Нутригеномика - виноград и вино

You are what you eat and what you drink (Ты есть, что ты ешь и что ты пьешь)
Английская поговорка

Вера в лечебные свойства пищевых продуктов возникла в далеком прошлом и сохранялась во все последующие времена. В одной из недавних публикаций приведено изречение Гиппократа 2500–летней давности: «Пусть пища будет лекарством, а лекарство пусть будет пищей». Имеется множество достоверных свидетельств о пользе некоторых пищевых продуктов и не меньше фактов о вреде излишества и несбалансированных диет, зачастую способствующих повышению риска сердечно–сосудистых и опухолевых заболеваний, появлению диабета, тучности и иных хронических болезней .Существующее предположение о предрасположенности к специфическим болезням по унаследованной генетике подтверждено результатами успешных проектов по расшифровке генома человека и идентификации ответственных генов. Следует отметить, что эти проекты, особенно такие выдающиеся, как Human Genome International HapMap, также создали реальные возможности для изучения процессов взаимосвязи компонентов продуктов питания c генетикой человека. Однако их проведение усложняется многообразием генотипов людей и огромным содержанием в диете одного дня более 25 000 компонентов из культивируемых растений (общее число примерно 100 000). Существуют также определенные трудности и в оценке соединений, образующихся во время технологических процессов производства пищевых продуктов и кулинарного приготовления пищи. Например, имеются доказательства, что высокая температура приводит к образованию канцерогенных и токсичных компонентов.

Судя по последним данным, в винах идентифицировано около 1000 различных соединений, перешедших в них из винограда, дрожжей и древесины дуба, а также вновь образованных во время брожения сусла и выдержки виноматериалов в дубовых бочках.

Вышеприведенные обстоятельства способствовали тому, что исследования о взаимосвязях пищевых компонентов диеты с геномом человека начаты сравнительно недавно. Уже на ранних стадиях их проведения установлено влияние некоторых компонентов на структуру ДНК, метаболизм и другие биологические процессы, сопровождающиеся благоприятным или негативным воздействием на здоровье. Результаты этих работ и международные дискуссии о целесообразности перенесения фармакологической концепции лечения в пищевую диету способствовали созданию новой науки, получившей название пищевая геномика (Nutitional genomics), или сокращенно нутригеномика.

Существует несколько определений цели этой науки, но, пожалуй, наиболее точное принадлежит одному из ее основателей, профессору Иллинойсского Университета Д. Капуту, недавно возглавившему престижный отдел персонального питания и медицины Национального центра токсикологических исследований США: «Нутригеномика исследует взаимоотношение между пищевой средой и клеточно-генетическими процессами с целью выяснения, каким образом компоненты диеты положительно или негативно воздействуют на здоровье».

Весьма любопытна история создания и эволюции новой науки. Несколько небольших лабораторий по нутригеномике появились в конце ХХ в., в деятельность которых было вовлечено малое число ученых. Признание и крупные ассигнования наука получила лишь в последние 3 года, после возникшего к ней интереса пищевой индустрии и медицины.

За этот сравнительно короткий период значительно возросло количество новых центров и лабораторий по нутригеномике. Согласно недавно опубликованным данным, в 2007 г. уже функционировали 22 таких научных центра в Бразилии, Канаде, Финляндии, Южной Корее, Дании, Швеции, Испании, на Тайване, в Новой Зеландии и Австралии. В Университете Дэвис (Калифорния) организовали Centеr of Excellence in Nutritional Genomic, в Университете Иллинойс (Чикаго) - Laboratory of Nutrition Medicine, а в знаменитой швейцарской компании Nestle - Functional Genomic Research Center. Некоторые крупные пищевые компании, ранее предпочитавшие для своих проектов предоставлять гранты специализированным научным центрам по нутригеномике, намерены открыть собственные лаборатории этого профиля. Для обмена научной информацией ученые 23 стран создали Strategic International Alliance to Nutritional Genomics for Public and Personal Healt, а для публикаций результатов исследований - журналы Journal of Nutrigenetic and Nutrigenomies и Genes and Nutrition. В октябре 2007 г. в Университете Дэвис прошел 2-й Международный симпозиум по нутригеномике, а 3-й симпозиум был проведен 6-9 мая 2008 г. в Мельбурне.

Выступившая на 2-м Международном симпозиуме президент Ассоциации диетологов США Дж. Гилбрайд признала необходимость создания стратегического плана по внедрению нутригеномики в диетологию. Он предусматривает регулярную публикацию исследований по этому вопросу в журналах Ассоциации и проведение переговоров с университетами страны по разработке специальных курсов для обучения студентов и повышения квалификации диетологов. Можно не сомневаться, что курс нутригеномики будет также включен в программы обучения технологов пищевой индустрии, поскольку есть все основания полагать, что новая наука будет способствовать модификации существующих технологических процессов производства многих пищевых продуктов. Необходимо особо отметить значительный рост формата исследований по нутригеномике и возникшую тенденцию к вовлечению в нее других биологических наук.

Глава департамента питания Института здоровья США проф. Дж. Милнер предложил интегрировать в нее близкие по направленности науки, ведущие физиологические исследования о связах элементов диеты с генетикой человека, а именно - транскриптомику (анализ профиля метаболизма), протеомику (анализ экспрессии белков) и эпигеномику (анализ влияния наследственности на генную экспрессию). По недавней информации, это предложение принято.

До настоящего времени исследования по нутригеномике в основном концентрировали на разработке фундаментальных основ. Судя по докладам на 2-м симпозиуме и последним публикациям, ныне появилась явная тенденция к проведению специфических исследований для конкретных пищевых продуктов. В этой связи весьма интересно рассмотреть перспективы нутригеномики в признании целесообразности включения вина в обычную диету. Бесспорно, что за последние 15 лет количество публикаций в пищевых, биологических и медицинских журналах о пользе вина превосходит число исследований других пищевых продуктов. Результаты этих работ свидетельствовали о благоприятном воздействии многих компонентов вина на снижение риска сердечно-сосудистых заболеваний, тромбоза, гипертонии, синдрома метаболизма, инфаркта миокарда, ишемии, агрегации бляшек, инсульта, диабета 2-ого типа, последствия воспалительных процессов, ранних симптомов болезни Альцгеймера, на увеличение количества HDL (хорошего) холестерина и предотвращение окисления HDL (плохого) холестерина и т.д. Следует, однако, признать наличие серьезной критики, поскольку в основном эти исследования проходили in vitro на тканях, а не in vivo, и эффективность воздействия некоторых компонентов (особенно при их мизерном содержании) зачастую не была научно обоснована. Так, общепризнанный факт позитивного эффекта прямого воздействия развератрола на сердечно-сосудистые заболевания воспринимался с сомнением, поскольку его количество в винограде и винах не превышает 3 - 4 мг/л. Нутригеномика, в основу которой заложены клеточно-генетические и фармакологические концепции медицинского воздействия, обладает такой возможностью.

Исследования о пользе вина по вполне понятным обстоятельствам главным образом концентрировались на эффективности воздействия многочисленных компонентов винограда, занимающего особое место в истории и культуре человечества. Греческий историк Фукидид (460-395 гг. до н.э.) даже считал, что народы средиземноморских стран стали выходить из невежества лишь после культивирования винограда и оливковых деревьев. Уникальность винограда в мировой истории и культуре, а также важное место виноградарства и виноделия в экономике многих стран способствовали принятию ЕС решения о создании Франко-Итальянского консорциума расшифровки генома Vitis vinifera, родоначальника почти всех производимых в мире вин. Исследованиями сорта Пино нуар занимались около 60 ученых Европы, после многолетних трудов которых летом 2007 г. появилось первое сообщение о достигнутых успехах, моментально ставших мировой сенсацией; это был первый проект расшифровки генома для фруктов и алкогольных напитков и 4-й проект для геномов растений (первые три были для риса, тополя и дикорастущего салата (Thale Cress), родственного горчице и капусте).

Ученые консорциума идентифицировали в винограде 30 434 генов, т.е. гораздо меньше, чем в тополе (45 555) и рисе (37 554). Однако генная структура винограда разительно отличается от геномов тополя и риса, особенно по количеству функциональных генов, ответственных за органолептические достоинства и воздействие на здоровье. Так, в геноме винограда идентифицировано 89 генов, ответственных за синтез терпенов и танинов, очень важных компонентов аромата и вкуса, и 42 гена, ассоциируемых с синтезом стильбенов, наиболее эффективных антиоксидантов. Поразительны полученные данные о трансформировании генома винограда, произошедшем с древнейших времен до настоящего времени. Ученые пришли к заключению, что современный геном V. vinifera основан на плоидном вкладе (изменение числа хромосом) трех наследственных геномов, а эти эволюционные изменения сопровождались появлением более эффективных генов в современном винограде.

В этой связи весьма интересна гипотеза италянских ученых М. Ирити и Ф. Фаоро о пластичности генов. Согласно их теории, эволюция геномов в культивируемых растениях (авторы в основном концентрируют внимание на винограде) происходит также и от воздействия экстремальных стрессов, возникающих при резких изменениях климатических условий, а именно - при засухе, высокой и низкой температуре, засолении почвы, перебоях в питании, повышенной солнечной радиации, загрязнении воды и воздуха, воздействии патогенов, насекомых, вредителей и т.д. Пластичность генома способствует созданию новых генов, обладающих способностью синтезировать новые сильнодействующие соединения, помогающие растениям в их защите и выживании при экстремальных стрессах. В дальнейшем эти соединения переходят от растений в пищевые продукты и за счет их высокой биологической активности весьма эффективны при борьбе со многими болезнями человека. В качестве примера, ученые сослались на недавнюю идентификацию в сортах V. vinifera Барбера, Каберне Совиньон, Каберне фран, Мерло, Неббиоло и Санжировезе мелатонина, важного регулятора физиологических и патологических процессов (сон, ритм сердцебиения, иммунитет, повышение концентрации клеточных ферментов и др.).

Следует также высоко оценить специфические особенности столовых вин, которые, в отличие от других напитков, содержат от 10 до 14% этанола (концентрация, признанная оптимальной для физиологических процессов в организме). Благодаря этанолу другие компоненты вина довольно быстро проникают в плазму крови и затем в другие органы.

С. Пассамонти с коллегами идентифицировали антоцианы в клетках мозга через несколько минут после кормления крыс раствором этанола с антоцинами. Следует полагать, что другие компоненты вина точно так же могут проникать в клетки мозга, вызывать экспрессию генов и способствовать благоприятному воздействию на здоровье.

Вероятно, эту гипотезу можно подтвердить нутригеномикой лишь после внедрения в ее исследования супер-разрешающего флуоресцентного микроскопа, который, судя по недавней информации, появится в ближайшие 2-3 года. Он позволит наблюдать экспрессию генов при проникновении посторонних молекул в живую клетку, что ранее было невозможно. Есть все основания полагать, что внедрение этого микроскопа приведет к новым открытиям, как это произошло после создания элекронного микроскопа.

К наиболее важным результатам исследований по нутригеномике прошедших лет следует отнести:

• идентификацию в геноме ответственных генов, взаимодействующих с компонентами диеты;

• получение доказательств, что компоненты диеты при непосредственном и косвенном взаимодействии с геномом человека изменяют экспрессию его генов;

• вызываемые экспрессией генов сигналы направляются к различным органам организма по проводящим путям воздействий лекарств;

• в определенных обстоятельствах и для некоторых лиц диета может повысить фактор риска заболеваний, причем степень этого риска зависит от конкретной структуры генома индивидуума;

• создание нового направления в нутригеномике, получившего название пищевая генетика (nutritional genetics) и преследующего цель – с учетом генного кода индивидуума подобрать персональную диету, способствующую долгосрочному сохранению его здоровья и препятствующую.

Хочется верить, что вино будет признано нутригеномикой уникальным пищевым продуктом, способствующим сохранению здоровья. Нет сомнений - вино нужно пить умеренно и регулярно, и обязательно во время еды.

Вопросы, ответы, комментарии