Capitol: 6 Factori contextuali: gazdă, dietă/mediu și starea de sănătate

PREZENTARE GENERALĂ

În sesiunea 3, moderată de Suzanne Murphy și John Muyonga, șase vorbitori reprezentând o gamă geografică largă au discutat despre factorii contextuali legați de genetica și fiziologia gazdei, dieta și mediul și starea de sănătate. Acest capitol rezumă prezentările lor și discuțiile care au urmat, cu puncte majore evidențiate aici și în Caseta 6-1.

factori

Pentru a începe sesiunea, Patrick Stover a declarat că o serie de procese fiziologice pot fi modificate în moduri care modifică ceea ce poate fi sau nu necesarul de nutrienți. Genetica este unul dintre acești modificatori. El a arătat dovezi care ilustrează faptul că, deși cele mai puternice dovezi pentru o genă legată de dietă rămân pentru gena lactazei și evoluția acesteia pentru a permite toleranța la lactoză, există dovezi ale conceptului de probă pentru mai multe alte gene legate de dietă. Dar adevărata întrebare, a spus el, este dacă variația genetică a genelor legate de dietă contează în ceea ce privește cerințele nutriționale. Potrivit lui Stover, majoritatea genelor care au un efect crescut asupra necesităților nutriționale sunt, de asemenea, factori cu risc ridicat de avort spontan, majoritatea concepțiilor nefiind procedate la naștere și, astfel, fiind selectate în mod natural. El a explicat cum variația unei variante obișnuite legate de folat este un exemplu rar de genă legată de dietă care are efect. În 2015, Organizația Mondială a Sănătății (OMS) a folosit aceste cunoștințe pentru a elabora noi linii directoare pentru concentrațiile de folat de celule roșii din sânge pentru femeile în vârstă de reproducere.

Anura Kurpad nu numai că este o variație a normei pentru fiziologia umană, dar este și ereditară. În opinia sa, necesarul mediu estimat (EAR) și nivelul de admisie superior tolerabil (UL) nu sunt singurele

CUTIE 6-1
Prezentare generală a punctelor prezentate de vorbitori individuali
  • Genetica este unul dintre mai mulți modificatori care pot schimba procesele fiziologice în moduri care afectează necesarul de nutrienți. Deși cele mai puternice dovezi pentru o genă legată de dietă rămân pentru gena lactazei și evoluția acesteia pentru a permite toleranța la lactoză, există dovezi ale conceptului pentru alte câteva gene legate de dietă (Stover).
  • Deoarece măsurătorile inițiale ale aportului obișnuit, stării nutrienților și compoziției corpului sunt atât de importante în studiile controlate randomizate pentru necesitățile de nutrienți, este esențial ca subiecții să fie „adaptați” înainte de colectarea acestor măsurători. Poate avea consecințe economice dacă stabiliți cerințe de administrare inexacte, ca urmare a faptului că nu aveți subiecți adaptați corespunzător înainte de a le studia (Kurpad).
  • Infecțiile pot afecta metabolismul nutrienților și, în consecință, necesarul de nutrienți în mai multe moduri. Două seturi de recomandări privind aportul de nutrienți ar putea fi luate în considerare: una pentru țările dezvoltate, cealaltă pentru țările în curs de dezvoltare cu indemnizație pentru infecții (Adu-Afarwuah).
  • Printre alte modificări fiziologice cu vârsta, până la vârsta de 70 de ani, oamenii au pierdut, în medie, 40% din masa și forța musculară. La fel și cu masa osoasă. Este important nu doar pentru răspunsurile fiziologice și metabolice la aporturile de nutrienți, ci și pentru rezultatele funcționale (de exemplu, riscul de căderi) și ale bolilor cronice (Nowson).
  • Există mulți factori ai stării gazdei, dietetici și de mediu care pot afecta biodisponibilitatea, modificând astfel cerințele fiziologice și dietetice. Este necesară o explorare mai aprofundată a Organizației pentru Alimentație și Agricultură/Organizația Mondială a Sănătății. Datele privind consumul de alimente la nivel global. Este necesară o platformă de instrumente pentru a estima biodisponibilitatea într-un mod armonizat, care să permită comparații între țări (Gibson).
  • Variația datelor privind biodisponibilitatea între țările din Asia de Sud-Est reflectă complexitatea dietei din țările asiatice. Nu valorile în sine trebuie armonizate, ci abordările utilizate pentru estimarea acestor valori. Fiecare țară folosește în continuare propriile sale metode, în ciuda unui raport de armonizare din 2005 care aborda modul de estimare a biodisponibilității (Fahmida).

două valori de referință ale aportului de nutrienți care trebuie măsurate. Variabilitatea este un alt lucru. El nu a putut pur și simplu să „apuce” participanții la studiu „de pe drum” și să-i înscrie în studii randomizate controlate (ECA) pentru necesitățile de nutrienți, a spus el. Deoarece măsurătorile inițiale ale aportului obișnuit, stării nutrienților și compoziției corpului sunt atât de importante, subiecții trebuie „normalizați” înainte de a măsura aceste valori. Potrivit lui Kurpad, consecințele neadaptării subiecților înainte de a le studia într-un RCT pot avea consecințe economice (de exemplu, dacă subiecții consumă cantități mai mari de nutrienți atunci când sunt înscriși, cerințele lor de aport vor părea a fi mai mari

decât ar fi altfel). În încheiere, printre alte reflecții, Kurpad s-a întrebat dacă EAR ar trebui să fie reconsiderată din punct de vedere filosofic în ceea ce privește ceea ce este „necesar” versus „suficient”. El a subliniat că, în prezent, EAR pentru proteine, de exemplu, este aportul minim, nu optim, care asigură echilibrarea aportului cu pierderile zilnice.

Următorii doi vorbitori s-au axat pe starea de sănătate și efectul acesteia asupra necesităților de aport nutritiv. În prezentarea sa asupra rolului infecțiilor, Seth Adu-Afarwuah a subliniat că, în ciuda reducerilor masive în ultimii 15 ani a bolilor infecțioase la copiii cu vârsta sub 5 ani, astfel de boli reprezintă încă un procent ridicat al mortalității copiilor la nivel mondial. El a enumerat patru moduri în care infecțiile pot afecta metabolismul nutrienților și, în consecință, necesarul de nutrienți: (1) scăderea consumului de alimente, (2) absorbția sau reabsorbția nutrienților, (3) pierderea nutrienților corpului (adică risipa) și (4) )) absorbția, devierea sau sechestrarea nutrienților corpului. El a folosit exemple din literatură pentru a ilustra fiecare. Unul dintre semnele distinctive ale infecției este defalcarea sau pierderea proteinelor musculare, a spus Adu-Afarwuah, cu referire la al treilea mecanism. Datele din mai multe studii au arătat toate asocieri între infecție și pierderea de azot sau proteine. În concluzie, Adu-Afarwuah a sugerat luarea în considerare a două seturi de recomandări: una pentru țările dezvoltate, cealaltă pentru țările în curs de dezvoltare cu indemnizație pentru infecții.

Caryl Nowson a continuat discuția despre starea de sănătate, dar în contextul îmbătrânirii. Printre alte modificări fiziologice cu vârsta, până la vârsta de 70 de ani, oamenii au pierdut, în medie, 40% din masa și forța musculară, ceea ce are un efect major asupra calității vieții lor. La fel, pierderea osoasă cu vârsta urmează o tendință similară. Nowson a subliniat importanța nu numai a răspunsurilor fiziologice și metabolice la consumul de nutrienți, ci și a funcționalității (de exemplu, riscul de căderi, capacitatea de a menține activitățile zilnice de viață) și a rezultatelor bolii cronice. De exemplu, în timp ce atât calciul, cât și vitamina D au indici biochimici legați de deficiența de nutrienți, ambii au și rezultate funcționale (de exemplu, riscul de fractură). Printre alte provocări în stabilirea valorilor de referință pentru nutrienți (VNR) pentru persoanele în vârstă, Nowson a pus la îndoială măsura în care rezultatele funcționale se suprapun cu rezultatele bolilor cronice în această populație și modul în care ar trebui dezvoltate VNR pentru nutrienți foarte corelați, cum ar fi vitamina D și calciu. și a comunicat.

Apoi, Rosalind Gibson a oferit o prezentare generală a biodisponibilității. Ea a subliniat că dacă condițiile gazdei, dieta sau mediul nu afectează biodisponibilitatea, atunci cerințele fiziologice și dietetice vor fi aceleași. Factorii dietetici despre care se știe că influențează biodisponibilitatea includ forma chimică, natura matricei dietetice, efectele altor componente alimentare (de exemplu, anumite componente organice inhibă, în timp ce altele se îmbunătățesc) și pretratarea alimentelor (de exemplu, amestecarea, fermentarea). Printre mai multe tipuri de metode utilizate în trecut pentru a estima biodisponibilitatea nutrienților, cele mai accu-

rata este metode izotopice bazate pe diete întregi, nu pe mese simple, conform lui Gibson. Ea a discutat despre două tipuri de instrumente potențiale pentru a estima biodisponibilitatea într-o manieră armonizată și pentru a permite comparații între țări. Primele instrumente s-ar baza pe date privind aprovizionarea cu alimente, fie din bilanțul alimentar al Organizației Națiunilor Unite pentru Alimentație și Agricultură (FAO), fie din Baza de date dietetice pe bază de sistem global de monitorizare a mediului (GEMS) FAO/OMS. Al doilea set de instrumente s-ar baza pe datele privind consumul de alimente, și anume platforma FAO/OMS Global Individual Data Food Instrument (GIFT) (FAO/OMS, 2017). Ea a cerut mai multă explorare a platformei GIFT în special.

Rolul gazdei: VARIAȚIA GENETICĂ 1

Pentru a începe sesiunea, Patrick Stover a furnizat un sondaj al premisei biologice și dovezi pentru rolul pe care îl joacă variația genetică în necesitățile de nutrienți. El a menționat că va actualiza în esență informațiile pe care le-a prezentat la reuniunea inițială de armonizare de la Florența, Italia, în 2005.

A început el, cerințele alimentare sunt trăsături complexe. Adică, există o serie de procese fiziologice care apar și care pot fi modificate în moduri care modifică ceea ce ar putea sau nu o cerință. Aceste moduri-

1 Această secțiune rezumă informațiile prezentate de Patrick Stover, doctorat, profesor și director, Divizia de Științe Nutritive, Universitatea Cornell, Ithaca, New York.

printre care se numără boala, epigenetica, matricea alimentară, interacțiunile nutrienți-nutrienți, produse farmaceutice, toxine, microbiomul și genetica. Întrebarea pe care a spus că se va concentra pentru restul prezentării sale a fost: cât de semnificative sunt aceste modificatori, în special geneticii, în termeni de sănătate publică? El a descris acest lucru drept o „zonă fierbinte” de cercetare. Când Societatea Americană pentru Nutriție și-a stabilit agenda de cercetare în 2013, prioritatea numărul unu pe ordinea de zi a fost să înțeleagă variabilitatea răspunsurilor la dietă și alimente, genetică fiind unul dintre factorii care contribuie (Olhorst și colab., 2013). Dovezile privind rolul geneticii se întind înapoi la inițiativa globală din anii 1990 pentru a secvența genomul uman. Proiectul genomului uman (1990-2003) a încercat să determine ceea ce Stover a numit „planul pentru toată viața” (US Department of Energy, 2017), permițând o clasificare a componentelor care alcătuiesc rețelele celulare și determinarea variantelor genetice care modifică modul în care funcționează aceste rețele.

Una dintre cele mai frecvente surse de variație genetică, a spus Stover, sunt polimorfismele cu nucleotide unice (SNP). SNP-urile sunt diferențe de pereche de bază unică. Există aproximativ 10 milioane în genomul uman. Potrivit lui Stover, deși majoritatea SNP-urilor sunt silențioase, SNP-urile pot provoca diferențe funcționale și pot contribui la trăsături complexe, cum ar fi susceptibilitatea la boli cronice, metabolismul și eficacitatea medicamentelor. Un alt tip de variație genetică importantă în ceea ce privește dieta și nutriția este variația numărului de copii. Variantele numărului de copii (CNV) sunt variații comune ale numerelor de copii genetice care codifică anumite proteine. Ele rezultă dintr-un eveniment de duplicare, fiecare eveniment crescând cantitatea de proteine ​​disponibile pentru a îndeplini o anumită funcție celulară metabolică sau de altă natură. La fel ca SNP-urile, CNV-urile pot avea consecințe funcționale și pot contribui la trăsături complexe, inclusiv metabolismul și rezistența la medicamente.

Dieta și evoluția

Componentele dietetice au reprezentat o forță puternică în evoluția tuturor speciilor, a continuat Stover (Leonard, 2002). Hrana care este disponibilă unei specii poate selecta modificări în îmbogățirea secvențelor primare de ADN într-o populație, a explicat el. Alimentele pot programa, de asemenea, genomul și pot schimba expresia genei. Mai mult, la om, nu numai că componentele dietetice de-a lungul evoluției au contribuit la genomul de astăzi, ci și genomul uman de astăzi, la rândul său, codifică toleranțele și intoleranțele alimentare, cerințele dietetice și susceptibilitatea la boli metabolice. În cazul în care observați rate crescute de boli metabolice induse de dietă sau de boli metabolice asociate, a spus Stover, veți găsi deseori și adaptări ale genomului legate de un mediu trecut. În noul său mediu, acele gene adaptive sunt acum alele ale bolii.

Două evenimente trebuie să se întâmple pentru variația genetică legată de nutriție

ridică-te, explică Stover. În primul rând, trebuie să existe o mutație aleatorie. Apoi, acea mutație trebuie să se extindă într-o populație fie pentru că conferă un fel de avantaj unui individ (adică selecția naturală), fie din cauza derivei genetice. Potrivit lui Stover, se știe acum, prin metode de calcul, că factorii legați de imunitatea la agenți patogeni, dieta și schimbările de mediu au fost cei mai puternici factori de variație genetică care determină dacă un individ supraviețuiește sau nu. Aceste metode de calcul ajută la identificarea locului în care genomul mutații din trecut a șters variația preexistentă, adică o nouă mutație care oferă un fel de avantaj selectiv a apărut brusc și a înlocuit toate celelalte variații existente în populație.

Potrivit lui Stover, pe baza a ceea ce s-a văzut până acum prin calcul, cea mai puternică selecție pentru o genă legată de dietă a fost pentru gena de toleranță la lactoză (Itan și colab., 2010; gena de toleranță la lactoză este, de asemenea, cunoscută sub numele de persistența lactozei genă). Exprimarea acestei gene permite oamenilor să folosească lactoza ca sursă de hrană chiar și ca adulți. Hărțile de căldură prezentate în Figura 6-1 ilustrează o strânsă corelație geografică între genotip și fenotip, pe care Stover a interpretat-o ​​ca o dovadă de principiu că o modificare genetică a permis lactozei să fie folosită ca sursă de hrană și că schimbarea sa extins în anumite populații, deoarece a oferit un avantaj selectiv. Deși nu este clar dacă evoluția acestei gene a fost indusă de dietă sau indusă de siguranța alimentelor (adică, laptele servind ca sursă de lichid steril), „totuși”, a spus el, „acesta este cel mai bun exemplu pe care îl avem”.

De asemenea, folosind metodologia de calcul, Fan și colab. (2016) au examinat genomii din întreaga lume și au căutat adaptări genetice locale care au permis oamenilor să trăiască în anumite zone. Printre alte descoperiri, au raportat că o amilază CNV care permite oamenilor să digere amidonul a fost selectată într-o zonă, în timp ce variantele genetice care conferă capacitatea de a metaboliza dietele bogate în grăsimi au fost selectate într-o altă zonă. Amilaza CMV este interesantă, în opinia lui Stover, deoarece se corelează bine cu culturile care au o istorie a agriculturii și se bazează pe alimentele cu amidon pentru caloriile lor. În contrast, populațiile care au fost istoric vânătoare-culegătoare nu au la fel de multe copii ale genei.

Alte gene legate de dietă care au afișat în mod similar semnături de calcul ale presiunii selective includ gene pentru metabolismul etanolului, homeostazia fierului, unii dintre receptorii gustului, transportorii de calciu și metabolismul proteinelor (Stover, 2007). Stover a găsit interesant faptul că selecția genei transportoare de calciu a avut loc după selecția genei de toleranță la lactoză, adică că gena de toleranță la lactoză a permis mai întâi consumul de lapte, urmată de selecția ulterioară pentru o genă diferită implicată în transportul de calciu.

În timp ce toate aceste descoperiri sunt interesante pentru geneticienii populației, întrebarea „reală”, a subliniat Stover, este dacă variația genetică în