Новое исследование выявило участки генома, связанные с особенностями питания и пристрастием к чаю, табаку и винограду.
Вы - это то, что вы едите, и то, что вы едите, может быть закодировано в вашей ДНК. Исследования показали, что генетика играет определенную роль в выборе продуктов, которые кажутся вам вкусными или отвратительными. Но насколько велика ее роль, установить пока не удалось. "Во всем есть генетический компонент, даже если он невелик", - говорит Джоанна Коул, генетик и доцент Медицинской школы Университета Колорадо. "Мы знаем, что существует определенный генетический вклад в то, почему мы едим те продукты, которые едим. Можем ли мы сделать еще один шаг и действительно определить эти области в геноме?"
Новое исследование, проведенное под руководством Коул, позволило сделать еще один шаг к этому. Проведя масштабный геномный анализ, ее группа выявила 481 область генома, или локус, которые непосредственно связаны с особенностями питания и пищевыми предпочтениями. Результаты исследования, еще не прошедшие рецензирование, были представлены в прошлом месяце на ежегодной конференции Американского общества питания. Они основываются на результатах работы Коул и ее коллег, опубликованной в журнале Nature Communications в 2020 г., в которой использовались данные из британского Биобанка - общедоступной базы генетической и медицинской информации 500 тыс. участников. В результате сканирования геномов удалось выделить 194 региона, связанных с характером питания, и 287 регионов, связанных с конкретными продуктами, такими как фрукты, сыр, рыба, чай и алкоголь. Дальнейшее понимание того, как генетика влияет на характер питания, может выявить различия в потребностях в питании или рисках развития заболеваний.
"Одна из проблем многих геномных исследований заключается в том, что они очень небольшие. В них участвует недостаточное количество людей, чтобы можно было достоверно идентифицировать гены. В данном же исследовании участвовала огромная когорта людей, и это очень важно", - считает Моника Дус, доцент Мичиганского университета, которая не принимала участия в новом исследовании, но изучает взаимосвязь между генами и питанием. "Другой момент, который мне показался очень интересным, - это то, что у них так много различных признаков, которые они измеряют в связи с питанием. У них был холестерин, телосложение, социально-экономическое положение".
По мнению Дус, по мере развития исследований подобные геномные анализы могут помочь медицинским работникам и даже политикам решать более серьезные проблемы, влияющие на доступ к продовольствию и здоровье. Вместо того, чтобы навязчиво советовать людям есть то или иное, более действенным будет решение вопроса о том, как сделать так, чтобы не было "продовольственных пустынь" или повысить минимальную заработную плату - то есть решить более масштабные задачи", - говорит она.
Издание Scientific American побеседовало с Коул о новом исследовании и о том, что оно говорит нам о связи между нашей генетикой и пищей.
Что мы знаем о связи между генетикой и питанием?
Исследования в этой области ведутся уже более 100 лет. Одни из самых ранних исследований - это исследования наследуемости. Наследуемость - это количество генетических факторов, влияющих на тот или иной признак. Так, например, рост, который является очень генетически значимым, может иметь наследуемость от 50 до 80%. Но рацион питания, вероятно, имеет очень малую наследуемость, или генетический компонент, поскольку на него влияет множество других важных факторов, таких как социально-экономический статус, культура, воспитание и все остальные факторы, которые не имеют никакого отношения к тому, как вы чувствуете вкус или относитесь к пище. Только после появления новых методов в последние 15 лет или около того мы смогли привлечь тысячи людей, находящихся в отдаленном родстве [для изучения генетических ассоциаций с продуктами питания]. Это позволило устранить "хаотический" компонент окружающей среды, и мы смогли получить более точные оценки наследственности.
В 2020 г. я провела анализ наследуемости, в ходе которого мы просканировали геном в поисках регионов, статистически связанных [с продуктами питания и диетой], и сузили эти регионы. Я обнаружила, что медиана генетического компонента большинства диетических признаков составляет всего около 5%, но это не значит, что эти 5% - ничто. Поскольку сейчас у нас есть большие данные, мы можем изучить эти 5%.
Что вы обнаружили в ходе недавнего анализа геномных ассоциаций?
Мы обнаружили в геноме области, которые, вероятно, влияют на различные диетические признаки, включая потребление фруктов, птицы или рыбы, различных видов кофе или алкоголя. Нам также удалось выявить некоторые генетические ассоциации с более сложными диетическими моделями, например, со здоровым или нездоровым питанием.
Среди генов, оказывающих наиболее сильное влияние на рацион питания, наиболее интересными мне представляются гены вкусовых рецепторов, обонятельных рецепторов и пищеварительных ферментов. К ним относится ген рецептора горького вкуса, который наиболее известен тем, что влияет на потребление крестоцветных овощей, таких как брюссельская капуста. В большинстве случаев мы употребляем в пищу различные продукты, поэтому употребляемые нами продукты часто связаны друг с другом. Но выявленные нами гены обонятельных рецепторов были очень специфичны. Один из них был связан с сыром и ни с чем другим. Один очень специфичен для фруктов. Один очень специфичен для овощей. Один очень специфичен для кофе.
В геноме была обнаружена область для обонятельного рецептора, связанная с потреблением чая - у нее очень интересная история. Исследователи обнаружили генотип, или другую версию генетического варианта, который объясняет способность человека чувствовать запах соединения, называемого бета-иононом. Если у вас одна версия гена обонятельного рецептора, то вы чувствуете запах бета-ионона, а если другая, то вы [менее чувствительны к этому запаху или] вообще его не чувствуете. Оказалось, что бета-ионон содержится во многих продуктах, таких как табак, виноград, апельсиновый сок, папайя, персики, малина, мята и чай. Таким образом, одна из версий этого генотипа может в некоторой степени определять, будете ли вы курить, поскольку он содержится в табаке, или будете ли вы есть виноград, пить апельсиновый сок или чай.
Как вам удалось выявить другие влияния, такие как экологические и социальные факторы?
Это чрезвычайно сложная проблема в области генетики. Одно из основных ограничений, связанных с генетическими ассоциациями с питанием, заключается в том, что на них очень сильно влияет окружающая среда, уровень образования, социально-экономический статус и доход.
Как определить, действительно ли ген влияет на потребление пищи или это другой признак? Хорошим примером может служить ген, повышающий риск развития диабета. Когда вы заболеваете диабетом, вы, как правило, изменяете свой рацион питания, чтобы справиться с этим заболеванием. Если мы найдем ген, который связан с диабетом, то будет похоже, что он также связан с питанием, поскольку диабет связан с питанием.
Я провела анализ, в котором, по сути, взяла генетический вариант, который, как известно, сильно связан, скажем, с потреблением фруктов, и посмотрела, связан ли он также с другими признаками - будь то признак состояния здоровья, например, диабет, или признак образа жизни, например, социально-экономический статус. Если генетический вариант имеет более сильную ассоциацию с чем-то, связанным с окружающей средой, состоянием здоровья или другими внешними факторами, влияющими на потребление пищи, то он, вероятно, не связан с прямым механизмом, таким как пищеварение или вкус. Моя цель - найти гены, которые действительно тесно связаны с потреблением пищи, а не с другими состояниями, потому что я хочу понять, можем ли мы воздействовать на биологические пути этих генов.
Например, мы можем изменить вкусовое соединение, связывающееся с [определенными рецепторами], чтобы вызвать другую реакцию мозга. Возможно, это позволит повысить приверженность людей к здоровому питанию для лечения заболеваний.
В каком направлении Вы хотели бы развивать исследования?
Я думаю, что существует целый ряд исследований и анализов, которые мы можем провести. Эта работа - лишь малая часть. Теперь, когда у нас есть эти области в геноме, давайте разберемся с ними и определим те гены, которые оказывают прямое воздействие на механизм потребления пищи.
Сенсорные механизмы - одна из моих любимых тем, что, как мне кажется, мы можем использовать их в качестве инструмента. Они, как правило, представляют собой рецепторы с замком и ключом, и если мы создадим другой ключ, то, возможно, сможем изменить связывание. Поэтому я думаю, что с научной точки зрения существует потенциал для вмешательства в их работу. Одна из вещей, которая меня особенно интересует, - это понимание того, как наличие различных генотипов, в частности, этих сенсорных генов, изменяет активацию областей удовольствия и вознаграждения в мозге. Интересно, сможем ли мы начать создавать синтетические или даже природные соединения, способные изменять реакцию человека на удовольствие от здоровой или нездоровой пищи - сможем ли мы использовать это как дополнение, чтобы изменить то, как люди любят или не любят пищу. Вкус - это фактически фактор номер один при выборе пищи, даже среди всех других факторов, влияющих на то, будет ли человек есть определенные продукты или нет. Так можем ли мы изменить восприятие вкуса, понимая биологию?
Есть также возможность оценить, действительно ли определенные продукты питания влияют на различные состояния здоровья. К сожалению, в области питания было проведено множество исследований, основанных на корреляции. В них говорится, что тот или иной продукт питания связан со снижением уровня холестерина, но многие из этих исследований не удается провести в рандомизированных контролируемых испытаниях на людях, что очень сложно и дорого.
В генетике существует метод, называемый менделевской рандомизацией, который имитирует рандомизированное контролируемое исследование, что позволяет проверить причинно-следственные, а не корреляционные связи между различными продуктами питания и различными заболеваниями. Выявив эти участки генома, влияющие на потребление пищи, мы можем использовать их в этом методе и получить более подробную информацию о том, на какие заболевания действительно оказывают причинное влияние те или иные продукты питания.
