Zusammen mit Kalorien und Nährstoffen trägt Nahrung genetische Blaupausen, die formen, wer Sie sind. Maskot über Getty Images
Menschen denken normalerweise an Nahrung als Kalorien, Energie und Nahrung. Die neuesten Erkenntnisse deuten jedoch darauf hin, dass Lebensmittel auch mit unserem Genom „sprechen“, das der genetische Bauplan ist, der die Funktionsweise des Körpers bis auf die zelluläre Ebene steuert.
Diese Kommunikation zwischen Nahrung und Genen kann Ihre Gesundheit beeinträchtigen Gesundheit, Physiologie und Langlebigkeit. Die Idee, dass Lebensmittel wichtige Botschaften an das Genom eines Tieres liefern, steht im Mittelpunkt eines Gebiets, das als bekannt ist Nutrigenomik. Diese Disziplin steckt noch in den Kinderschuhen, und viele Fragen bleiben im Dunkeln. Aber wir Forscher haben schon viel darüber gelernt, wie Nahrungsbestandteile beeinflussen das Genom.
Ich bin eine Molekularbiologe die erforscht die Wechselwirkungen unter Essen, Gene und Kopf in dem Bemühen, besser zu verstehen, wie Lebensmittelbotschaften unsere Biologie beeinflussen. Die Bemühungen der Wissenschaftler, diese Informationsübertragung zu entschlüsseln, könnten eines Tages zu einem gesünderen und glücklicheren Leben für uns alle führen. Aber bis dahin hat die Nutrigenomik mindestens eine wichtige Tatsache entlarvt: Unsere Beziehung zu Lebensmitteln ist viel intimer, als wir uns jemals vorgestellt haben.
Das Zusammenspiel von Nahrung und Genen
Wenn die Vorstellung, dass Lebensmittel biologische Prozesse antreiben können, indem sie mit dem Genom interagieren, erstaunlich klingt, muss man nicht weiter als in einem Bienenstock suchen, um ein bewährtes und perfektes Beispiel dafür zu finden, wie dies geschieht. Arbeiterbienen arbeiten ununterbrochen, sind unfruchtbar und leben nur wenige Wochen. Die Bienenkönigin, die tief im Bienenstock sitzt, hat eine Lebensdauer von Jahren und eine Fruchtbarkeit, die so stark ist, dass sie eine ganze Kolonie gebiert.
Und doch sind Arbeiterinnen und Bienenköniginnen genetisch identische Organismen. Sie werden dadurch zu zwei verschiedenen Lebensformen Lebensmittel, die sie essen. Die Bienenkönigin schlemmt weiter Gelée Royale; Arbeiterbienen ernähren sich von Nektar und Pollen. Beide Lebensmittel liefern Energie, aber Gelée Royale hat eine zusätzliche Eigenschaft: seine Nährstoffe können die genetischen Anweisungen entschlüsseln um die Anatomie und Physiologie einer Bienenkönigin zu erstellen.
Wie also wird Essen in biologische Anweisungen übersetzt? Erinnere dich daran Lebensmittel bestehen aus Makronährstoffen. Dazu gehören Kohlenhydrate – oder Zucker – Proteine und Fett. Lebensmittel enthalten auch Mikronährstoffe wie Vitamine und Mineralstoffe. Diese Verbindungen und ihre Abbauprodukte können auslösen genetische Schalter, die sich im Genom befinden.
Das Gebiet der Nutrigenomik zielt darauf ab, zu entschlüsseln, wie verschiedene Arten von Lebensmitteln unterschiedliche – und wichtige – Botschaften an unsere Zellen übermitteln. Peter Dazeley / Die Bilddatenbank über Getty Images
Wie die Schalter, die die Lichtintensität in Ihrem Haus steuern, bestimmen genetische Schalter, wie viel von einem bestimmten Genprodukt produziert wird. Gelée Royale zum Beispiel enthält Verbindungen, die Genetische Controller aktivieren um die Organe der Königin zu bilden und ihre Fortpflanzungsfähigkeit aufrechtzuerhalten. Es ist bekannt, dass Nebenprodukte der Aminosäure Methionin, die in Fleisch und Fisch reichlich vorhanden sind, bei Menschen und Mäusen die genetischen Mechanismen beeinflussen wichtig für Zellwachstum und Zellteilung. Und Vitamin C spielt eine Rolle dabei, uns gesund zu halten Schutz des Genoms vor oxidativen Schäden; Es fördert auch die Funktion von Zellwegen, die das Genom reparieren können, wenn es beschädigt wird.
Abhängig von der Art der Nährwertinformationen, den aktivierten genetischen Kontrollen und der Zelle, die sie empfängt, können die Botschaften in Lebensmitteln beeinflusst werden Wellness, Krankheitsrisiko und sogar Lebensdauer. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass die meisten dieser Studien bisher an Tiermodellen wie Bienen durchgeführt wurden.
Interessanterweise kann sich die Fähigkeit von Nährstoffen, den Fluss genetischer Informationen zu verändern, über Generationen erstrecken. Studien zeigen, dass bei Mensch und Tier die Ernährung der Großeltern beeinflusst die Aktivität genetischer Schalter und das Krankheitsrisiko und die Sterblichkeit von Enkelkindern.
Ursache und Wirkung
Ein interessanter Aspekt bei der Betrachtung von Nahrung als eine Art biologischer Information ist, dass sie der Idee einer Nahrungskette eine neue Bedeutung verleiht. In der Tat, wenn unser Körper durch das, was wir gegessen haben, beeinflusst wird – bis auf molekularer Ebene – dann könnte das, was die Nahrung, die wir konsumieren, „gegessen“ hat, auch unser Genom beeinflussen. Zum Beispiel hat die Milch von mit Getreide gefütterten Rindern im Vergleich zu Milch von grasgefütterten Kühen unterschiedliche Mengen und Arten von Fettsäuren und Vitamin C und A . Wenn Menschen also diese verschiedenen Milchsorten trinken, erhalten ihre Zellen auch unterschiedliche Nährstoffbotschaften.
In ähnlicher Weise verändert die Ernährung einer menschlichen Mutter den Gehalt an Fettsäuren sowie an Vitaminen wie B-6, B-12 und Folsäure, die in ihrer Muttermilch gefunden werden. Dies könnte die Art der Ernährungsbotschaften verändern, die die eigenen genetischen Schalter des Babys erreichen, obwohl derzeit nicht bekannt ist, ob dies einen Einfluss auf die Entwicklung des Kindes hat oder nicht.
Von Tieren stammende Lebensmittelinformationen – wie Kuhmilch – werden an die Person weitergegeben, die die Milch trinkt. Bildquelle/DigitalVision über Getty Images
Und vielleicht ohne unser Wissen sind auch wir Teil dieser Nahrungskette. Die Nahrung, die wir zu uns nehmen, bastelt nicht nur an den genetischen Schaltern in unseren Zellen, sondern auch an denen unserer Zellen die Mikroorganismen, die in unserem Darm, unserer Haut und unserer Schleimhaut leben. Ein markantes Beispiel: Bei Mäusen der Abbau kurzkettiger Fettsäuren durch Darmbakterien verändert den Serotoninspiegel, ein chemischer Botenstoff im Gehirn, der neben anderen Prozessen Stimmung, Angst und Depression reguliert.
Lebensmittelzusatzstoffe und Verpackungen
Zugesetzte Zutaten in Lebensmitteln können auch den Fluss genetischer Informationen in Zellen verändern. Brot und Müsli sind mit Folsäure angereichert um Geburtsfehler zu verhindern, die durch Mängel dieses Nährstoffs verursacht werden. Einige Wissenschaftler gehen jedoch von einem hohen Folsäurespiegel aus in Abwesenheit anderer natürlich vorkommender Mikronährstoffe wie Vitamin B-12 könnte zu der höheren Inzidenz von Dickdarmkrebs in westlichen Ländern beitragen, möglicherweise durch Beeinflussung der genetische Signalwege, die das Wachstum steuern.
Dies könnte auch bei Chemikalien in Lebensmittelverpackungen der Fall sein. Bisphenol A oder BPA, eine Verbindung, die in Plastik vorkommt, schaltet genetische Zifferblätter ein bei entwicklungskritischen Säugetieren, Wachstum und Fruchtbarkeit. Einige Forscher vermuten zum Beispiel, dass sowohl in Menschen- als auch in Tiermodellen, BPA beeinflusst das Alter der sexuellen Differenzierung und verringert die Fruchtbarkeit, indem es die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass genetische Schalter aktiviert werden.
All diese Beispiele weisen auf die Möglichkeit hin, dass die genetische Information in Lebensmitteln nicht nur aus ihrer molekularen Zusammensetzung – den Aminosäuren, Vitaminen und dergleichen –, sondern auch aus der Agrar-, Umwelt- und Wirtschaftspolitik eines Landes oder deren Fehlen stammen könnte Ihnen.
Wissenschaftler haben erst kürzlich damit begonnen, diese genetischen Botschaften von Lebensmitteln und ihre Rolle bei Gesundheit und Krankheit zu entschlüsseln. Wir Forscher wissen immer noch nicht genau, wie Nährstoffe auf genetische Schalter wirken, welche Kommunikationsregeln sie haben und wie sich die Ernährung vergangener Generationen auf ihre Nachkommen auswirkt. Viele dieser Studien wurden bisher nur in Tiermodellen durchgeführt, und es bleibt noch viel zu klären, was die Wechselwirkungen zwischen Nahrung und Genen für den Menschen bedeuten.
Klar ist jedoch, dass die Entschlüsselung der Geheimnisse der Nutrigenomik wahrscheinlich sowohl gegenwärtige als auch zukünftige Gesellschaften und Generationen stärken wird.
Über den Autor
Monika Dus, Assistenzprofessor für Molekular-, Zell- und Entwicklungsbiologie, Universität von Michigan Medical School
Dieser Artikel wird erneut veröffentlicht Das Gespräch unter einer Creative Commons-Lizenz. Lies das Original Artikel.
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