صناعة الدواجن المتكاملة 1

التغذية الجينومية :دور المركبات الغذائية في التعبير الجيني

Nutrigenomics: The Role Of Nutrients In Gene

Expression

الفهم المحسن للميكانيكية فيما وراء هدم الأنسجة والدور الواقي للمركبات الغذائية ومجيء أدوات القياس الجينية أدي الي زيادة الاهتمام بارتباط التغذية بالمرض .والدور الذي تلعبه الوجبة الغذائية في تطور وتقدم تسوس الاسنان موضحا في المرجع العلمي ،ولكن أهمية التغذية كعامل لتطور الأمراض مازال محدودا .ويعتبر مرض التهاب اللثة ومرض periodontitisمن الأمراض السائدة في الانسان الناتجة عن التلوث البكتيري لأنسجة اللثة .وعندما تفشل استجابة الالتهاب في ازالة المسببات المرضية يحدث اطالة تحرر الانزيمات المحللة للبروتين .ولقد اقترح ان العوامل الخطيرة المرتبطة بالعائل التي من أمثلتها الخلفية الجينية للفرد والحالة الاجتماعية والاقتصادية والتدخين والعادات الغذائية

تعدل من تعرض العائل للإصابة بالمرض.

حديثا اقترح بأن التغذية ربما تكون هامة في اصلاح التوازن بين التحدي الميكروبي واستجابة العائل لانها تتضمن عدد من أمراض الالتهاب والتي منها مرض القلب cardiovascularومرض الأمعاء Bowelوالوجبات الغذائية العالية في الدهون المشبعة والسكريات وكذلك المنخفضة في الفاكهة والخضروات والألياف تعتبر عوامل خطيرة ترتبط

بهذه الأمراض المزمنه.

الصلة المباشرة بين المرض والتغذية تأتي بصفة اساسية من مشاهدات الدراسات البحثية.

وبالرغم من ذلك هناك عدد محدود من الدراسات اعطي دلالة علي هذه العلاقة .ولقد اظهرت الدراسات البحثية التي اجريت لآكثر من ١٤سنه أن الرجال الذين يتناولون كميات كبيرة من الحبوب الغذائية الكاملة كانوا اقل اصابة بمرض periodontitisبنسبة %٢٣

من الرجال الأقل استهلاكا لهذه الحبوب.

أثبتت الدراسات البحثية ان عناصر غذائية معينه تستطيع تعديل استجابة المناعة والالتهاب

كما أن الانتاج الزائد للأوكسجين المتفاعل

reactive oxygenيزيد من احتياجات

المركبات الغذائية المضادة للأكسدة والفيتامنيات المضادة للأكسدة )فيتامين أ ،ج ،ه(

١٠٥١

والعناصر المعدنية النادرة )السيلنيوم والنحاس والزنك(

يحدث لها استنزاف اثناء فترة

الالتهاب ولها القدرة علي ابطال الاوكسجين المتلف للأنسجة الخلوية وتعديل وظيفة مناعة الخلية عن طريق تنظيم عوامل النسخ والتأثير علي انتاج السيتوكينات والبروستاجلاندين prostaglandinsبالاضافة الي ذلك فان عنصر السيلنيوم له ادوار وظيفية هامة،

فانزيمات الجلوتاثيون تعتمد علي السيلنيوم

في اختزال الدهون التالفة وبيروكسيدات

الفوسفورلييبدات الي مركبات غير ضارة .ونموذج القوارض لنقص الزنك اظهر زيادة التأثر بمرض periodontal diseaseوهذه الفيتامنيات والهناصر المعدنيه النادرة معروفة ايضا بدورها المحوري في المحافظة علي سلامة الانسجة الطلائية.

كما ان المأكول من

الأحماض الدهنيه العديدة غير المشبعة n-3الموجودة في زيت السمك يزيد من تركيزات الانسجة من حامضي ercospentaenoicو docosahexaenoicالتي تقلل من الالتهابات .ولقد اظهرت الدراسات البحثية التي اجريت علي الاحماض الدهنيه n-3في نماذج القوارض المستويات المنخفضة من وسائط الالتهاب بروستاجلاندين E2 بروستاجلاندين F2ليوكوترين B4والعامل المنشط للصفائح الدموية في انسجة اللثة والمعروفة بمشاركتها في هدم العظام في مرض periodontalولوحظ ايضا ان هذه الاحماض الدهنيه تعمل كإشارات لمنع تلف الانسجة .neutrophil mediated

التغذية الجينومية :Nutrigenomics

يصف مصطلح geneomicsالعملية التي يتواجد من خلالها كل الجينات في الجينوم للنوع المعطي حيث يمكن رسمها وتعقبها ووصفها .كما ان توسعات الجينوم والتي من امثلتها الجينومات المقارنه comparative genomicsتستخدم لوصف الجينوم بتفصيل.

ويستخدم مصطلح transcriptomicsلوصف الطريقة التي من خلالها الحامض الاميني الرسول mRNAومن ثم التعبير الجيني يتم تحليله في عينه بيولوجية تحت ظروف معينه.

ويأخذ proteomicsهذا التحليل ويهدف الي وصف كل البروتينات في عينه بيولوجية عند المستوي الوظيفي .بينما تستخدم metabolomicsلوصف التحليل الكمي لجميع نواتج التمثيل الغذائي في نظام بيولوجي مثل الخلية والنسيج والسوائل البيولوجية )دم،

١٠٥٢

بلازما واللعاب( ومن جهة أخري تستهدف nutrigenomicsاظهار العلاقة بين التغذية والجينوم وتزويدنا بالأساس العلمي من اجل الصحة العامة المحسنه من خلال الوسائل الغذائيه .ومن المعروف ان التأثيرات المتداخلة بين الجينوم والوجبة الغذائية مهمة في تحديد خطورة معظم الأمراض الشائعة المعتمدة التي من ضمنها مرض periodontalوأقل خطورة لسرطان الصدر والبروستاتا في مناطق مثل قارة اسيا سببها الاستهلاك العالي لفول

الصويا والايزوفلافون .isoflavone

واظهرت البيانات المستخلصة حديثا التي قارنت بين السكان الاوربيون بسكان قارة اسيا ان خطورة سرطان البروستاتا قلت بنسبة %٣٠في الرجال المستهلكين لوجبات الصويا.

بالاضافة الي ذلك لوحظ ان المأكول العالي للأغذية الغنية في الصويا قللت سرطان الصدر بنسبة %١٥في النساء قبل سن اليأس .ولقد اظهرت احدي الدراسات اهمية التباين داخل الأفراد في الخلفية الجينية للعشيرة لتقييم التأثير البيولوجي للأيزفلافون ولقد اختبر دراسة بحثية التأثيرات المتداخلة بين المأكول من الايزفلافون والتعدد المظهري داخل جين مستقبل الاستيورجين وخطورة سرطان البروستاتا وذلك علي ٢٠٠٠رجل سويدي ،وأظهرت الدراسة ان الزيجوتات المتماثلة أو المختلفة للأفراد لكل نيكليوتيد متعدد المظهر في جين مستقبل الاستيروجين وكذلك الافراد المستهلكين كميات أعلي للأستيروجين العديد الايزوفلافون قللت سرطان البروستاتا بنسبة %٢٧ ،%٥٧علي الترتيب .ولم يلاحظ اي ارتباط بين وجبة

الصويا وخطورة السرطان.

ولقد ساعدت التغذية الوراثية nutrigenomicsفي توضيح التأثيرات المتداخلة للمرض/الوجبة الغذائيه وذلك من خلال دراسة بحثية متعلقة بخطورة سرطان القولون حيث اظهرت التأثيرات المتداخلة فلأمينات الحلقية العديدة التي تنتج من طبخ اللحوم الحمراء وانزيمات ترانسفيريزن-استيل التي تقوم بتمثيل هذه المنتجات ولقد ادي حمل جين هذه الانزيمات الي زيادة معنوية في سرطان القولون للأشخاص اللذين تناولوا كميات عالية من اللحوم الحمراء المطهية جيدا ،وتعتبر تركيزات دهون البلازما عوامل الخطورة الأساسية لمرض القلب cardiovascularودرس بحثيا عامل النسخ peroxisome proliferator

١٠٥٣

activated receptor alphaفي دراسات كثيرة .وهذ العامل ينشط بواسطة عدد من اللجند ligandsالخارجية والداخلية مثل الالياف والاحماض الدهنيه ومشتقاتها وفوق هذه ال ligandsينتقل عامل النسخ الي داخل النواه ويعدل نسخ الجين genetranscription ويعبر جينيا عن عامل النسخ هذا بصفة اساسية في الأنسجة التي تنشط اكسدة الاحماض الدهنيه والتي من امثلتها انسجة الكبد والعضلات .كما يعبر عن هذاالعامل في العضلات الملساء .وخلايا الجهاز المناعي وتقوم الانسجة الليفية fibratesبتعديل تعبير بروتينات عديدة تستخدم في تمثيل الليبوبروتينات الغنية بالجلسريدات الثلاثية والليبوبروتينات العالية الكوليسترول ولقد أظهرت معاملة الأنسجة الليفية fibratesخفض كمية الجلسريدات الثلاثية بالبلازما ورفع كمية الليبوبروتينات العالية الكوليسترول مما أدي الي الوقاية من

مرض القلب.

ولقد تم مطابقة تعدد الاشكال في جين عامل النسخ في عشائر عديدة مما أثر علي استجابة نسخة للمأكول من الأحماض الدهنيه .وفي العشائر التي يقل استهلاكها للاحماض الدهنيه العديدة غير المشبعة كان الافراد الحاملين للأشكال العديدة من جين عامل النسخ لهم مستويات اعلي للجلسريدات الثلاثية ببلازما الدم وهذه الدراسات القت الضوء علي أهمية فهم التاثيرات المتداخلة بين النمط الجيني geneotypeوالوجبة الغذائية في تحديد وتقدير

خطورة معظم الأمراض المعقدة الشائعة.

النمط الثاني لمرض السكر فى المراحل العمرية :الدور المحتمل للتغذية الوراثية/الجينومية :

Type 2 Diabetes And Periodontal Disease: A Possible Role For

Nutrigenomics:

يعتبر النمط الثاني لمرض السكر صفة معقدة يتصف بقلة افراز هرمون الانسولين وانخفاض تأثير وعمل هذا الهرمون عند الانسجة المستهدفة ولقد اظهرت مشاهدات بعض الدراسات البحثية زيادة المرض المحيط بالسن في مرضي النمط الثاني لمرض السكر.

وبالرغم من التقدم الحادث في هذه المنطقة البحثية عن طريق الدراسات الحديثة المرتبطة بالجينوم فإن عوامل المخاطرة الجينية ربما تكون مسئوله عن الحساسية بين المرض المحيط

١٠٥٤

بالسن والنمط الثاني لمرض السكر وان عوامل المخاطرة الجينية هذه ربما تعدل بواسطة

الوجبة الغذائية.

حتي يومنا هذا اجري عدد قليل من الدراسات لبحث العلاقة الجينية بين المرض المحيط بالسن والنمط الثاني من مرض السكر وبالنسبة لمرضي السكر الامريكيين من الأصول الافريقية لوحظ وجود ارتباط معنوي للنمط الجيني IL-IB-5IIمع المرض المحيط بالسن.

أجريت دراسات بحثية لامكانية استخدام ادوات التغذية الوراثية nutrigenomicsفي تقييم دور التغذية في المرض المحيط بالسن وفي هذه الدراسات بحث دور عنصر الزنك جين نقل الزنك وخحطورة تطور النمط الثاني لمرض السكر.

الدراسات الحيثة المرتبطة بالجينيوم طابقت الموضع المتأثر بالجين للنمط الثاني لمرض السكر مشكلا نيكليوتيد واحد متعدد المظاهر citrs 13266634في جين ناقل الزنك بالخلية .وهذا الجين الناقل للزنك ربما يكون هاما في تخزين وتحرر الانسولين .ولقد اظهرت الدراسات ان النيكليوتيد المتعدد المظاهر صوحب بزيادة خطورة النمط الثاني لمرض السكر متضمنا الزنك في علم اسباب المرض disease etiologyولقد ازدادت خطورة مرض السكر للأفراد الحاملين للأليل Cالذي له تكرار بحوالي %٦٠في سكان المملكة المتحدة.

وفي دراسات اخري لوحظ ان الأليل Cارتبط بخفض افراز الانسولين في الأفراد غير المصابين بمرض السكر .وفي نموذج خط الخلية المفرزة للأنسولين INS IEنبه التعبير الزائد ZnT8تراكم الزنك وافراز الانسولين عند التركيزات العالية للجلوكوز خارج الخلية.

ومن ثم فان ZnT8الناقل للزنك يكون هاما لوظيفة الخلية بيتا beta cellالطبيعية حديثا ذكرت التقارير البحثية التأثير المتداخل الصغير للحامض النووي RNAلل ZnT8في نموذج خط الخلية بيتا للفئران نتج عنه انخفاض في نشاط نقل الزنك بنسبة %٢٠وان التعبير الزائد للمخاطرة الأعلي لل ZnT8قللت ايضا من نشاط نقل الزنك بنسبة %٢٠ بالمقارنه مع التعبير المتنوع للخلايا Tباستخدام تكنيكيات التغذية الوراثية nutrigenomicsاستطعنا بحث كفاءة امدادات الزنك المعدلة بواسطة النمط الجيني SLC30A8لتحسين وظيفة الخلية بيتا في نموذج خط الخلية لمرض السكر .وباستخدام

١٠٥٥

التأثير المتداخل للحامض النووي RNAخلقنا نموذج خط خلية بيتا المفرزة للأنسولين والذي قلل من مستويات Zn8 mRNAبنسبة %٦٠-٥٠شكل ) (٦٢وينتج عن Zn8 knockdownقلة افراز الانسولين بنسبة %٤٦شكل ) (٦٣وهذه البييانات وضحت دور znT8في افراز هرمون الانسولين المنبه للجلوكوز لكي يدرس بحثيا تأثير الزنك الزائد خارج الخلية علي افراز الانسولين في هذا النموذج يجري تحضين الخلايا بيتا مع تركيزات الزنك خارج الخلايا لمدة ٢٤ساعة قبل التحضين مع الجلوكوز خارج الخلايا .ولوحظ ان افراز الانسولين تم تنبيهه عند التركيزات الزائدة للزنك خارج الخلايا ووصل الي مستوي الخلايا الكنترول عند التركيزات الاعلي للزنك ،100 UMومن ثم فان زيادة تركيز الزنك خارج الخلايا له تاثير ايجابي علي افراز الانسولين مما يوضح فائدة اضافة الزنك لمرضي النمط الثاني لمرض السكر في الافراد الحاملين للأليل الخطير.

شكل )Effect of ZnT8-specific small interfering RNA on ZnT8 (٦٢

mRNA levels in cultured MIN6 cells

١٠٥٦

شكل )Effect of ZnT8-specific small interfering RNA on ZnT8 (٦٣

mRNA levels in cultured MIN6 cells

بأخذنا لهذه البيانات السابقة المتعلقة بارتباط مرض السكر النمط الثاني والمرض المحيط بالسن نستنتج افتراضيا ان اضافة الزنك ربما يعدل من تقدم المرض المحيط بالسن من

خلال تغيرات في تعبير الجين الناقل .ZnT8

الفروق الملحوظة في استجابة الفرد للتعديل الغذائي يمكن تفسير الفروق في تصميمها الجيني مما يؤكد اهمية اكتشاف دور التأثيرات المتداخلة ما بين الجين والمركب الغذائي في تطور الأمراض المزمنه .واصبح لدي علماء صحة الفم فرصة لدراسة التأثيرات المتداخلة بين الجين والمركب الغذائي وكيف ان الوجبه الغذائية تؤثر علي ميكانيكيات الالتهاب تحت

ظروف الأمراض الخطيرة مثل مرض .periodontitis

١٠٥٧

جينوم/جينات العناصر الغذائية الصغري

The Genomics of Micronutrients

من المتفق عليه ان التغذية الصحية هي ركن اساسي لاستراتيجيات الصحة العامة من اجل تقليل خطورة الظروف غير المعدية والتي من امثلتها :السمنه obesityومرض القلب .Cardiovscularومن جهة اخري ركزت دراسات بحثية كثيرة علي عامل واحد او عوامل قليلة تظهر تأثير تمثيلي ونتج عن هذا التقليل ما يلي (١) :مطالبات ضخمة للتغذية كعلاج او منع المرض ) (٢استخدام واسع للتجارب المبنيه علي الانظمة الغذائية ) (٣خيبة امل متكررة للمستهلكين والمرضي ،ومستخلصي الرعاية الصحية عن التأثير الحقيقي للتغذية بأنها تستطيع ان تعمل علي الدواء والصحة والعوامل العديدة المشتملة علي البيئة والعائل والوراثة الميكروبية microbiome geneticsوالسياق الاجتماعي والكيماويات المستمدة من المركبات الغذائية وقيمتها الحيوية وكذلك التأثيرات المتداخلة الكيماوية والتمثيلية فيما بين المركبات الغذائية ينتج عنها احتياجات المركبات الغذائية ونواتج صحية .ولقد أدي تقدم الطرق المعملية وخاصة التقدم في التكنيكيات التحليلية الي شرح كيماوي للأغذية والمتاح منها في الأنسجة الفسيولوجية وهذه التكنولوجيات أتاحت فرصا للأتساع المعرفي للمغذيات

الصغري ودورها التمثيلي والهرموني.

النمط المظهري الغذائي وصعوبة تعريف الصحة:

Nutritional Phenotype And Complexity Of Defining Health :

وصف فسيولوجيا الانسان المبني علي الاستجابة للتغذية يعرف الان بانه "النمط المظهري الغذائي" وهذا النمط المظهري يعرف أنه :مجموعة بيانات وراثية كمية وبروتينيه وتمثيلية ووظيفية وسلوكيه مستمدة من تقييم الحالة الغذائية والصحية للأنسان .ويعتبر النمط المظهري الغذائي وصفا مفيدا لتلك العوامل التي تقاس بغرض تحديد الحالة.

ولقد عرفته منظمة الصحة العالمية الصحة في ١٩٤٨كحالة فيزيقية كاملة ،وعقلية mentalواجتماعية فقط ليس في غياب المرض أو العلة infirmityوهذا التعريف يسهم في شفاء المجتمع بحيث لا يتضمن فقط الممارسة الطبية ولكنه يتضمن ايضا توصيات المركبات الغذائية نظ ار لان )" :(١كاملة "completeكونها جيدة ومثالية غير محققة

١٠٥٨

وغير مقاسه ) (٢ربما لا يحتاج الافراد المستقلة individualsالي عقاقير اومعاملات لكي يكونوا كاملين صحيا (٣) ،الناس ذوي الامراض المزمنه chronic diseasesيؤدون وظافهم جيدا في بيئاتهم الاجتماعية والشخصية .ولقد اقترح تعريفا جديدا للصحة وهو "قابلية التكييف والتمكن الذاتي او النفسي .self manageوالصحة لها مكونات اجتماعية وذهنيه وفيزيقية كل منها يدخل مفهوم الاستجابة الايجابية اويقلل من الاجهاد أو التحديات challengsفالصحة الفيزيقيه يمكن اعتبارها معادلة للمرونه التمثيلية او القدرة على التكييف .adaptabilityالمظهر الغذائي غير الكافي ،وعوامل الاجهاد البيئية التي من امثلتها التعرض للماء غير النظيف والظروف غير الصحية وعوامل العدوي تقلل من هذه المرونه وتزيد من التعرض للأمراض المزمنه ،وفي الحقيقة ،التأثير شبه السريري subclinicalتحت ظروف التغذية الجيدة والاحتياج للمغذيات الصغري للعشائر في البيئات المختلفة ومع الثقافات المتنوعة والتباين الوراثي والتواريخ الزراعية مازالت غير معروفة وغالبا ما يعتمد صانعوا السياسات علي متوسطات العشيرة من أجل توصيات المغذيات الصغري والمظاهر الكمية لاحتياجات الانسان من المركبات الغذائية ويراعي التركيز علي الاستفادة ،الوظيفة وتمثيل المغذيات الصغري عند مستويات الخلية ،العضو والنظام البيولوجي الكلي في الأفراد individualsكما ان تفهم تعقيد الاحتياجات الفردية من المركبات الغذائية يتطلب المزيد من holistic approachesلتحليل المظهر الغذائي والبيئة وتصميمات تجريبية جديدة وبيانات قياسية مخزنه )مثل :قاعدة بيانات المظهر الغذائي( والمزيد من طرق الحصر المعقدة sophisticated computationalلزيادة تفهمنا لممارسة التغذية التي تشكل نقطة البداية والتدفق الفكري في المرجع الحالي )جدول

.(٢٣٣

١٠٥٩

جدول ) (٢٣٣تدفق مفهوم المخطوطه conceptual flow & manuscript

الخطوط

Step

١

المفاهيم concepts

حالة الصحة هي قابلية الفرد للتكيف والتمكن النفسي.

٢

حالة ومظهر المغذيات الصغري لهما تأثير علي الحالة الصحية.

٣

يقدر المظهر الغذائي للمغذيات الصغري بواسطة الفرق في التأثيرات المتداخلة بين الوراثة والبيئة التي لايمكن فهمها باستخدام طريقة واحد جين واحد بيتيد عديد – one – gene

.one polypeptide

٤

المظهر الغذائي للمغذيات الصغري يتصف بمجموعة متكاملة من البيانات الوراثية والبروتينيه

٥

تكامل ا لبيانات يكون ممكنا باستخدام نموذج طريقة الحصر.

٦

تدرس عدد من المحاولات التجريبية حيث يشارك كل فرد بتحكمه الذاتي ويستجيب تمثيليا

٨

المقارنه النمطية للأستجابات المظهرية للأفراد المعرضة لوجبات غذائية مختلفة باستخدام

والتمثيلية والوظيفية وكمية الغذاء المأكول.

لتحدي طاريء .intervention challenge

طرق الأوميكس omicsربما تستخدم التصديق الرسمي والتفهم الافضل لدور العليقة والاحتياجات من المغذيات الصغري في الصحة .etiology المفهوم الحديث للتغذية وعلوم الصحة هو استخدام تحديات غذائية او وظيفية للثبات homeostasisمع التحليل التالي :وهذا يمثل بواسطة اختيار تحمل الجلوكوز عن طريق الفم .وتقدير التغيرات بعد تناول الطعام postprandialفي عمليات التمثيل باستخدام تكنولوجيات الاوميكس omicsاصبح اداة هامة لتقييم الحالة الصحية بسبب قلة المرونه في المرض المزمن .ومن جهة اخري لم يحلل تأثير التباين الوراثي علي مرونه التمثيل الغذائي كما ان الاستجابة للتحديات الشديدة لم تعدل مع الصحة علي المدي

الطويل.

الوجهات الكمية لاحتياجات الانسان من المركبات الغذائية :

Quantitate Aspects Of Human Nutrient Requirements:

مجال علم التغذية اليوم يطور من تحليل عملية واحدة او مركب غذائي يتم دراسته بصورة منفصلة .وفي الماضي ركز كلا من الباحثين وصانعي السياسات علي البروتين والطاقة

١٠٦٠