Hiilihydraatit, proteiinit ja rasvat ovat kaikille eläimille välttämättömiä ravintoaineita. Siitä huolimatta eri lajien, populaatioiden ja yksilöiden ruokavalio voi vaihdella erittäin paljon.
Kansainvälisessä yhteistyötutkimuksessa Helsingin yliopiston tutkijat selvittivät yhdessä tanskalaisten ja australialaisten tutkimusryhmien kanssa, miten saman populaation eri yksilöt sietävät ravintoaineiden vaihtelua.
Tutkijat hyödynsivät kokeessaan banaanikärpästä (Drosophila melanogaster) ja sille kehitettyä geneettistä referenssipopulaatiota. Paneeli koostui noin 200 kärpäslinjasta. Kärpäsille syötettiin kuutta eri ravintoa, joissa oli joko korkea proteiini-, sokeri-, tärkkelys-, kookosöljy- tai silavapitoisuus. Tutkimuksessa käytetyt kärpäslinjat on kokonaan sekvensoitu, mikä mahdollisti kokeissa havaittujen erojen yhdistämisen geneettisiin eroavaisuuksiin.
Tutkimuksessa selvisi, että pienet geneettiset erot vaikuttivat siihen, miten banaanikärpästen elimistö pystyi käyttämään eri ravintoaineista saatavan energian.
– Yllättäen havaitsimme, että banaanikärpäslinjat erosivat huomattavasti muun muassa kyvyssään sietää korkeasokerista ravintoa. Tämä on yllättävää etenkin siksi, että banaanikärpäsen luonnossa syömä ravinto sisältää paljon sokereita, kertoo tutkimuksen pääkirjoittaja, Helsingin yliopiston tutkijatohtori Essi Havula.
– Aineenvaihduntaa säätelevät geenit ovat säilyneet evoluutiossa hyvin, minkä vuoksi voimme oppia ihmisen aineenvaihdunnasta paljon banaanikärpäsillä tehtyjen tutkimusten avulla, Havula jatkaa.
Geneettinen analyysi paljasti useita geenejä, jotka vaikuttivat ravintoaineiden sietokykyyn
Tutkijat tunnistivat geenitason analyysissa useita eri geenejä, jotka vaikuttivat siihen, kuinka kärpäset pystyivät sietämään ravintoaineita. Suurin osa näistä geeneistä löytyy myös ihmiseltä, ja ne on jo liitetty esimerkiksi liikalihavuuteen ja tyypin 2 diabetekseen aiemmissa tutkimuksissa.
– Osoitimme muun muassa, että aiemmin lähinnä hermoston toiminnan ja kehityksen näkökulmista tutkittu geeni tailles (TLX) oli kärpäsille välttämätön, jotta sokeriaineenvaihdunta toimi normaalisti, Havula kertoo.
Lisäksi tutkijat osoittivat, että yksi tärkeimmistä stressisignaloinnin reiteistä, JNK-reitti, sääteli tutkimuksessa sokeriaineenvaihduntaa ja varastorasvojen synteesiä, kun kyse oli korkeasokerisesta ravinnosta.
– Ravinnon sokeri ilmeisesti aiheutti soluille stressiä, jolloin JNK-reitillä oli tärkeä rooli siinä, miten kärpästen solut sietivät ja käsittelivät sokeria, Havula sanoo.
Nutrigenomiikasta apua yksilöllisen ravitsemuksen kehittämiseen?
Tutkijoiden mukaan suurin osa tutkimuksen löydöksistä on sovellettavissa myös ihmisille, vaikka lisätutkimuksia vielä tarvitaan. Havula kertoo, että tutkimus kuitenkin osoittaa konkreettisesti sen, miten samat ravintosuositukset eivät välttämättä sovi kaikille.
– Tutkimustieto osoittaa yhä vahvemmin, miten eläinpopulaatioiden ja yksilöiden metaboliset vasteet ruokavaliolle eroavat toisistaan. Perinteiset ruokavaliosuositukset eivät välttämättä sovi kaikille, mikä selittää sitä, ettei "terveellisestä ruokavaliosta" ole vieläkään päästy yksimielisyyteen.
Yhtenä vaihtoehtona on ravitsemuksen kehittäminen yksilöllisempään suuntaan nutrigenomiikan avulla.
– Monia aineenvaihdunnan sairauksia, kuten tyypin 2 diabetesta, voidaan toivottavasti tulevaisuudessa hoitaa yksilön perimätietoon perustuvalla ravitsemussuunnittelulla. Se on lääkehoitoa huomattavasti edullisempaa ja pitkällä aikavälillä myös yksilön terveyden kannalta parempi vaihtoehto, Havula sanoo.
Nutrigenomiikan mahdollisuudet eivät rajaudu pelkästään perinteisten aineenvaihdunnan sairauksien hoitoon.
– Myös esimerkiksi syöpäsolujen tiedetään muuttavan aineenvaihduntaansa, jolloin nutrigenomiikan mahdollisuudet ulottuvat hyvin monelle saralle, Havula lisää.
Tutkimus on julkaistu tiedelehdessä Nature Communications. Tutkimus on osa Essi Havulan post doc -työtä, jonka hän teki Sydneyn yliopistossa. Nykyään Havula työskentelee Anu Wartiovaaran tutkimusryhmässä Helsingin yliopistolla.
Alkuperäinen artikkeli: E. Havula, S. Ghazanfar, N. Lamichane, D. Francis, K. Hasygar, Y. Liu, L. A. Alton, J. Johnstone, E. J. Needham, T. Pulpitel, T. Clark, H. N. Niranjan, V. Shang, V. Tong, N. Jiwnani, G. Audia, A. N. Alves, L. Sylow, C. Mirth, G. G. Neely, J. Yang, V. Hietakangas, S. J. Simpson & A. M. Senior. Genetic variation of macronutrient tolerance in Drosophila melanogaster. Nature Communications, 2022. DOI: 10.1038/s41467-022-29183-x