Transcript Nutrigenomics, nutrigenetics, metabolomics

Tangl Ferenc
(1866-1917)
Kezdeményezésére létesült a M. kir. Állatélettani és Takarmányozástani
Kísérleti Állomás, melynek 1896-1917 között volt az igazgatója. A M. kir.
Állatorvosi Főiskola élettani tanszékét centrummá tette. Kutatási területei
az
anyagcsere-folyamatok,
az
egyedi
fejlődés
energetikája,
energiaforgalmi kérdések. Iskolát teremtett maga körül, az orvosok és
biológusok számára szilárd természettudományos alapokat rakott le,
materialista gondolkodásmódját igyekezett tanítványaiba is beleoltani.
Nutrigenomics, nutrigenetics,
Mi az?
• Táplálkozási genomika: milyen hatással
bírnak a táplálékok-tápanyagok a gének
expressziójára és/vagy a gének
szabályozására?
• Táplálkozási genetika: hogyan
befolyásolja a különböző emberek
genetikai variabilitása azt, hogy
táplálkozásuk milyen anyagcsere
reakciókat vált ki?
Mire használható a nutrigenomika
és nutrigenetika?
• A szerzett ismeretek együttese alapján
megállapítható, hogy egy adott étrend egy
adott embernél milyen csak rá jellemző
reakciókat válthat ki
• Tehát a genetikai status ismerete
magasabb szintű individuális étrendi
tanácsadásra ad lehetőséget!
Miért vagyunk
különbözőek?
Nézzünk példákat: a DNS metilálása = nutrigenomika
Apolipoprotein A1 (APO A1)
SNPs: Promotor G75A
Transkription
Pos-75
5'
+1
Promoter
G>A
3'
ATG
FRAMINGHAM STUDY (N = 1500)
Nőknél
Variáns „A” allél jelenléte esetén = fokozott
többszörösen telítetlen zsírsav (PUFA)
bevitel növeli a HDL- koleszterin szintet
„Wild type” „G” allél jelenléte esetén =
fokozott többszörösen telítetlen zsírsav
(PUFA) bevitel csökkenti a HDLkoleszterin szintet
Férfiaknál ez az interakció hasonló,de
gyengébb
Ordovas et al. Am J Clin Nutr. 200
Cholesterin
ABC
APO E
APOA
HDL
APO E
APO E
LDLR
LDLR
CYP 7A1
ABC CYP 7A1
hemmen Resorption
Gallensäure
Az APO E-4 allél káros hatása: csökkenti a lipidek kiáramlását a
makrofágokból és neuronokból
(Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 1996;16:1250-1255.)
© 1996 American Heart Association, Inc.
Articles
Apolipoprotein E Alleles and Risk of Coronary Disease
A Meta-analysis
Peter W.F. Wilson; Ernst J. Schaefer; Martin G. Larson; Jose M. Ordovas
the Framingham Heart Study, National Heart, Lung, and Blood Institute (P.W.F.W.) and Boston University (M.G.L.), Framingham, and Tufts USDA Nutrition Center, Boston
(E.J.S., J.M.O.), Mass.
Correspondence to Peter W.F. Wilson, MD, Framingham Heart Study, National Heart, Lung, and Blood Institute, 5 Thurber St, Framingham, MA 01701. E-mail
[email protected].
E2 allél-nek jót tesz a pia!
E4 allél ne igyon!
Nutrigenomics
LIPC (máj-lipáz) gén C514T
• Fokozott gén-expresszió csökkent HDLcholesterinnel jár és vica versa
• Az TT variáns esetén magasabb a HDL-chol., de
csak akkor, ha az egyén <30 energiaszázalék
zsírt fogyaszt.
• Ha több állati zsírt eszik, nála lesz a
legalacsonyabb.
• A CC és a CT között nem volt különbség
• Akkor tehát a mediterrán diéta jó lehet a TT
esetén
• Ez itt akkor a nutrigenetika és nutrigenomika
együttese
Katekol-O-metil-transzferáz Val158Met SNP
• Lebontja a katekol-ösztrogéneket
(4-OH-E2), amelyek az E2
hormonaktív lebontási termékei
• A variáns allél homozigóta
genotípus esetén az enzim
kevésbé aktív, mert a methionin
thermolabilis
• Fokozott mamma cc rizikó, de
csak akkor, ha alacsony folsav és
emelkedett homocisztein szint van
(Goodman et al.; 2001; PMID:
11577006A)
• Tehát folsavpótlással kivédhető a
hatás!
• Variáns allél esetén jó a
teafogyasztás, mert gátlódik a
benne lévő protektív polifenolok
lebontódása
Nutrigenomics!
Type of Analysis:
Examined Person:
Date of birth:
FemSensor 40plus
E01-313
45-11-25
I. GENOTYPE REPORT
Gene
Gene
Symb
ol
Polymorphism
Allele 1 >
Allele 2
Presence
Presence
of Allele 1
2
of Allele
BREAST CANCER RISK – GENERAL AND CONSTRICTED
Transforming growth factor beta
receptor I
TGFB
R1
*9A > *6A
X
0
Progesterone Receptor
PGR
G>A Pos.+331
X
0
Androgen Receptor
AR
short > long
alleles
X
X
Vitamin D- Receptor
VDR
IVS7 +283
G>A (b>B)
X
X
Cytochrome P450 1A1
CYP1
A1
T>C Pos. +3801
X
0
Cytochrome P450 1B1
CYP1
B1
Leu>Val Codon
432
X
0
HORMONE REPLACEMENT THERAPY – RISKS AND BENEFITS
Collagen Typ I1
COL1
A1
G>T Pos. 1546
(S>s)
0
X
Cytochrome P450 17A1
CYP1
7A1
T>C Pos. -34
X
0
ESR1
IVS1 -401 T>C
(p>P)
X
X
VDR
IVS7 +283
G>A (b>B)
X
X
F2
G>A
Pos.+20210
X
0
F5
Arg>Gln
Codon 506
X
0
Estrogen Receptor-
Vitamin D-Receptor
Prothrombin – Factor 2
Factor 5 Leiden
FEMALE LIFESTYLE IMPROVEMENTS
Catechol-OMethyltransferase
COM
T
Val>Met
Codon 158
0
X
Cytochrome P450 1A1
CYP1
A1
Ile>Val Codon
462
X
0
Cytochrome P450 1B1
CYP1
B1
Asn>Ser
Codon 453
X
X
Aromatase
CYP1
9A1
C>T Pos.
+1558
0
X
MethylentetrahydrofolatReductase
MTH
FR
Ala>Val Codon
222
X
X
Apolipoprotein E
APOE
Cys>Arg
Codon 112
X
0
Apolipoprotein E
APOE
Arg>Cys
Codon 158
X
0
Apolipoprotein A1
APOA
1
G>A Pos. -75
X
0
Type of Analysis:
Examined Person:
PREMIUM MALE
E01-314
E01-314
I. GENOTYPE REPORT
1. ARTERIOSCLEROSIS / LIPID METABOLISM
Presence
Presence
of Allele 1
Allele 2
Gene
Gene
Symb
ol
Polymorphism
Allele 1 >
Allele 2
Apolipoprotein A1
APOA
1
G>A Pos.-75
X
Apolipoprotein E
APOE
Cys>Arg Codon
112
X
Apolipoprotein E
APOE
Arg>Cys Codon
158
X
Cholesterol ester transfer protein
CETP
C>A Pos.-629
X
Sterol element binding
transcription factor
SREB
F2
Gly>Ala Codon
595
X
Endothelial NO-Synthase
NOS3
T>C Pos. -786
Promoter
X
Endothelial NO-Synthase
NOS3
Glu>Asp Codon
298
X
Endothelial NO-Synthase
NOS3
Ins>Del Intron 4
(VNTR)
X
Gap junction protein alpha 4
(Connexin 37)
GJA4
Pro>Ser Codon
319
X
Matrix metalloproteinase 3
(Stromelysin 1)
MMP
3
5A>6A Pos.-1171
Paraoxonase 1
PON1 192
Gln>Arg Codon
of
X
X
X
X
X
2. DETOXIFICATION
Gene
Gene
Symb
ol
Polymorphism
Allele 1 >
Allele 2
Cytochrome P450 1A1
CYP1
A1
T>C Pos. +3801
Cytochrome P450 1B1
CYP1
B1
Leu>Val Codon
432
Glutathione S-transferase P1
GSTP
1
Ile>Val Codon
105
GST
Available > 0
allele
M1
3. DRUG METABOLISM (PHARMACOGENETICS)
Glutathione S-transferase M1
Presence
Presence
of Allele 1
Allele 2
X
X
X
X
Presence
Presence
of Allele 1
Allele 2
Gene
Gene
Symb
ol
Polymorphism
Allele 1 >
Allele 2
Cytochrome P450 2D6
CYP2
D6
A>del Pos.
+2549
(Allele *3)
X
Cytochrome P450 2D6
CYP2
D6
G>A Pos. +1846
(Allele *4)
X
Cytochrome P450 2D6
CYP2
D6
T>del Pos.
+1707 (Allele*6)
X
Cytochrome P450 2C9
CYP2
C9
Arg>Cys Codon
144
(Allele *2)
X
CYP2
Ile>Leu Codon
Cytochrome P450 2C9
of
X
of
X
X
4. HOMEOSTASIS OF BLOOD CLOTTING (THROMBOSIS)
Presence
Presence
of Allele 1
Allele 2
Gene
Gene
Symb
ol
Polymorphism
Allele 1 >
Allele 2
Factor II / Prothrombin
F2
G>A Pos.
+20210
X
Factor V
F5
Arg>Gln Codon
506
X
Platelet glycoprotein IIIa (integrin
ß 3)
ITGB
3
Leu>Pro Codon
33
X
Gene
Gene
Symb
ol
Polymorphism
Allele 1 >
Allele 2
Angiotensin converting enzyme
ACE
Ins>Del Intron
16
X
Angiotensinogen
AGT
Met>Thr Codon
235
X
alpha2b-adrenergic receptor
ADR
A2B
Ins>Del Codon
299
X
beta1-adrenergic receptor
ADR
B1
Gly>Arg Codon
389
5. HYPERTENSION
of
Presence
Presence
of Allele 1
Allele 2
of
X
X
X
6. INFLAMMATION
Presence
Presence
of Allele 1
Allele 2
Gene
Gene
Symb
ol
Polymorphism
Allele 1 >
Allele 2
Interleukin 6
IL-6
G>C Pos. -174
X
X
G>A Pos. -1082
X
X
7.
METABOLISM
AND OBESITY
Interleukin
10
IL-10
of
Presence
Presence
of Allele 1
Allele 2
Gene
Gene
Symb
ol
G Protein beta3-subunit
GNB3 Exon 10
C>T Pos. -92
X
Methylenetetrahydrofolate
reductase
MTH
FR
Ala>Val Codon
222
X
Plasminogen Activator Inhibitor
PAI1
5G>4G Promoter
Neuropeptide Y
(Preproneuropeptide)
NPY
Leu>Pro Codon 7
X
beta2-adrenergic receptor
ADR
B2
Gly>Arg Codon
16
X
X
beta2-adrenergic receptor
ADR
B2
Gln>Glu Codon
27
X
X
beta3-adrenergic receptor
ADR
B3
Trp>Arg Codon
64
X
Polymorphism
Allele 1 >
Allele 2
of
X
8. OSTEOPOROSIS AND FRACTURE RISK
Gene
Gene
Symb
ol
Polymorphism
Allele 1 >
Allele 2
COL1 G>T Pos. +1546
(S>s)
9. STEROID METABOLISM / a1
PROSTATE
CANCER
Collagen Typ I1
Presence
Presence
of Allele 1
Allele 2
X
Presence
Presence
of Allele 1
Allele 2
Gene
Gene
Symb
ol
Polymorphism
Allele 1 >
Allele 2
Cytochrome P450 17 A1
CYP1
7A1
T>C Pos. -34
X
Steroid 5-alpha-reductase type II
SRD5
A2
Ala>Thr Codon
49
X
Steroid 5-alpha-reductase type II
SRD5
A2
Val>Leu Codon
89
X
Androgen receptor
AR
(CAG)n
long>short
alleles
Hereditary prostate cancer gene
2
ELAC
2
(=HP
C2)
Ala>Thr Codon
541
X
Cytochrome P450 1A1
CYP1
A1
Ile>Val Codon
462
X
IVS7 +283 G>A
of
of
X
Köszönöm a figyelmüket!
Development of complex, multifactorial, polygenic diseases, such as metabolic
syndrome. Nutrition is primarily focused on health and on the earliest phases of
disease pathology. In order to effectively apply dietary strategies to prevent
disease or to recover homeostasis, validated early biomarkers of the disease state
are needed. Nutrition and pharma (pharmacology) are complementary approaches
to apply to metabolic stress or metabolic syndrome. Interestingly, there is
considerable overlap between cellular targets for nutritional and pharmacological
intervention, such as peroxisome proliferator activator receptor-α or peroxisome
proliferator activator receptor-γ, which bind fatty acids and fibrates or fatty acids
and thiazolidinediones, respectively.
Two strategies of nutrigenomics research. The first strategy will provide detailed molecular data on the
interaction between nutrition and the genome, whereas the second strategy might be important for human
nutrition, given the difficulty of collecting tissue samples from healthy individuals. The first strategy, typically
applied by smaller research groups, will reveal the identification of transcription factors that function as
nutrient sensors and the genes they target; elucidation of the signaling pathways involved, and
characterization of the main dietary signals; measurement and validation of cell- and organ-specific gene
expression signatures of the metabolic consequences of specific micronutrients and macronutrients;
elucidation of interactions between nutrient-related regulatory pathways and proinflammatory stress
pathways, to understand the process of metabolic dysregulation that leads to diet-related diseases; and
identification of genotypes that are risk factors for development of diet-related human diseases (such as
diabetes, hypertension, or atherosclerosis) and quantification of their impact. The second strategy is the
application of nutritional systems biology to develop biomarkers of early metabolic dysregulation and
susceptibility (stress signatures) that are influenced by diet. This strategy requires large consortia,
considerable research funding, and excellent multidisciplinary (and possible multinational) collaboration.
Genetic susceptibility, environment, aging. Individuals with different genetic
susceptibilities are influenced differently during aging since some genes within
quantitative trait loci (QTLs) are regulated by environmental influences. The
symptoms of T2DM during life will differ depending upon genetic susceptibility
(genetic makeup) and the influences of the environment. These influences may
change during aging depending upon the genes inherited. See text for details.
Mean (±SE) HDL-cholesterol concentrations by APOA1 genotype and
polyunsaturated fatty acid (PUFA) intake categories ( , <4%; , 4–8%; , >8% of
energy) in women. (Ordovas 2002)