التكنولوجيا الحيوية

منها .وعلي سبيل المثال من الصعب ترجمة الميكانيكية المركزة في الخلايا الي فسيولوجيا معقدة لكل الكائن الحي .ونتيجة لذلك فإن النماذج البيولوجية المتطورة من تجارب الاختزال reductionist experimentsفشلت في تفسير عدم قدرة دراسات جين الفئران الحاسمة بها بإن يكون بها تركيب مظهري متوقع )علي سبيل المثال :نموذج الانقسام المستخدم في وصف امتصاص الكالسيوم بالأمعاء تجاه النتائج المستخلصة من calbindingوجين TRPV6للفئران هناك الحاجة لطرق جديدة تكمل طرق الاختزال التقليدية والتي تعطي تصو ار اوسع لكيفية تأثير المركبات الغذائية علي

حيوية الانسان.

لقد وصفت الطرق البيولوجية كوسيلة لتفهم البحث البيولوجي الذي يوحد تكنيكات الاختزال للتعرف وتوصيف مكونات النظام وبعد ذلك يقيم كيفية تفاعل كل مكون من هذه المكونات مع البيئة.

والهدف من هذه الطرق البيولوجية هو تكامل انماط كثيرة من المعلومات ومن ثم الحصول علي مظهر كامل للنظام وفكرة نظام يمكن تطبيقها في حدود ضيقة في الخلية حيث تعتبر الاجزاء مسارات كيموحيوية مستقلة ومسارات اشارية بارزة اما البيئة environmentفهي عوامل النمو والهرمونات التي تنظم هذه المسارات ومن جهة أخري يمكن تطبيق هذا بصورة اكثر اتساعا علي الشخص وعلي سبيل المثال :نحن نعرف ان الكالسيوم يؤثر علي تمثيل العظام ولكننا نعرف بأن هذا يطبق علي كفاءة امتصاص الكالسيوم بالامعاء واخراج الكالسيوم من الكليتين وكذلك علي الهرمونات المنتجة عند مواضع عديدة .ومن ثم فإن تفهمنا لكيفية تأثير المأكول من الكالسيوم علي العظام يزيد عن طريق النظر الي التأثيرات المتداخله بين الأنسجة العديدة بدرجة أكبر من التركيز

فقط علي العظام.

الطرق البيولوجية كأداة اكتشاف : Systems Biology As Discovery Tool تعتبر الطرق البيولوجية وسيلة ولكن بداخلها يوجد ايضا ثلاث ادوات فريدة ضرورية للتحليل الناجح للطرق البيولوجية فالاداة الأولي وجود برامج عاليه الكثافة التي تسمح بالقياس المستمر لجميع درجات المكونات البيولوجية وعلي سبيل المثال طرق omicsمثل genomics, ) transcriptomicsm, ionomics, meteabolomics, proteomicsجدول.(١٦

جدول ) (١٦تعريفات مرتبطة بالانظمة البيولوجية

Nutrigenomics, Nutrigenetics, Epigenetics, Pathway, Cluster and

Network

المصطلح

الوصف

يدرس جينوم الكائنات الحية متضمنا تأثير تباين تسلسل الحامض النووي DNAعلي البيولوجيا وتأثير هذا الحامض النووي المعدل والهستونات علي

(1) Genomics

وظيفة الحامض النووي.

دراسة النواسخ من الجينوم متضمنه الحامض النووي mRNA دراسة البروتينات في النظام البيولوجي مشتملة علي المستوي والموضع

والصفات الفيزيقية والتركيب والوظائف.

دراسة نواتج التمثيل الغذائي التي تنتج من العمليات الخلوية وعلي سبيل المثال

الجزئيات الصغيرة مثل الدهون

١٢٢

(2) Transcriptomics

(3) Proteomics

(4) Metabolomics

دراسة العناصر المعدنية والمكونات الغذائية الصغري للكائن الحي.

(5) Ionomics

تمثيل بياني للبيانات البيولوجية المنظمة علي أساس العلاقات المتفق عليها مثل :نقل الليبو بروتينات والتمثيل الغذائي للجلوكوز.

(6) Pathway

يبحث تأثيرات المركبات الغذائية ومكونات الغذاء الأخري علي الجينات

المصطلح

كل

والبروتينات

وعمليات

التمثيل

الغذائي

يستخدم

من Transcriptoics, metabolomics,proteomicsفي بحث

تأثير

(7) Nutrigenomics

التغذية والوراثة.

يبحث

تأثير التباين الوراثي

المستقل علي التأثير المتداخل بين الغذاء

والمرض وغالبا باستخدام Genomicsفي دراسات ال .nutrigenetics يبحث تعديلات الجينوم التي تنسخ من جيل لآخر ولكنها لا تتضمن التغيرات

في تسلسل الحامض النووي .DNA

تمثيل بياني للعلاقات بين البيانات المبنية علي التشابه .في تركيزاتها او

التغيرات في التركيزات.

(8) Nutrigenetics

(9) Epigenetics

(10) Cluster

تمثيل بياني معقد للبيانات البيولوجية التي يتم تطويرها من البيانات التجريبية وهذا يتضمن العلاقات المعروفة )المسارات والعلاقات الجديدة المرتبطة

(11) Network

بالمسارات(.

ولدراسة هذا الموضوع يجب التعريف بما جاء فى الجدول ) (١٦من مصطلحات كما يلي:

) (١برامج التراكيب الجينية المظهرية العالية الكثافة:

(1) High-Density Phenotyping Platforms Genomics

تحليل محفز الجين : Gene Promoter Analysis

التنظيم الجيني يتضمن التنظيم الجزيئي المتناسق الذي يتم عن طريق مواضع ربط عامل النسخ خلال مجموعات من المحفزات )علي سبيل المثال :التنظيم الجزيء لتمثيل الكوليسترول والدهن( كما يتوفر عدد ضخم من الطرق الحسابية لتحديد المواضع المرتبطة بعامل النسخ في محفزات الجين

الثديية.

وحديثا طورت طريقة مباشرة لتحديد المواضع المرتبطة بعامل النسخ من خلال الجينوم genome وهذه الطريقة تبدأ بتقدير بروتين الترسيب المناعي الكروماتين chromatinحيث تتصل عرضيا عوامل النسخ مع الحامض النووي DNAعند موضع ارتباطهم ويفصل المعقد باستخدام اجسام مضادة لعامل النسخ .وتستخدم بعد ذلك الحامض النووي DNAالناتج من تقدير chipاما باختبار نظام جينوم الحامض النووي DNAاو باستخدام انظمة تسلسل الجيل التالي ،ولقد استخدمت هذه الطريقة حديثا لمطابقة ٢٧٧٦موضع جيني تشغل بواسطة مستقبل فيتامين VDR Dبعد معاملة خطوط الخلايا الليمفاوية lymphoblastoidمع ٢٥ ،١داي هيدروكسي فيتامين

١٢٣

Dوهذه المواضع المرتبطة ب VDRتم اغناءها معنويا بالقرب من المناعة الذاتيه والجينات

المرتبطة بالورم الخبيث.

) (٢طباعة الأومكس : Transceriptomic

من الممكن حاليا قياس النواسخ الأولية primary transcriptsوالأشكال splicesللنواسخ الناتجة من كل جين في جينوم الانسان ونماذج عديدة من الكائنات الحية وتعتبر مستويات النواسخ transcriptانعكاسا لكل من التنظيم الأولي بواسطة معاملة ما بينما التنظيم الثانوي ينتج من احداث التنظيم الأولية وهناك توجهات وخيارات عاليه النوعية من تقييم transcriptomeمشتملة علي انظمة cDNAانظمة الاوليجو نيكليوتيد وحتي التسلسل المباشر للحامض النووي RNA بالاضافة الي ذلك هناك عوامل كثيرة تؤثر علي اختيار برنامج بروفيل نسخ ومن هذه العوامل التكلفة وقابلية الحصول علي نتائج عرض غطاء النسخ وتوفرها.

بعض المركبات الغذائية التي لها تأثير مباشر علي النسخ الجيني عن طريق تنشيط مستقبل نووي )مثل :فيتامين ،Dفيتامين Aومستقبل حامض retinoicللدهون النشطة بيولوجيا يجعل transcriptomics biologyاساسا لتفهم تأثير المركب الغذائي علي الاحياء .ومثال لذلك تخليق الاحماض الدهنيه والكوليسترول بواسطة تنظيم الستيرول sterolللبروتينات المرتبطة بالعناصر المعدنية SREBP Ia, Ic and cوفي ٢٠٠٣ال transcriptomicلدراسة النقل الجيني للفئران ذات التعبير الزائد لكل صورة مشابهة SREBPوالفئران الناقصة في كل من الثلاث SREBPcالنووية ووجد هؤلاء الباحثين مئات النواسخ التي تغيرت في الكبد ومن هذه البيانات حددت تحت مجموعة مكونه من ٣٣جين مثل Srebp targetsتحتوي علي ٢٠جين srebp

جديد )شكل .(٢

شكل ) (٢رسم تخطيطي يوضح التأثيرات المتداخلة بين مستويات عديدة للتنظيم الداخلي

١٢٤

) (٣بروتينات الأومكس : Proteomics

تشير ال proteomicsالي جميع البروتينات التي لها تعبير جيني ووظيفة في النظام ولسوء الحظ لا تستطيع الطرق المستخدمة في تقدير ال proteomeان تقيس proteosomeكاملا في وقت واحد ونتيجة لذلك تقيس التجارب واحد او أكثر من ال subproteomesفعلي سبيل المثال يتحول الفوسفوبروتيوم phosphoproteomeالي البروتينات التي تعتبر كينيز Kinasesوبروتينات داخل قطاعات من تحت الخلية مثل mitochondrial proteomeاو أنسجة متخصصة )بروتيوم السيرم( او بروتينات ذات صفات فيزيقية معينه )مثل بروتيوم الغشاء(.

ويوجد طريقتان لفهم ال proteomicsالأولي :وهي "اعلي الي اسفل top downحيث تدرس كل البروتينات باستخدام تكنيكات فصل متعدده الابعاد والتي من امثلها الفصل باستخدام نقطة كهربائية مشابهة isoelectric pointيتبعها فصل حجمي 2Dpolyacrylamid gel electrophoresis

size separationاو التحليل الضوئي الحجمي.

وفي طريقة top downتفصل البروتينات ثم تقطع لاجزاء عن طريق الهضم بانزيم التربسين وتقارن البيتيدات مع قاعدة البيانات لتقدير هوية البروتين وبالعكس فإن طريقة bottom upتهضم البروتين من عند المجموعة الخارجية وتفصله وتحدد البيتيد باستخدام طرق التحليل الضوئي الحجمي ثم تربط قطاعات البيتيد بقاعدة بيانات البروتينات المعروفة لتقدير ولتحديد هوية البروتينات

في مخلوط المعقد.

التحدي الرئيسي لل proteomicsهو طرق التحليل الضوئي غير القياسية وهذا يقودنا الي مشاكل الاستخلاص عبر وداخل المعامل .بالإضافة الي ذلك هناك بعض التحديات للفصل الاشاري signalمن الفصل الصاخب noiseالذي يحدد قمة الكشف وكميته.

وفي النهاية فإن بعض طرق proteomicsليست حساسة جدا وغالبا ما تستخدم طرق 2D PAGEفي تقدير proteomicsالسيرم واكتشاف المرقم الحيوي ومن جهة اخري فإن قدرة التقدير الاشعاعي للمناعة من اجل إكتشاف البروتينات في السيرم تزيد ب ٢٠٠–١٠٠مرة عن قدرة طريقة 2 D PAGEولكن بالرغم من ضعف طريقة 2D PAGEفانها مفيدة في مطابقة المرقمات الحيوية للحالة الغذائية ،وقد استخدمت هذه الطريقة لمطابقة المرقمات الحيوية لاستجابة حماية القلب من الايزفلافون isoflavoneفي خلايا الدم الاحادية النواه للنساءpostmemopausal

) (٤ميتابوليزم الأومكس : Metabolomics

تقييم الميتابولوم metabolomeيعطي خلفية لفسيولوجيا الخلية او الكائن الحي بواسطة قياس مستويات المركبات الناتجة من التمثيل الغذائي داخل الحيز البيولوجي ومثل البروتيوميكس proteomicفإن الميتابولوم يقدر عن طريق تكنيكين فصل )التحليل الكهربي والتحليل الضوئي( مع طرق الاكتشاف المعقدة ) sophisoticatedمثل:التحليل الضوئي الكمي والرنين المغناطيسي النووي( وايضا فإن هذه الطرق تشبه طرق البروميوميكس proteomicsفي كون الميتابولوم metabolomeمعقد جدا لطريقة واحدة لقياس جميع نواتج التمثيل الغذائي في وقت واحد ولقد استخدمت دراسات بحثية كثيرة ال metabolomicsلاكتشاف المرقمات الحيوية لفهم تأثير الظروف الفسيولوجية علي تدفق المعلومات من خلال مسارات تمثيلية معينة.

وقد تم التعرف علي نواتج تمثيلية بالدم والكبد في الفئران المغذاه علي عليقة محتوية علي زيت القرطم واخري تعاني من نقص في جليسرول ٣-فوسفات اسيل تراسنفيريز ولوحظ ان كثير من هذه الفئران لم تكن معروفه مسبقا بمقاومتها لهرمون الانسولين ،واشارت هذه الدراسة الي الاستفادة من

١٢٥

تحليل metabolomicلمطابقة المسارات الكيموحيوية الهامة لفهم المسار الفسيولوجي لمرضي

السكر.

) (٥أيونو الأومكس : Ionomics

تستخدم العناصر المعدنية عند كل مستويات التنظيم البيولوجي فعلي سبيل المثال :عوامل النسخ )الزنك( في الانزيمات )زنك ،نحاس ،حديد ،كالسيوم( وفي الانحدارات الكهروكيماوية في الخلايا )كالسيوم ،صوديوم ،بوتاسيوم( ومن المعروف ان التأثيرات المتداخله بين العناصر المعدنية تؤثر علي الأحياء Biologyونظ ار لأن العناصر المعنية تتكامل داخل كل بيولوجيا الخلية فإن فحص بروفيل المعادن كله للنظام )علي سبيل المثال (ionomeربما يعكس الاضطرابات البيولوجية السائدة ويمدنا بمعلومات عن الحالة الوظيفية للكائن الحي تحت ظروف بيئية وفيزيقية مختلفة ومن جهة اخري فان تقييم Ionomeيصاحبه استخدام تكنولوجيات عاليه لتحليل العناصر المعدنيه.

في ٢٠٠٥اختبر كيفية تواصل الحذف الجيني gene deletionفي الخميرة النامية مع التغيرات في ال ionomeواقترح بروفيل مكون من ١٣عنصر معدني لكل ٤٣٨٥طفرة حذف جيني للخميرة ووجد ان ٢١٢طفره كان لها اضطرابات معنوية في عضو واحد علي الأقل ionomeوباستخدام ادوات المعلومات البيولوجية لمطابقة عناقيد الجينات المرتبطة بالدور الوظيفي داخل قائمة من ٢١٢ طفرة وجد الباحث ان التغيرات في ionomeكانت انعكاسات لوظائف بيولوجية معينه فعلي سبيل المثال ٢٧ :من ٢١٢طفرة حذف جيني اثرت علي وظيفة الميتوكوندريا وتميزت هذه الطفرات

بالتراكم المنخفض لكل من السيلنيوم والنيكل.

) (٦نيتروجينتكس : Nutrigenetics

تركز Nutrigeneticsعلي تأثيرات التباينات الوراثية علي كل من الوجبه الغذائية والمرض أو الاحتياجات الغذائية وكمية المأكول من الغذاء الموصي به لكل من الأفراد والعشائر .ولكي تحقق اهدافها فإنها تستخدم علم المنهج methodologyفي ال nutrigeneticsمشتملة علي مطابقة تشخيص التباينات الوراثية المسئولة عن استجابة مختلفة لمركبات غذائية معينه او مكونات غذاء معينه .وتصمم هذه التباينات كصفات مورفولوجيه عديدة مشتملة علي الصفات المورفولوجية لنيكليوتيد واحد والفروق في عدد النسخ المدخلات واعادة الترتيبات او اعادة التنظيمات وبدون شك تعتبر SNPsأكثر التك اررات لأنها تظهر كل ١٠٠٠زوج قاعدة.

هذه الاختلافات ربما تقدر تعرض الفرد لمرض مرتبط بالغذاء اولاحد او بعض مكونات الوجبه الغذائية بالاضالفة الي التأثير في استجابة الفرد لتغيرات الوجبة الغذائة وهناك توازي بين nutrigenetics, pharmacogeneticsبالرغم من صعوبة مجال التغذية لعمل استنتاجات حيث توجد فروق هامة بين مكونات الغذاء والأدوية مثل :نقاوة الكيماويات وعدد من مستهدفات الشفاء

therapeutic targetsومدة التعرض لكل منها.

من أحسن الأمثلة الموصوفة لتأثير SNPsالعلاقة بين حامض الفوليك والتشفير الجيني ل (5,10 methylenetetrahydrofolate reductase) MTHFRالضروري لمسارات تمثيلية كثيرة متضمنه انتاج الناقلات العصبية neurotransmittersوتنظيم التعبير الجيني وحامض الفوليك ضروري للدور الوظيفي الفعال لهذا MTHFRوهناك نمط مظهري عديد شائع في الجين المتعلق ب MTHFRالذي يؤدي الي شكلين من البروتين هما :النمط المتطرف (c) wild typeالذي يؤدي الوظيفة طبيعيا والنمط الاخر هو المتغير ح ارريا (t) thermal labile versionالذي له نشاط منخفض معنويا والناس التي لها نسختين من النمط الجيني المتطرف ) (ccاونسخه واحدة ) ( Ctلها تمثيل طبيعي لحامض الفوليك .اما الافراد التي لها نسختين من التحول غير الثابت ) (ttوحامض

١٢٦

فوليك منخفض يراكمون الحامض الاميني هوموسيستئين homocysteineولهم حامض ميثونين اقل ممايزيد من خطورة امراض القلب والاوعية الدموية disease vascularبالتالي فإن الأفراد الذين يتناولون كميات منخفضة من حامض الفوليك يعانون من ارتفاع مستويات الحامض الاميني هومووسيستئين بالسيرم مما يجعلهم TT homozygotesمقارنه بالأنماط الجينية الأخري مما يجعلهم أكثر عرضة للإصابة بأمراض القلب )شكل (٢ومن جهة اخري عندما يكون المأكول من حامض الفوليك بالغذاء أعلي تزيد كمية تعويض نقص DNA defectالحامض النووي في الأفراد ذو TTالمتعدد مورفولوجيا مع ارتفاع تركيزات الحامض الأميني هو موسيستئين بالسيرم وطبقا لهذاالمثال من التأثير المتداخل بين الجين الغذاء فإن الوقاية من أمراض القلب تستلزم تناول كميات عالية يوميا من الأغذية الغنيه بحامض الفوليك للأفراد ذو النمط الجيني ) TTشكل .(٣

وجبة غذائية غنيه فى

حامض الفوليك

وجبة غذائية فقيرة

فى حامض الفوليك

مستويات الهوموسيستئين بالبالزما

زيادة خطورة أمراض القلب

النمط الجيني

شكل ) (٣التداخل بين الغذاء والجينات

Gene-diet interaction. Folic acid intake may modulate the genetic risk of yperhomocysteinemia conferred by the C677T polymorphism in the MTHFR gene. Hyperhomocysteinemia only would happen when the mutation occurs with a

low folate intake [Adapted from 15].

١٢٧

وهناك جين آخرتم تطويره من خلال بحث نشط جدا الا وهو الجين الذي شفر encodesلتخليق الليبوبروتينات APOAIويعتبر APOAIالمكون الرئيسي لكوليسترول HDLالبلازما الذي يلعب دور هام في نقل الكوليسترول .ولقد ذكرت التقارير البحثية أن الأنماط المظهرية العديدة في منشط الجين ال ) 75 – A/Gاستبدال قاعد الجوانين بقاعدة الادينين( لها تأثير علي استجابة الفرد لاستهلاك الاحماض الدهنية غير المشبعة العديدة PUFAومن ثم فإن الاناث ذات النمط الجيني A/Aتظهر مستويات اعلي لكوليسترول HDL–cholesterolبلازما الدم بعد تناول PUFAلأن هذه الانماط الجينية A/G G/Gوالتغيرات في هذا النوع من الكوليسترول او حتي مرض معين لا تظهر استجابة للأحماض الدهنيه العديده غير المشبعة )شكل (٤ولذلك فالأفراد ذات النمط الجيني A/Aيكون تناول PUFAتوصية جيدة للوجبه الغذائية لأنها تزيد من تركيز الكوليسترول HDL وهذه النتائج توضح صعوبة الارتباطات بين النمط المظهري ،الأنماط المظهرية المتعددة وتأكيد اهمية تفسير التأثيرات المتداخلة بين الجينات والعوامل البيئية في دراسات وراثة العشيرة.

ولقد اوضحت النتائج المنشورة في المراجع العلمية سبب أن nutrigeneticsتغذية مشخصة لأن الهدف منها مطابقة وتشخيص الجينات وتبابنات النيكليوتيد خلالها والتي تفسر الاستجابات المختلفة للمركبات الغذائية بالإضافة الي ذلك فإن امداد اساس غذائي rationalلاعطاء نصيحة غذائية تشخيصية يزيد من المعرفة عن طريق استخدام المعلومات الجينية في بحوث التغذية مما يحسن من نوعية الدليل المستخدم لعمل توصيات غذائية مبنيه علي العشيرة.

شكل ) (٤تأثير الأحماض الدهنية المتعددة غير المشبعة على الكولسترول فى المرأة Effect of polyunsaturated fatty acid intake (>4%, 4-8% and >8% of energy) on high-density lipoprotein (HDL) cholesterol blood levels in women. Means were adjusted for age, body mass index, alcohol consumption, tobacco smoking, and intakes of energy, saturated fatty acids, monounsaturated fatty acids, and PUFAs

[Adapted from 16].

١٢٨

) (٧نيتروجينومكس : Nutrigenomics

استخدم مصطلح nutrigeneomicsمنذ عشر سنوات لوصف فرع التغذية وبحوث الاغذية التي تستخدم تكنيكيات جديدة لكل من الناسخات transcriptsوالبروتينات ونواتج التمثيل الغذائي للتفهم الجيد لتفاعل الجينوم genomeمع بيئته الغذائية وفي هذا المجال لا زالت ال nutrigeneomics في بدايتها وتحتاج الي وقت حتي تحقق ما هو مأمول.

يستخدم مجال ال nutrigenomicsانظمة متعددة ويتضمن التأثيرات الغذائية علي ثبات الجينوم ) تلف الحامض النووي DNAعند المستوي الجزيئي والكروموسوم .تعديلات ) epigenoeنقل الميثايل للحامض النووي (DNAتعبير الحامض النووي ،transcriptomics RNAتعبير البروتين proteomicsوالتغيرات التمثيلية metabolomicsوفي هذا النظام تعتبر المركبات الغذائية ومكونات الغذاء والوجبه الغذائية الكاملة اشارات غذائية تكتشف بواسطة حساسات خلوية cellwlar sensorsوهذه الحساسات التي تعتبر جزء من سلاسل التأثير الخلوي تستطيع التأثير خلال جميع العمليات المتضمنه في وظيفة الخلية ولذلك فهي تؤثر علي النسخ والترجمة وتعبير البروتين والمسارات التمثيلية المختلفة التي تعتبر الشكل النهائي للنمط المظهري.

باستخدام الأدوات الجينية الحالية التي تتضمن metabolomics, transcriptomics proteomics,توجد طريقتان في بحوث nutrigenomicsالطريقة الأولي :تطابق الجينات البروتينات ونواتج التمثيل الغذائي التي تتأثر بالوجبه الغذائية )المركبات الغذائية والمركبات النشطة بيولوجيا( وتقدر اي من الميكانيكيات تستخدم في هذاالتأثير المتداخل وبالتالي تحدد مسارات التنظيم عن طريق اي من الوجبات الغذائية المحدثة لهذه التغيرات وفي الطريقة الثانية تستخدم المرقمات الحيوية )الجينات والبروتينات ونواتج التمثيل الغذائي( التي ترتبط بمركبات غذائية معينه او بالوجبه

الغذائية كلها.

وهناك امثلة كثيرة جدا توضح التأثير المتداخل بين مكونات الغذاء والجينوم من الخلايا الثديية في الدراسات علي الانسان .تعتبر الفينولات من أكثر مضادات الأكسدة الموجودة بالوجبه الغذائية فمن المصادر الغذائية الرئيسية لهذه الفينولات الفواكه والمشروبات النباتيه مثل عصير الفواكه والشاي والقهوة والخمر الأحمر .بالإضافة الي ذلك فإن الخضروات والحبوب والكاكاو والشيكولاته والبقوليات الجافة غنية بالفينولات ولقد اثبتت الدراسات ان الفينولات العديدة تساعد في الوقاية من أمراض القلب

والسرطان والسكر.

وقد اعتقد لسنوات كثيرة ان الفينولات العديدة ومضادات الأكسدة الأخري تحمي مكونات الخلية من التلف الاوكسيدي عن طريق التخلص من الشقوق radicalومن جهة اخري تستجيب الخلايا للفينولات العديدة عن طريق التأثيرات المتداخله المباشرة مع المستقبلات او الانزيمات المستخدمة في نقل الاشارات والتي ربما ينتج عنها تعديل حالة الخلية التي حدث لهااكسدة واختزال ،ولقد وضعت كلا من تأثيرات تضاد الاكسدة و prooxidantللفينولات مع تأثيرات متباينه علي العمليات الفسيولوجية للخلية وتفيد الفينولات في تحسين بقاء الخلية لانها تحدث apoptosisوتمنع نمو الورم الخبيث tumorومن جهة اخري ربما تمتد التأثيرات الييولوجية للفينولات العديدة الي ماوراء تعديل الاجهاد الاوكسيدي ومن المعروف ان التأثير المتداخل ما بين isoflavonesالصويا ومستقبلات الاستيروجين وتأثيرات هذه المركبات علي وظيفة endocrineالغدد الصماء.

) (٨إبيجينومكس : Epigenomics

بالإضافة الي التنظيم المتوسط خلال تسلسلات الحامض النووي DNAفإن الحامض النووي DNAوالهيستونات histonesيمكن تعدليهما وهذا سوف يؤثر علي النسخ الجيني ،وفي الانسان

١٢٩

ينظم الحامض النووي DNAداخل معقد ال nucleosomeمع بروتينات هيستون H2A, H2b , H3 and H4والنهاية الامينيه للهيستونات يمكن تعديل نقلها بطرق عديدة .ولقد لوحظ ان عملية Histone acetylationتقلل من الهيستون المصاحب للحامض النووي DNAوهذا يسمح للنسخ الجيني حيث يصاحب عملية histone methylationكلا من عمليتي النسخ والتنشيط ولقد ثبت ان التسلسلات الغنية بقواعد السيتوزين والجوانين تتواجد بالقرب من التسلسلات الكودية coding sequencesفي %٥٠من جينات الحيوانات الثديية وعملية methylationللحامض النووي DNAمسئولة عن اخماد كروموسوم × وبصمة الجينوم والنسخ الجيني لانسجة معينه التي تحدث خلال التمييز الخلوي cellular differentiationبسبب أهمية epigenomicsفي التعبير الجيني ،وقد طور الباحثين الانظمة الدقيقة للحامض النووي DNAوطرق تسلسل الحامض النووي DNAبالجيل التالي لصالح البروفيل الجيني لجزر CpGفي جينوم الانسان .يستفاد من حامض الفوليك والمركبات الغذائية الصغري الأخري في انتاج methyl donor S-adenosyl methionineولذلك يقترح بأن التغذية غير الكافية ربما تؤثر علي اضافة مجموعة الميثانيل

.DNA METHYLATIONS

) (٩التعنقد ) Clusteringالعنقودية(:

عدد كبير من النقاط النهائية المحللة في تجارب الاوميكس ) omicsاكثر من ٢٠٠٠٠نسخه( تمكن من ملاحظة الانماط ،الهامة في البيانات حتي بعد التصفية والتحليل الاحصائي .ولقد تم تطوير عدد من طرق تعنقد العناقيد للتغلب علي هذه المشكلة ومن اكثر الطرق الشائعة طرق tree basedوالتي من امثلتها طريقة التعنقد المتسلسلة hierarchicalوالأشكال البيانية graphicalالمبينه علي خرائط التنظيم الذاتي self organiaingبالاضافة الي هذه الطرق هناك طرق اخري تستخدم قيم المتوسطات قبل التصفية لإزالة التغير المنخفض او التغيرات غير المعنوية التي تعتبر غير ضرورية ومن جهة اخري يمكن استنتاج وظائف الجينات من الأنماط المطابقة بواسطة العناقيد )مثل الجينات التي لها عنقود نسخ ذات وظائف متشابهة(.

) (١٠المعلومات الحيوية للأومكس : Bioinformatics الهدف الرئيسي لل bioniformaticsهو مطابقة انماط داخل معقد البيانات المستخصلة من طرق

التحليل omicالعالية الكثافة.

) (١١تحليل شبكة إتصالات المعمل :Network Analysis مطلوب في الانظمة مطابقة العلاقات بين الجزئيات التي تمثل طرق جديدة لفهم صعوبة التنظيم البيولوجي وهذه العلاقات يمكن ان تكون بين البروتينات dimeriztionالتي تنشط المعقد، الكاينيز kinasesالمفسفرة للبروتينات الاخري ،البروتينات والحامض النووي DNAمثل :نسخ العامل المرتبط الاحماض النووية )الحامض النووي Micro RNAالمنظم لتعبير (RNAمعين البروتينات ونواتج التمثيل الغذائي )مثل :الدهون النشطة بيولوجيا المنظمة للمستقبلات ومن جهة اخري هناك علاقات أخري تربط بين المسارات ،لذلك يمكن الإعتقاد بأن شبكة المعمل توليفة من النماذج او وحدات قياس modulesكل منها يعتبر مسار منظم او عملية يتم التعرف عليها

بواسطة المجموعة العلمية.

ولقد اصبح ايجاد هذه الشبكات العملية مشكلة لمطابقة الارتباطات او الأنساب وتقدير قوتها وتخيلها وهناك الكثير من شبكات العمل التي تبني حسابات تستخدم في بيانات الاوميكس ففي هذه الشبكات تلاحظ البروتينات ونواتج التمثيل الغذائي لعقد بينما تلاحظ التأثيرات المتداخلة بين البروتينات أو نواتج التمثيل الغذائي في صورة خطوط.

١٣٠

الطرق البيولوجية وأدوات الاوميكس من اجل اكتشاف المرقم البيولوجي:

Systems Biology And Omics Tools For Biomarkers Discovery:

الآداة الأولي غالبا ما تستخدم تحليلات الاومكس لتصوير الحالة البيولوجية وبعد ذلك تستخدم العناصر الضرورية للبروفيل كمرقم بيولوجي .ونظريا يتأثر المرقم الحيوي بالعوامل الخارجية المذهلة .ولتوضيح هذه النقطة تستطيع ان ننظر الي مجال تمثيل الحديد ..فحالة الحديد الغذائية يمكن تقييمها عن طريق قياس فيرتين سيرم الدم serum ferritinولكن هذا المقياس يدحض بواسطة الالتهاب المزمن الذي يستطيع ان يخفي نقص الحديد وتتأثر مستويات بروتينات السيرم الاخري بتغييرات حالة الحديد )مستويات عالية=حالة حديد عاليه( حيث يتأثر بروتين الترانسفيرين transferringوبالتالي فإن تقرير كل من مستويات الفيرتين ومستقبل الترانسفيرين والمرقم بالسيرم في وقت واحد عند حدوث التهاب يمكننا تقييم حالة الحديد والتخلص من الحالة التي يسببها الالتهاب المصاحبة للمرض المزمن او الحاد ولقد استخدمت الاوميكس omicsلمطابقة المقاييس التي يمكن عن طريقها عمل مرقم فعال يستخدم في تقدير وتحديد اورام خبيثة معينه :كما يستفاد ايضا من الاوميكس في تقييم حالة المركب الغذائي او الظروف المرتبطة بالتغذية التي اثبتت مقاومة لطريقة المرقم الواحد )علي سبيل المثال :العناصر الغذائية الصغري التي من امثلتها

عنصر الزنك(.

إستخدام طرق بيولوجية لتحديد اشكال جديدة للتنظيم بواسطة مركب غذائي او حالة تمثيلية:

Use Of Systems Biology To Define New Modes Of Regulation By A

Nutrient Or Metabolic State:

الإداة الثانية لاستخدام الانظمة البيولوجية هي التعرف علي مجموعات الجينات transcripets النسخ ،البروتينات المركبات الناتجة من التمثيل الغذائي والتي تنظم تحت ظروف معينه .وهذه المجموعات يمكن تنظيمها من خلال مسارات بيولوجية معروفه او مجموعات مساقة عن طريق

الارتباط الوراثي .statistical correlation

تفهم الانظمة البيولوجية : Understanding The Systems Biology Approcahc هناك طريقة واحدة لعمل بحث للأنظمة البيولوجية من اجل امداد هيكل frameworkيساعد علي فهم مشكلة بحثية تتعلق بالتغذية وذلك من خلال منظور الانظمة البيولوجية )شكل .(٥

شكل ) (٥خطوات تحليل النظم البيولوجية

١٣١