Nutrigenomik

Utmaningen

Världshälsoorganisationen (WHO) uppger att icke smittsamma sjukdomar, som hjärt-kärlsjukdomar, cancer och diabetes, "är den främsta dödsorsaken i världen idag" och att faktorer som kan påverkas, till exempel onyttig kost, fysisk inaktivitet och tobaksanvändning, bär ansvaret för den största andelen av icke smittsamma sjukdomar (WHO, 2009). Man ser dock att förekomsten av dessa riskfaktorer "varierar mellan länder med olika inkomstnivåer där mönstret påverkas av riskfaktorer och kön" (WHO, 2011). Orsakerna till den här variationen är flera och fortfarande bristfälligt definierade.

Metod: Analysera faktorer som inbegriper både kön och genus

Genom att ta hänsyn till genus och andra samverkande sociala faktorer som gör kvinnor och män sårbara för icke smittsamma sjukdomar kan forskare och politiker utveckla bättre åtgärder. Analyser av samspelet mellan könsspecifika biologiska faktorer och genusrelaterade sociala faktorer gör det möjligt förforskare att bättre förstå komplexa sjukdomsmönster och att förebygga dem.

Innovation med genusperspektiv:

  1. Förstå köns- och genusrelaterade variationer i riskfaktorerna för icke smittsamma sjukdomar.

    Integrationen av köns- och genusanalyser i ett livsperspektiv hjälper forskare att förstå riskerna för att utveckla icke smittsamma sjukdomar över tid.

  2. Fastställa könsspecifik respons på ämnesomsättning, kost och näring.

    Integrationen av könsanalyser inom området för nutrigenomik ger en förståelse för hur kosten påverkar kvinnor och män på genetisk, molekylär och cellulär nivå.

    • Könsspecifik ämnesomsättning
    • Könsspecifik respons på kost
    • Könsspecifik respons på näringsämnen

Utmaningen
Innovation med genusperspektiv 1: Förstå köns- och genusrelaterade variationer i riskfaktorer för icke smittsamma sjukdomar
Metod: Analysera hur kön och genus interagerar
Metod: Analysera faktorer som inbegriper både kön och genus
Genuspräglad innovation 2: Fastställa könsspecifik ämnesomsättning och könsspecifik respons på kost och näringsämnen
a. Könsspecifik ämnesomsättning
b. Könsspecifik respons på kost
c. Könsspecifik respons på näringsämnen
Metod: Analysera kön
Konklusioner
Nästa steg

Utmaningen

Världshälsorganisationen (WHO) uppger att "2005 dog 35 miljoner människor på grund av icke smittsamma sjukdomar, vilket motsvarar 60 % av det totala antalet dödsfall det året. Dessutom beräknas de årliga dödsfallen i icke smittsamma sjukdomar mellan 2005 och 2015 öka med 17 %" (WHO, 2009). Forskare uppskattar att elimineringen av påverkbara riskfaktorer som osund kost, fysisk inaktivitet och tobaksanvändning, skulle förhindra "80 % av hjärtsjukdom i tidig ålder, 80 % av stroke i tidig ålder, 80 % av typ 2-diabetes och 40 % av cancer" (WHO, 2009). Man ser dock att förekomsten av dessa riskfaktorer "varierar mellan länder med olika inkomstnivåer där mönstret påverkas av riskfaktorer och kön" (WHO, 2011). Orsakerna till den här variationen är flera och fortfarande bristfälligt definierade. Genus- och könsanalyser ger en solid, mekanistisk förståelse för signifikanta variationsmönster och är viktiga för att minska antalet sjukdomsfall i icke smittsamma sjukdomar under de kommande decennierna.

Förstå köns- och genusrelaterade variationer i riskfaktorer för icke smittsamma sjukdomar

Icke smittsamma sjukdomar beror på "riskfaktorer som kan förebyggas och som är "kopplade till fyra specifika beteenden: tobaksanvändning, fysisk inaktivitet, osund kost och missbruk av alkohol" (WHO, 2011). Integreringen av köns- och genusanalyser i ett livsperspektiv kan avslöja hur köns- och genusrelaterade faktorer samspelar och påverkar uppkomsten av icke smittsamma sjukdomar (Brands et al., 2002). Könsspecifika biologiska faktorer bestämmer responsen för en viss typ av kost som gör kvinnor och män mer sårbara för vissa typer av fettdispersion, och genusrelaterade beteenden leder till olika nivåer av ackumulerad risk för "fyra grundläggande metaboliska/fysiologiska förändringar: förhöjt blodtryck, övervikt/fetma, hyperglukemi och hyperlipidemi" (WHO, 2011). Genom att analysera olika faser i livet kan forskare fastställa hur könsspecifika biologiska faktorer och olika sociala faktorer i kombination påverkar hälsan hos kvinnor och män (se diagrammet nedan).chart of nutrigenomics

Metod: Analysera hur kön och genus interagerar

Ur ett livsperspektiv avgör påverkan av köns- och genusrelaterade faktorer vilken funktionell kapacitet en invid kommer att ha när individen åldras. Det är viktigt att inse att både genusrelaterade sociala faktorer och könsrelaterade biologiska faktorer samspelar från låg ålder och under livets alla faser, och att den individuella funktionella kapaciteten är ett resultat av båda dessa influenser, och därför är det svårt att identifiera de respektive influenserna för varje faktor fristående.

 

Främjandet av hälsosamma beteenden under hela livet, särskilt i vuxen ålder, har visat sig förhindra utbrott av icke smittsamma sjukdomer (se diagrammet nedan). Flera kliniska försök och populationsstudier har visat att "80 % av fallen med kranskärlssjukdom och upp till 90 % av fallen med typ 2-diabetes eventuellt hade kunnat undvikas genom ändrad livsstil, och ungefär en tredjedel av cancerfallen hade kunnat undvikas genom äta hälsosamt, hålla en normal vikt och motionera hela livet" (Darnton-Hill et al., 2004). För att kunna ändra beteenden uppger dock WHO att det är nödvändigt att undersöka hur "rådande sociala och ekonomiska villkor påverkar människors exponering och sårbarhet gentemot icke smittsamma sjukdomar" (WHO, 2011). Det innebär att ta hänsyn till faktorer som avgör social och ekonomisk status, exempelvis "utbildning, sysselsättning, inkomst, kön och etnicitet" (WHO, 2011).

chart 2 of nutrigenomics

Metod: Analysera faktorer som inbegriper både kön och genus

Fetma bidrar i hög grad till förekomsten av icke smittsamma sjukdomar. Fetma har kopplats direkt till "negativa metaboliska effekter på blodtryck, kolesterol, triglycerider och insulinresistens" och ökar en persons risk för att utveckla "kranskärlssjukdom, ischemisk stroke och typ 2-diabetes" och "cancer i bröst, kolon/rektum, endometrium, njure, matstrupe (adenokarcinom) och bukspottkörtel" (WHO, 2011). Globalt sett dubblerades förekomsten av fetma mellan 1980 och 2008 och ökar snabbast i låg-/medelinkomstländer som ett resultat av modernare livsstil och matvanor (WHO/FAO, 2003; Popkin et al., 2004).

Med undantag för höginkomstländer där fetmanivåerna är ungefär lika för både kvinnor och män, så är det signifikant större sannolikhet att kvinnor är feta än män sett över alla länder och inkomstgrupper (se diagrammen nedan). Det finns dock betydande variationer i fördelningen av fetma mellan kvinnor och män inom dessa grupper av länder. Till exempel är "fetma ungefär dubbelt så vanligt hos kvinnor än män i låg- och lägre medelinkomstländer" (WHO, 2011). Fetma tillskrivs vanligen fysisk inaktivitet och dåliga kostvanor. För att förstå genusskillnaderna när man talar om fetmanivåer måste man identifiera de olika sociala faktorer som begränsar kvinnors och mäns tillgång till hälsosam mat och fysisk aktivitet.

chart 3 of nutrigenomics

Innovation med genusperspektiv 2: Fastställa könsspecifik ämnesomsättning och könsspecifik respons på kost och näringsämnen

Kunskap om könsskillnader är grundläggande om man vill komplettera epidemologiska data för att kunna förstå de biologiska faktorer som kan bidra till skillnader i riskfaktorer som fetma. Nutrigenomik "undersöker individens respons på sammansatta livsmedel med hjälp av funktionsgenomik och relaterade tekniker" (genomik, transkriptomik, proteomik, metabolomik etc.). Man kan betrakta det som en "undersökning av hur näringsämnen i livsmedel interagerar med våra gener på molekylär och cellulär nivå, och vilka effekter dessa reaktioner har på vår hälsa" (Bouwman et al., 2009). Genusrelaterat matintag är en viktig del av en individs miljö och levnadshistorik. Miljö, omgivning och kost omsätts till biologisk variation, och genom epigenetiska studier kan man analysera hur exponering för en viss miljö bland annat påverkar ämnesomsättningen (Niewöhner, 2011). Tanken är att information om en individs genetiska konstitution, i kombination med kunskap om den biologiska effekten av den omgivande miljön, kan användas för att bättre bedöma "individens fysiska sårbarhet för kostrelaterade sjukdomar" (Bouwman et al., 2009).

Metod: Analysera kön

De kostrekommendationer som finns och som syftar till att förebygga icke smittsamma sjukdomar är för närvarande generella. I tidiga studier fokuserade man framför allt på män. Inte förrän på 1980-talet började studierna inkludera kvinnor (t.ex. Nurses’ Health Study, Minnesota Coronary Survey och Finnish Mental Hospital Study), vilket innebar att tidigare resultat kunde ifrågasattes. En kohortstudie av postmenopausala kvinnor med kranskärlssjukdom visade att högre intag av mättade fetter och lägre intag av fleromättade fettsyror var associerade med mindre framskriden koronarateroskleros. De här resultaten var direkt motstridiga tidigare mot tidigare studier av enbart män som visade på en ökning av koronarateroskleros (Krauss et al., 2000). De nya fynden ledde till forskning om könsskillnader när det gäller grundläggande ämnesomsättning och talade för att biologiska skillnader mellan hur kvinnor och män processar näringsämnen också måste beaktas i förebyggande strategier.

chart 4 of nutrigenomics

a. Könsspecifik ämnesomsättning

Serumkoncentrationen av metaboliter ger en direkt bild av de biologiska processerna. Man har också funnit en koppling mellan specifika metabolomiksignaturer och komplexa sjukdomar (exempelvis Alzheimers) samt hjärt-kärl- och ämnesomsättningssjukdomar. I de flesta studier har man dock inte tagit hänsyn till sexuell diformism. Mittelstrass et al. (2011) undersökte könsspecifika skillnader i serumkoncentrationer av metaboliter och deras underliggande genetiska bestämning. Forskarna utgick från över 3 300 försökspersoner från kohorterna KORA F3 och F4, med mätningar av 131 metaboliter, inklusive aminosyror, fosfatidylkoliner, sfingomyeliner, acylkarnitiner och C6-socker. En linjär regression visade signifikanta koncentrationsskillnader mellan män och kvinnor för 102 av 131 metaboliter. Sex-Specific Genome Wide Association Studies (GWAS) visade signifikanta skillnader i betauppskattningar av SNP:er i CPS1-genplatsen för glycin. Studieresultatet tyder på att grundläggande metabolitprofiler hos män och kvinnor är signifikant olika och att specifika genetiska varianter i ämnesomsättningsrelaterade gener avspeglar sexuell diformism. En annan studie där mikromatrisdata för genuttrycket analyserades pekade på sexuellt dimorft genuttryck i somatisk vävnad, till exempel lever eller hjärna (Isensee et al., 2007). Båda studierna ger nya och viktiga insikter om könsspecifika skillnader hos cellens regulatoriska processer och understryker det faktum att man bör ta hänsyn till könsspecifika effekter när studier utformas och tolkas.

b. Könsspecifik respons på kost

Det finns starka mekanistiska evidens som ger stöd för könsskillnader i responsen på kostintervention i djurmodeller där man använder omik-baserade tekniker (transkriptomik, proteomik). I studier med en modell med råttor fann man könsspecifik plasmaproteinrespons på högfettkost (Liu et al., 2012; Mukherjee et al., 2012). En annan studie med djurmodeller fann att ett större antal gener som kodar myofibrillära proteiner och glykolytiska proteiner uttrycktes starkare hos hanar än honor när de sattes på högfettkost, vilket avspeglades i större muskelaktivitet och större kapacitet att utnyttja glukos som energi. Men en serie av gener som är inblandade i den oxidativa metabolismen och cellförsvaret var mer uppreglerat hos honor än hanar (Oh et al., 2012). Resultaten kan tolkas som att honor i jämförelse med hanar har större fettförbränningskapacitet i skelettmuskulaturen genom aktivering av gener som kodar enzymer för fettoxidation. Det behövs fler kliniska försök med könsanalyser för att bekräfta dessa skillnader hos kvinnor och män, men de initiala fynden tyder på att könsanalyser kan ge nya insikter.

c. Könsspecifik respons på näringsämnen

Näringsfysiologer som använder könsanalyser har på funktionell, mekanistisk nivå börjat utforska hur näringsämnen påverkar genuttrycket och cellfunktionen hos kvinnor och män. En färsk studie undersökte växelverkan mellan inflammationsrelaterade gener och E-vitamin. Data från en studie av 500 äldre på äldreboenden användes för att undersöka hur E-vitaminet påverkade uppkomsten av infektioner i luftvägarna. Huvudfyndet tydde på att kön var avgörande för den reducerande effekt som E-vitamin hade på infektionerna. I kommande forskningsstudier som utvärderar effekten av E-vitamin på infektioner i luftvägarna bör man även titta på genetiska faktorer och kön, eftersom båda fanns ha signifikant (och interaktiv) betydelse för E-vitaminets effekt (Belisle et al., 2010).

Konklusioner

Icke smittsamma sjukdomar är numera den främsta dödsorsaken i världen. Genom att integrera köns- och genusanalyser i ett livsperspektiv kan forskare studera påverkan av könsspecifika biologiska faktorer och genusrelaterade sociala faktorer när man fastställer risken för icke smittsamma sjukdomar. Specifikt indikerar analyser av högriskbeteenden att genusattityder och -beteenden främjar olika mönster av hälsosamma eller ohälsosamma livsstilar hos kvinnor och män. Dessutom visar färska studier inom nutrigenomik att kvinnor och män svarar olika på specifik kost på genetisk, molekylär och cellulär nivå. Studier som utformats för att inkorporera både köns- och genusanalyser kan tillhandahålla omfattande data att använda när man utformar behandlingar för ett mer hälsosamt leverne – för forskare, politiker och allmänheten.

Nästa steg

  1. Information för observationsstudier (för att korrelera beteendevariabler och kostvariabler till exempel) inhämtas i regel genom frågeformulär. Det krävs mer forskning för att ta reda på om kvinnor och män lämnar adekvata data i samma utsträckning. Med bättre kunskap om matvanor kommer forskare att kunna fastställa vilka effekter den sociala omgivningen har på olika populationer och vilka könsspecifika biologiska resultat som olika matvanor genererar.
  2. Randomiserade interventionsstudier utformade för att undersöka kvinnors och mäns respons på specifik kost måste inkludera både kvinnor och män. Dessutom bör mätningar inkludera potentiellt informativa biomarkörer som tillhandahålls av aktuella omik-tekniker (t.ex. transkriptomik, epigenomik, proteomik och metabolomik ), utöver traditionella riskfaktorer.
  3. Studier inriktade på matvanors effekter bör utformas med två tidsramar: kroniska effekter (dvs. långsiktiga effekter av kost på biomarkörer och sjukdom) och akuta effekter (postprandiella fettförändringar som kan skilja sig mycket mellan män och kvinnor).

Citerade verk

  • Belisle, S.E., Hamer, D.H., Leka, L.S., Dallal, G.E., Delgado-Lista, J., Fine, B.C., Jacques, P.F., Ordovas, J.M., & Meydani, S.N. (2010). L-2 and IL-10 Gene Polymorphisms are Associated with Respiratory Tract Infection and may Modulate the Effect of Vitamin E on Lower Respiratory Tract Infections in Elderly Nursing Home Residents. American Journal of Clinical Nutrition, 92(1), 106-14.
  • Bouwman, L.I. & Molder, H. (2009). About Evidence and Beyond: A Discourse-Analytic Study of Stakeholders’ Talk on Involvement in the Early Development of Personalized Nutrition. Health Education Research, 24 ( 2), 253-269.
  • Brands, A. & Yach, D. (2002). NMH Reader Issue no. 1: Women and the Rapid Rise of Non-Communicable Diseases. World Health Organization.
  • Choi, J.W., Liu, H., Choi, D.K., Oh, T.S., Mukherjee, R., & Yun, J.W.. (2012). Profiling of Gender-specific Rat Plasma Proteins Associated with Susceptibility or Resistance to Diet-induced Obesity. Journal of Proteomics 75 (4), 1386–1400.
  • Darnton-Hill, I, Nishida, C., & James, W.P. (2004). A Life Course Approach to Diet, Nutrition and the Prevention of Chronic Diseases. Public Health Nutrition, 7 (1a), 101–121.
  • Isensee, J. & Ruiz Noppinger, P. (2007). Sexually Dimorphic Gene Expression in Mammalian Somatic Tissue. Gender Medicine 4, (Suppl B), S75-S95.
  • Krauss, R., Eckel, M., Howard, B., Appel, L., Daniels, S., Deckelbaum, R., & Erdman Jr., J. (2000). AHA Dietary Guidelines: Revision 2000: A Statement for Healthcare Professionals from the Nutrition Committee of the American Heart Association. Stroke: A Journal of Cerebral Circulation 31 (11), 2751–2766.
  • Liu, H., Choi, J.W., & Yun, J.W. (2012). Gender Differences in Rat Plasma Proteome in Response to High-fat Diet. Proteomics 12 (2), 269–283.
  • Mittelstrass, K., Ried, J., Yu, Z., Krumsiek, J., Gieger, C., Prehn, C., & Roemisch-Margl, W. (2011). Discovery of Sexual Dimorphisms in Metabolic and Genetic Biomarker. PLoS Genetics ,7 (8), e1002215.
  • Mukherjee, R., Choi, J.W., Choi, D.K., Oh, T.S., Liu, H., & Yun, J.W. (2012). Gender-Dependent Protein Expression in White Adipose Tissues of Lean and Obese Rats Fed a High Fat Diet. Cellular Physiology and Biochemistry, 29 (3-4), 617–634.
  • Niewöhner, Jörg. (2011). Epigenetics: Embedded Bodies and the Molecularisation of Biography and Milieu. BioSocieties 6 (3) (June 13): 279–298.
  • Oh, Tae Seok, & Jong Won Yun. (2012). DNA Microarray Analysis Reveals Differential Gene Expression in the Soleus Muscle Between Male and Female Rats Exposed to a High Fat Diet. Molecular Biology Reports, 39 (6) (June): 6569–6580.
  • Popkin B., & Gordon-Larsen, P. (2004). The Nutrition Transition: Worldwide Obesity Dynamics and their Determinants. International Journal of Obesity and Related Metabolic Disorders, 28 (3), S2-9.
  • World Health Organization (WHO). (2009). Interventions on Diet and Physical Activity: What Works.
  • World Health Organization (WHO). (2011). Noncommunicable Diseases: Country Profiles.
  • WHO/FAO Expert Consultation. (2003). Diet, Nutrition and the Prevention of Chronic Diseases. WHO Technical Report Series 916.

Icon courtesy Keri Piechnik/alive.com

Den här fallstudien tittar närmare på utbrotten av icke smittsamma sjukdomar – hjärtsjukdom, diabetes och cancer till exempel – som ökar i Europa och Nordamerika.

Innovation med genusperspektiv:

Innovation med genusperspektiv handlar i det här fallet om att förstå köns- och genusrelaterade variabler för icke smittsamma sjukdomars riskfaktorer. Integration av köns- och genusanalyser i ett livsperspektiv hjälper forskare att förstå riskerna över tid.

  1. Diagrammet nedan visar de relativa influenserna av köns- och genusrelaterade faktorer som avgör en persons sjukdomsrisk under hand eller hennes livstid. Genusrelaterade sociala faktorer (som fetma, brist på motion etc.) interagerar på ett avgörande sätt med könsrelaterade biologiska faktorer (som genetisk predisposition, födelsevikt och hormoner) och styr hur en person åldras. För att exempelvis förstå skillnaderna i förekomsten av fetma hos kvinnor och män måste vi analysera genusskillnader i livsstil. Kanske leder genusnormer i samhället till att män motionerar mer än kvinnor; det kan leda till större sjuklighet hos kvinnor. Eller kanske leder genusnormer i samhället till att män äter mindre hälsosam mat än kvinnor. Detta genuspräglade beteende kan leda till större sjuklighet hos män.

    chart of nutrigenomics

  2. I figuren nedan ser vi hur genusrelaterade matvanor kan översättas i könsspecifik grundläggande ämnesomsättning och genuttryck, och i slutänden i könsspecifika svar på kostinterventioner. Näringsfysiologer har använt könsanalyser för att på funktionell, mekanistisk nivå utforska hur näringsämnen påverkar genuttrycket och cellfunktionen hos kvinnor och män. I en studie undersökte de hur samspelet mellan E-vitamin och gener påverkar förekomsten av infektioner i luftvägarna hos äldre. Huvudfyndet visade att effekten av E-vitamin tycks skilja sig mellan könen. Endast hos kvinnor (med en viss genotyp) bidrog E-vitaminet till en minskning av infektioner i luftvägarna.

    chart 4 of nutrigenomics