CC BY
55
Материалы XVII Всероссийского конгресса с международным участием «Фундаментальные и прикладные аспекты нутрициологии и диетологии. Лечебное, профилактическое и спортивное питание» (Москва, 29-31 октября 2018 г.)
и функционирования центральной нервной системы и формирования поведенческих реакций. Конечно, безусловный приоритет в этой ветви нутрициологии следует отдать кишечной микробиоте, участвующей в формировании и поддержании иммунной системы. При этом одной из наиболее актуальных задач является обоснование состава эталонного микробиома в норме, а также поиск путей его коррекции при алиментарно-зависимых патологиях наиболее естественным путем - с пищей.
Другим примером является все усиливающая интеграция нутрициологии с инженерными науками, в частности с пищевыми технологиями, которая создает возможности для развития новых прогрессивных методов и приемов разработки продуктов с заданным химическим составом, специализированных продуктов, а также персонализации рационов.
Будущее интегративной нутрициологии - это создание цифровой нутрициологии. В настоящее время появилась возможность создания и более широкого использования математических и информационных технологий и моделей. Цифровая нутрициология обеспечит перевод на язык цифр: с одной стороны, наши физиологические потребности в энергии, пищевых и биологически активных веществах и ориентированные на них рационы питания, а с другой - химический состав пищевых продуктов и рационов в целом. Созданные на их основе компьютерные программы позволят легко, быстро и надежно осуществлять разработку максимально персонализированных рационов как для здоровьесбережения детского и взрослого населения, так и для профилактики и лечения алиментарно-зависимых заболеваний. Принципиально важным направлением развития цифровой нутрициологии является возможность программирования через оптимальное питание здоровья будущих поколений, здоровья нации.
Апрятин С.А., Трусов Н.В., Мжельская К.В., Балакина А.С., Сото Х.С., Ригер Н.А., Коденцова В.М., Вржесинская О.А., Бекетова Н.А., Кошелева О.В., Леоненко С.Н., Евстратова В.С., Шипелин В.А., Кирбаева Н.В., Шумакова А.А., Евстратова А.Д., Гмошинский И.В.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОСТГЕНОМНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И IN VIVO МОДЕЛЕЙ В ИССЛЕДОВАНИИ АЛИМЕНТАРНО-ЗАВИСИМЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ
ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии», Москва
Актуальность. Алиментарно-зависимые заболевания, в том числе метаболический синдром, сахарный диабет, гиперлипидемия, дефициты витаминов, микронутриентов и другие занимают одно из ведущих мест в структуре заболеваемости населения РФ. Распространенность алиментарно-зависимых заболеваний интенсивно растет во всем мире. Одна из ведущих причин роста распространенности алиментарно-зависимых заболеваний связана с нарушением питания и дисбалансом пищевого рациона, в частности с повышенным содержанием в пище насыщенных жиров и простых углеводов, недостатком витаминов и микроэлементов, а также малоподвижным образом жизни и высокой стрессовой нагрузкой.
Цель - выбор и оценка информативности наиболее чувствительных и специфичных постгеномных молекулярных маркеров, характеризующих индивидуальные особенности патологического процесса алиментарно-зависимых заболеваний (гиперлипидемия, метаболический синдром, цинковый гипоэлементоз и гиповитаминоз, связанный с недостатком витаминов группы B), на основе совместного использования различных экспериментальных in vivo моделей и постгеномных технологий.
Материал и методы. Моделирование in vivo гиперлипидемии, метаболического синдрома, цинкового гипоэле-ментоза и гиповитаминоза, связанного с недостатком витаминов группы B, проводили на крысах самках и самцах аутбредной линии Wistar, самцах и самках инбредной линии Dark Agouti, самцах мутантной линии крыс Zucker, самцах нокаутной линии крыс DAT-KO, мышах самках и самцах аутбредной линии ICR-1, инбредных линий DBA/2J, C57Black/6J и BALB/с.Животные указанных линий были получены из питомника лабораторных животных «Столбовая» ФГБНУ «Научный центр биомедицинских технологий» ФМБА России, питомника «Пущино» - филиала ИБХ РАН и вивария Института трансляционной биомедицины СПбГУ. В работе использовали полученных самостоятельно межлинейных гибридных животных: гибридов крыс Wistar и Dark Agouti 1-го поколения (F1) и тетрагибридов мышей DBCB, полученных путем скрещивания 4 различных инбредных линий мышей (DBA/2J, BALB/c, CBA/lac и C57Black/6J), поступивших из питомника «Столбовая» ФГБНУ «Научный центр биомедицинских технологий» ФМБА России. В кормлении животных контрольных групп в качестве основного использовали сбалансированный полусинтетический рацион по AIN93M. В качестве опытных рационов для различных алиментарных патологий были использованы рационы с избыточными квотами различных легкоусвояемых углеводов (фруктозы, глюкозы и сахарозы), животных/растительных жиров, холестерина, а также их сочетания.
Были проведены исследования интегральных, биохимических, иммунологических, морфологических и постгеномных показателей, включая полнотранскриптомное и протеомное профилирование ткани печени, биохимический анализ плазмы крови, определения относительного уровня экспрессии генов липидного и углеводного обмена, уровней продукции важнейших цитокинов и ростовых факторов, активности ключевых ферментов детоксикации ксенобиотиков, показателей обмена водо- и жирорастворимых витаминов, микроэлементного состава различных органов и тканей.
Физиология и биохимия питания
Результаты. Воспроизведены in vivo модели вышеуказанных алиментарно-зависимых заболеваний. Разработаны, адаптированы или применены современные высокочувствительные и высокоспецифичные методики полно-транскриптомного анализа на ДНК-микрочипах, протеомного анализа, ПЦР в реальном времени и мультиплексного иммуноанализа для оценки ответа биомаркеров в образцах, полученных от экспериментальных животных. Результаты этих тестов были дополнены определением более 85 биохимических маркеров, интегральных, морфологических и постгеномных показателей организма лабораторных животных.
Обсуждение. На основе проведенных исследований разработана система in vivo моделирования вышеуказанных алиментарно-зависимых заболеваний, включающая научно обоснованный выбор оптимальной in vivo модели (вида, линии, пола лабораторных животных), набор информативных биомаркеров, отражающих изменения в ключевых звеньях метаболизма при развитии патологического процесса, вызванного пищевыми дисбалансами, алгоритм анализа и комплексной интерпретации получаемых данных. Указанная система может найти применение при доклинической апробации новых видов биологически активных веществ, являющихся эффекторами геномных и постгеномных механизмов поддержания гомеостаза энергии и контроля массы тела, специализированных пищевых продуктов и биологически активных добавок, предназначенных для коррекции метаболических нарушений, вызванных несбалансированным питанием, регуляции объема потребляемой пищи, чувства голода и насыщения.
Заключение. Выбраны наиболее информативные in vivo модели для различных алиментарно-зависимых заболеваний: гиперлипидемии, метаболического синдрома, цинкового гипоэлементоза и гиповитаминоза, связанного с недостатком витаминов группы B. Получен аннотированный перечень постгеномных молекулярных маркеров вышеуказанных алиментарно-зависимых заболеваний для дифференциальной диагностики в клинике и на экспериментальных in vivo моделях. Разработаны методические рекомендации «Применение молекулярных маркеров при проведении доклинических испытаний на in vivo моделях алиментарно-зависимых заболеваний» по использованию выявленных молекулярных маркеров для дифференциальной диагностики, прогноза и персонализации диетотерапии больных вышеуказанными патологиями в клинике и эксперименте. Методические рекомендации в настоящее время находятся на рассмотрении Межведомственного научного совета Миннауки РФ и РАН по медицинским проблемам питания.
Работа выполнена при финансовой поддержке Государственного задания ФАНО № 0529-2015-0006 «Поиск новых молекулярных маркеров алиментарно-зависимых заболеваний: геномный и постгеномный анализ».
Апрятин С.А.1, Шипелин В.А.1, Кирбаева Н.В.1, Трусов Н.В.1, Гайнетдинов Р.Р.2
НЕЙРОНУТРИЦИОЛОГИЯ: ПЕРСПЕКТИВНОЕ СОВРЕМЕННОЕ НАПРАВЛЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ АЛИМЕНТАРНО-ЗАВИСИМЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ
1 ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии», Москва
2 ФГБОУ ВО «Институт трансляционной биомедицины», Санкт-Петербург
Актуальность. Нейронутрициология - современное перспективное направление в науке, которое находится на стыке неврологии и нутрициологии и изучает влияние экзонутриентов (белков, углеводов, жиров, витаминов, микро- и макроэлементов и др.) и/или их метаболитов на регуляцию обменных процессов в организме. Нормальная работа нервной системы (головного и спинного мозга) зависит не только от передачи нервных импульсов нейронами, но и от рациона питания, интенсивности обменных (катаболических и анаболических) процессов, гормонального фона, что обуславливается взаимосвязью нервных и гуморальных процессов. Одной из главных причин развития алиментарно-зависимых заболеваний является патологическое действие дисбаланса поступающих с пищей экзонутриентов и/или их метаболитов на нейрорегуляторные функции, влияющие на обмен веществ. Потребление гиперкалорийных рационов оказывает влияние на активность серотонинергических и дофаминергических нейронов дугообразного ядра гипоталамуса, что в свою очередь влияет на поведенческие реакции (включая пищевое поведение, тревожность и память). В связи с этим важно понимать значимость разработки персонализированной формулы оптимального питания, определяющей индивидуальный пищевой статус индивидуума, для профилактики, коррекции и лечения вышеуказанных алиментарных патологий.
Цель - сравнительный анализ уровня тревожности, нейромоторной и когнитивной функции крыс различных линий на диет-индуцированных in vivo моделях ожирения.
Материал и методы. Исследования проводили на 12 самцах крыс (возраст 8-10 нед) линии Zucker (Z) (нарушение функции гена Lepr, кодирующего рецептор лептина), полученных из питомника «CharlesRiver» (Италия), 16 крысах самцах аутбредной линии Wistar (W) того же возраста, полученных изпитомника Филиала «Столбовая» ФГБУН «Научный центр биомедицинских технологий ФМБА России» и 30 самцах крыс нокаутной линии DAT-KO (нокаут гена DAT, кодирующего транспортер дофамина) того же возраста [гомозиготы DAT-homo (n=10) и гетеро-зиготы DAT-hetero (n=20)], полученных из вивария Института трансляционной биомедицины (Санкт-Петербург). В течение 65 дней животные 1-й, 3-й и 5-й групп (контроль) получали контрольный сбалансированный рацион по AIN93M ad libitum, 2-й, 4-й и 6-й группы - контрольный рацион с добавочной квотой жиров (30% жиров) и 20% раствора фруктозы вместо воды (ВУВЖР) ad libitum.
