صناعة الدواجن المتكاملة 1

التغذية الجينومية : Nutrigenomics

إزداد البحث عن معرفة تتعلق بالصحة والغذاء المناسب فى العقود الزمنية الأخيرة فيما بين سكان العالم والباحثين والعاملين فى مجال التغذية والصحة .فمنذ العصور القديمة عرف البشر أن البيئة والغذاء يتداخلان مع حالة صحية مستقلة واستخدموا الغذاء والنباتات كأدوية .ومع تقدم العلم وخاصة بعد إستنتاج مشروع جينوم الإنسان ) (HGPبدأ العلماء يتساءلون إذا ما كان الجين ومكونات الغذاء النشطة بيولوجيا يستطيعا أن يؤثران إيجابيا أو سلبيا على صحة الفرد .ولتقييم هذا التداخل بين الجينات والمركبات الغذائية وجد مصطلح التغذية الوراثية .ومن ثم تستجيب علوم التغذية الوراثية والعوامل الوراثية الى استخدام الكيمياء الحيوية والفسيولوجيا والمركبات الغذائية والعوامل الوراثية والجينات المتعلقة بالتمثيل الغذائى والنسخ والعوامل البيئية للبحث عن تفسير وجود تأثيرات متداخلة بين الجينات والمركبات الغذائية عند مستوى الجزيئى .واكتشاف هذه التاثيرات المتداخلة سوف يساعد فى وصف الوجبات الغذائية طبقا للنمط الجينى لكل فرد .ولذلك من الممكن تخفيف الأعراض

المرضية الموجودة أو منع الأمراض مستقبلا.

تعتبر البيئة والغذاء المأكول العاملين الرئيسيين اللذين يؤثران على صحة أو مرض الفرد.

ولقد أدت الدراسات البحثية فى مجال التغذية الى زيادة تفهم كيفية المحافظة على صحة مجموعة من الأفراد اللذين يعيشون فى ظروف غذائية مختلفة .وبعد إستنتاج مشروع جينوم الإنسان ألقى الضوء على تأثير المركبات الغذائية بداخل وجبة الناس والتى تضمنت كل من -١ :هل يستجيب التعبير الجينى لعملية التمثيل الغذائى عند مستوى الخلية ويؤثر على صحة الفرد ؟ -٢هل التعبير الجينى واستجابة التمثيل الغذائى نتيجة للتأثير المتداخل بين الجين والمركب الغذائى يؤدى الى وصف وجبات غذائية معينة لكل فرد؟ ومن ثم أدخلت علوم التغذية الوراثية على تأثيرات المركبات الغذائية على الجينوم والبروتيوم والميتابولوم كما

هو موضح فى الشكل ).(٦١

١٠٤١

شكل )“Omics” sciences used in understanding the relationship (٦١ between nutrition versus health versus disease يعتبر علم التغذية الوراثية منطقة التغذية التى تستخدم أدوات جزيئية لبحث وفهم الاستجابات العديدة المتحصل عليها من خلال وجبة غذائية معينة تستخدم بين الأفراد أو المجموعات السكانية .وهذا العلم يسعى لتوضيح كيف تؤثر مكونات معينة بالوجبة الغذائية على تعبير الجينات مما يزيد من قوتها أو إخمادها .وهذه الإستجابة تعتمد على كيف أن الجينات تظهر نشاط متغير أو تعدل من التعبير الجينى .ومن بعض أمثلة التداخل ما بين الجين والمركبات الغذائية سعتها على الإلتحام بعوامل النسخ .transcription factorsوهذا الإلتحام يشجع أو يتداخل مع قابلية عوامل النسخ للتداخل مع العناصر التى تؤدى الى التحكم فى .RNA polymeraseولقد أظهرت الدراسات المبكرة أن فيتامين أ ،وفيتامين ج والأحماض الدهنية تستطيع قدح triggerالتأثيرات المباشرة فى تنشيط المستقبلات النووية واحداث النسخ الجينى .ولقد لوحظ أن بعض المركبات الموجودة فى الخمر و Sou genisteinتؤثر تأثي ار غير مباشر على مسارات الإشارات الجزيئية التى من أمثلتها العامل .Kappa Bكما أن التحسن فى هذه العوامل فى تنشيط وتنظيم الجزيئات المرتبطة

١٠٤٢

بالأمراض بداية من الالتهابات الى الورم الخبيث .ولقد وجد أن البشر لهم %٩٩,٩مطابقة بين جينوماتهم .والفرق بينهم فى الوزن والطول ولون العين والشعر والصفات الأخرى يمثل فقط %٠,١من التكرار الجينى ،gene sequenceوهذا الفرق فيما بين العوامل الأخرى يحدد الاحتياجات الغذائية وخطورة تطور بعض .NTCDSويعتبرالنيكليوتيد الواحد المتعدد المظاهر المبرر الرئيسى لهذا التباين الجينى ويستطيع أن يغير من تشفير البروتين .ولقد وضحت الدراسات البحثية أن جينات معينة وتبايناتها يمكن تنظيمها والتأثير عليها بواسطة مركبات أو مواد غذائية من الوجبة الغذائية وأن هذه التباينات الجزيئية ربما يكون لها

تأثيرات مفيده على صحة الفرد.

من التغذية الى التغذية الجينومية :Nutrition to Nutriginomcs أجريت الأبحاث في مجال التغذية منذ ٤٠٠سنة قبل الميلاد .وأثناء هذه الفترة أكتشف الباحث العالم Lavoisierكيف يتم تمثيل الغذاء بواسطة الجسم مولدا الماء والكربون وثانى أكسيد الكربون والطاقة .وفى القرن التاسع عشر طابق الباحث Liebigالكربوهيدرات والبروتين والدهون والمغذيات الكبرى التى تطلق الح اررة .وأثناء الحقبة الزمنية الأخيرة التى أطلق عليها "الحقبة الكيماوية والتحليلية للتغذية والتى ظهرت ما بين القرن الثامن عشر والقرن العشرين عمل الباحث Lavoisierإكتشافات مهمة عن تمثيل الغذاء وعلاقتها بإنتاج الطاقة .وأخي ار أثناء "الحقبة البيولوجية" أجريت دراسات بحثية عن التمثيل الغذائى والكيمياء مما ساعد علم التغذية على تحديد دورها فى التطور ومنع الأمراض المزمنة مثل السرطان ومرض القلب والإنهيار العصبى والخلل فى تمثيل العظام .وحاليا نتصف "حقبة الجينوم PostGenomicبتكامل المجالات الثلاثة :البيولوجية والاجتماعية والبيئية حيث

إشتملت الاكتشافات العلمية على هذه المجالات.

التغذية الجينومية وعلوم الأوميكس : Nutrignomics And Omics Scinces :Omics أمدتنا ثورة المعلومات البيولوجية بتقدم بحوث علم "الأوميكس" .وهذه العلوم استخدمت التكنولوجيا الحيوية فى فصل ووصف عدد أكبر من الجزيئات الحيوية من نفس المجموعة مثل الحامضين النووين RNA,DNAوالبروتينات ونواتج التمثيل الغذائى .ومن ثم بعد

١٠٤٣

الجينوم " " genomicsظهرت علوم أوميكس أخرى كأدوات ثورية مثلProteamics, :

.Metabolomics and transcriptomics

بناءا على ذلك .فإن أول تعريف للتغذية الجينومية nutrigenomicsيشير فقط الى دراسات عن تأثيرات المركبات الغذائية والأغذية النشطة بيولوجية على التعبير الجينى للفرد.

وحاليا إتسع هذه التعريف .وحديثا تضمنت التغذية الجينومية دراسات على العوامل الغذائية التى تعمل على حماية الجينوم ،ترانس كريبتوم ،بروتيوم والميتابولوم .بالإضافة الى ذلك يستطيع علم التغذية الجينومية إستخلاص معلومات بيولوجية مفيدة من البيانات المجمعة.

الجينات الخارجية الغذائية : Nutritional Epigenomics عن طريق الجينومات الخارجية تدرس مجموعة كاملة من تعديلات الجينات الخارجية فى خلية أو نسيج عند الوقت المعطى .ويتكون الجينوم الخارجى من مركبات كيماوية تعدل أو تعلم الجينوم بطريقة توضح ما هى الخلية التى تستطيع العمل وأين ومتى تعمل .وتسمى هذه العلامات بالعلامات الجينية الخارجية .وهذه العلامات تمر من خلية لأخرى عندما تقسم أنفسهن وبالتالى تمر من جيل الى جيل .وهذه البصمات تتأثر بنمط الجينوم فى البيئة المحيطة )البيئة ،الوجبة الغذائية والأدوية وغيرها( وسوف تحدد للنمط المظهرى

.Phenotype

الجينات الخارجية : Epigenetics

تدرس الجينات الخارجية تعديل الحامض النووى DNAوالبروتينات والصلة بين هذا الحامض النووى والهستونا التى ربما تسبب تغيرات فى تركيب الكروماتين بدون أن يحدث تغير فى تكرار النيكليوتيدات .وتعتبر الجينات الخارجية معلومات منقولة مبنية على التغير الجينى حيث تبدأ تغيراتها ببطىء ولكنها متقدمة وعكسية .فعلى سبيل المثال التمثيل الغذائى لحامض الفوليك وهو مركب غذائى مرتبط بالتكامل الجينى حيث يضمن مقدار متزن من deoxyribonucleatidesمن أجل تكرار الحامض النووى .DNAويعمل حامض الفوليك كمعاون للإنزيمات المرتبطة بالتخليق البيولوجى للنيكليوتيدات والبروتين الموجود فى

١٠٤٤

جزئى الحامض النووى RNAكمانح لمجموعة الميثايل ولتفاعلات عمليات ميثلة الحامض

النووى .DNA

التعديلات فى التعبير الجينى ربما تحدث بواسطة ميكانيكيات الجينات الخارجية عن طريق التغيرات فى تركيب الكروموسوم .ولقد أظهرت الدراسات البحثية أن عمليات ميثله الحامض النووى DNAترتبط مباشرة بإعادة نمذجة الكروماتين وفى المقابل هذا يتم بواسطة إنزيم DNA methyltransferaseحيث يتم نقل مجموعة الميثايل من S-adenesyl methionineالى مواضع معينة على الحامض النووى .DNA وعند حدوث نقص فى حامض الفوليك وفيتامينات B12 , B6 , B2والكولين والحامض الأمينى مثيونين يؤدى الى تغيرات فى التمثيل الغذائى للكربون ومن ثم تفسد عملية ميثله الحامض النووى DNAتخمد الجين المسئول عن النسخ transcriptionبينما يصاحب قلة عملية الميثله يصاحبها حدوث سرطان البروستاتا.

النسخ الغذائى :Nutritional Transcription

تدرس عملية النسخ مجموعة كاملة من ناسخات الحامض النووى RNAالنشطة .وينتج الحامض النووى الرسول m RNAفى النسيج العضو المنتخب ولذلك يتباين التعبير الجينى طبقا للظروف المختلفة والفترات الزمنية .وعندما تنشط عوامل النسخ فإنها تهاجر الى النواه وتلتحم بتكرار معين للحامض النووى DNAفى المنطقة المشجعة للجينات ويمكن تنبيه

عوامل النسخ بواسطة:

) (١إشارات فسيولوجية مثل تلك التى تقدم بواسطة المركبات الغذائية والمكونات الغذائية

النشطة بيولوجيا.

) (٢الهرمونات والمعاملات الدوائية .وتعمل عوامل النسخ كمنبهات لتنظيم وتعديل نسخ الخلايا .وفى بحوث التغذية تساعد النواسخ فى إمدادنا بمعلومات عن ميكانيكيات

تأثير مركب غذائى معين فى الوجبة الغذائية.

١٠٤٥

البروتيومكس :Proteomics

تعتبر البروتيومكس Proteomicsعلم يدرس مجموعة من البروتينات الضرورية للعمليات الحيوية لنوع معين .وهذه البروتينات تعمل فى الخلية والنسيج أو عضو فى حالته الطبيعية ولكن فى أحوال فسيولوجية أو باثولوجية مختلفة حيث تقوم بتغيير مستوى تعبيرهم الجينى

ونشاطهم.

تعتبر البروتينات صف هام من الجزيئات التى تتواجد فى جميع الخلايا الحية والبروتينات لها أدوار متنوعة فى الخلية مثل :الدور البنائى ،الدور الكيمو حيوى والدور الميكانيكى والنقل والتخزين .والبروتينات جزء أيضا ضرورى فى وجبة الانسان .كما أن عدد البروتينات المنتجة بواسطة الكائن العضوى تكون أكبر من عدد الجينات التى يمتلكها .ومن جهة أخرى تستخدم البروتيومكس مجموعة من التكنولوجيات المصممة لدراسة تعبير البروتينات فهى تستخدم إستراتيجيات مثل التكنيكات الكروماتوجرافية المرتبطة بالهجرة الكهربائية ومكونات العينات بواسطة تكرار الإستخلاص وتحليل البروتيوم بالعضو ومن ثم فإن البروتيومكس يعتبر الفجوة ما بين تك اررات الجينوم وسلوك الخلية فيصبح أداة بيولوجية لفهم عملية تحديد الوظيفة الجينية وكيف أن الجينوم ينشط بالاستجابة لوجبة غذائية معينة.

الميتابولوميكس :Metabolomics

يتكون الميتابولوم من مجموعة صغيرة من نواتج التمثيل وسوائل الجسم للنوع أو الكائن الحى .ويعتبر الميتابولوميكس منطقة الجينومات الوظيفية التى تدرس التغيرات فى نواتج التمثيل الغذائى .وغذائيا للميتابولوميكس تطبيقات كثيرة فهى تسمح بمعرفة الترتيبات والأضطرابات التمثيلية الراجعة للوجبة الغذائية للشخص وكيف أن هذه التغيرات تؤثر على صحة الفرد أو مرضه .كما أن الميتابولوميكس تدرس التمثيل الغذائى تحت الظروف البيئية والجينية والتى يمكن تحليلها بمساعدة المعلومات البيولوجية والأدوات الإحصائية.

فى منطقة التغذية ،تسمح الميتابولوميكس بتفهم الترتيبات التمثيلية وعدم الإستقرار التى سببها يرجع الى الوجبة الغذائية .وهذا يساعد بتفهم كيف أن زيادة أو نقص بعض المركبات

١٠٤٦

الغذائية )ونواتج التمثيل الثانوية الموجودة فى الغذاء تؤثر على صحة أو مرض الفرد( .وهذه المركبات تتداخل بطرق عديدة داخل الجسم فتغير من مسارات الميتابولوم.

(NTCDS) Nutrigenomics And Nontransmissible Chronic Diseases :

تعتبر التغذية عملية تعرض مواد مختلفة للكائن العضوى الذى يعمل كممد للطاقة )كربوهيرات ودهن( مصادر بناء الخلية )بروتينات( وعلى التحكم فى التمثيل الغذائى )فيتامينات وعناصر معدنية( ومن ثم المحافظة على الثبات.

والحالة الغذائية للفرد هى نتيجة للتأثير المتداخل بين عوامل متنوعة من أمثلتها الخلفية الوراثية وطبيعة الجسم والحالة الاجتماعية .وتعتبر الوجبة الغذائية العامل الرئيسى حيث تستطيع المركبات الغذائية والمركبات الحيوية النشطة الأخرى أن تفيد فى الحد من أمراض عديدة .وفيما بين الأمراض المرتبطة بإستهلاك الغذاء :السكر والسرطان وغيرها .ومن ثم فإن الحالة الضحية للفرد تعتمد على التأثير المتداخل بين جيناته ووجبته الغذائية.

السمنة : Obesity

وضح الباحثون أن كلا من العوامل البيئية والمظاهر الجينية لها علاقة بالمشاكل الصحية.

فالدراسات الحديثة أظهرت أن % ٨٠من الإختلافات الملحوظة فى فهرس كتلة الجسم للتوائم ترتبط بالعوامل الوراثية .ونظ ار لأن السمنة تسبب إلتهابات فإن إستخدام النيتروجينومكس nutrigenomicsلتعديل هذا النمط يعتبر وعد كبير .كما أظهرت تقارير بحثية أخرى أن بعض الأغذية المحتوية على مكونات بيولوجية نشطة مضاده للإلتهابات مثل حامض الكافيك caffeic acidوالتيردزول terdsolالموجود فى زيت الزيتون لها دور مفيد فى تثبيط تعبير جينات Cox2و Nosعن طريق تقليل نقل موضع العامل النووى

Kappa – Bمن السيتوبلازم الى النواة.

السرطان :Cancer

الإحتياج الى مغذيات صغرى معينة للكائن الحى يعتمد على عمر الشخص والخلفية الوراثية والحالة الفيزيقية .ولقد أظهرت الدراسات البحثية أن نقص المغذيات الصغرى مثل حامض الفوليك وفيتامين B2وفيتامين ج وفيتامين ه وعنصر السيلنيوم والزنك يسبب تغيرات داخل

١٠٤٧

الحامض النووى .DNAوهذه التعديلات تؤدى الى تمزق أربطة الحامض النووى أو أضرار الأكسدة أو كلاهما معا .علاوة على ذلك فإنها لها علاقة بتطور ونمو الورم الخبيث.

تستطيع الجزيئات الموجودة فى الأغذية الملوثة إنتاج نواتج سامة تتداخل مع الحامض النووى DNAفتعدل من بنائه محدثه طفرات .mutationsفالأفلاتوكسين B1يكون

مركب إضافى.

يلتحم بقاعدة الجوانين مولدا ناتج جديد .وهذا الجزيئى الجديد يلتحم بعد ذلك ويؤدى التاثير المتداخل بين واحد سكر وقاعدة نيتروجين للنيكليوتيد الى تكوين موضع .apurinicومن ثم تستطيع الطفرة أن تسبب تلف شديد على الكبد فى صورة تنكرزات وأورام خبيثة.

أثناء تمثيل حامض الفوليك يحدث له إمتصاص بواسطة الأمعاء وعن طريق عمليات كيماوية كثيرة من هدم وتخليق يتحول الى مركب .5-methyltetrahydrofolateوهذا المركب الكيماوى ضرورى لتخليق الحامض الأمينى مثيونين الذى يستخدم أثناء عملية كسر الحامض النووى .DNAومن ثم فإن الوجبة الغذائية الفقيرة فى حامض الفوليك تعدل من هذه العملية وتدخل على تكرار الحامض النووى مما يؤدى الى زيادة خطورة نمو السرطان.

وبالعكس تماما فإن عناصر معدنية عديدة تعمل كواقيات ضد نمو السرطان .ومن بين هذه العناصر المعدنية (١) :السيلنيوم الذى يحث على انتاج انزيم جلوتاثيون بيروكسيديز ويحافظ على سلامة أغشية الخلية (٢) .بروستاسيكلين prosta-cyclinالذى يقلل من التلف الأوكسيدى للجزيئات الهامة مثل الدهون والليبوبروتينات والحامض النووى .DNA ) (٣الزنك الذى له دور فى المحافظة على سلامة الثبات الجينى والتعبير الجينى.

النمط الثانى لمرض السكر :Type II Diabetes

مرض السكر يمثل %٩٠من جميع أمراض العالم .والنمط الثانى لمرض السكر يتضمن التأثير المتداخل بين الوراثة )الجينات( والعوامل البيئية .ولقد أظهرت الدراسات الجينية أن حوالى SNPs ٦٥ترتبط بخطورة مرض السكر من النمط الثانى.

مع تقدمات الجينوم وتشفير الإنسان أصبحت إختبارات كشف SNPsالمرتبطة بالنمط الثانى لمرض السكر متوفره .وفى هذه الإختبارات يستطيع المريض أن يعرف وجود قابلية

١٠٤٨

جينية لتطور المرض .ولكن يجب توخى الحذر من إستعمال هذا الإختبار عند الممارسات الكلينكية ففى إحدى الدراسات تبين أن المرضى الذين كان لهم نتائج سلبية على هذا الإختبار لوجود مرض السكر من النمط الثانى شعروا بالأمان والطمأنينة لهذه المرض وتوقفوا عن الإهتمام بوجباتهم الغذائية الغذائية وبالتالى ظهر بعد ذلك تطور مرض السكر.

وعلى العكس تماما فإن المرضى الذين كان لهم نتيجة إيجابية لهذا المرضى غير وامن نمط حياتهم وخاصة المأكول من طعامهم مما قلل من تطور هذا المرض فى هذه المجموعة من

المرضى.

الإستنتاج والنظرات المستقبلية )التوقعات( : Conclusion and Perspectives توضح النيتروجينومكس nutrigenomicsطريقة جديدة للعمل مع التغذية .والآن معرفة كيف يتدخل الغذاء مع الشفرة الجنينية وكيف يستجيب الكائن الحى لهذه التدخلات ومع

النمط المظهرى أصبحت واضحة.

بعض البرامج السوفسطائية Sophisticatedأصبحت متاحة حاليا بحيث نستطيع الحصول على نصائح واستشارات غذائية مبنية على الحامض النووى.Client,s DNA وفى هذه الطريقة درس الباحث Gollustعزم المرضى على إستخدام برامج إفتراضية للإستشارات الغذائية الشخصية, .اثناء البحث وصف المرضى أن وجود طبيب أثناء التقييم الغذائى وتجميع البيانات داخل البرنامج كان ضروريا لإحضار خطة لوجبة غذائية ذات ثقة

مع وجود الإستشارة الغذئية.

لتقييم تأثير الجينومات الشخصية للسكان وضعت دراسة فى الولايات المتحدة الأمريكية لتحليل الحث والمعرفة والمخاطره وفوائد مشاركة البيانات الشخصية لبناء حقل مشخص

للحالة الصحية لكل فرد.

التقدم الحديث فى علوم التغذية سمح بإستخدام إستشاره شخصية بعكس ما كان متبع فى سنوات كثيرة ماضية إستخدم فيها وجبات غذائية قياسية .والإستشارة الغذائية الشخصية لا تستخدم فقط لتغيير عادة التغذية " الوجبة الغذائية " وتحسين نمط الحياة ولكنها تسمح أيضا بتشخيص أفضل لأمراض معينة وتمنع تطور الأمراض المزمنة وتساعد فى معالجة

١٠٤٩

الأخرين .وبالرغم من توفر النيترووجينومكس من أجل الاستخدام الكلينيكى Clincaluse الا ما زال هناك أماكن قليلة تستخدم هذه الأداه فى مجال الصحة.

نظ ار لإدخال النيتروجينومكس داخل مجموعة الأوميكس " "omicsالا أنه هناك معظمه لكيفية الأطباء والمحترفين الأخرين فى تقييم ومعالجة الأمراض المختلفة وخاصة .DCTNSوعلى العكس تماما فإننا نحتاج الى إجراء المزيد من الأبحاث لعمل صلة بين العلامات المرضية للمريض والمرض مع بروفيلهم الجينى والوجبة الغذائية والعادات البيئية.

مع التكامل المعرفى للتكنولوجيات داخل علوم الصحة ألقى الضوء على نماذج عمل فريدة للإستشارات الغذائية الشخصية المبنية على الحامض النووى للشخص .وفى هذه الطريقة، الإستهلالات المتعلقة بالنظام الصحى يجب أن تعمل لكى تنظم هذه النماذج من أجل الحفاظ على سلامة المرضى وزيادة أداء النظام من أجل التوجيهات الغذائية.

لذلك يستطيع العلماء والمحترفين المتخصصين فى علوم صحة الانسان أن يشاركوا ويساهموا بجهد مع النيتروجينومكس من خلال الأبحاث وبتطوير أدوات جديدة تساعد على

نوعية أفضل للحياة ووجبة صحية للسكان.

١٠٥٠