Нутрієнтна (нутріційна) Біохімія (Nutritional Biochemistry)

Нутрієнтна біохімія – наука, що об’єднує знання про нутрієнти та інші компоненти харчування в аспекті їх функціонального впливу на нормальний метаболізм організму тварин та людини. Нутрієнтна біохімія є наукою, що грунтується на фундаментальних знаннях, концепціях та методологіях пов’язаних з хімічними властивостями нутрієнтів та інших компонентів харчування у зв’язку з їхніми біохімічними, метаболічними, фізіологічними та епігенетичними функціями. Особлива наукова увага в нутрієнтній біохімії сконцентрована на науково обгрунтованому визначенні оптимального споживання для кожного нутрієнта та компонента харчування протягом життєвого циклу організму.

Нутрієнтна біохімія – інтегрована галузь біохімічної науки, яка базується на знаннях біологічних, хімічних та фізіологічних наук, але виокремлюється у своєму практичному значенні щодо застосування цих знань у розумінні інтерактивної взаємодії між дієтою, здоров’ям та схильністю до розвитку патологічних процесів на молекулярному рівні. Зокрема нутрієнтна біохімія використовує аналітичну методологію, що дозволяє виділяти у високоочищеному стані окремі нутрієнти, встановлювати їх структуру, так само як і використовувати класичні біохімічні підходи для встановлення метаболічних шляхів та визначенні ролі окремих компонентів харчування в процесах регуляції метаболізму та генної експресії. Водночас, встановлення генетично детермінованих вроджених порушень метаболізму зробило вагомий внесок в нутрієнтну біохімію, забезпечивши молекулярними основами взаємозв’язку нутрієнтів, метаболізму і генотипу, а також їх взаємодії у нормі та при патології.

Знання, отримані за допомогою наукових підходів нутрієнтної біохімії формують основу для нутрієнтно обгрунтованих заходів у системі охорони здоров’я. В основі багатьох розповсюджених хвороб та порушень, які торкаються населення як розвинених країн, так і країн, що розвиваються, є порушення нутрієнтного статусу організму, викликаного нестачею одних специфічних нутрієнтів чи надлишком інших. Недостатнє надходження нутрієнтів призводить до анемії, гіповітамінозів, та інших станів, які самі по собі не впливають на загальну захворюваність і смертність, але створюють умови для розвитку синдрома маладаптації, який передує розвиткові захворюванню. Недостатнє забезпечення організму мінорними есенціальними біологічно активними компонентами харчування, є однією з причин зниження неспецифічної резистентності до несприятливих факторів оточуючого середовища, формуванню імунодефічитних станів та порушення функцій антиоксидантного захисту.

Неадкватні дієти чи звички у харчуванні пов’язані зі зростанням ризику захворюваності і смертності, включаючи вроджені вади розвитку, діабет, серцево-судинні захворювання, ожиріння та онкологічні захворювання. Специфічні нутрієнти, компоненти харчування чи метаболіти поодиноко або у комбінації можуть збільшувати ризик захворювання або, навпаки, проявляти протективні властивості. Окрім цього, взаємозв’язок компонентів дієти та захворювань у значній мірі залежать від генетичних варіацій, таких як однонуклеотидний поліморфізм, поширений у всіх людських популяціях. Науково обгрунтовані дієтні терапії та стратегії для зниження частоти появи випадків нутрієнтно пов᾽язаних захворювань мають успішну історію у покрашенні якості життя. До таких стратегій відоситься:

• насичення зернових продуктів фолієвою кислотою для зниження випадків поширених вроджених дефектів (spina bifida);

• йодування харчової солі для попередження кретинізму – хвороби розвитку, пов’язаної зі значними неврологічним та когнітивним дефіцитом у дітей;

• популяризація дієт з низьким рівнем холестеролу для попередження та контролювання серцево-судинних захворювань.

На сучасному етапі наукові дослідження в нутрієнтній біохімії сконцентровані на декількох напрямках, основними з яких є нутрієнтна геноміка та метаболоміка. Нутрієнтна геноміка, яка вивчає геном-нутрієнтні взаємодії, включає вивчення:

• ролі нутрієнтів та компонентів харчування в процесах регуляції структури експресії та стабільності геному;

• впливу генетичних варіацій на індивідуальні нутрієнтні потреби.

Нутрієнтна метаболоміка, яка досліджує спеціалізовані метаболічні шляхи та мережі, включає вивчення:

• регуляції метаболічних шляхів та мереж нутрієнтами та іншими компонентами харчування;

• розробки аналітичних методів дослідження профілю метаболітів біологічних рідин (сироватки, сечі тощо) для встановлення нутрієнтного дисбалансу та ризику виникнення захворювання.

Вважається, що знання, отримані з використанням цих підходів, забезпечать можливостями оптимізувати індивідуальні нутрієнтні потреби відповідно до генетичного та метаболічного профілю, що сприятиме здоровому стану протягом усього життя. Водночас, практична інформація, отримана за допомогою цих технологій, сприятиме:

• вдосконаленню чи покращенню харчування шляхом спрямованого застосуваня традиційних чи нових видів харчування;

• хіміко-технологічного збагачення продуктів харчування специфічними нутрієнтами;

• спрямоване генетичне моделювання сільськогосподарських сортів та порід для вищого та якісного виходу окремих нутрієнтів.

Ключові аспекти, які визначають нутрієнтну біохімію:

• Структура та функції нутрієнтів та інших компонентів харчування.

• Хімічна структура та метаболічні функції незамінних (есенційних) та замінних нутрієнтів.

• Біохімічні основи нутрієнтних потреб.

• Механізми абсорбції і транспорту нутрієнтів.

• Інтеграція, координація та регуляція мікро- та макронутрієнтного метаболізму.

• Регуляція нутрієнтного метаболізму та нутрієнтних потреб гормонами та ростовими факторами.

• Взаємодія нутрієнтів з геномом; нутрієнтний контроль генної експресії та стабільності ДНК.

• Біоактивні компоненти дієт (функціоналне харчування) – нетрадиційна роль нутрієнтів.

• Харчування, дієти та добавки.

• Харчові джерела нутрієнтів та фактори, які визначають нутрієнту біосумісність.

• Вплив процесів приготування та зберігання продуктів харчування на вміст нутрієнтів та їх біосумісність.

• Нутрієнтна токсикологія – верхні межі споживання; взаємодії нутрієнт – нутрієнтн та нутрієнт – лікарські препарати/хімічні препарати.

• Добові норми споживання нутрієнтів та нутрієнтна піраміда (піраміда харчування).

• Нутрієнтні добавки – ризики/переваги, період життя, біосумісність.

• Молекулярні маркери нутрієнтного споживання – gene arrays та аналітичні чіпи.

• Нутрієнтний статус і патологічні стани.

• Вплив патологічного стану (захворювання) на функціонування нутрієнтів та їх потреба.

• Генетичні основи метаболічних хвороб.