Nutrigenomik merupakan peran nutrient pada
nutrisi gen-protein-metabolic (transkriptomik, proteomic, metabolomic).Atau
Nutrigenomik merupakan kajian terhadap interaksi zat gizi dan komponen makanan
dengan bahan genetika atau yang disebut dengan ekspresi gen. Keadaan sehat
seseorang dapat menjadi suatu penyakit yang kronis akibat perubahan ekspresi
gen atau gejala epigenetik akibat kandungan zat-zat di dalam makanan.
Nutrigenomik dan
nutrigenetik merupakan displin ilmu yang mengeksplorasi interaksi antara gizi
dan gen, tapi menerapkan pendekatan yang berbeda dalam mengetahui mekanisme,
bagaimana gizi dapat mempengaruhi perkembangan penyakit. Ilmu nutrigenomik
menggambarkan penggunaan alat genomik fungsional untuk menelitii sistem biologi
yang distimulus oleh gizi, sehingga akan membantu dalam meningkatkan pemahaman
tentang seluruh komponen genom (proese transkriptome, proteome,
dan metabolome didalam sel, jaringan, atau organisme) terhadap
pengaruh diet, serta mengidentifikasi gen yang mempengaruhi risiko penyakit
terhadap diet. Hal ini akan membantu memahami bagaimana pengaruh gizi terhadap
jalur metabolisme dan bagaimana ganguan fase awal dari suatu penyakit yang berhubungan
dengan diet serta mekanisme dasar pada genetik .
Perbedaan
individu dengan perbedaan genetic dapat merespon nutrient dalam makanan yang
dikonsumsi.
Pada
beberapa orang dengan diet pada makanan dapat menjadi factor resiko untuk
beberapa penyakit. Pengaruh gen terhadap keadaan sakit ataupun sehat sangat
berpengaruh.
Nutrigenomik melibatkan beberapa sub bidang :
1.
Genomic
Genom
adalah keseluruhan dari urutan DNA pada suatu organisme yang berisikan semua
urutan nukleotida, termasuk struktur gen, pengaturan urutan , dan urutan
non-coding DNA. Genomik adalah studi dari genom, yang merupakan disiplin ilmu,
mencakup pemetaan, urutan, dan analisa semua gen ada dalam genom, dengan
berfokus pada penentuan variasi genom antara individu. Kebutuhan akan urutan
genom manusia dalam rancangan genom manusia telah menyebabkan munculnya bidang
penelitian ilmiah baru, metodologi baru, dan alat/teknolgi baru, yang mungkin
dikembangkan melalui pendekatan penempatan genomitu sendiri. Sebuah era baru
dalam ilmu biomedis akan dimulai setelah rancangan genom manusia selesai. Era
ini disebut sebagai “omics” era dan
akan mencakup: genomics ( DNA), transcriptomik,
proteomik (protein), dan metabolomik (metabolit), dengan bioinformatika yang
memungkinkan pengunaan biaya yang lebih murah, integrasi, dan analisis data
yang dihasilkan.
Integrasi dari semua ini akan menjadi sebuah sistem
biologi atau genomik fungsional. Genomik fungsional akan mengungkap peran gen
fungsional yang berbeda dengan cara, bagaimana gen saling berinteraksi atau
mempengaruhi satu sama lain. Pengenalan pendektan genomik dalam bidang ilmu
gizi, memuncul disiplin ilmu baru yang disebut “nutrigenomik.”
2. Transcriptomic
akan merespon nutrisi dalam makanan yang akan dilanjutkan sebagai ekspresi gen.
Transkripsi ini akan menghasilkan transkrip RNA yang diproduksi dari DNA di genom.
Transcriptomika adalah ilmu yang mengkaji
transkriptome (ekspresi gen pada tingkat mRNA). Transkriptome
adalah sekumpulan RNA yang dihasilkan dari genom. Hal ini mengambarkan ekspresi
gen (mRNA) yang dianalisis pada sebuah sampel biologis dalam kondisi tertentu,
menggunakan cDNA atau oligonukleotida dengan teknologi microarray.
Microarray merupakan alat yang paling banyak digunakan dalam teknologi “omics”.
Fenotipe sutau individu dapat diatur lokasi transkripsi-nya oleh komponen
makanan dengan mengatur tingkat transkripsi gen (Elaine et al., 2006). Banyak zat gizi esensial dan
komponen bioaktif dalam makanan (makanan fungsional) dapat berfungsi sebagai
regulator penting pada pola ekspresi suatu gen dengan memodifikasi transkripsi
dan translasi gen, sehingga dapat mengubah respons biologis, seperti
metabolisme, pertumbuhan sel, dan diferensiasi. Semua proses ini sangat penting
dalam proses penyakit. Teknik microarray DNA, memungkinkan dilakukanya evaluasi
secara bersaam transkripsi dari ribuan gen dan ekspresi gen yang relatif
antara sel normal dan sel sakit, baik sebelum atau sesudah terpapar
komponen diet yang berbeda. Dari teknik ini dapat dikumpulkan data-data yang akan
membantu dalam menemukan biomarker baru untuk diagnosis dan prediksi prognosis
suatu penyakit serta sarana baru untuk terapi yang digunakan.
3. Proteomic
merupakan efek nutrient pada sintesis protein, struktur protein dan ekspresi
protein. Proteomika adalah
suatu ilmu yang mempelajari tentang proteome. proteome merupakan
seperangkat protein yang diproduksi dari ekspresi gen di dalam sel. proteome
sangat dinamis dan memliki kompleksitas yang sangat banyak. proteome
pada manusia diperkirakan terdiri dari 100.000 protein. Tiga kategori penting
pada bahasan proteomika ialah: ekspresi protein, struktur protein, dan fungsi
protein, yang mecakup: jumlah, distribusi, modifikasi pasca-tranlasi,
fungsi, dan interaksi dengan molekul biologi lainnya dari semua protein pada
sampel biologis.
Metode
proteomik yang paling sering digunakan adalah:
·
Elektroforesis gel dua dimensi (2DE).
·
Shotgun proteomik dengan MS/MS dan Peptide mass
fingerprinting untuk identifikasi protein.
·
Teknik spektrometri massa.
- Metabolomic akan
menganalisis profil dan fungsi metabolic. Metabolomika menitikberatkan pada analisis metabolit dengan
mengukur semua subtansi (selain DNA, RNA, atau protein) yang ada pada
sampel. Metabolome terdiri dari satu rangkaian lengkap
metabolit yang disintesis oleh sistem biologis dan merupakan produk akhir
dari ekspresi gen (Harland, 2005; Corthesy
et al., 2005;
Gibney et al., 2005). Dalam metabolomika, profil biokimia dan
pengaturan fungsi metobilt ditentukan dalam organisme secara keseluruhan,
dengan menganalisa bio-cairan yang relevan (darah, urine, air liur,
ekstrak kotoran, cairan cerebrospinal) dan jaringan. Ini merupakan alat
yang berguna untuk menghasilkan profil metabolit pada individu, seperti
frofil lipid (kolesterol, trigliserida) dan profil vitamin. Hal ini
memudahkan dalam meneliti regulasi metabolisme dan pergerakan sel-sel atau
jaringan, sebagai respons terhadap perubahan lingkungan tertentu. Tidak
ada teknik tunggal yang cocok untuk analisis semua jenis molekul, sehingga
mencampur-adukan beberapa teknik, digunakan untuk memisahkan metabolit.
Metabolit dapat dipisahkan menurut reaksi kimia dan sifat fisik dengan
menggunakan metode seperti kromatografi gas, kromatografi cair tekanan
tinggi (HPLC), dan elektroforesis kapiler. Setelah itu, molekul
diidentifikasi dengan menggunakan metode seperti spektrometri massa.
Metode analitik utama untuk metabolomika adalah resonansi magnet inti
(NMR), kromatografi gas-spektrometri massa, kromatografi cair-spektrometri
massa, spektrometri massa, dan spektrometri massa-ionisasi elektrospray.
Bioinformatika diterapkan untuk analisis dan interpretasi data yang
diperoleh dari perbandingan kondisi sel yang berbeda. Namun, metabolomik
belum memiliki prosedur terstandar. Hal ini karena belum bisa mengukur
keseluruhan proteome atau metabolome.
Pada maunisia, tidak diketahui, bahwa banyak metabolit
endogen atau banyak makanan dapat dijadikan sebagai metabolit eksogen atau
sejauh mana makananan dapat menimbulkan perubahan pada profil metabolik.
Terlebih lagi, keterbatasan beberapa peneli dalam penggunaan fasilitas yang
dibutuhkan untuk melakukan percobaan khusus seperti pada metabolomika. Sampai
saat ini, hanya ada beberapa contoh metabolomik pada subyek manusia, yang telah
diketahui.
Sekarang
kita lanjut ke Metabolic syndrome….:)
Metabolic
syndrom adalah kumpulan faktor resiko yang berhubungan yang akan menyebabkan
meningkatnya penyakit cardiovascular dan diabetes mellitus type II.
Kumpulan
faktor resikonitu adalah :
·
Tekanan darah tinggi (obesitas)
·
Obesitas central
·
Resistance insulin
·
Atherogenic dislipidemia
·
Hiperglikemia
Nutrigenomic dan Tekanan Darah
- Prevalensi hipertensi sangat bermacam-macam dalam ras dan grup etnik
- Tingkatan prevalensi berhubungan dengan kultur dan genetik atau
interaksi antara genetik dan lingkungan atau factor nutrisi
- Peningkatan factor resiko nutrisi seperti tingginya intake garam
yang tidak sesuai yang akan meningkatkan tekanan darah tinggi atau level
yang abnormal.
- Kadang-kadang kombinasi tingginya intake garam dengan factor yang
lanilla seperti genetik akan meningkatkan peningkatan tekanan darah dan
level yang abnormal.
Hipertensi Terkait Gen dan
Interaksi Diet
- Menurut study yang berhubungan dengan study diet – gen bahwa MTHFR
dan asam folat sangat berhubungan.
- Gen mempunyai polimorfisme nukleotida tunggal pada posisi 677 di
regio coding methylenetetrahydratefolate reductase (MTHFR) gene.
- MTHFR secara langsung dirubah menjadi folate dari diet yang lain kedalam
síntesis DNA atau remetilasi homocistein.
- Polimorfismo C677T MTHFR mrnghasilkan residu valine ditempat residu alanine pada enzim, yag
mana keduanya stabil dan melakukan aktivitas enzim.
- Aktivitas MTHFR yang rendah menurunkan reaksi remethilasi homocystein
menjadi methionine yang akan menjadi hyperhomocysteinemia.
- Hyperhomocysteinemia menyebabkan stress oksidatif.
- Pada stress oksidatif, reaksi radikal bebas dengan NO menyebabkan
level NO rendah didalam sirkulasi.
Efek Nutrien Pada Level
Homocystein
- Status folat mempunyai
peranan yang penting dalam regulasi plasma level homocystein.
- Interaksi antara mutasi MTHFR C677T an status total plasma
homocystein
ü
Individu dengan genotip TT
mempunyai resiko hyperhomocysteinemia walaupun mereka mempunyai defisiensi
folat marginal, yang mana individu dengan genotip CC mempunyai resiko
hiperhomocysteinemia ketika mereka mempunyai defisiensi asam folat yang parah.
ü
Pada individu yang tidak
mempunyai genotip TT dan intake asam folat yang terbatas, tingkat sintesis homocystein
dua kali lebih cepat daripada individu yang tidak mempunyai genotip CC.
- Mutasi C677T yang terkait bagian MTHFR berikatan dengan folat to enzim MTHFR yang mana dapat
distabilkan oleh konsumsi folat pada individu yang tidak mempunyai genotip
CT.
- Folat akan mencegah lepasnya flavin co-factor dari enzim MTHFR.
Subjek dengan genotip CT tidak menunjukkan hiperhomo cysteinemia jika
mereka tidak mempunyai defisiensi folat.
Gen Lain yang Mempengaruhi Perkembangan Metabolic
Syndrom
- Banyak gen yang mempengaruhi
regulasi glukosa dan tekanan darah.
- Diantara banyak gen adalah gen
KCNJ11E23K coding untuk β-cell K+ channels yang
termasuk kedalam cell glukosa.
- Gen angiotensin converting
enzyme (ACE) berkaitan dengan
produksi angiotensin II
- Gen sintesis endothelial
nitric oxide termasuk kedalam produksi Nitrit Oxide.
- Angiotensin II dan
nitrit oxide pada darah sangat dipengaruhi tekanan darah pada manusia.
ADRB1 G389R
- Reseptor β-adrenergic sebagai kunci regulator catecholamine-mediated lipolysis pada manusia.
- Reseptor β1- and β2-adrenergic (ADRB1
and ADRB2) yang diekspresikan pada beberapa jaringan dan subtype predominan β-receptor pada cardiac neurosit dan adiposit.
- Substitusi asam amino pada glysin oleh arginin pada posisi 389
mempunyai penurunan lipolisis.
- Varian pada PPARG dan ADRB1 juga menunjukkan gabungan additive pada
MetSrisk.
- Gabungan resiko pada keduanya berhubungan dengan peningkatan
konsentrasi trigliseride sepanjang waktu.
- Varian ADRB1 juga berhubungan dengan peningkatan konsentrasi plasma
glukasa puasa.
- Dan gabungan atara level trigliserid dapat dijelaskan dengan efek
pada adipogenesis dan lipólisis.
- Gen APOA5 meliputi metabolismo trigliserid dan dimodulasi oleh
factor diet.
- Gen criptic APOA2 mempunyai potencial apolipoprotein pada intake makanan, indeks massa tubuh dan postprandial lipidemia.
- Masa lemak dan obesitas mempunyai hubungan gen (FTO).
Cukup bagus. Nice...
ReplyDelete