שני אנשים שיאכלו את אותם המאכלים בדיוק, סביר להניח ששניהם יגיבו אחרת. לדוגמה, בעת מעקב אחר תזונה עשירה בשומן רווי, אנשים מסוימים עלולים לעלות יותר במשקל. אחת הסיבות להבדל זה נעוצה בתגובה התזונתית בשוני הגנטי שלנו. פזורים ברחבי הגנום שלנו ישנם שינויים קטנים של אות אחת ברצף ה-DNA הנקראים פולימורפיזם בודד בנוקלאוטיד (SNPs). חלק מה-SNPs עשויים לשנות את הגנים שלנו: יחידות DNA המקודדות חלבונים. רבים מהחלבונים הללו, הכוללים מולקולות כמו אנזימים, חלבוני הובלה והורמונים, ממלאים תפקיד בספיגה, הובלה וחילוף החומרים של חומרים מזינים בתזונה שלנו. לכן, על ידי יצירת גרסאות גנטיות המשפיעות על חלבונים הקשורים לתזונה, SNPs יכולים להשפיע על התגובה שלנו לתזונה. ישנן שלוש דרכים עיקריות (המתוארות להלן) שבהן SNPs יכולים לשנות את התכונות שלנו – מאפיינים ביולוגיים הניתנים למדידה, הנעים מתכונות פשוטות הניתנות לצפייה כמו צבע עיניים ועד לתכונות מורכבות כמו התגובה שלנו לחומרים מזינים בתזונה שלנו.
- SNPs לא-תרגומיים במקרים מסוימים, SNP עשוי להתרחש באזור המקודד של גן ובכך לשנות את רצף חומצות האמינו של החלבון המיוצר מהגן. זה יכול לשנות את המבנה, התפקוד והפעילות של החלבון. דוגמה טובה לכך היא הגן ACTN3, כאשר שינוי של אות אחת (C–>T) בקוד ה-DNA גורם לייצור חלבון אלפא אקטינין-3 לא תפקודי, מה שעלול לפגוע בהתכווצויות שריר במהירות גבוהה.
- SNPs תרגומיים במקרים אחרים, SNP עשוי להתרחש באזור לא מקודד של ה-DNA. במקום להשפיע ישירות על מבנה החלבון, SNPs באזורים לא מקודדים עשויים להשפיע על תהליכים אחרים, כגון האופן שבו גנים מופעלים והאופן שבו הוראות גנטיות מומרות לחלבון (תהליך הנקרא ביטוי גנים).
לדוגמה, בתכונת השומנים (בטא-חמצון), נתקלנו ב-SNP של הגן ACSL5 (אצטיל-CoA סינתטאז שרשרת ארוכה 5). שינוי האות הבודדת (C–>T) הזה מתרחש באזור שנקרא 'אזור קידום' של הגן, המווסת את האופן שבו הגן 'מופעל' והופך למוצר החלבון שלו (כלומר ביטוי גנטי) יש להם את האות T באזור הקידום של הגן ACSL5 (במילים אחרות, הם נושאים את האלל 'T'), אנשים בעלי SNP זה, מדגימים ביטוי גבוה יותר של הגן ומפיקים רמות מוגברות של האנזים ACSL5. זה מה מאפשר להם לשרוף יותר שומן בתגובה לתזונה דלת קלוריות.
- SNPs לא פונקציונליים לפעמים, ייתכן כי SNPs לא ישפיעו ישירות על גן או חלבון, אלא רק ישמשו כסמן גנטי אמין של תכונה כלשהי. SNPs לא פונקציונליים אלה נמצאים בדרך כלל באמצעות מחקרים הנקראים מחקרי אסוציאציה מקיפי גנום (GWAS).
במחקרים מסוג זה, משווים SNPs בין אנשים עם וללא תכונה או מחלה מסוימת. לדוגמה, ניתן לחלק אנשים לאלו עם סוכרת מסוג 2 וללא סוכרת מסוג 2, ולהשוות את ה-DNA שלהם. ייתכן כי SNPs / גרסאות גנים מסוימים יופיעו בתדירות גבוהה יותר בקבוצה עם סוכרת מסוג 2 ולכן עשויים לשמש כסמן לסיכון למחלה.
אינטראקציות גן-תזונה
כאשר מדובר בתכונות שלנו, גנים ו-SNPs הם רק חלק אחד קטן של התמונה. מה אנחנו אוכלים כיצד אנו מתעמלים וכיצד אנו חיים את חיינו, או במילים אחרות – גורמים סביבתיים, כולם מעצבים ומשפיעים על המאפיינים הביולוגיים שלנו. יחד עם זאת, אותם גורמים סביבתיים יכולים להשפיע עלינו באופן שונה בהתאם לגרסאות הגנים שיש לנו. באופן דומה, ההשפעה של גרסאות הגנים שלנו על תכונה יכולה להיות שונה בהתאם לגורמים הסביבתיים שאנו חשופים אליהם. דוגמה טובה לכך היא תכונת התגובה ל-APOA2 ושומן רווי, לאנשים עם הגנוטיפ CC יש סיכון מוגבר לעלייה במשקל, אך רק כאשר הם חשופים לסביבה שבה צריכת השומן הרווי בתזונה גבוה. אינטראקציות אלה בין גורמים גנטיים וסביבתיים מכונות "אינטראקציות גן – סביבה". כאשר הגורם הסביבתי מתייחס באופן ספציפי להיבטים של התזונה (למשל צריכת שומן רווי, חשיפה ללקטוז), אנו קוראים לזה אינטראקציית גן-תזונה. שני מונחים קשורים שאולי נתקלת בהם הם נוטריגנטיקה ונוטריגנומיקה. נוטריגנטיקה היא חקר האופן שבו גרסאות גנים משפיעות על תגובה תזונתית. נוטריגנומיקה מתמקדת באופן ספציפי בכך שחומרים מזינים שונים בתזונה שלנו משנים את ביטוי הגנים. תכונת העל משתמשת במחקר משני התחומים הללו כדי להדריך אותך לגבי צריכת השומן הטובה ביותר עבור גרסאות הגנים שלך.
נקודות מפתח:
שינויים של אות אחת בקוד ה-DNA (הנקראים SNPs) יוצרים גרסאות גנים שונות.
SNPs יכולים לשנות את התפקוד של גנים ו/או תוצרי החלבון שלהם, מה שעשוי להשפיע על התגובה שלנו לחומרים מזינים בתזונה.
שונות בגנים עשויה לגרום לאנשים להגיב באופן שונה לאותם חומרים מזינים בתזונה שלנו – זה ידוע כאינטראקציית גן-תזונה.
גרסאות גנים עשויות להפעיל השפעות שונות בהתאם לטבע התזונה שלנו – גם זו אינטראקציית גן-תזונה
מהי תכונת על?
אם נבחן את הדוח המלא , נבחין כי תכונות בודדות נוטות להתמקד בהיבט אחד של הפיזיולוגיה שלך. לדוגמה, התכונה של סינתזה וחילוף חומרים של בטאין מתמקדת ספציפית בייצור ושימוש במיקרונוטריינט בטאין. תכונות יחידות שימושיות מכיוון שהן מאפשרות לנו לחדד את המדע ולענות על שאלות תמציתיות כמו "כמה בטאין עליי לצרוך דרך התזונה והתוספים?" עם זאת, גוף האדם הוא מערכת ביולוגית מורכבת, עם מספר תכונות המשפיעות זו על זו. כדי לענות על שאלה מסובכת יותר כמו "כיצד צריכה להיראות צריכת השומן שלי?" אנחנו צריכים לנקוט גישה הוליסטית יותר ולאחד מספר תכונות שונות. זה בדיוק מה שאנחנו עושים בתכונות העל שלנו.
נקודות מפתח:
תכונות על מאחדות מספר תוצאות של תכונה בודדת כדי לקבל תמונה ברורה יותר של האופן שבו הגוף שלך מגיב לתזונה, פעילות גופנית, תוספי תזונה ושינויים בסגנון חיים.
אילו תכונות וגנים מנותחות בתכונת העל הזו?
– APOA2 ושומן רווי תכונה זו מנתחת את הסיכון שלך לעלייה במשקל בעת צריכת תזונה עשירה בשומנים רוויים.
– APOA5 וטריגליצרידים בדם תכונה זו מנתחת את הסיכון שלך לרמות גבוהות של טריגליצרידים בדם, במיוחד בתגובה לשומן ופחמימות בתזונה.
– TCF7L2 ודיאטות דלות שומן תכונה זו בוחנת כיצד ההרכב הגופני שלך ורמות הסוכר בדם מגיבים לתזונות דלות שומן.
הגן TCF7L2
– ה-TCF7L2 הוא גן המקודד חלבון הנקרא "גורם שעתוק 7 דמוי 2".
– גורמי שעתוק כמו זה מפעילים את הביטוי של גנים אחרים.
– ה-TCF7L2 ככל הנראה מפעיל גנים הקשורים לתפקוד האינסולין ולמטבוליזם של שומנים.
– וריאנט גנטי (SNP) בתוך הגן יוצר שני אללים – G ו-T. בני אדם יכולים לרשת אותם בצורת הגנוטיפים GG, GT או TT.
– מחקרים מראים שנשאים של שני עותקי האלל T (גנוטיפ TT) מאבדים יותר משקל בתגובה לתזונה דלת שומן.
לסיכום, הגן TCF7L2 משפיע על מטבוליזם ועל ירידה במשקל בתגובה לתזונה מסוימת, דרך תפקידו כגורם שעתוק המפעיל גנים אחרים הקשורים לאינסולין ולחילוף חומרים. הווריאנט הגנטי שאדם נושא קובע כיצד הגוף מגיב.
נקודות מפתח:
הגן TCF7L2 מקודד גורם שעתוק – חלבון המפעיל את ייצור החלבונים מגנים אחרים.
הגן TCF7L2 מפעיל גנים אחרים הקשורים לאינסולין ולמטבוליזם השומנים.
וריאנטים של TCF7L2 משפיעים על ירידה במשקל ושינויים בהרכב הגוף בתגובה לתזונות דלות שומן.
כיצד וריאנטים של הגן TCF7L2 משפיעים על ירידה במשקל?
במחקר גדול הידוע כניסוי 'ירידת ליברות' (ניסוי אסטרטגיות תזונתיות חדשניות למניעת עודף משקל), חוקרים מצאו כי, בהשוואה לגנוטיפים GG ו-GT, אנשים עם גנוטיפ TT הראו ירידה משמעותית יותר במשקל ושיפורים בהרכב הגוף בעת מעקב אחר תזונה דלת שומן. יותר מכך, המחקר השווה את ההשפעות של דיאטות עשירות בשומן לעומת דלות שומן. אנשים עם גנוטיפים GG ו-GT לא חוו כל הבדל בירידה במשקל בין שתי הדיאטות הללו. לעומת זאת, אנשים עם גנוטיפ TT איבדו משקל רב יותר באופן משמעותי כאשר עקבו אחר תזונה דלת שומן בהשוואה לתזונה עשירה בשומן.
כיצד נערך המחקר? ניסוי ירידת הליברות עקב אחר 591 נבדקים בעודף משקל והשמנת יתר במשך 2 שנים. מחצית מהקבוצה הקפידה על תזונה דלת שומן, כאשר 20% מסך האנרגיה (קלוריות) הגיעו משומן. המחצית השנייה עקבה אחר תזונה עשירה בשומן, כאשר 40% מסך האנרגיה הגיעו משומן. שתי הדיאטות תאמו מבחינת סך הקלוריות, כאשר שתיהן נועדו להשיג גירעון של 750 קילו קלוריות ליום. הנבדקים נבדקו כל 6 חודשים ונבדקו לגבי: משקל, היקף מותניים, מסת שומן (כולל שינויים בשומן בטני סביב הבטן והגו) באמצעות סריקת DXA, ורמות סוכר ואינסולין בדם.
מה מצא המחקר? לאחר 6 חודשים, אנשים עם הגנוטיפ TT הראו ירידות משמעותיות יותר במשקל הגוף, BMI, מסת השומן הכוללת ומסת השומן בגו בקבוצת התזונה דלת השומן בהשוואה לקבוצה עשירת השומן. הגרף למטה ממחיש את ההבדל הזה בין גנוטיפים ובין תזונות דלות ועשירות בשומן (עמודות שחורות מתייחסות לקבוצת התזונה דלת השומן, עמודות אפורות = קבוצת התזונה עשירת השומן). יתר על כן, שיפורים אלה ב-BMI ובהרכב הגוף היו קשורים לשינויים חיוביים ברמות הסוכר והאינסולין בדם, אך שוב, רק בקבוצה דלת השומן. הדבר מרמז שאם יש לך את הגנוטיפ TT, דיאטות דלות שומן עשויות להיות שימושיות במיוחד בשיפור בקרת רמות הסוכר בדם (הידועה גם כ"בקרה גליקמית").
נקודות מפתח:
- אנשים עם גנוטיפ TT מאבדים משקל רב יותר באופן משמעותי בתזונה דלת שומן לעומת תזונה עשירה בשומן.
- אנשים עם גנוטיפ TT מראים אובדן שומן רב יותר ושיפורים בהרכב הגוף בתזונה דלת שומן בהשוואה לתזונה עשירה בשומן.
- עבור אנשים עם גנוטיפ TT, ירידה במשקל עם תזונה דלת שומן קשורה לשליטה טובה יותר ברמות הסוכר בדם.
למה הגן TCF7L2 משפיע על התגובה לשומן בתזונה?
עדיין לא ברור מדוע גרסאות הגן TCF7L2 גורמות להבדלים בירידה במשקל ובהרכב הגוף בתגובה לצריכת שומן תזונתי מסוימת. ה-SNP rs12255372 הוא דוגמה ל-SNP לא-תרגומי – הוא מתרחש באזור לא מקודד של הגן TCF7L2 ומשפיע על ביטוי הגן. בהקשר זה, מחקרים מראים כי האלל T קשור לביטוי גבוה של הגן TCF7L2. כפי שהוזכר קודם, החלבון TCF7L2 הוא גורם שעתוק. משמעות הדבר היא שהוא מפעיל את הביטוי של גנים אחרים. חלק מהגנים המופעלים על ידי TCFL72 כוללים את אלו הקשורים לייצור של הורמוני אינקרטין. הורמוני אינקרטין, הכוללים GLP-1 (פפטיד דמוי גלוקגון-1) ו-GIP (פפטיד אינסולין תלוי גלוקוז), הם מולקולות המשוחררות על ידי המעי בתגובה לצריכת מזון. ההשפעה העיקרית שלהם היא להגביר את שחרור האינסולין, ובכך לאפשר לגלוקוז לעבור מזרם הדם לרקמות. להורמוני אינקרטין יש גם השפעות אחרות, כולל הפחתת התיאבון והגברת תחושת השובע, קידום הפקדת טריגליצרידים ברקמת השומן, ועיכוב ריקון תוכן העיכול מהקיבה למעיים. ייתכן שעל ידי שינוי שחרור ופעילות הורמוני אינקרטין בתגובה לשומן הנמצא בארוחות, גרסאות של TCF7L2 משנות את התגובה שלנו לשומן בתזונה..
נקודות מפתח:
נדרש מחקר נוסף כדי להסביר מדוע גני TCF7L2 משפיעים על התגובה לדיאטות דלות שומן.
גני TCF7L2 עשויים לשנות את הפעילות של הורמוני אינקרטין המווסתים אינסולין, תיאבון ואחסון שומן בתגובה לארוחות.
ד"ר הראן סיוואפאלאן
ד"ר הרן הוא רופא מוסמך משנת 2013, הרן מחזיק גם בתואר ראשון בפסיכולוגיה נסיונית MA Cantab מאוניברסיטת קיימברידג' ותואר שני בפילוסופיה של מדעי הקוגניציה מאוניברסיטת אדינבורו.
