Future Research Directives and Challenges
Het identificeren van de SNP-dieet en SNP-nutriënt interacties die chronische ziekte veroorzaken is een uitdaging vanwege de complexiteit die inherent is aan het bestuderen van genotypen en het beoordelen van de inname van voeding en nutriënten. Op dit moment zijn weinig of geen van de SNP-dieet-associaties die in epidemiologische studies zijn gerapporteerd, gerepliceerd, en vele zijn geplaagd door een gebrek aan geschikte statistische power en andere methodologische problemen. Uiteindelijk, omdat veel gevallen van chronische ziekten worden beïnvloed door verschillende diëten, zullen voeding-genoom interacties niet worden gevonden, tenzij dieet en genotype worden gecontroleerd en veranderd in het experimentele ontwerp (hetzelfde dieet met verschillende genotypen, en verschillende genotypen met hetzelfde dieet).
“Dieet-gen interacties zijn zeer complex en moeilijk te voorspellen, waardoor de noodzaak wordt aangetoond van zeer gecontroleerde genotypen en omgevingsomstandigheden die het mogelijk maken om verschillende regulerende patronen te identificeren op basis van dieet en genotype,” zegt Kaput. “De uitdagingen waar we nu voor staan, kunnen uiteindelijk een nutrigenomics-project vereisen op de schaal van het Human Genome Project om genen te identificeren die chronische ziekten veroorzaken of bevorderen en de voedingsstoffen die de activiteit van deze genen reguleren of beïnvloeden.”
Omdat menselijke interventiestudies duur en moeilijk uit te voeren zijn, zullen observationele studies (die associaties opsporen, geen causale relaties) waarschijnlijk de epidemiologische benadering van nutrigenomics blijven domineren. Voor interventionele en mechanistische gegevens zal sterk de voorkeur worden gegeven aan in vivo dierstudies omdat proefdieren kunnen worden geselecteerd op minimale genetische variatie en een kortere levensduur. Bovendien is het veel gemakkelijker om de voedselinname van dieren te controleren en te monitoren dan die van mensen.
Kaput merkt op dat de beoordeling van de voedselinname, hoewel alledaags voor de buitenwereld, een van de grootste belemmeringen kan vormen voor het succes van grootschalige menselijke nutrigenomische studies. “Het kwantificeren van voedselinname is een uitdaging omdat vrij levende mensen het dagelijks leven eenvoudigweg niet beschouwen als een wetenschappelijk experiment waarbij de hoeveelheid en het type voedsel nauwkeurig wordt geregistreerd,” zegt hij. Om meetproblemen zoals misclassificatie te vermijden, zullen de komende jaren meer betrouwbare meetinstrumenten nodig zijn voor het beoordelen van de inname van voedingsstoffen.
Proponenten van nutrigenomics-onderzoek hebben de populatiebrede preventie en behandeling van vitaminetekorten genoemd als een topprioriteit voor de volksgezondheid. Omdat vitaminetekorten veel voorkomen bij sociaal-economisch achtergestelde bevolkingsgroepen over de hele wereld, en omdat er grote steekproeven nodig zijn om nutrigenomische relaties te testen, dringen Kaput en zijn collega’s aan op een internationale inspanning om de behoeften aan micronutriënten te bestuderen op basis van verschillende genetische opmaak bij verschillende voorouderlijke groepen.
Bruce Ames, een moleculair bioloog aan het Children’s Hospital Oakland Research Institute in Californië, heeft een aantal polymorfismen gedocumenteerd in genen die van invloed zijn op de binding van co-enzymen, waarvan sommige essentiële vitaminen zijn. “Met dit soort op bewijs gebaseerde bevindingen binnen het nutrigenomische kader, denk ik dat we meer munitie hebben om regerings- en volksgezondheidsfunctionarissen ervan te overtuigen het probleem van vitaminetekort over de hele wereld aan te pakken,” zegt Kaput. “Met deze meer gerichte aanpak is de kans groter dat we politieke en economische krachten zullen zien ontstaan om het probleem op te lossen. . . . Hoewel de complexiteit aanzienlijk is, geloof ik dat nutrigenomische benaderingen de beste hoop bieden voor het begrijpen van de moleculaire processen die gezondheid in stand houden en ziekte voorkomen.”
Voor Fenech is een van de belangrijkste doelstellingen van nutrigenomics voor de samenleving het diagnosticeren en voedingskundig voorkomen van DNA-schade op individuele basis. Hij heeft het concept van de Genome Health Clinic bedacht, een nieuwe wijze van gezondheidszorg gebaseerd op de diagnose en voedingspreventie van DNA-schade en de ziekten die daaruit voortvloeien. De laatste jaren zijn een aantal bedrijven op het gebied van nutritionele/metabolische/diagnostische tests, zoals Genova en MetaMetrix, begonnen met de verkoop van tests voor genomische profilering om de besluitvorming rond voedingssupplementen te helpen sturen. Met de steeds lagere prijzen voor het analyseren van SNP’s in individuen lijkt het potentieel voor optimalisering van het dieet op bevolkingsniveau op basis van nutrigenomische benaderingen werkelijk ontzagwekkend. Zelfs bij gebrek aan informatie over het genotype van een individu is het praktisch om voedingsgevoelige biomarkers voor genoomschade te gebruiken, zoals de micronucleus assay, om te bepalen of keuzes op het gebied van voeding en/of supplementen goed of slecht zijn voor het genoom van een persoon.
Zegt Fenech, “In de nabije toekomst kunnen beoefenaars in de gezondheidszorg, in plaats van het diagnosticeren en behandelen van ziekten die worden veroorzaakt door genoom- of epigenoomschade, worden opgeleid om genomische schade en afwijkende genexpressie te diagnosticeren en met voeding te voorkomen of zelfs om te keren. Nutrigenomics zal helpen bij het inluiden van de ontwikkeling van nieuwe functionele voedingsmiddelen en supplementen voor genoomgezondheid die kunnen worden gemengd en gematcht, zodat de totale voedingsinname op de juiste manier is afgestemd op het genotype en de genoomstatus van een individu.”
Onderzoek gepresenteerd op een bijeenkomst in november 2007 suggereert dat inositol (een lid van de B vitamine familie gevonden in granen, zaden, noten, biergist, en vele andere voedingsmiddelen) en zijn derivaat inositol hexafosfaat (IP6) helpen beschermen tegen genetische schade van UVB en andere straling. In een experiment vertoonden menselijke huidcellen die met IP6 waren behandeld minder kans op apoptose dan onbehandelde cellen, wat erop wijst dat ze minder onherstelbare DNA-schade hadden. In een ander experiment dronken genetisch gemanipuleerde muizen die aanleg hadden voor huidkanker, water dat 2% IP6 bevatte. Bij 23% van deze muizen ontstonden tumoren, vergeleken met 51% van de muizen die geen IP6 kregen. Het gebruik van een crème met inositol en IP6 beschermde ook tegen de ontwikkeling van tumoren bij muizen die aan UVB-straling werden blootgesteld. De onderzoekers suggereren dat mensen die regelmatig worden blootgesteld aan ioniserende straling, zoals piloten, frequente vliegers, of mensen die omgaan met radioactieve materialen, IP6 profylactisch zouden kunnen innemen om mogelijke langetermijneffecten van blootstelling te voorkomen.
Bron: Shamsuddin AM. Paper gepresenteerd op: American Association for Cancer Research Centennial Conference on Translational Cancer Medicine: From Technology to Treatment; Singapore; 4-8 november 2007.
Een artikel gepubliceerd in het oktober 2007 nummer van het British Journal of Nutrition waarschuwt dat het verrijken van meel met foliumzuur – een zet bedoeld om neurale buisdefecten te voorkomen bij moeders die het meel eten – kan leiden tot tal van onvoorziene gezondheidsproblemen. In tegenstelling tot de natuurlijke folaten in groene bladgroenten, die in de darmen worden verteerd, wordt nu aangenomen dat synthetische supplementen in de lever worden gemetaboliseerd. De auteurs van de studie veronderstellen dat de lever verzadigd raakt, en dat ongemetaboliseerd foliumzuur in de bloedstroom terechtkomt, waar het kan bijdragen tot leukemie, artritis, colorectale kanker, en buitenbaarmoederlijke en meerlingzwangerschappen. Andere recente bevindingen over een mogelijk verband tussen suppletie en colorectale kanker worden onderzocht in twee commentaren in het novembernummer 2007 van Nutrition Reviews. De nieuwe gegevens volgen op de goedkeuring door het U.K. Food Standard Agency in mei 2007 van de toevoeging van foliumzuur aan meel. De Verenigde Staten, Canada en Chili verrijken momenteel ook bloem met foliumzuur, en het beleid wordt overwogen voor implementatie in Australië, Nieuw-Zeeland en Ierland.
Bronnen: Wright AJA, et al. 2007. Folic acid metabolism in human subjects revisited: potential implications for proposed mandatory folic acid fortification in the UK. Br J Nutr 98(4):667-675; Kim Y-I. 2007. Foliumzuurverrijking en -suppletie – goed voor sommigen maar niet zo goed voor anderen. Nutr Rev 65:504-511; Solomons NW. 2007. Voedselverrijking met foliumzuur: is de andere schoen gevallen? Nutr Rev 65:512-515.
Antioxidanten staan bekend om hun vermogen om de oxidatie die cellen beschadigt te vertragen. Maar het menselijk lichaam heeft niet van alle antioxidanten evenveel voordeel. Onlangs hebben voedingsdeskundigen van de USDA Agricultural Research Service de plasma antioxidant capaciteit (AOC) gemeten van proefpersonen na een enkele maaltijd van bosbessen, kersen, gedroogde pruimen, gedroogd pruimensap, druiven, kiwi’s, of aardbeien. Zij rapporteerden in het Journal of the American College of Nutrition van april 2007 dat bosbessen, druiven en kiwi’s de grootste toename in plasma-AOC opleverden. Pruimen – ondanks hun hoge gehalte aan antioxidanten – verhoogden het plasma AOC-niveau niet, waarschijnlijk omdat chlorogeenzuur, de antioxidant waarin ze het rijkst zijn, niet gemakkelijk door mensen wordt opgenomen.
Noorse onderzoekers toonden in het augustusnummer 2007 van het Journal of Nutrition aan dat anthocyanen van bosbessen en zwarte bessen het niveau van de transcriptiefactor NF-κB in gekweekte cellen verlaagden. NF-κB orkestreert een breed scala aan ontstekingsreacties. Bij mensen verminderde anthocyanen-supplementatie de expressie van interleukine-8, IFN en normale T-cellen met respectievelijk 25%, 25% en 15% ten opzichte van placebo. De auteurs suggereren dat anthocyanen en/of hun metabolieten kunnen dienen als redox buffers die in staat zijn oxidatieve stress te onderdrukken en daardoor de ontstekingsreactie te temperen door direct reactieve zuurstofsoorten op te ruimen.
Bronnen: Prior RL, et al. 2007. Plasma antioxidant capaciteit veranderingen na een maaltijd als een maat voor het vermogen van een voedingsmiddel om in vivo antioxidant status te veranderen. J Am Coll Nutr 26(2):170-181; Karlsen A, et al. 2007. Anthocyanen remmen de activering van kernfactor-B in monocyten en verminderen de plasmaconcentraties van ontstekingsbevorderende mediatoren bij gezonde volwassenen. J Nutr 137:1951-1954.