Beslenme ve Metabolomikler

Çeşitli teknolojik yaklaşımlar kullanılarak yapılan metabolomik analizleri, besin alımı ve bazı besin ögelerinin metabolik yolaklar aracılığıyla azalması veya artmasının vücuttaki adaptasyonu ile ilişkili moleküler düzeydeki olaylar hakkında uygun bilginin elde edilmesini sağlamaktadır. Kan, plazma, idrar gibi örneklerin analizleri sonucunda tanımlanan birçok metabolit değişik besin ögelerinin eksikliğinin veya diyete supleman olarak eklenmesinin etkilerinin karakterizasyonunda ve birbiriyle yakından ilişkisi olan besinlerin metabolik etkilerinin karşılaştırılmasında kullanılabilmektedir. Metabolomik testleri fizyolojik yanıta bağlı olarak, oksidatif stres, redoks potansiyeli, antioksidan aktivite, inflamasyon ve kardiyovasküler hastalık riskine dair küçük biyolojik belirteçlerin ölçülmesinde kullanılmaktadır. Bu metabolitler günümüzde hastalık teşhisinde tek başlarına kullanılsa da, beslenme alanında kullanılan metabolomik teknolojisi ile duruma uygun olarak tüm metabolitlerin düzeylerinde ortaya çıkan değişikliklerin tespiti ve buna göre diyet önerilerinde bulunulması amaçlanmaktadır. Metabolomik yaklaşımının pratikte diyetetik alanında kullanılmasıyla elzem ve elzem olmayan besin ögelerinin etkileri de dahil olmak üzere bireylerin beslenme durumlarının değerlendirilmesi, diyete uyumun ve diyet başarısının takibi sağlanabilmektedir. Ayrıca diyete yanıt vermeme durumlarının belirlenmesi, bireysel metabolik yanıt sağlayan diyet stratejilerinin belirlenmesi gibi avantajları olan bir yaklaşımdır. Bu bağlamda beslenme ve diyet uzmanlarının bireysel metabolik profil ile sağlık ve diyet ilişkisi arasındaki bağlantıyı kuracak yeni araçların geliştirilmesinde etkin rol oynaması gerekmektedir. Bu derlemede metabolomik yaklaşımının beslenme araştırmalarındaki yeri ve sağlık ile ilişkisinin irdelenmesi amaçlanmıştır.

Nutrition and Metabolomics

Analysis of metabolomics using various technological approaches can provide relevant information on the molecular events associated with nutrient intake and the adaptations of the body to increase or decrease of certain nutrients through metabolic pathways. Metabolites, which are identified in the blood, plasma and urine samples, have been used to characterize the effects of both a deficiency or a supplementation of different nutrients, and to compare the metabolic effects of related foods. Metabolomic assays can be used to measure small molecule biomarkers of oxidative stress, redox potential, antioxidant activity, inflammation and cardiovascular disease risk depending on the physiological response. Although these metabolites are separately used in the diagnosis of the diseases, it is aimed to detect levels of all metabolites and appropriate dietary recommendations with the metabolomics technology used in the field of nutrition. There are advantages to use metabolomic approach in dietetic field like determination of the nutritional status of individuals, unexpected metabolic responses including effects of both essential and nonessential nutrients and, determination of dietary strategies on individual metabolic response. Therefore, nutritionists should play an active role in the development of new tools to establish the connection between individual metabolic profile and health and diet. In this review, we aimed to evaluate the relationship between metabolomics approach in nutritional research and health.

PDF

___

1. Tchounwou P, Ndebele K. Biotechnology and Advances Environmental Health Research. In: Nriagu JO, editor. Encyclopedia of Environmental Health. 1 ed. Jackson, USA: Elsevier; 2011. p. 403-13. 2. Başaran E, Aras S, Cansaran-Duman D. Genomik, proteomik, metabolomik kavramlarına genel bakış ve uygulama alanları. Türk Hij Den Biyol Dergisi. 2010;67(2):85-96. 3. Budak ŞÖ, Dönmez S. Gıda biliminde yeni omik teknolojileri. GIDA. 2012;37(3):173-179. 4. Marko-Varga G. Proteomics principles and challenges. Pure Appl. Chem. 2004;76(4):829837. 5. Ibanez C, Valdes A, Garcia-Canas V, Simo C, Celebier M, Rocamora-Reverte L, et al. Global Foodomics strategy to investigate the health benefits of dietary constituents. J. Chromatogr. A. 2012;1248:139-153. 6. Kussmann M, Rezzi S, Daniel H. Profiling techniques in nutrition and health research. Curr Opin Biotechnol. 2008;19(2):83-99. 7. Watkins SM, German JB. Toward the implementation of metabolomic assessments of human health and nutrition. Curr Opin Biotechnol. 2002;13(5):512-516. 8. Roessner U, Nahid A, Chapman B, Hunter A, Bellgard M. Metabolomics The Combination of Analytical Biochemistry, Biology, and Informatics. Comprehensive Biotechnology. 2 ed: Academic Press; 2011. p. 447-59. 9. Hendriks MMWB, Eeuwijk FAV, Jellema RH, Westerhuis JA, Reijmers TH, Hoefsloot HCJ, et al. Data-processing strategies for metabolomics studies. TrAC, Trends Anal. Chem. 2011;30(10):1685-1698. 10. Kipnis V, Midthune D, Freedman L, Bingham S, Day NE, Riboli E, et al. Bias in dietary-report instruments and its implications for nutritional epidemiology. Public health nutrition. 2002;5(6A):915-923. 11. Jenab M, Slimani N, Bictash M, Ferrari P, Bingham SA. Biomarkers in nutritional epidemiology: applications, needs and new horizons. Human Genetics 2009;125(5- 6):507-525. 12. Doets EL, de Wit LS, Dhonukshe-Rutten RA, Cavelaars AE, Raats MM, Timotijevic L, et al. Current micronutrient recommendations in Europe: towards understanding their differences and similarities. Eur. J. Nutr. 2008;47(Suppl 1):17-40. 13. Scalbert A, Brennan L, Fiehn O, Hankemeier T, Kristal BS, van Ommen B, et al. Mass-spectrometry-based metabolomics: limitations and recommendations for future progress with particular focus on nutrition research. Metabolomics. 2009;5(4):435-58. 14. Gibney MJ, Walsh M, Brennan L, Roche HM, German B, Ommen BV. Metabolomics in human nutrition: opportunities and challenges. Am J Clin Nutr. 2005;82(3):497-503. 15. OGorman A, Gibbons H, Brennan L. Metabolomics in the identification of biomarkers of dietary intake. Comput Struct Biotechnol J. 2013;4(5):1-7. 16. Wishart DS. Metabolomics: applications to food science and nutrition research. Trends Food Sci Technol. 2008;19(9):482-493. 17. Çoşkun T. Nütrisyonel Genomik. Çocuk Sağlığı ve Hastalıkları Dergisi. 2007;50(1):47-66. 18. Solanky KS, Bailey NJC, Beckwith-Hall BM, Davis A, Bingham S, Holmes E, et al. Application of biofluid 1H nuclear magnetic resonance-based metabonomic techniques for the analysis of the biochemical effects of dietary isoflavones on human plasma profile. Anal Biochem. 2003;323(2):197-204. 19. Fardet A, Canlet C, Gottardi G, Lyan B, Llorach R, Remesy C, et al. Whole-Grain and Refined Wheat Flours Show Distinct Metabolic Profiles in Rats as Assessed by a 1H NMR-Based Metabonomic Approach. J Nutr. 2007;137(4):923-929. 20. Lankinen M, Schwab U, Gopalacharyulu PV, Seppanen- Laakso T, Yetukuri L, Sysi-Aho M, et al. Dietary carbohydrate modification alters serum metabolic profiles in individuals with the metabolic syndrome. NMCD. 2010;20(4):249-257. 21. Skurk T, Rubio-Aliaga I, Stamfort A, Hauner H, Daniel H. New metabolic interdependencies revealed by plasma metabolite profiling after two dietary challenges. Metabolomics. 2010;7(3):388-399. 22. Kristensen M, Engelsen SB, Dragsted LO. LCMS metabolomics top-down approach reveals new exposure and effect biomarkers of apple and apple-pectin intake. Metabolomics. 2011;8(1):64-73. 23. Szymanska E, van Dorsten FA, Troost J, Paliukhovich I, van Velzen EJ, Hendriks MM, et al. A lipidomic analysis approach to evaluate the response to cholesterol- lowering food intake. Metabolomics. 2012;8(5):894- 906. 24. Menni C, Zhai G, Macgregor A, Prehn C, Romisch- Margl W, Suhre K, et al. Targeted metabolomics profiles are strongly correlated with nutritional patterns in women. Metabolomics. 2013;9(2):506-514. 25. Rasmussen LG, Winning H, Savorani F, Ritz C, Engelsen SB, Astrup A, et al. Assessment of dietary exposure related to dietary GI and fibre intake in a nutritional metabolomic study of human urine. Genes Nutr. 2012;7(2):281-293. 26. German JB, Watkins SM, Fay LB. Metabolomics in practice: emerging knowledge to guide future dietetic advice toward individualized health. J Am Diet Assoc. 2005;105(9):1425-1432.