صناعة الدواجن المتكاملة 1

Interactions between nonessential nutrients and (٢٣٦) جدول

genomic and postgenomic products

Nutrient

Isothiocyanates

Target

Glutathione

S-transferase

subtypes M,T, and P

Carotenoids

Manganese superoxide

(MnSOD)Ala16Val

Lipoic acid

Gene expression for B cell receptor , T

cell differentiation signaling pathway ,

and free radical scavengers

Catechin

Gene

expression

for

adhesion

molecules,energy

and

lipid

metabolism, lipid trafficking

(GST)

dismutase

Gene expression for mitochondrial

activity

Cholesterol

7-alpha hydroxylase(CYP7A1)A278C

Fiber

Adiponectin (ADIPOQ)rs 1501299

Saturated fat (SFA)

Scavenger receptor class B type

I(SRB-I) gene,-1G>A

١٠٩١

Outcome

Deletions in GSTM1and

GSTT1 result in defective

enzymatic activities and

decreaed

carcinogen

detoxification capacities

high isothiocyanate intake

by GSTM1 and 1 carriers

had decreased colorectal

caneer risk

Reduced MnSOD activity

and lower response to

oxidative stress dietary

carotenoids increas risk of

cancer for carriers

Supplementation reduces

high fat diet – indued

chronic oxidative stress

and immuno-suppression

in mice jejunum

Supplementation reduces

atheroselerotic

lesion

development in apo Edeficient mice

Supplementation

with

regular

exercise

ameliorates

ageassociated decline in

physical performance in

mice

Larger increase in plasma

HDL-C in carriers in

response to acholesterolrich diet,elevated LDL-C

is found in homozygous

carriers

Lower plasma ADIPOQ

levels in carriers when

fiber

intake

was

low,associated

with

increased

risk

of

childhood obesity

Higher plasma LDL-C in

heterozygote carriers in

response to an SFA –rich

diet,carriers had greater

reductions of plasma

LDL-C after switching

from a high SFA diet to

high carbohydrate diet

compared

with

noncarriers,possible

References

(Seow et al

2002)

(Mikbak et al

2008)

(Cui et

2008)

al

(Auelair et al

2009)

(Murase et al

2008)

(Hofiman et

al

2004)

(Ntalla et al

2009)

(PerezMartinez et al

2005)

التغذية الجينية )الوراثة المرتبطة بالتغذية( في دراسات علي الانسان:

: Nutrigenomics in Human Intervention Studies تطبيقات التغذية الوراثية )تأثير الغذاء ومكوناته علي التعبير الجيني( تتضمن تكنيكات الوراثة المرتبطة بالبروتين والتمثيل الغذائي الذي يستجيب للمكونات المستقلة للعليقة ويتم التقدير والتقييم في العينات البيولوجية ،كما تتضمن هذه التطبيقات وصف التعدد الجيني في الجينات الملاءمة "وثيقة الصلة" relevant genesالتي تؤثر علي العمليات البيولوجية وبالرغم من قوة التكتيكات لتوليد مجموعات من الجينات الضخمة الا ان تقييم نواتج الدراسة

يركز علي التقييد في تفسير البيانات

متضمنا فجوات معرفية ضخمة الاحتياج الي

تصميمات الدراسة المحسنة وكثير من الأنماد المظهرية الشاملة للمتطوعين قبل اختيار الدراسة وفي هذا المضمار تواجه التغذية الوراثية نفس المشاكل مثل جميع النواحي الأخري لعلوم الحياة مستخدمة نفس الأدوات .ومن ناحية اخري هناك اتجاه ناحية الطرق النمطية حيث تتحد التكنولوجيات المختلقة وتستخدم نفس العينة مما يسمح بتقييم التغييرات الفسيولوجية من خلال جميع الطبقات الجزيئية للحامض النووي m RNAوكذلك تقييم

البروتين والتغيرات التمثيلية.

نشأت الوراثة الفعالة مع تسلسل جينات ) المادة الوراثية( في الانسان human geneome وتطور التكنولوجيات لبحث وتقييم نسخ الجينات والبروتينات والتمثيل الغذائي ومع اختيار هذه التكنولوجيات بواسطة مجال العلوم الغذائية تصف التغذية الوراثية كيفية تأثير العناصر الغذائية علي الجين ووظائف البروتين علي صحة الانسان وفي السنوات العشرة الاخيرة

اجريت العديد من الدراسات علي الانسان

استخدمت تكنولوجيات التغذية الوراثية في

التعرف علي مرقمات بيولوجية جديدة من اجل الحالة الغذائية ومن اجل تفهم افضل لكيفية تأثير المظاهر العديدة للجين علي الاستجابة للمركبات الغذائية ولتحديد كيفية تغيير مكونات الغذاء التعبير الجيني ولا سيما عمليات انخفاض التركز .downstream

١٠٩٣

النسخ الوراثي ) Transcriptomicsفحص مستوي التعبير mRNAفي عشية الخلايا( :

استخدام أجزاء الحامض النووي المكمل cDNAلاستبيان واكتشاف الحامض النووي الرسول m RNAيرجع الي ١٩٨٧عندما استخدمت اعداد كبيرة من الحامض النووي في التعرف علي تغيرات التعبير الجيني كتعديل بواسطة الانترفيرون

interferonوفي

السنوات الاخيرة تحسنت انظمة التصميم الدقيقة مع امكانية التحكم الأفضل

للتهجين

والتقدم الأكثر للتفسير الجيني gene annotationوبصرف النظر عن برامج النسخ الوراثي المستخدمة فإن الخطوات التكنيكية التالية مثل تنظيم البيانات تعتبر هامة جدا

لازالة التباين الناتج من المصادر المختلفة.

في التغذية تبدو الدراسات المتعلقة بالنسخ الوراثي غير محدودة عند استخدامها خلايا الحيوانات الثديية أو عند استخدام خلايا الانسان او عينات النسيج من نماذج الحيوان .ولقد اجري العديد من الأبحاث لدراسة تأثير النسخ الوراثي علي الأحماض الدهنيه الغذائية والمنشطات الحيوية وحامض الفوليك وزيت الزيتون والعلائق المختلفة والكرياتين وفيتامين ه والسيلينوم وامدادات الصويا ومستخلصات ال .broccoli ولقد اظهرت البيانات المستمدة من معظم الدراسات علي الانسان ان التداخل interventionانتج تغيرات دقيقة في مستويات النسيج .وبوجه عام تنتج الوسائل الغذائية تعديلات ملحوظة اقل في مستويات الحامض النووي الرسول mRNAمقارنة بالأدوية.

ونظ ار لأنه ليس من الضروري تحويل الحامض النووي الرسول mRNAالي تغيرات في مستويات البروتين او وظائف البروتين فإن تغيرات التعبير الصغيرة المذكورة في هذه الدراسات البحثية يجب ان تفسر مع ذكر التحذيرات.

مادة الحامض النووي RNAفي دراسات الانسان تستمد من كل دم الانسان وخلايا الدم الوحيدة الخلية peripheralوفي دراسات الانسان تعتبر عينات الدم او انسجة الجسم المصدرين الاساسيين لمادة الحامض النووي RNAوتشكل مخلوط متجانس لأنواع مختلفة من الخلايا وتمتلك بروفيل نسخ جين وحيد .وبمقارنة كل الدم مع الحامض النووي الرسول m RNAالهيموجلوبين علي سبيل المثال او وجود هذا الحامض النووي بكرات الدم

١٠٩٤

الحمراء فإن استخدام الحامض النووي RNAالخلوي من أقل تعداد خلايا متغي ار ويعتبر ميزة ولقد لوحظ في هذه الخلايا وجود تباين في بروفيل التعبير الجيني في المتطوعين الأصحاء .ولقد استخدم الحامض النووي RNAالخلوي من اقل تعداد خلايا علي سبيل المثال في تقييم الاستجابات لاستهلاك زيت الزيتون بمعدل ٤٤جرام /يوم لمدة ثلاثة اسابيع ،مع التغيرات الناتجة في التعبير الجيني ولوحظ تنشيط لمسارات موت الخلية في

تعدادات الخلية وميكانيكات

الاستجابة المناعية مما يقترح وجود نشاط

anti-

.atherogenic

لوحظ بحثيا ان الانسجة المسحوبه بالإبرة من عينات النسيج الدهني ينتج عنها تغيرات في التعبير عن العوامل المستخدمة في مسارات الخلايا extracellularالتي لا تنشط عند استخدام المزيد من الانسجة الجراحية وخاصة الانسجة الضامة الوعائية.

يستخلص مما سبق ان التعبير الجيني العالي يتحسن مع التكنولوجيات الجديدة التي تتناسب افضل مع التحليل وادوات تفسير البيانات وحتي الان مازال يوجد مشاكل تكنيكية وبيولوجية )مثل جمع العينه( قبل ان تؤخذ التغيرات في مستويات الحامض النووي الرسول m RNAكتنبؤ لوظائف وتعبير البروتين او كمرقمات لفسيولوجيا الانسان.

الوراثة المرتبطة بالبروتين )دراسة البروتينات من حيث الشكل والتركيب( :proteomics حاولت proteomicsتوزيع البروتينات الموجودة في الخلية ،عضو الجسم او بلازما الانسان او سوائل الجسم الاخري بالاضافة الي ذلك فهي تكنيك .في فهم الاساس الجزئي للعمليات الخلوية والفسيولوجية المبنيه علي تركيب stoichiometryمعقدات البروتين وتنظيماتها الوظيفية داخل المسارات وميزة ال proteomicsلا تقتصر فقط علي مطابقة بروتينات معينه وتقديرها كميا ولكنها توضح موضعها الخلوي.

طورت تكنولوجيات proteomicsمتنوعة في السنوات الأخيرة مشتملة الترتيب الدقيق للبروتين ومن هذه الوسائل توليفة مع LC-MS/MSكطريقة سائدة لتعيين البروتينات البيتيدات ولإكتشاف التعديلات بسبب قدرتها علي اكتساب معلومات كمية عالية المحتوي وفي الطرق التي تعتمد علي الجيل gelتعزل بقع البروتين لهضمها عادة بواسطة انزيم

١٠٩٥

التربسين والتعرف عليه عن طريق بصمة كتلة البيتيد عن طريق تحليل TOTومع التقدم السريع للتكنولوجيا اصبحت ال Proteomicsتكنيك كمي وأكثر واقعية نتيجة لاستخدام النظائر المشعة والرقع Tagsلتكون اكثر فاعلية في الاستكشاف بواسطة .MS في أبحاث التغذية يتركز استخدام MS-Proteomicsفي مقارنة انماط تعبير البروتين بين حالتين او حالات مظهرية في العينات البيولوجية ،ولقد استهدفت الدراسات علي الانسان فهم الاستجابات الفسيولوجية لمكونات الغذاء بصورة مستقلة وأظهرت بأنها مرقمات بيولوجية biomarkersلحالات معينه مرضية او فسيولوجية او كلاهما وفي دراسة بحثية لفيتامين ه علي الانسان استخدم ال proteomicsلاكتشاف المرقم البيولوجي في سرطان البروستاتا .وفي معظم الدراسات البحثية علي الانسان استخدمت عينات البلازما لتحليل البروتيوم proteomeوفي احدي الدراسات تم التعرف علي البروتين وهضمه وحصل علي PBMCبعد التداخل الغذائي dietary interventionsوحضن هذا البروتين مع البلازما المحتوية علي الحامضين الامينيين مثيونين /سيستين مما يسمح بوصف تمثيلي لاكتشاف

بروتينات مخلقة جديدة.

يعاب علي تحليل MS-based proteomicالمستخدم في الدراسات البحثية علي الانسان صعوبة اكتشاف وجود البروتينات عند التركيزات المنخفضة وخاصة في بلازما الانسان حيث يحتوي علي بروتينات قليلة الالبيومين والجلوبيولين التي تشكل اكثر من %٩٠من

البروتيوم proteomeولذلك

في معظم الدراسات التي تستخدم البلازما يعاد معاملة العينات لزيادة الحساسية باستخدام كبريتات امونيوم لاستنزاف الالبيومين او بالاستنزاف المناعي لازالة البروتينات الوفيرة قبل التحليل .كما يعاب علي هذا التحليل ايضا التكلفة العالية والوقت المتطلب لمعاملة العينة والتداول والتحليل .وتميل proteomicsالي توزيع معدل عالي من المشاهدات الايجابية الخاطئة ولذلك يقترح استخدام وسائل جديدة لبيانات العملية واستخدام الطرق المبينه علي الاجسام المضادة لتأكيد المشاهدات ومن جهة اخري

يظهر تحليل proteomic

في بعض الحالات حساسية اكثر لاكتشاف التغيرات التي تحدثها العليقة من تحليل البلازما عن طريق المرقمات inflammation markersويجري

١٠٩٦

امدادها بعينات البلازما بحامض الفوليك في تحليل بروتيوم proteomeالانسان متحدا مع قياسات الحامض الاميني هو موسيستين ومستويات حامض الفوليك pholateوالتغيرات في بروتينات النظام المكمل وعملية التخثر والتجلط.

الوراثة وارتباطها بالتمثيل الغذائي : Metabolomics ويعرف مصطلح metabolomicsبأنه "مقياس كمي للأستجابة التمثيلية للأجهزة العديدة الخلايا للتنبيه الفسيولوجي المرضي pathophysicoloica.او للتعديل الجيني.

تعكس الميتابولوم methabolomeفي العينة البيولوجية مخلوط معقد لجزئيات صغيرة من كل المصنفات الكيماوية وأي تغيرات أو تعديلات في الميتابوليزم تشتق من الفروق في كمية المأكول من الغذاء والحالة التمثيلية المنفردة التي تنتج من التعبير الجيني ومستويات البروتين لجميع انظمة التحكم التمثيلية .وفي هذا المضمار يفيد الميتابولوم كبديل لحالة تمثيلية والتكييف للتغيرات البيئية ولقد ادخلت metabolomicsلوصف بروفيل النواتج التمثيلية في العينات البيولوجية كالدم أو البول ،او تستخدم في الخلايا والأنسجة.

ويسمح التقدم التكنولوجي في تحليل NMR,بقياس مئات عديدة من المركبات التمثيلية ذات احجام صغيرة من العينه ومجموعات البيانات الناتجة عادة ما تكون ضخمة مما يستدعي الاحتياج لأدوات تحليل جديدة لتعيين جزئيات فريدة ربما يستفاد منها كتقارير او مرقمات ولقد استفادت الدراسات الغذائية من methabolomicsلاكتشاف كفاءة المركبات الغذائية والعلائق والتعرف علي المرقمات الحيوية الفريدة وتعتبر طرق Ms NMR مكملات لتغطية كثير من الميتابولوم بقدر الامكان وتخضع عينات تحليل طريقة MS لتكنيكات فصل مختلفة )مثل (UPLC. LC.GCالمتبوعة باستبيان MSوالطرق الأخيرة لها مزايا عند قياس مركبات كيماوية معينة مثل الدهون .lipidomics وحديثا ادخلت الدراسات الغذائية طرق ال metabolomicsلمراقبة الحالة الصحية وربط كمية الغذاء المأكول مع الارشاد التمثيلية metabolomic signatureولقد اجريت دراسات بحثية عن تأثير الشاي ،الشيكولاته والكاكاو ،الفيتامينات وغيرها من المركبات الغذائية علي بروفيل نواتج المركبات التمثيلية في البلازما او البول ففي احدي هذه

١٠٩٧

الدراسات استخدم طريقة NMRوتم التعرف علي نواتج تمثيل الشاي الأسود .وعند استخدام طرق Ms NMRفي الدراسات البحثية علي الانسان لوحظ تغيرات كبيرة في بروفيل البول بعد استهلاك وجبه قياسية تحتوي علي مركبات كيماوية نباتيه كما حللت عينات بلازما الدم والبول وعينات كرات الدم الحمراء.

الوراثة المرتبطة بالتغذية )تأثير الغذاء ومكوناته علي التعبير الجيني( :Nutrigenetics تحاول nutrigeneticsتوضيح كيفية التأثير المعزل لمكونات الغذائية والتولد الذاتي heterogeneityفي تحديد الاستجابات المستقله للغذاء وخطورة المرض .ولقد ركزت معظم المجهودات البحثية لل nutrigeneticsعلي التعدد المظهري لنكليوتيد واحد ،التي تتباين مع تكرار اكثر من %١وهي مسئولة عن %٩٠من التباين الوراثي في الانسان.

اجريت جراسة بحثية في تغذية الانسان باستخدام ال nutrigeneticsبامداده بحامض الفوليك ولوحظ وجود تباينات وراثية في مسارات تمثيل ذرة كربون واحدة one carbon

وخاصة التعدد الشكلي في جين

5,10methylenetetrahydrofolate reductase

،(Mthfr) geneالذي يعتبر ضروري في تحويل الحامض الاميني هو موسيستئين الي مثيونين كما يؤثر جين MTHER c67877tعلي نشاط انزيم MTHERولحوامل الاليل mutant alleleحتي %٦٠انخفاض في نشاط الانزيم مما يؤدي الي زيادة في الحامض الاميني هو موسيستئين مما يؤدي الي خطورة مرض القلب cardiovascularعند انخفاض حامض الفوليك وبقية مجموعة فيتامين Bالمركب.

في دراسة بحثية اخري لل nutrigeneticsعن دور اضافة مضاد الاكسدة فيتامين ه لمنع مرض القلب cardiovascularلوحظ عدم تمكن المحاولات الطبية من تقييم فائدة اضافة فيتامين ه في منع هذا المرض وفي ٢٠٠٥اوضح تحليل meta analysisان الجرعة العالية من فيتامين ه ربما تزيد من حالات النفوق تبين حديثا ان تحليل meta analysis لمحاولتين تحكم دوائي ISARE and HOPEاظهر استفادة معنويه لضعف الاوعية الدموية للقلب .امداد فيتامين ه مع انخفاض %٤٠في حالات الموت بمرض القلب ضعف الأوعية الدموية للقلب cardiovascularيتوقع من الجيل التالي مع تحليل كل المادة

١٠٩٨

الوراثية genomeتحركا سريعا داخل مجال التغذية مما يزيد من الاستجابة للتداخل

الغذائي dietary intervention

ملاحظات استنتاجية : Concluding remarks

ابتركت الوراثة المرتبطه بالتغذية )دراسة تأثير الغذاء ومكوناته علي التعبير الجيني( nutrigenomicsمنذ عشر سنوات لوصف التغذية والبحث الغذائي مستخدما تكنيكات جديدة من اجل النسخ transcripsوالبروتينات ونواتج التمثيل الغذائي لفهم تفاعل المادة الوراثية genomeمع بيئتها الغذائية وفي هذا المضمار مازالت ال nutrigenomicsفي بدايتها وتحتاج لوقت حتي تحقق ما يؤمل منها ويستفاد من التكنولوجيات الجذابة في استخدام كم ضخم من المعلومات مع تبصرة جديدة للميكانيكيات المختلفة من اجل التكيف الغذائي وبالرغم من النمو السريع ،فإن دراسات ال nutrigenomicsفإن معظم التطبيقات مازالت ذات طبيعة معينه وتعتبر ال nutrigenomicsمع طريق التحليل SNPاكثر سهوله في الاداء وأكثر دقة وأكثر قوة ،من وجهة النظر التكنولوجية يصاحب التباينات في عدد كبير من الجينات مخاطر الأمراض بالرغم من ان كل SNPعلي حدة له تأثير قليل ومن جهة اخري يمكن تعديل كل حساسية susceptibilityمستقلة بواسطة العليقة وهذا يشكل احد المفاهيم من اجل الاحتياجات الغذائية علي المستوي الفردي ومستقبلا يمكن التوقع باستخدام جميع التوليفات المختلفة من تكنولوجيات ال nutgrigeneomicsفي نفس الدراسة الواحدة مع استخدام انماط جينية شاملة من المتطوعين بالاضافة الي ذلك يمكن التنبؤ بأن فجوات المعرفة الضخمة سوف تساعد في تفهم تغذية وفسيولوجيا الانسان.

يستنتج من الدراسات البحثية المنشورة التي اجريت علي الانسان ان استخدام طرق وراثية فعالة مرتبطة بتغذية الانسان لها فائدة حتي الان ولقد اوضحت هذه الدراسات ان المكونات الغذائية المتنوعة لها تاثير علي التعبير الجيني ومستويات البروتين والتمثيل الغذائي ومركبات ناتج التمثيل الغذائي وهناك من خلال الدراسات البحثية يوجد نقص في المقارنات والقدرة التناسلية والتوافق مع المرقمات الحيوية.

١٠٩٩

Compilation of dietary intervention studies using transcriptomics (٢٣٧) جدول

١١٠٠