatan kita.
Genomik nutrisi merevolusi praktik nutrisi kesehatan klinis dan publik:
Diet, olahraga, dan paparan lingkungan adalah semua elemen yang telah menunjukkan peran dalam beralih dan mematikan gen melalui epigenetik. Menyesuaikan faktor gaya hidup dapat mengendalikan potensi untuk mengurangi penyakit dan memiliki dampak positif pada kesehatan kita.
Ahli kesehatan dari seluruh penjuru mulai memasukkan epigenetik ke dalam praktik mereka yang bertujuan untuk menyediakan rencana perawatan yang lebih khusus dan individual.
Lapisan informasi seperti diet, gaya hidup, faktor lingkungan, riwayat keluarga, gejala, dan diagnosis bersama dengan epigenetik dapat membantu membimbing seseorang ke keadaan kesehatan yang dioptimalkan, kata Kristy Hall, MS, RNCP, ROHP, ahli gizi fungsional bersertifikat dewan dan pendiri Living Well Nutrition yang menggunakan pengujian epigenetik, konseling nutrisi, dan pendekatan multifaset untuk memberikan pelayanan yang lebih baik kepada kliennya.
15 Mei 2018, Bailey Kirkpatrick Diet, Penyakit & Gangguan, Lingkungan Hidup, Berita & Ulasan
Ahli diet terdaftar memiliki kesempatan untuk membuat rekomendasi diet berbasis genetika yang dapat meningkatkan kesehatan manusia.
Nutrisi adalah salah satu faktor lingkungan utama yang menentukan kesehatan kita. Penyakit kronis meliputi:
- Tipe 2 diabetes
- Penyakit metabolisme
- Penyakit kardiovaskular
- Penyakit saraf
- Berbagai Kanker
- Diprakarsai atau dipercepat oleh nutrisi / makanan
Bidang penelitian nutrisi ini dapat disebut sebagai Genomics Gizi.
Polimorfisme nukleotida tunggal (SNP) adalah perbedaan pasangan basa tunggal dalam DNA. Mereka mewakili bentuk utama dari variasi genetik manusia.
Molekul DNA atas berbeda dari molekul DNA yang lebih rendah pada lokasi pasangan-basa tunggal (polimorfisme C / A)
Genetika nutrisi atau nutrigenetik melibatkan identifikasi, klasifikasi, dan karakterisasi variasi genetik manusia yang memodifikasi metabolisme / pemanfaatan nutrisi dan toleransi makanan Fig1.
Aplikasi: Genetik & Epigenetik
Nutrisi, misalnya, farmasi, adalah penguat kuat ekspresi dan stabilitas genom, dan interaksi gen-nutrisi ini dapat dioptimalkan untuk pencegahan penyakit.
Nutrisi Individual
Janji rekayasa nutrisi untuk kesehatan optimal melalui diet masih berlangsung, tetapi masyarakat memegang harapan positif, sebagaimana dibuktikan dengan penggunaan suplemen makanan.
Penelitian ilmiah menunjukkan bahwa nutrisi dalam makanan dan suplemen berbeda yang kita makan mungkin dapat menyesuaikan atau membalikkan perubahan yang diwariskan. Bukti ini dapat digunakan dalam membuat pilihan gaya hidup yang lebih baik.
Blueberry mengandung antioksidan yang sangat tinggi dan diperkirakan `` makanan super '' ini secara epigenetik dapat mengurangi kerusakan DNA, sehingga melindungi manusia dari kanker dan bahkan mungkin memperlambat penuaan. Jus blueberry dan vitamin C telah terbukti menjadi penghambat metilasi potensial untuk gen MTHFR dan gen DNMT1 pada manusia.
Kim, M., Na, H., Kasai, H., Kawai, K., Li, Y.-S., & Yang, M. (2017). Perbandingan Blueberry (Vaccinium spp.) Dan Vitamin C melalui Efek Antioksidan dan Epigenetik pada Manusia. Jurnal Pencegahan Kanker, 22 (3), 174 181.
Mempelajari apa yang kita makan dan apa fungsinya bagi tubuh kita, terutama dampak epigenetik potensial, hanya selangkah lebih dekat ke kesehatan yang optimal.
Obesitas adalah penyakit multifaktorial yang kompleks, dan pemahaman mekanisme yang mendasari interaksi antara gaya hidup, lingkungan, dan genetika sangat penting untuk mengembangkan strategi pencegahan dan pengobatan yang efektif [1].
Model hewan memberikan peluang unik untuk studi yang sangat terkontrol yang memberikan wawasan mekanistik tentang peran tanda epigenetik spesifik, baik sebagai indikator status metabolisme saat ini maupun sebagai prediktor risiko obesitas dan penyakit metabolik di masa depan. Aspek yang sangat penting dari penelitian pada hewan adalah bahwa mereka memungkinkan penilaian perubahan epigenetik dalam jaringan target, termasuk hati dan hipotalamus, yang jauh lebih sulit pada manusia. Selain itu, kemampuan untuk memanen sejumlah besar jaringan segar memungkinkan untuk menilai beberapa tanda kromatin serta metilasi DNA. Beberapa modifikasi epigenetik ini baik sendiri atau dalam kombinasi mungkin responsif terhadap pemrograman lingkungan. Dalam model hewan, juga dimungkinkan untuk mempelajari beberapa generasi keturunan dan dengan demikian memungkinkan diferensiasi antara transmisi risiko obesitas trans-generasi dan antargenerasi yang dimediasi oleh memori epigenetik status gizi orang tua, yang tidak dapat dengan mudah dibedakan dalam penelitian pada manusia. Kami menggunakan istilah sebelumnya untuk transmisi meiosis risiko tanpa adanya paparan lanjutan sementara yang terakhir terutama memerlukan transmisi langsung risiko melalui pemrograman ulang metabolik janin atau gamet.
(i) Perubahan Epigenetik Pada Anak yang Berhubungan Dengan Nutrisi Ibu Selama Gestasi
Suplementasi gizi ibu, gizi kurang, dan gizi lebih selama kehamilan dapat mengubah deposisi lemak dan homeostasis energi pada keturunannya [11, 13-15, 19]. Terkait dengan efek ini pada keturunannya adalah perubahan dalam metilasi DNA, modifikasi histon pasca-translasi, dan ekspresi gen untuk beberapa gen target, terutama gen yang mengatur metabolisme asam lemak dan pensinyalan insulin [16, 17, 20-30]. Keragaman model hewan yang digunakan dalam studi ini dan jalur metabolisme umum yang terpengaruh menunjukkan respons adaptif yang dilestarikan secara evolusioner yang dimediasi oleh modifikasi epigenetik. Namun, beberapa gen spesifik yang diidentifikasi dan perubahan epigenetik telah divalidasi silang dalam penelitian terkait, dan penyelidikan luas genom skala besar biasanya tidak diterapkan. Hambatan utama untuk membandingkan studi ini adalah perbedaan jendela perkembangan mental yang mengalami tantangan nutrisi, yang dapat menyebabkan hasil yang sangat berbeda. Bukti bahwa perubahan epigenetik adalah kausal daripada dikaitkan dengan perubahan fenotipik keturunan juga diperlukan. Ini akan memerlukan identifikasi respons 'memori' epigenetik yang diinduksi oleh nutrisi parental yang mendahului perkembangan fenotipe yang diubah pada keturunannya.
Studi yang muncul telah menunjukkan bahwa bidang nutrisi ayah dapat mempengaruhi deposisi lemak keturunan dan tanda epigenetik [31]. Satu penyelidikan baru-baru ini menggunakan tikus telah menunjukkan bahwa pra-diabetes ayah menyebabkan peningkatan kerentanan terhadap diabetes pada keturunan F34 dengan perubahan terkait dalam ekspresi gen pankreas dan metilasi DNA terkait dengan pensinyalan insulin [1]. Yang penting, ada tumpang tindih dari perubahan epigenetik di pulau pankreas dan sperma yang menunjukkan pewarisan garis kuman. Namun, sebagian besar studi ini, meskipun menarik dalam implikasinya, terbatas dalam skala penyelidikan genom dan sering menunjukkan perubahan epigenetik yang lemah dan agak sementara yang terkait dengan fenotipe metabolik ringan pada keturunannya.
Transmisi stabil informasi epigenetik di beberapa generasi dijelaskan dengan baik dalam sistem tanaman dan C. elegans, tetapi signifikansinya pada mamalia masih banyak diperdebatkan [36, 37]. Dasar epigenetik untuk transmisi fenotipe kakek-nenek sebagai respons terhadap paparan makanan telah ditetapkan dengan baik, termasuk pada spesies ternak [31]. Studi paling berpengaruh yang menunjukkan efek transmisi epigenetik yang berdampak pada fenotipe keturunan telah menggunakan contoh tikus agouti kuning (Avy) yang layak [38]. Pada tikus ini, penyisipan retrotransposon hulu gen agouti menyebabkan ekspresi konstitutif dan warna bulu kuning konsekuen dan obesitas onset dewasa. Transmisi ibu melalui garis germinal menghasilkan pembungkaman ekspresi agouti yang dimediasi metilasi DNA yang menghasilkan warna bulu tipe liar dan fenotipe ramping dari keturunannya [39, 40]. Yang penting, penelitian selanjutnya pada tikus ini menunjukkan bahwa paparan ibu terhadap donor metil menyebabkan perubahan warna bulu [41]. Satu studi telah melaporkan transmisi fenotipe ke generasi F3 dan perubahan ekspresi sejumlah besar gen dalam menanggapi pembatasan protein di F0 [42]; namun, perubahan ekspresi sangat bervariasi dan hubungan langsung dengan perubahan epigenetik tidak diidentifikasi dalam sistem ini.
Sementara banyak penelitian telah mengidentifikasi perubahan epigenetik terkait diet pada model hewan dengan menggunakan daerah spesifik kandidat, hanya sedikit analisis genom yang dilakukan. Sebuah studi baru-baru ini berfokus pada penentuan dampak epigenetik langsung dari diet tinggi lemak / diet yang menyebabkan obesitas pada tikus dewasa dengan menggunakan ekspresi genom genom dan analisis metilasi DNA [43]. Penelitian ini mengidentifikasi 232 daerah metilasi yang berbeda (DMR) pada adiposit dari kontrol dan tikus dengan kadar tinggi. Yang penting, daerah manusia yang sesuai untuk DMR murine juga dimetilasi secara berbeda dalam jaringan adiposa dari populasi manusia gemuk dan kurus, sehingga menyoroti konservasi evolusioner yang luar biasa di wilayah ini. Hasil ini menekankan pentingnya DMR yang teridentifikasi dalam mengatur homeostasis energi pada mamalia.
(i) Studi asosiasi genetika. Polimorfisme genetik yang terkait dengan peningkatan risiko mengembangkan kondisi tertentu secara apriori terkait dengan gen penyebab. Kehadiran metilasi diferensial di wilayah tersebut menyimpulkan relevansi fungsional dari perubahan epigenetik ini dalam mengendalikan ekspresi gen proksimal. Ada efek genetik cis-acting yang kuat yang mendasari banyak variasi epigenetik [7, 45], dan dalam studi berbasis populasi, metode yang menggunakan pengganti genetik untuk menyimpulkan peran kausal atau mediasi perbedaan epigenom telah diterapkan [7, 46-48] . Penggunaan informasi genetik familial juga dapat mengarah pada identifikasi daerah kandidat penyebab potensial yang menunjukkan metilasi diferensial terkait fenotipe [49].
Dari penelitian ini, diubah metilasi PGC1A, HIF3A, ABCG1, dan CPT1A dan RXRA [18] yang telah dijelaskan sebelumnya telah muncul sebagai biomarker yang terkait dengan, atau mungkin prediktif, kesehatan metabolik yang juga merupakan kandidat yang masuk akal untuk berperan dalam pengembangan penyakit metabolik. .
Variasi epigenetik sangat dipengaruhi oleh variasi genetik yang mendasarinya, dengan genotipe diperkirakan menjelaskan ~20-40% variasi [6, 8]. Baru-baru ini, sejumlah penelitian telah mulai mengintegrasikan data metilom dan genotipe untuk mengidentifikasi lokus sifat kuantitatif metilasi (meQTL) yang terkait dengan fenotipe penyakit. Misalnya, dalam jaringan adiposa, meQTL yang tumpang tindih dengan lokus risiko genetik BMI telah diidentifikasi dalam elemen penambah hulu ADCY3 [8]. Penelitian lain juga telah mengidentifikasi tumpang tindih antara obesitas yang diketahui dan lokus risiko T2DM dan DMR yang terkait dengan obesitas dan DMT2 [43, 48, 62]. Metilasi sejumlah DMR semacam itu juga dimodulasi oleh pemberian makanan berlemak tinggi pada tikus [43] dan penurunan berat badan pada manusia [64]. Hasil ini mengidentifikasi hubungan yang menarik antara variasi genetik yang terkait dengan kerentanan penyakit dan hubungannya dengan daerah genom yang mengalami modifikasi epigenetik sebagai respons terhadap tantangan nutrisi, yang menyiratkan hubungan sebab akibat. Hubungan erat antara variasi genetik dan epigenetik dapat menandakan peran penting mereka dalam menghasilkan variasi individu [65, 66]. Namun, sementara temuan ini menunjukkan bahwa metilasi DNA mungkin menjadi mediator efek genetik, penting juga untuk mempertimbangkan bahwa proses genetik dan epigenetik dapat bertindak secara independen pada gen yang sama. Studi kembar [8, 63, 67] dapat memberikan wawasan penting dan menunjukkan bahwa perbedaan antar individu dalam tingkat metilasi DNA muncul terutama dari lingkungan non-berbagi dan pengaruh stokastik, minimal dari efek lingkungan bersama, tetapi juga dengan dampak genetik yang signifikan. variasi.
Lingkungan prenatal: Dua studi yang baru-baru ini diterbitkan menggunakan populasi manusia yang mengalami variasi 'alami' dalam pasokan nutrisi untuk mempelajari dampak nutrisi ibu sebelum atau selama kehamilan pada metilasi DNA pada keturunan [68, 69]. Studi pertama menggunakan kohort ibu-anak Gambia untuk menunjukkan bahwa variasi musiman dalam asupan metil donor ibu selama kehamilan dan BMI ibu sebelum kehamilan dikaitkan dengan perubahan metilasi pada bayi [69]. Studi kedua memanfaatkan keturunan dewasa dari kelompok Dutch Hunger Winter untuk menyelidiki pengaruh paparan prenatal ke periode akut kekurangan gizi ibu yang parah pada metilasi DNA dari gen yang terlibat dalam pertumbuhan dan metabolisme di masa dewasa [68]. Hasilnya menyoroti pentingnya waktu pemaparan dalam dampaknya pada epigenom, karena efek epigenetik yang signifikan hanya diidentifikasi pada individu yang terpapar kelaparan selama awal kehamilan. Yang penting, perubahan epigenetik terjadi sehubungan dengan peningkatan BMI; Namun, tidak mungkin untuk menetapkan dalam penelitian ini apakah perubahan ini terjadi di awal kehidupan atau konsekuensi dari BMI yang lebih tinggi.
Lingkungan pascakelahiran: Epigenom dibentuk de novo selama perkembangan embrio, dan oleh karena itu, lingkungan prenatal kemungkinan besar memiliki dampak paling signifikan pada epigenom. Namun, sekarang jelas bahwa perubahan memang terjadi pada epigenom 'matang' di bawah pengaruh berbagai kondisi, termasuk penuaan, paparan racun, dan perubahan pola makan. Sebagai contoh, perubahan metilasi DNA pada berbagai gen di otot rangka dan PGC1A di jaringan adiposa telah dibuktikan sebagai respons terhadap diet tinggi lemak [75, 76]. Intervensi untuk menghilangkan massa lemak tubuh juga dikaitkan dengan perubahan metilasi DNA. Studi telah melaporkan bahwa profil metilasi DNA dari jaringan adiposa [43, 64], sel mononuklear darah perifer [77], dan jaringan otot [78] pada pasien obesitas sebelumnya menjadi lebih mirip dengan profil subjek kurus setelah penurunan berat badan. Operasi penurunan berat badan juga sebagian membalikkan perubahan metilasi terkait penyakit hati berlemak non-alkoholik di hati [79] dan dalam penelitian lain menyebabkan hipometilasi dari beberapa gen kandidat obesitas, dengan efek yang lebih menonjol pada subkutan dibandingkan dengan lemak omental (viseral) [64] . Bukti yang terkumpul menunjukkan bahwa intervensi olahraga juga dapat memengaruhi metilasi DNA. Sebagian besar studi ini telah dilakukan pada individu kurus [80-82], tetapi satu studi olahraga pada subjek T2DM obesitas juga menunjukkan perubahan dalam metilasi DNA, termasuk dalam gen yang terlibat dalam transportasi asam lemak dan glukosa [83]. Perubahan epigenetik juga terjadi dengan penuaan, dan data terbaru menunjukkan peran obesitas dalam menambahnya [9, 84, 85]. Obesitas mempercepat usia epigenetik jaringan hati, tetapi berbeda dengan temuan yang dijelaskan di atas, efek ini tidak dapat dipulihkan setelah penurunan berat badan [84].
Perubahan metilasi DNA yang terkait dengan obesitas atau yang disebabkan oleh diet atau intervensi gaya hidup dan penurunan berat badan umumnya sederhana (<15%), meskipun ini bervariasi tergantung pada fenotipe dan jaringan yang dipelajari. Misalnya, perubahan lebih dari 20% telah dilaporkan di jaringan adiposa setelah penurunan berat badan [64] dan hubungan antara metilasi HIF3A dan BMI di jaringan adiposa lebih jelas daripada di darah [52].
Kesimpulan
