Niinkin pieni asia kuin leivän laji voi johtaa suuriin eroihin perimän toiminnassa. Kuva: Wikimedia Commons
Niinkin pieni asia kuin leivän laji voi johtaa suuriin eroihin perimän toiminnassa. Kuva: Wikimedia Commons

Se, mitä suuhusi pistät, rukkaa geenejäsi – omalla tavallaan, sillä sama ruoka ei vaikuta kaikkiin samalla tavoin.

Antiikin filosofi Pythagoras tuli tunnetuksi paitsi nerokkaista yhtälöistään myös intohimoisesta suhtautumisestaan papuihin. Hän kielsi kaikilta seuraajiltaan härkäpapujen syömisen.

Suuren matemaatikon papukammon syyksi arvellaan sitä, että hän oli huomannut yhteyden härkäpapujen ja anemian välillä. Jos ihmiseltä puuttuu tietty entsyymi, härkäpapujen sisältämät yhdisteet kirjaimellisesti räjäyttävät punasolut, ja ihmiselle kehittyy hemolyyttinen anemia, favismi.

Pythagoras ei tietenkään tiennyt entsyymeistä mitään, mutta jos hän tunnisti favismin, miestä voidaan pitää monien muiden ansioidensa ohella myös uuden tieteenalan, nutrigenomiikan, edelläkävijänä. Favismi on erinomainen esimerkki siitä, että sama ruoka vaikuttaa ihmisiin geenierojen takia eri tavalla.

Geenit kuin termostaatti

Nutrigenomiikan ensi tulokset paljastavat, että geenit reagoivat ruokaan ja sen sisältämiin lukemattomiin kemiallisiin yhdisteisiin. Ne ovat kuin termostaatti, jota ruoka ja muut ympäristön signaalit kääntelevät.

Oxfordin yliopiston tutkijat esimerkiksi selvittivät toissa vuonna, kuinka montaa geeniä D-vitamiini säätelee. Vastaus oli, että kun otat D-vitamiinia, 229 geenin aktiivisuus muuttuu huomattavasti. Erityisesti D-vitamiini ohjailee geenejä, jotka on kytketty elimistön puolustusjärjestelmän häiriöihin, kuten ms-tautiin. Se taas on aiemmissa tutkimuksissa yhdistetty ongelmiin D-vitamiinin saannissa.

Toisessa 2010 julkaistussa tutkimuksessa tarkasteltiin, miten oliiviöljy vaikuttaa geeneihin ylipainoisilla, jotka kärsivät aineenvaihdunnan häiriöistä. Espanjalaisten tutkijoiden tulokset kertoivat, että oliiviöljy aktivoi 19 mutta sammutti 79 geeniä. Jälkimmäisistä geeneistä monet kytkeytyvät sydänsairauksiin, aikuistyypin diabetekseen ja veren suuriin rasva-ainepitoisuuksiin. Oliiviöljyn terveellisyydestä vihjaa sekin, että monet sen sammuttamista geeneistä tunnetaan tulehduksen aiheuttajina.

Leipäkin näkyy geeneissä

Myös kotoisten leipiemme vaikutuksia geeneihin on tutkittu. Kuopion yliopiston tutkimuksessa vuonna 2007 vertailtiin ruis- ja vehnäleivän aiheuttamia muutoksia. Tulokset olivat hätkähdyttäviä.

Ruisleipä vähensi aktiivisuutta 71 geenissä, kun taas valkoista leipää syöneillä 62 geenin aktiivisuus lisääntyi. Nämä vilkastuneet geenit liittyvät solujen stressiin ja tulehdusreaktioihin, mikä kielii, ettei vehnäleipä ainakaan edistä terveyttä.

Tutkijoiden mukaan erot johtunevat eri leipälajien aikaansaamasta insuliinivasteesta: ruisleipä nostaa insuliinitasoa vain vähän, valkoinen leipä paljon, ja ilmeisesti juuri runsas insuliini stressaa soluja.

Pienistä asioista suuria eroja

Tutkijoille tuli yllätyksenä, että niin pieni asia kuin leivän laji voi johtaa niin suuriin eroihin geenien toiminnassa.

On siis helppo kuvitella, kuinka lounaan jälkeen geenisi syttyvät ja sammuvat kuin diskovalot – sen mukaan, mitä kaikkea juuri suuhusi pistelit.

Viime vuonna julkaistussa kiinalaistutkimuksessa tehtiin sellainenkin hämmästyttävä löytö, että kasvisten rna:n pätkät voivat siirtyä suolistosta elimistöön ja tarrautua geeneihin ja vaimentaa niitä.

Miten tämä kaikki viilaa terveyttä, on epäselvää, koska mikä tahansa ateria sisältää tuhansia aineosia, joista osa on terveellisiä ja osa epäterveellisiä, ja ne voivat joko vahvistaa tai kumota toisiaan.

Räätälöity ruokavalio tulossa

Ruoka-aineet vaikuttavat geeneihin eri tavoin, mutta toisaalta ihmiset eivät reagoi samaankaan ruoka-aineeseen samalla tavalla.

Samoistakin geeneistä on eri versioita. Lisäksi niiden säädöissä on yksilöllisiä eroja. Jotkin geenit toimivat laiskasti, toiset ovat hyperaktiivisia.

Jos kyseessä on ravinnon käsittelemiseen osallistuva geeni, laiskan tai hyperaktiivisen muunnoksen kantajat reagoivat ruoka-aineeseen eri tavalla. Tämä havainto on johtanut nutrigenomiikan suurimpaan lupaukseen: räätälöityihin ruokavalioihin.

Markkinoilla on jo joitakin geenitestejä, joita myydään räätälöidyn ruokavalion idealla, mutta ne ovat niin yleisluonteisia, ettei niistä ole käytännön hyötyä. Nykytietämys geenien ja ravinnon yhteisvaikutuksista on vielä niin alkeellista, että matka tarkasti räätälöityihin ruokavalioihin on pitkä. Toissa vuonna julkaistu tutkimus antaa kuitenkin esimakua siitä, mitä tuleman pitää.

Geenit sanelevat dieetin

Yhdysvaltalaisen Interleukin Inc:n tutkimuksessa tarkasteltiin geenien, ruokavalion ja laihtumisen yhteyttä.

Tutkijat selvittivät ensin, millaista muunnosta koehenkilöt kantoivat kahdesta eri geenistä.

Toinen geeneistä vaikuttaa siihen, miten herkästi rasva siirtyy suolistosta elimistöön. Jos henkilöllä on muunnos, joka kiihdyttää siirtymistä, rasvainen ruoka lihottaa häntä tavallista herkemmin.

Toisen geenin tietty muunnos puolestaan aiheuttaa sen, että hiilihydraatit varastoituvat herkemmin rasvaksi, joten sen kantajan kannattaa välttää hiilihydraatteja. Joillakin epäonnisilla on molemmat muunnokset, minkä vuoksi heidän on oltava tarkkana sekä rasvan että hiilihydraattien kanssa.

Koehenkilöt pantiin joko vähän hiilihydraatteja tai vähän rasvaa sisältävälle ruokavaliolle. Osa joutui ruokavaliolle, joka istui heille geneettisesti, eli esimerkiksi rasvasta lihova vähärasvaiselle dieetille, mutta osa söi sopimatonta ruokaa.

Tulokset osoittivat, että geenejään vastaavalla ruokavaliolla olleet henkilöt laihtuivat tehokkaammin.

Viritys alkaa kohdusta

Se, miten syömisemme vaikuttaa geeneihin tässä ja nyt, juontuu osin jo ajalta ennen syntymäämme. Pitkään on tiedetty, että sikiönkehityksen varhaisvaiheessa koko dna:mme joutuu eräänlaiselle tarkastuskierrokselle. Syistä, joita ei vielä täysin ymmärretä, tiettyjen geenien dna:han tarttuu tällöin pieniä säätelijäyhdisteitä, metyyliryhmiä. Niiden vuoksi geenien toiminta estyy tai vaimenee. Ilmiötä kutsutaan epigeneettiseksi säätelyksi.

Epigeneettinen mekanismi on järjestelmä, jonka avulla sikiö reagoi äidin kautta saamiinsa ympäristön signaaleihin. Ne vihjaavat, millaiseen maailmaan lapsi on syntymässä.

Jos äiti on stressaantunut, ympäristö voi olla vaarallinen. Jos äiti ei saa riittävästi ravintoa, ympäristössä voi olla niukasti ravintoa. Tämän informaation pohjalta lapsi virittää geeninsä vastaamaan odotettavissa olevia oloja.

Epigeneettiset mekanismit aiheuttavat lisätyötä nutrigenomiikalle. Ne tarkoittavat, ettei ruokavaliota voi räätälöidä vain sen mukaan, mitä geenejä syöjällä on, vaan pitää ottaa huomioon, mitkä hänen geeneistään ovat epigeneettisesti hiljentyneet.

Vaikutuksista näyttöä

Epigeneettisen mekanismin yhteys ihmisen sairastavuuteen on tullut ilmi monissa tutkimuksissa. Esimerkiksi sopivat lapset, jotka Hollannin nälkätalven aikana vuonna 1944 olivat äitinsä kohdussa. He syntyivät alipainoisina, ja aikuisiällä heillä oli huomattavasti suurempi riski saada ylipainoa, sydänsairaus tai diabetes kuin heitä aikaisemmin tai myöhemmin syntyneillä.

Brittiläinen David Barker ja Helsingin yliopiston professori Johan Eriksson ovat osoittaneet suomalaisesta aineistosta, että alipainoisina syntyneillä lapsilla on isompi riski sairastua sydänsairauksiin kuin normaalipainoisina syntyneillä.

Nämä havainnot voivat selittyä sillä, että sikiönä aliravitsemuksesta kärsinyt lapsi on virittänyt geeninsä niukkuuteen. Tutkijat ovat kyenneet osoittamaan lukuisia geenejä, jotka ovat hiljentyneinä pienipainoisilla mutteivät normaalipainoisilla.

Nämä geenit vaikuttavat lukuisiin seikkoihin kasvusta aineenvaihduntaan. Yksi seu­rauksista on se, että lapset alkavat kerätä rasvaa tehokkaasti. Tämä on suotuisa strategia, jos elinympäristö todella on niukkaravinteinen, mutta kun olot eivät vastaakaan odotuksia eli ravintoa on yllin kyllin, energiaa varastoituu liikaa ja ihminen alkaa lihoa.

Roska säätää lihomaan

Tällaisiin vaikutuksiin ei välttämättä tarvita nälkätalven kaltaista aliravitsemusta. Jotkut tutkijat ovat esittäneet, että niihin riittää roskaruoka: siinä on niin vähän ravinteita, että sikiö voi tulkita ympäristön vähäravinteiseksi. Näin äidin syömät "tyhjät kalorit" voivat virittää lapsen geenit lihomisalttiiksi jo ennen kuin lapsi on itse syönyt ensimmäistäkään ranskanperunaa.

Samankaltaisesta mekanismista raportoivat myös Southamptonin yliopiston tutkijat viime vuonna. He havaitsivat, että jos äiti on raskausaikana vähähiilihydraattisella ruokavaliolla, lapsi lihoo muita herkemmin.

Geenien vertailu osoitti, että karpanneiden äitien lapsilla A-vitamiinireseptoria koodaava geeni oli hiljentynyt mutta vertailuryhmän lapsilla se toimi normaalisti. Kyseinen geeni säätelee rasvasolujen kehitystä ja on mukana rasva-aineenvaihdunnassa.Tutkijat uskovat, että vähähiilihydraattinen ruokavalio lähettää lapselle väärän nälkiintymissignaalin, minkä vuoksi hän alkaa kerätä rasvaa.

Suoli mutkistaa käsittelyä

Nutrigenomiikan kenties suurin ja vähiten ymmärretty haaste ovat kuitenkin geenit, jotka eivät ole omiamme. Suolistossamme on nimittäin enemmän bakteereja kuin meillä on soluja, ja niillä on todennäköisesti suurempi merkitys ravinnon käsittelyssä kuin osaamme edes arvata.

Suolistobakteerien ja ravinnon yhteispeli alkaa sinä päivänä, kun päästämme ensi kirkaisumme. Kohdussa vauvan suoli on käytännössä steriili, mutta bakteerit alkavat valloittaa sitä heti synnytyskanavassa. Lisää bakteereja nielemme ensi kulauksessa äidinmaitoa.

Tutkijat ovatkin viime vuosina alkaneet katsoa äidinmaitoa uudella tavalla. Se ei ainoastaan tarjoa lapsille ravinteita ja vasta-aineita. Yhtä tärkeää on, että se ruokkii suolistobakteereja.

Tutkimuksen polttopisteessä ovat tätä nykyä äidinmaidon sisältämät imeytymättömät sokeriyhdisteet, joita on satoja erilaisia. Lisäksi äidit näyttävät tarjoavan näitä oligosakkarideja kullekin lapselleen ainutlaatuisen yhdistelmän – eräänlaisen maitosormenjäljen.

Oligosakkarideilla ei ole ravitsemuksen kannalta merkitystä, vaan ne ovat suolistobakteerien ruokaa. Niiden avulla lapsi onnistuu vakiinnuttamaan itselleen terveen suolistobakteerikannan.

Joihinkin äidinmaidonkorvikkeisiin onkin ryhdytty lisäämään sopivia oligosakkarideja, mutta niitä ei voi räätälöidä yksilöllisesti. Näin äidinmaitoa saaneet lapset ovat eri asemassa kuin korvikkeella kasvatetut.

Bakteerit osallisina lihomiseen

Suolistobakteerien osuudesta ravitsemuksessa kertovat tutkimukset, joissa on vertailtu ylipainoisten ja normaalipainoisten suolistomikrobistoa. Ylipainoisten lajistoa hallitsevat Firmicutes-ryhmän bakteerit, kun taas normaalipainoisilla vallitseva ryhmä on Bacteroidetes. Kun ylipainoiset ihmiset alkavat laihtua, bakteerien voimasuhteet muuttuvat siten, että bakteroidetekset nousevat enemmistöksi.

Washingtonin yliopiston tutkijat osoittivat vuonna 2009, että bakteerien voimasuhteita säätelee pitkälti ruokavalio. Vaikka henkilö olisi alun perin normaalipainoinen, rasvaisen ja sokeripitoisen ruoan syöminen keikauttaa suoliston firmikuutteja suosivaksi. Koska firmikuutit ilmeisesti ottavat ruoasta enemmän kaloreita elimistön käyttöön, ihminen lihoo herkemmin.

Tutkimus voikin selittää, miksi laihduttaminen on joskus niin vaikeaa. Jos suolistomikrobisto on muuttunut firmikuuttivoittoiseksi, se hyödyntää kalorit tehokkaasti myös vähäkalorisesta ruoasta.

Suolistomikrobien voimaa osoittaa myös se, että monet aasialaiset laktoosi-intolerantikot, jotka eivät voi juoda maitoa, kehittävät sietokyvyn asuttuaan muutaman vuoden länsimaissa.

Tämä on kiintoisaa, koska laktoosi-intoleranssi on geneettinen ominaisuus. Jos toleranssin synty johtuu mikrobeista, se tarkoittaa, että ne voivat syrjäyttää geenit ja käsitellä maitoa, vaikka geenit eivät siihen pystyisi.

Jani Kaaro on vapaa tiedetoimittaja ja Tiede-lehden vakituinen avustaja.

Julkaistu Tiede-lehdessä 4/2012

Ruokavaliosta ja suolistomikrobeista lisää: Olet mitä hyötybakteerisi syövät. Tiede 3/2012.

Ruoalla pitkät jäljet

Äitisi Mitä äitisi söi tai oli syömättä sinua odottaessaan, viritti geenejäsi vastaamaan oloja, joihin synnyit.

Vauva-aika Joitko äidinmaitoa vai korviketta, vaikutti osaltaan siihen, millainen mikrobisto suolistoosi vakiintui.

Suolistobakteerit Mitä mikrobeja suolistossasi elää, vaikuttaa muun muassa siihen, kuinka tehokkaasti hyödynnät ruoan energiaa.

Roskaruoka Tyhjät kalorit vilkastuttavat geenejä, jotka osallistuvat solujen stressi- ja tulehdusreaktioihin.

Terveysruoka Esimerkiksi useimmat kasviöljyt hiljentävät geenejä, jotka kytkeytyvät sydänsairauksiin ja diabetekseen.

Sinä itse Jos onnistut syömään geeneillesi sopivinta ruokaa, pysyt herkemmin terveenä ja normaalipainoisena.

 

Nyt pyritään kokonaiskuvaan

Suomalaiset tutkijat ovat tiiviisti mukana ravinnon, elämäntavan ja geenien välistä yhteyttä selvittelevässä tutkimuksessa, kertoo akatemiaprofessori Kaisa Poutanen VTT:stä.

Itä-Suomen yliopisto on vetänyt Sysdiet-nimistä pohjoismaista huippuyksikköä, jossa on selvitetty terveellisen pohjoismaisen ruokavalion vaikutuksia metaboliseen oireyhtymään. Elokuussa aihepiiristä järjestetään Helsingissä laaja kansainvälinen konferenssi, jossa esitellään Sysdiet-projektin alustavia tuloksia.

Poutasen mukaan tutkijat eivät mielellään enää puhu vain nutrigenomiikasta, vaan ravitsemuksen systeemibiologiasta. Tutkimuksessa pyritään ymmärtämään, miten ravinto vaikuttaa ihmiseen yksittäisten geenien, aineenvaihdunnan ja kudosten tasolla. Niin sanotulla transkriptomiikalla voidaan tutkia samanaikaisesti tuhansien eri geenien toimintaa kohdekudoksessa, esimerkiksi rasvakudoksessa, ja metabolomiikalla voidaan seurata satoja muuttujia aineenvaihduntatuotteissa.

Kun nämä eri omiikoilla saadut tulokset yhdistetään, saadaan parempi kokonaiskuva siitä, miten ravinnon ja geenien yhteispeli ylläpitää terveyttä.

Lue lisää: www.nugo.org/nugoweek