Int. J. Mol. Sci. 2019, 20(21), 5375.
doi.org
Advances in Research on Diabetes by Human Nutriomics
Xinmin Ren, Xiangdong Li
Достижения в исследованиях диабета с помощью нутриомики человека
Аннотация
Сахарный диабет (СД) – это нарушение обмена веществ с длительными периодами гипергликемии, для которых характерно частое мочеиспускание, жажда и чувство голода. Существуют три основных типа СД: диабет 1-го типа (СД1), также известный как инсулинозависимый сахарный диабет, или ювенильный диабет, вызван неспособностью поджелудочной железы вырабатывать достаточное количество инсулина из-за потери бета-клеток. Диабет 2-го типа (СД2), также известный как инсулиннезависимый сахарный диабет, или диабет взрослого типа, начинается с резистентности к инсулину, его прогрессирование может быть связано с недостатком инсулина. Гестационный сахарный диабет (ГДД) представляет собой гипергликемию у беременных женщин без СД в анамнезе. Отсутствие своевременного лечения любого из этих типов диабета вызывает множество осложнений. Острые осложнения включают диабетический кетоацидоз, гиперосмолярную гипергликемию и даже смерть. Хронические осложнения включают сердечно-сосудистые заболевания (ССЗ), инсульт, хроническое заболевание почек, язвы на стопах.
За последние двадцать лет заболеваемость СД стремительно росла во всем мире. По данным Международной диабетической федерации (IDF), в 2017 году во всем мире насчитывалось 425 миллионов больных СД, и, по оценкам, к 2045 году это число увеличится до 629 миллионов. Поскольку патогенетические факторы СД неоднородны, определение клинически эффективных методов лечения пациентов с СД остается сложной задачей. Выполнение различных анализов питательных веществ дало новое понимание и потенциальные методы лечения пациентов с СД. В этом обзоре мы обобщили методы омикс-анализов, включая нутригеномику, метаболомику питания и фудомику.
Нутриомика человека — это новая дисциплина, сформированная из науки о питании, и в основном включает в себя исследования методов диетического вмешательства и мер по питанию для здоровья как на молекулярном, так и на популяционном уровнях для достижения персонализированного питания. Нутриомика обычно включает нутригеномику человека на основе белков, метаболомику питания человека на основе метаболических компонентов, биологию систем питания человека на основе микробов. В обзоре анализируется нутриомика на протяжении многих лет, описывается прогресс исследований и молекулярные механизмы, а также предоставляется ссылка для последующих исследований СД.
Нутригеномика человека, новая область в изучении питания, предложенная в 2000 году, представляет собой изучение молекулярно-биологических процессов и эффектов питательных веществ и пищевых химических веществ в организме человека. Изучение транскрипции, трансляции и экспрессии генов человека и метаболических механизмов позволяет разработать диетические рекомендации с высокой прогностической ценностью для предотвращения заболеваний, снижения риска непредсказуемых последствий и контроля хронических заболеваний. Белковая нутригеномика человека имеет три направления исследований: нутритивная геномика, транскриптомика и протеомика.
Метаболомика питания – это средство изучения актуальных вопросов в области питания с помощью метаболомных принципов и методов. Метаболомика фокусируется на метаболических путях эндогенных низкомолекулярных метаболитов в организмах, органах и тканях и их изменениях, которые могут отражать конечную точку процесса физиологической регуляции в режиме реального времени. Полученная информация наиболее близка к фенотипу или общему состоянию организма и является окончательным выражением биологического явления. Метаболомику питания можно разделить на метаболомику, липидомику и металломику.
Метаболомика питания человека на основе микробов — это микробиология кишечника. Общее количество кишечных микробов у здорового взрослого человека чрезвычайно велико, и этот микробный слой известен как «второй геном человека». В декабре 2007 года Национальные институты здравоохранения представили Программу микробиома человека – исследование микробного генома пищеварительного тракта человека, ротовой полости, влагалища, кожи и носовых ходов. Микрофлора кишечника человека начинает колонизироваться с момента рождения хозяина и постепенно созревает по мере его роста, достигая относительно стабильного состояния. Микробные функции кишечника включают питательные и метаболические функции, барьерную функцию слизистой оболочки и иммунную функцию. Обычно используемые методы исследования в микробиологии кишечника включают DGGE, биочипы и RT-PCR.
Список новых мишеней SNP (single nucleotide polymorphism, однонуклеотидный полиморфизм), генов, белков и микробиоты кишечника, ассоциированных с СД, был получен за последние несколько лет в результате анализа нутригеномики и микробиомики и служит ориентиром для диагностики СД. Использование анализа метаболомики питательных веществ позволяет получить новые целевые показатели аминокислот, липидов и элементов металлов, что является ориентиром для лечения СД. Анализ фудомики может обеспечить создание целевых диетических стратегий для пациентов с СД. В этом обзоре обобщены молекулярные биомаркеры, ассоциированные с СД, в современных прикладных омикс-анализах, которые могут служить руководством по диагностике и лечению СД.
Перевод на русский язык научной статьи осуществлен в соответствии с условиями открытой лицензии Creative Commons Attributions (CC BY) (
Creative Commons — Attribution 4.0 International — CC BY 4.0)
