Лулка на здравјето - ЛМУ Минхен
Пребарување траги во крвта: Таканаречениот метаболом дава еден вид извештај за состојбата на метаболизмот. Педијатарот Бертолд Колецко се обидува да прочита од податоците колку исхраната на бебето влијае на нејзиниот иден живот.
Студиите на Бертолд Колецко покажуваат дека децата кои се доени имаат помала веројатност да имаат проблеми со телесната тежина подоцна. Фото: Јерг Ланге/Алијанса за слики
Не само што крвта тече низ нашите вени, туку и коктел од над 1000 различни хемикалии. Не грижи се, тие припаѓаат таму, барем повеќето. Тоа се молекуларните траги што животот ги носи со себе. Тоа се првичните, средните или крајните производи на човечкиот метаболизам, т.н. метаболити, кои циркулираат во телото. Секое парче чоколадо, секој леб од колбаси, секоја ролна од риба и секоја боровинка остава еден вид хемиски отпечаток од прст. Ослободени во дигестивниот тракт, хранливите материи патуваат во крвотокот и се шират од врвот на косата до врвот на прстот и се апсорбираат од клетките. Ензимите преземаат неколку чекори за да ги претворат или разложат повеќето хранливи материи во нови соединенија за енергија. На пример, масните киселини со краток ланец од растителни масла се претвораат во долги ланци, кои клетките на крајот можат да ги изградат во нивните мембрани.
Секоја клетка не само што ги претвора хранливите материи што доаѓаат, туку и вредно се произведува: носители на хемиска енергија, хормони и други сигнални молекули, на пример. А, тука е и третиот извор на метаболички производи кој во голема мерка беше игнориран до пред неколку години: бактерии кои се населуваат во човечкото црево. Оваа цревна флора не само што помага при варење, туку контролира и безброј процеси во организмот. Микроорганизмите го тренираат имунолошкиот систем и нè штитат од автоимуни болести и алергии. Но, тие произведуваат и гласнички супстанции како што е серотонин, кои делуваат на централниот нервен систем и кардиоваскуларниот систем. И тие ја надополнуваат метаболичката активност на човечките ензими. Холинот од месо, на пример, се претвора во супстанца наречена ТМАО во неколку чекори на реакција со помош на цревни бактерии, што ја намалува еластичноста на крвните садови и може да доведе до срцеви заболувања.
Овие 1000 супстанции во крвта - и веројатно има многу повеќе - заедно резултираат во физиолошка слика на човечкото суштество, еден вид извештај за биохемиски статус за неговата состојба, неговите метаболички активности - и за неговото здравје. Врз основа на „геномот“, кој ја опишува целоста на сите гени, истражувачите го измислија терминот „метаболом“, кој ги опфаќа сите метаболички процеси, вклучувајќи ги и сите средни производи. За Бертолд Колецко, кој е раководител на Одделот за метаболизам и исхрана во детската болница Хаунер на ЛМУ-Клиникум, овие траги во крвта обезбедуваат важни информации за развојот на болести.
Хемискиот „отпечаток од прст“ на болеста
Бидејќи секоја болест ја менува типичната метаболичка шема на една личност. Печати свој хемиски отпечаток од прст на метаболомот. Еден пример е силно флуктуирачко ниво на шеќер во крвта на дијабетичари. Други болести денес се дијагностицираат и врз основа на нивните карактеристични знаци во крвната слика. Ова исто така вклучува и 14 вродени метаболички и хормонални нарушувања за кои секое новородено дете во Германија е рутински тестирано од 2005 година. Оваа програма за скрининг наоѓа неколку стотици новороденчиња со овие состојби секоја година, кои потоа можат да бидат соодветно третирани пред да се појават првите симптоми.
И, се поголем е бројот на истражувачи кои ги следат овие траги во крвта и ги користат за да проучат како се појавуваат болести пред се. Педијатрискиот професор Колецко, на пример, заедно со неговите колеги Франка Кирберг, Кристијан Хелмут и Олаф Ул се обидува да објасни како видот на исхраната во раното детство влијае на подоцнежната устав. Дали може да го промовира развојот на метаболички нарушувања? Колецко забележал дека стапката на раст во првите две години од животот со извесна сигурност го сугерира подоцнежниот ризик да има многу прекумерна тежина и поврзани состојби како што се дијабетес. „Сега знаеме дека растот е многу зависен од исхраната“, вели лекарот. Оние кои биле доени како бебиња, исто така, имаат пониско ниво на холестерол и помалку васкуларни наслаги подоцна во животот, и затоа се подобро заштитени од срцеви и циркулаторни заболувања.
Се разбира, предиспозицијата исто така игра суштинска улога во растот и здравјето, но снабдувањето со храна се чини дека е фактор на животната средина со големо влијание. „Видовме во една голема студија дека децата доени и оние кои се хранат со храна шише растат многу поинаку“. Колецко се сомнева дека тоа може да се должи на различната содржина на протеини. Но, можеби само индивидуалните протеински компоненти влијаат добро на растот во училишна возраст. Само неодамна, тимот на Колецко објави рандомизирана студија која покажува силно влијание на исхраната во раното детство врз долгорочното здравје. По раѓањето, на децата им беше дадена конвенционална формула за новороденчиња со висока содржина на протеини или формула која се храни со шишиња со помала содржина на протеини, што беше поблиску до составот на мајчиното млеко. По исхраната на новороденчињата богата со протеини, индексот на телесна маса (БМИ) беше значително поголем во возраста на основното училиште и ризикот од дебелина прилагоден за други фактори на влијание беше скоро три пати поголем отколку по ниско-протеинска формула за новороденчиња.
Интеракцијата на различните фактори на влијание
Со цел да открие кои супстанции имаат најголемо влијание во детската храна, работната група ги испитува метаболичките обрасци во крвта на децата и ги следи промените што ги предизвикуваат во организмот. „Метаболичко програмирање“ е она што истражувачите го нарекуваат процес со кој се поставува биолошкиот тек за иден развој и живот како целина. Бидејќи тоа не го одредуваат гените што секое човечко суштество ги наследува од својот татко и мајка, како што би се верувало пред 15 години, кога штотуку беше дешифриран првиот човечки геном. „Во тоа време сè уште се веруваше дека гените првенствено ги обликуваат физичките карактеристики“, вели Колецко. Денес е јасно дека тие тоа го прават само во интеракција со фактори на животната средина, како што е диетата. „Ако дијагностицираме цистична фиброза кај дете, на пример, воопшто не можеме да го предвидиме текот на болеста само со генетски тест. Само што започнавме да разбираме како функционираат овие интеракции со други влијателни фактори “.
Но, кои се овие фактори? Барем со пчели, на ова прашање веќе може јасно да се одговори: Храната што ја хранат ларвите одлучува дали ќе се развијат во работници или кралица. Ако добиете особено богат со протеини сок за храна за 13 дена, кој се продава во многу продавници за здрава храна под името Кралски млеч, ќе станете кралици. Ако ја добијат оваа секреција од пчелите што ги хранат работниците само три дена, а потоа мед и полен, тие стануваат работници. Долго време се сметаше дека одредени супстанции во матичен млеч се причина за преобразба во кралица. Всушност, раното хранење со полен и мед осигурува дека гените во генетскиот материјал на ларвите се деактивираат со епигенетска ДНК метилација на таков начин што ќе се развиваат работници, а не кралици. Со други зборови: има кралица во секоја пчела. Но, се појавува само кога ќе се даде специјална рана диета.
Супстанциите во добиточната храна активираат биохемиски патеки на сигнализација кои обезбедуваат долгорочно вклучување или исклучување на гените. Овој епигенетски феномен е забележан и кај луѓето. „Во набationalудувачка студија, диетата во рана бременост беше поврзана со епигенетски обрасци кои предвидуваа содржина на телесни масти кај деца на училишна возраст“, вели Колецко. Лекарот се сомнева дека метаболичките состојби во организмот на мајката предизвикани од исхраната се причина за епигенетските потписи да се препишат на делови од геномот на детето. Сепак, сепак може да се испостави дека оваа хипотеза не е одржлива.
Знаење за превентивна промоција на здравјето
Кои молекуларни механизми предизвикуваат епигенетски промени и какви ефекти имаат различните диети е важно истражувачко прашање на кое Колецко и неговата работна група тесно соработуваат со Ева Латка и Соња Зејлингер од Центарот за животна средина и здравје Хелмхолц во Нојхерберг. „Знаењето за ова може потенцијално значително да ја подобри превентивната здравствена промоција.“ Не само во еден голем проект финансиран од Европскиот совет за истражување (РКЕ) со околу 2,5 милиони евра, декларираната цел на Колецко е решавање на клучните прашања во врска со регулирањето на растот на децата појасни и придонесе за подобри препораки за исхраната.
Истражувачите на метаболизмот веќе знаат денес дека тежината на мајката, исто така, има влијание врз подоцнежната тежина на нејзините деца. Ова набудување може да биде јасно поткрепено, дури и ако само што започна да се сфаќа кој молекуларен пат нарушениот метаболизам на мајката е втиснат во биолошката меморија на нејзините деца. Сепак, би било од голема корист да се знаат супстанциите што можат да заштитат од болести. Како факторот во мајчиното млеко, кој се чини дека штити од дебелина и други болести. Колецко веќе има специфично сомневање и планира студии што би можеле да ги потврдат неговите сомневања.
Колецко исто така ги истражува ефектите на хранливите и метаболичките фактори по перинаталниот период. Едно прашање е дали потрошувачката на риба со многу маснотии со висока содржина на омега-3 масни киселини со долг ланец влијае на мозочните функции на децата. Во рандомизирана студија, семејства со мали деца добиле подготвени оброци со или без морска риба. На почетокот и на крајот на студијата, децата учествуваат во стандардизирана програма за тестирање, со која обично многу се забавуваат и која е наменета да забележи можни ефекти. Тука работната група успеа да ги измери метаболичките ефекти на диетата од брисеви на мукозата на образите кои беа сосема безопасни за децата.
Посебен предизвик за Колецко и неговите вработени е проценка на многу обемните множества на податоци што се добиваат со современите, високо чувствителни методи на анализа. Околу 250 различни метаболички супстанции може да се измерат од секој примерок од крв од дете кое учествува во студија. Собраните генетски и епигенетски податоци се уште пообемни. „Една од тешкотиите тука е што не седнувате на случајни разлики помеѓу примероците од крв, туку ги идентификувате оние што навистина имаат биолошко значење“, вели лекарот. Оценувањето на ова е многу сложено, поради што квалитетот на анализата на податоците е особено важен.
Ако се обидете да го нацртате човечкиот метаболизам како дијаграм на колото, се појавува збунувачка мрежа на хемиски реакции, кои понекогаш се поврзани едни со други преку средни чекори. Сè уште не е можно да се снимаат сите процеси истовремено. Истражувачите затоа се концентрираат на релативно мали делови од биохемиската мрежа, но никогаш не смеат да ја заборават целокупната слика на метаболизмот. Ова е единствениот начин на кој можат да научат како, дури и по 70 години, телото на една личност се сеќава што се случило во првите неколку недели од неговиот живот.
Хано Харисиус (списание за истражување „Увид 1/2014“)
Проф. Бертолд Колецко е професор по педијатрија, го води одделот за метаболичка и нутриционистичка медицина на Др. Детската болница фон Хаунерше на клиниката ЛМУ и е член на Центарот за напредни студии на ЛМУ. Колецко, роден 1954 година, студирал хумана медицина на Универзитетот во Минстер. Неговата обука за педијатриска и адолесцентна медицина, меѓу другото, го однесе на клиниките во Јужна Африка, Танзанија и Канада. Ја заврши својата хибилитација на Универзитетот во Дизелдорф. Во 2012 година, Европскиот совет за истражување му додели грант за напредни истражувачи.