‫برهم کنش مواد مغذی و ژن‬
‫در دفاع سلولی بدن‬
‫دکتر سلطانعلی محبوب‬
‫استاد دانشگاه علوم پزشکی تبریز‬
‫و قائم مقام موسسه آموزش عالی ربع رشیدی‬
‫یازدهمین کنگره سراسری تغذیه ایران‬
‫دانشگاه علوم پزشکی شیراز‬
‫‪1389‬‬
‫آبان ماه‬
‫علل تغییر در اهداف تحقیقات تغذیه ای‬
‫عامل اول‪:‬‬
‫اجرای تحقیقات بر روی ژن ها منجر به‬
‫کسب اطالعات ژنتیکی جدید گردیده و توجه‬
‫محققین را به اهمیت ژن ها در تغذیه انسانی‬
‫جلب کرده است و در واقع برنامه های‬
‫تحقیقاتی را به شدت تغییر داده است‪.‬‬
‫عامل دوم‪:‬‬
‫اعتقاد هر چه بیشتر به این واقعیت پیدا شده که‬
‫درشت مغذی ها و زیر مغذی ها سیگنال های‬
‫قوی تغذیه ای هستند که برنامه ریزی متابولیک‬
‫سلول را تحت تاثیر قرار داده و نقش عمده ای‬
‫را در کنترول همو استازی ها بعهده دارند‪.‬‬
‫عامل سوم ‪:‬‬
‫محققین حوزه علوم تغذیه بطور روز افزونی‬
‫به این باور رسیده اند که ژنتیک شریک‬
‫مهمی در بروز و ایتولوژی مرگ و میر‬
‫بیماری های مرتبط با مواد مغذی از جمله‬
‫بیماری های قلب و عروق ‪ ،‬دیابت نوع دو‬
‫و سرطان ها به شمار می رود‪.‬‬
‫عامل چهارم‪:‬‬
‫بکارگیری وسایل و ابزار جدید ‪ ،‬انجام‬
‫مطالعات دقیق تر تغذیه ای درسطح‬
‫ملکولی را امکان پذیر ساخته و به تغییر‬
‫اهداف تحقیقات تغذیه ای کمک نموده است‪.‬‬
‫برهم کنش مواد مغذی و ژنوم‬
‫‪-1‬مواد مغذی بیان ژن را می تواند القاء کرده و از‬
‫این طریق فنوتیپ فردی را تغییر دهد‬
‫‪ -2‬در مقابل پلی مورفیسم تک نو کلئو تیدی که در‬
‫التهاب ‪ ،‬متابولیسم لیپید ها اهمیت دارد می تواند بیو‬
‫اکتیویتی مسیر های مهم متابولیکی و مدیاتور ها‬
‫را تغییر داده و استعداد مواد مغذی برای برهم کنش‬
‫دادن با آنها را تحت تاثیرقرار دهد‬
Assumptions
• Common dietary compounds act on the human
genome, directly or indirectly, to alter gene
expression or structure
• Some individuals, under some circumstances,
can have diet become a serious risk factor;
• Some diet-regulated genes and their normal
common variants help shape processes like
susceptibility to disease/injury/extreme
environments and progression, recovery from,
and severity of breakdown
» Kaput and Rodriguez, 2004 “Nutritional Genomics”,
Physiol Genomics 16(2):166-167
Assumptions (cont…)
• The degree to which diet influences
these processes depends in part on
an individual’s genetic makeup
• Dietary interventions based on the
“nutriome” can be used to prevent,
mitigate, or cure disease/injury
Nutrient Gene Interactions
•Why do nutritionists need to study
nutrient gene interactions?
•How can molecular approaches be
used to investigate gene modulation
by dietary components?
Nutrient Gene Interactions
•
Necessity for molecular approaches
•
Mode of nutrient gene interactions
•
Molecular Tools and Techniques
Hot topic in nutrition research
Nutritional Genomics
• Correlations between…
– Diet
– Disease
– Gene variants
• Basic idea behind nutritional genomics
– Genotype individuals
– Identify gene variants
– Suggest appropriate changes in diet.
NUTRIGENOMICS
addresses the role
of diet in gene
expression
Nutrigenetics
The study of individual differences at
genetic level (SNPs) influencing
response to diet.
Example for applied genomics: Nutrigenomics
and nutrigenetics:
two sides of a coin
• For personalized
nutrition:
– effects of diet on
body-metabolism
– influence of
genotype on
nutritionally related
diseases
• must be considered
Mutch, FASEB 2005
The “Omics” of Nutrition
Bioactive
Food
Component
N
u
t
r
i
g
e
n
o
m
i
c
s
Nutrigenetics
DNA
Nutritional
Epigenetics
Nutritional
Transcriptomics
RNA
Phenotype
Protein
Proteomics
Metabolomics
Metabolite
Must Focus on Processes Which Are Modified by
Single or Multiple Foods/Components
Cellular
Division
Compound
Activation
DNA
Repair
Apoptosis
Digestion
Bioactive
Food
Components
Differentiation
Cellular
Energetics
Hormonal
Homeostasis
Inflammation
Immunity
‫سیستم دفاعی بدن‬
‫سیستم دفاعی بدن ما را از ابتال به عفونت توسط عوامل‬
‫بیماریزا مانند ویروسها ‪ ،‬باکتریها و قارچها محافظت می کند‬
‫و دو نوع دفاع انجام می دهد‪:‬‬
‫‪ .1‬دفاع غیر اختصاصی‪:‬‬
‫که مابین عوامل خارجی ‪ ،‬میکروبی و غیر میکروبی‬
‫تفاوت قائل نمی شود‪.‬‬
‫‪ .2‬دفاع اختصاصی‪:‬‬
‫که با تولید آنتی بادی ها مابین مواد خارجی و سلولهای‬
‫مختلف ایمنی فرق می گذارد‪.‬‬
The Immune System is the Third
Line of Defense Against
Infection
‫اجزا تشکیل دهنده دستگاه ایمنی بدن‬
‫‪-1‬گلبول های سفید ‪ +‬ماکروفاژ ها‬
‫‪-2‬مولکول های پروتئینی‬
‫‪ -3‬پوست‬
‫‪-4‬اندام های لنفی‬
‫اندام های لنفی‬
‫‪ -1‬تیموس(محل بلوغ لنفوسیت های‪) T‬‬
‫‪ -2‬مغز استخوان ( محل تولید سلول های خونی)‬
‫‪ -3‬لوزه ها‬
‫‪-4‬گره های لنفاوی (محل بلوغ و استقرار گلبو ل های سفید)‬
‫وظایف دستگاه ایمنی بدن‬
‫‪-1‬جلو گیری از ورود میکروب ها به بدن‬
‫‪-2‬به دام انداختن و خروج مواد خارجی از بدن‬
‫‪-3‬ایجاد محیط نا مساعد برای زندگی میکروب ها در سطح‬
‫بدن‬
‫‪-4‬تشخیص و از بین بردن یا بی خطر ساختن میکروب ها‬
‫‪-5‬تشخیص و بی خطر ساختن مواد بیگانه وارد شده به بدن‬
‫‪-6‬تشخیص و از بین بردن سلول های خودی سرطانزا شده‬
Fig. 4. Mechanisms by which n-3 polyunsaturated fatty acid (PUFA) could exert
imniunomodulatory actions.
‫نکاتی در مورد اسیدهای چرب امگا ‪ 3‬و امگا ‪6‬‬
‫• افزایش دریافت غذایی اسید آراشیدونیک اثرات آتروژنیک‬
‫ژنوتیپ را سرعت می بخشد‪ ،‬در حالی که افزایش اسیدهای‬
‫چرب امگا ‪ 3‬از جمله ‪ EPA‬و ‪ DHA‬آن را کند می کند‪.‬‬
‫• مکمل یاری با اسیدهای چرب امگا ‪ 6‬التهاب ناشی از‬
‫لکوترین را تحریک می کند ‪ ،‬در حالیکه اسیدهای چرب‬
‫امگا ‪ 3‬آن را مهار می کند‪.‬‬
‫نکاتی در مورد اسیدهای چرب امگا ‪ 3‬و امگا ‪6‬‬
‫• هم اسیدهای چرب امگا ‪ 3‬و هم امگا ‪ 6‬در بیان ژن شرکت‬
‫دارند‪.‬امگا ‪ 3‬اثر مهم ضد التهابی داشته و ‪IL-6 ، IL-1β‬‬
‫و ‪ TNF-α‬را سد می کند ‪ ،‬در حالی که امگا ‪ 6‬اثر پیش‬
‫التهابی دارد‪.‬‬
‫• از دیدگاه ژنتیک‪ ،‬امروزه بشر در محیطی زندگی می کند‬
‫که نوع تغذیه اش با ساختار ژنتیکی تثبیت شده متفاوت‬
‫است‪.‬نسبت باالی اسیدهای چرب امگا ‪ 6‬به امگا ‪ 3‬که در‬
‫غذای غربی ها مشاهده می شود پاتوژنز بسیاری از‬
‫بیماریهای مزمن را تشدید می کند‪.‬‬
Examples of known nutrient effects on gene
expression
‫حوزه نوتری ژنومیکس این تصور عمومی‬
‫در دیدگاه بهداشتی را که معتقد است‬
‫‪ONE SIZE FITS ALL‬‬
‫تغییر داده است‬
‫حوزه نوتری ژنومیکس این دیدگاه فارماکوژنومیکس‬
‫یعنی‪/OMICS :‬درمان‪/‬دارو‪/‬بیمار را با دیدگاه ‪:‬‬
‫‪/OMICS‬پیشگیری‪ /‬غذا‪/‬فرد سالم‬
‫جایگزین کرده است‪.‬‬
Let food be your medicine
and medicine be your food.
- Hippocrates, 400 BCE
Food Development
Traditional Food
Modified Food
Future Food
Traditional Food
• Natural Food, Organic Food
• Fermented Food
Modified Food
• Genetic modified organism (GMO)
Modified Food
• Functional Food
Future Food
• Nutrigenomics
the study of molecular relationships
between nutrition and the response of genes,
with the aim of extrapolating how such
subtle changes can affect human health
Personal Nutrition
Benefits of nutrition
science from nutrigenomics
1- delivering biomarkers from health
2- delivering early biomarkers for nutrition-related disease
disposition
3- identifying genes and molecular pathways as targets
for prevention
4- differentiating dietary responders from no responders
5- discovering bioactive food components(functional
foods)
SAME SPECIES…VERY DIFFERENT CREATURES