Tổng quan về nutrigenomics và nutrigenetics

BỘ Y TẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI


ĐÀM THỊ THANH MAI

TỔNG QUAN VỀ NUTRIGENOMICS
VÀ NUTRIGENETICS

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ




HÀ NỘI – 2014


BỘ Y TẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI


ĐÀM THỊ THANH MAI

TỔNG QUAN VỀ NUTRIGENOMICS
VÀ NUTRIGENETICS

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP DƯỢC SĨ

Người hướng dẫn:

TS. Nguyễn Văn Rư
Nơi thực hiện:
Bộ môn Hóa Sinh


HÀ NỘI – 2014


LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình học tập và hoàn thành khóa luận này, tôi đã nhận được
sự giúp đỡ và hướng dẫn nhiệt tình của các thầy cô, của gia đình cũng như
bạn bè.
Lời đầu tiên, với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc nhất, tôi xin được gửi
lời cảm ơn tới người thầy kính mến: TS. Nguyễn Văn Rư – trưởng Bộ môn
Hóa sinh, trường Đại học Dược Hà Nội đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo, động
viên và tạo mọi điều kiện cho tôi trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành
khóa luận tốt nghiệp này.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới các thầy cô trong bộ môn Hóa
sinh, trường Đại học Dược Hà Nội đã tạo điều kiện và giúp đỡ tôi hoàn thành
khóa luận này.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô trường Đại học Dược Hà Nội
và Ban giám hiệu nhà trường đã tận tình dạy dỗ và giúp đỡ tôi suốt 5 năm
học vừa qua.
Cuối cùng, tôi muốn gửi lời cảm ơn chân thành tới bố mẹ, gia đình,
người thân và bạn bè, những người đã luôn sát cánh, động viên và giúp đỡ tôi
vượt qua những lúc khó khăn nhất trong học tập và quá trình hoàn thành
khóa luận.
Tôi xin trân trọng cảm ơn!
Hà Nội, ngày 14 tháng 5 năm 2014
Sinh viên

Đàm Thị Thanh Mai



MỤC LỤC



ĐẶT VẤN ĐỀ 1

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN 3

Chương 1.

GEN NGƯỜI, DINH DƯỠNG NGƯỜI VÀ KHOA HỌC VỀ
NUTRIGENOMICS – NUTRIGENETICS. 3

1.1.

Gen người và sức khỏe 3

1.2.

Dinh dưỡng người và sức khỏe 8

1.3.

Mối quan hệ gen – dinh dưỡng và khoa học về Nutrigenomics –
Nutrigenetics 9

Chương 2.

MỐI QUAN HỆ GIỮA NUTRIGENOMICS VÀ
NUTRIGENETICS
16

2.1.

Nutrigenomics 17

2.2.

Nutrigenetics 19

2.3.

Nutrigenomics và Nutrigenetics 22

Chương 3.

MỘT SỐ ỨNG DỤNG KHOA HỌC VỀ
NUTRIGENOMICS VÀ NUTRIGENETICS 25

3.1.

Nutrigenomics và ứng dụng 25

3.1.1.

LC-PUFA và bệnh ung thư 25

3.1.2
.
Bệnh tiểu đường type 2 28

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ


3.1.3
.
Các vi chất dinh dưỡng và bệnh tật 29

3.2.

Nutrigenetics và ứng dụng 31

3.2.1.

Bệnh tim mạch 31

3.2.2
.
Bệnh tiểu đường type 2 và kháng insulin 34

Chương 4.

MỘT SỐ Ý TƯỞNG ỨNG DỤNG KHOA HỌC VỀ
NUTRIGENOMICS VÀ NUTRIGENETICS Ở VIỆT NAM. 41

Chương 5.

BÀN LUẬN 46

5.1.

Nutrigenomics – Nutrigenetics và mối quan hệ giữa chúng 46

5.2.

Ứng dụng khoa học về Nutrigenomics và Nutrigenetics trên thế giới 47

5.3.

Nghiên cứu Nutrigenomics và Nutrigenetics ở Việt Nam 48

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 49

TÀI LIỆU THAM KHẢO







DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu Tiếng Anh Tiếng Việt
ABC ATP binding cassette transporter Chất vận chuyển gắn kết với ATP

APOE Apolipoprotein E Apolipoprotein E
FABP Fatty acid binding protein Protein gắn kết với acid béo
HDL High density lipoprotein Lipoprotein tỷ trọng cao
HDL-C
High density lipoprotein –
cholesterol
Cholesterol trong lipoprotein tỷ
trọng cao
IBABP Ileal bile acid binding protein
Protein gắn kết với acid mật ở hồi
tràng
IFABP
Intestinal fatty acid binding
protein
Protein gắn kết với acid béo ở ruột
LCFA Long chain fatty acid Acid béo chuỗi dài
LC-PUFA

Long chain – Polyunsaturated
fatty acid
Acid béo chuỗi dài nhiều liên kết
đôi
LDL Low density lipoprotein Lipoprotein tỷ trọng thấp
LDL-C
Low density lipoprotein-
cholesterol
Cholesterol trong lipoprotein tỷ
trọng thấp
mARN Messenger ribonucleic acid ARN thông tin
NEFA Nonesterified fatty acid Acid béo không ester hóa

NF-κB Nuclear factor – kappa B Yếu tố nhân – kappa B



Ký hiệu Tiếng Anh Tiếng Việt
NST Nhiễm sắc thể
PPAR
Peroxisome proliferator activated
receptor
Receptor được hoạt hóa bằng chất
tăng sinh peroxisom
rARN Ribosome ARN ARN ribosome
SNP Single Nucleotide Polymorphism Đa hình đơn nucleotid
SREBP Sterol regulatory element binding
protein
Protein gắn yếu tố điều hòa sterol
tARN Transport ARN ARN vận chuyển
TG Triglyceride Triglycerid
TPCN Thực phẩm chức năng




DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng Tên bảng Trang
1.1 Các thụ thể hạt nhân và các phối tử chất dinh dưỡng 12
3.1 Vai trò và ảnh hưởng khi thiếu hụt của một số vi chất dinh
dưỡng cụ thể trên sự ổn định của hệ gen
30

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình Tên hình Trang
1.1 Một phần sơ đồ gen của cặp NST số 6. 4
1.2 Cấu trúc của gen 5
1.3 Mối quan hệ giữa gen, dinh dưỡng và sức khỏe 10
1.4 Ảnh hưởng của các chất dinh dưỡng trên biểu hiện gen 11
2.1 Mối quan hệ giữa Nutrigenomics và Nutrigenetics 16
3.1 Mạng lưới sinh học được kích hoạt sau quá trình tiêu thụ
LC-PUFA
27
3.2 Các yếu tố nguy cơ cho bệnh tim mạch 32








1

ĐẶT VẤN ĐỀ
Từ sau năm 2003 với việc hoàn thành “Dự án bản đồ gen người”, hầu hết
trình tự bộ gen người đều đã được giải mã. Một kỷ nguyên mới của khoa học
sinh học và y tế đã bắt đầu, mà người ta vẫn thường gọi là cuộc cách mạng
“omics” [19]. Với những thành tựu này, tri thức nhân loại giờ đây đã chuyển

sang một đỉnh phát triển mới, đó là về gen dinh dưỡng, hay vẫn được biết đến
với thuật ngữ “Nutrigenomics” và “Nutrigenetics”. Đây là hai lĩnh vực đỉnh
cao của ngành khoa học dinh dưỡng, nghiên cứu về mối quan hệ giữa hệ gen
người, dinh dưỡng người và sức khỏe.
Những kết quả nghiên cứu, ứng dụng khoa học về Nutrigenomics và
Nutrigenetics đã đem lại hiệu quả rất đáng ghi nhận trong công tác chăm sóc
sức khỏe, phòng ngừa và điều trị bệnh, nhất là trong việc truy tìm căn nguyên
bệnh. Nhờ đó mà sức khỏe con người được cải thiện, giảm được đáng kể tỷ lệ
mắc bệnh, đặc biệt đối với các bệnh mãn tính không lây. Không chỉ có vậy,
lĩnh vực nghiên cứu này còn đem lại hiệu quả rất lớn về kinh tế cho xã hội.
Trong khi đó, ở Việt Nam hiện nay vẫn còn đang tồn tại rất nhiều vấn đề
nan giải về bệnh tật, nhất là về các bệnh mãn tính không lây như ung thư, tiểu
đường, bệnh tim mạch, Tỷ lệ mắc các bệnh này không ngừng gia tăng qua
các năm, kéo theo là sự quá tải thường xuyên của các bệnh viện tuyến trên,
các chuyên ngành bệnh nặng, bệnh trầm trọng. Vì vậy, việc tìm hiểu, cập nhật
những thông tin về lĩnh vực Nutrigenomics và Nutrigenetics, đồng thời
nghiên cứu và ứng dụng được những kiến thức đó vào hoàn cảnh cụ thể ở Việt
Nam là rất cần thiết. Tuy nhiên hiện nay ở Việt Nam, lĩnh vực nghiên cứu này
vẫn còn khá mới mẻ và chưa được biết đến một cách rộng rãi. Do đó, tôi thực
hiện đề tài
“Tổng quan về Nutrigenomics và Nutrigenetics”
2

với 3 mục tiêu như sau:
1. Tìm hiểu được một số nghiên cứu về gen người, dinh dưỡng người và
mối quan hệ giữa chúng trong thuật ngữ “Nutrigenomics”,
“Nutrigenetics”.
2. Phân tích được mối quan hệ giữa Nutrigenomics và Nutrigenetics cũng
như giá trị của chúng.
3. Đề xuất được một số ý tưởng ứng dụng khoa học về Nutrigenomics và

Nutrigenetics trong công tác chăm sóc sức khỏe và nghiên cứu thuốc ở
Việt Nam.

3

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN
Chương 1. GEN NGƯỜI, DINH DƯỠNG NGƯỜI VÀ KHOA HỌC VỀ
NUTRIGENOMICS – NUTRIGENETICS.
1.1 Gen người và sức khỏe
Di truyền học phân tử trong nghiên cứu về sinh học là một lĩnh vực mới
của nhân loại. Mới được phát hiện trong khoảng mấy chục năm gần đây
nhưng lĩnh vực này đã và đang phát triển với một tốc độ chóng mặt. Mở đầu
là phát hiện đột phá của Watson và Crick năm 1953 về mô hình cấu trúc phân
tử ADN [70]; sự khám phá ra mã di truyền của Crick, Brenner năm 1961 [14];
tiếp đến là các công trình nghiên cứu giải mã toàn bộ 64 codon ở người trong
những năm 1961-1966 [35], [36], [51] và đạt đến đỉnh cao vào cuối thế kỷ 20,
đầu thế kỷ 21, với thành quả đáng chú ý nhất là việc hoàn thành “Dự án bản
đồ gen người” vào năm 2003. Với dự án này, 92% các gen trong hệ gen người
đều đã được giải trình tự, cung cấp cho chúng ta những hiểu biết chi tiết nhất
về bộ máy di truyền trong cơ thể [72].
Hệ gen là nơi chứa toàn bộ vật chất chứa đựng thông tin di truyền cần
thiết để xây dựng và duy trì cơ thể. Hệ gen người quyết định đến hình dáng,
sức khỏe, sự phát triển của con người cũng như đáp ứng của cơ thể với các
yếu tố môi trường [2]. Cơ thể người là tổ hợp của khoảng 100.000 tỷ tế bào.
Trong mỗi một tế bào, thông tin di truyền được lưu trữ trong hệ gen với 23
cặp NST được đánh số từ 1 đến 23, cặp nhiễm sắc thể thứ 23 (X/Y) là cặp
nhiễm sắc thể giới tính (nam/nữ). Mỗi một NST lại chứa khoảng 30.000 đến
50.000 gen, chịu trách nhiệm tạo ra hơn 100.000 protein với các chức năng
chuyên biệt khác nhau [67]. Sơ đồ gen ở người khá phức tạp, ví dụ một phần
sơ đồ gen của cặp NST số 6 (Hình 1.1).

4


Hình 1.1. Một phần sơ đồ gen của cặp NST số 6.
(nguồn:
5

Gen là một đoạn ADN mã hóa cho một sản phẩm cần thiết đối với hoạt
động sống của tế bào. Như vậy, gen biểu hiện bằng ADN với cấu trúc của 4
nucleotid cơ bản (G, A, T, C) [61]. Thứ tự của 4 nucleotid này chính là căn
bản của di truyền. Theo các nghiên cứu, hệ gen người chứa hơn 3 tỉ nucleotid.
Theo luận thuyết trung tâm, mỗi gen sẽ tạo ra được một chuỗi polypeptid theo
trình tự đã được mã hóa trên gen [69]. Gen không chỉ quyết định trình tự cấu
trúc acid amin của protein, ảnh hưởng đến mARN mà còn liên quan đến
tARN, rARN và các loại ARN khác. Khi nghiên cứu về cấu trúc của gen,
người ta nhận thấy rằng, các gen đều có đặc điểm cấu trúc giống nhau, gồm
có 2 vùng: vùng ADN điều khiển và vùng ADN mang mã di truyền [2] (Hình
1.2).

Hình 1.2. Cấu trúc của gen
(
Vùng ADN điều khiển nằm ở đầu 5’ của gen, bao gồm promoter và vị trí
hoạt hóa (A) hoặc vị trí ức chế (O): Promotor là trình tự nhận biết của enzym
ARN polymerase, và là nơi mà enzym này gắn vào để xác định vị trí bắt đầu
phiên mã; Vị trí hoạt hóa (A) hoặc vị trí ức chế (O) có thể liên kết với ADN
polymerase hoặc ARN polymerase làm tăng cường hoặc kìm hãm hoạt động
của gen hoặc quá trình sao mã. Vùng ADN mang mã di truyền là đoạn ADN
được phiên mã sang mARN theo chiều 5’→ 3’ trên sợi đang tổng hợp, bao
Vùng mã hóa
Bắt đầu

Kết thúc
6

gồm vùng 5’ và 3’ không dịch mã và khung đọc mở. Trung tâm không dịch
mã đầu 5’ (5’ UTR) tính từ nucleotid phiên mã đầu tiên đến bộ ba nucleotid
khởi đầu dịch mã (AUG/GUG). Trung tâm không dịch mã đầu 3’ (3’ UTR)
tính từ 1/3 codon dừng dịch mã (UAA/UAG/UGA) đến hết trình tự kết thúc
phiên mã. Hai trung tâm này liên quan đến tính bền vững của mARN và tham
gia kiểm soát quá trình dịch mã. Nằm giữa hai trung tâm này là khung đọc
mở, chính là phần ADN của gen mã hóa tạo ra chuỗi polypeptid. Mỗi bộ ba
nucleotid của khung đọc mở tương ứng với 1 codon mã hóa cho 1 acid amin.
Với cấu trúc như vậy, chức năng của gen thể hiện ở 3 quá trình: tái bản ADN,
phiên mã tạo ra các loại ARN và dịch mã hoặc sinh tổng hợp protein dựa trên
khuôn mARN [2].
Với những kết quả thu được từ “Dự án bản đồ gen người”, người ta đã có
thể nghiên cứu được rất nhiều vấn đề liên quan. Chẳng hạn, từ việc nghiên
cứu hệ gen người, các chuyên gia thuộc Viện Tâm thần học, trường King’s
College London (Anh) đã tìm ra được gen NPTN. Gen này có liên quan đến
lượng chất xám trong bộ não con người, và do đó cũng có liên quan đến trí
thông minh của chúng ta [17]. Về bản chất, gen tạo ra các protein đảm nhiệm
các chức năng khác nhau, chẳng hạn các enzym, hocmon,… nên gen có liên
quan đến rất nhiều quá trình trong cơ thể, trong đó có việc sử dụng các chất
dinh dưỡng hàng ngày. Và đặc biệt, người ta cũng phát hiện ra rằng, tình trạng
sức khỏe khác nhau, tình trạng khỏe mạnh hay bệnh tật, dễ mắc bệnh hay
không của các nhóm người khác nhau cũng có căn nguyên, bản chất đều xuất
phát từ gen.
Rất nhiều công trình giải mã trình tự hệ gen người ở các châu lục, các
dân tộc khác nhau đã được tiến hành. Ví dụ như “Dự án 750 người Hà Lan”
giải trình tự tại trung tâm BGI-Hongkong bắt đầu từ năm 2011 [9]; hay “Dự
án 1000 hệ gen người” bắt đầu từ năm 2008 [43] với 2.500 người đến từ 28

7

chủng tộc khác nhau trên thế giới được chọn để giải mã trình tự hệ gen, trong
đó cũng có sự tham gia của Việt Nam (dân tộc Kinh) và 10 dân tộc khác ở
châu Á. Các nghiên cứu này đã nhận thấy rằng, khi so sánh hệ gen của hai
người khác nhau thì cứ 1000 gốc cơ bản lại có 1 gốc cơ bản khác nhau [19].
Điều này có nghĩa là, có đến 99,9% hệ gen người là giống nhau ở bất cứ
người nào, chúng chỉ khác nhau với một tỷ lệ rất nhỏ thông qua các đa hình
đơn nucleotid (SNPs) và thông qua sự khác nhau ở một vài nucleotid trong
cấu trúc bộ gen.
SNP xảy ra tại trình tự mã hóa có thể gây ảnh hưởng đến sự biểu hiện
gen [19]. Tuy nhiên có đến 90% các SNP không nằm trong trình tự mã hóa,
chúng không có chức năng và không được biểu hiện thành kiểu hình [45]. Đôi
khi SNP không nằm tại trình tự mã hóa nhưng vẫn có thể chi phối biểu hiện
gen, hoặc đóng vai trò là các chỉ dấu sinh học liên quan đến các hội chứng:
béo phì, tiểu đường, cao huyết áp, mỡ máu cao, loãng xương, bệnh giảm trí
nhớ (Alzheimer) và lão hóa sớm [2]. Hiện nay, kho lưu trữ công cộng lớn nhất
cho dữ liệu SNP là dbSNP [50], chứa khoảng 7,7 triệu SNPs. Trong đó 4,8
triệu SNPs được liên kết đến các vị trí riêng biệt trên bản đồ hệ gen người
[62]. Tuy chiếm tỷ lệ rất nhỏ trong hệ gen người, nhưng sự khác nhau này
giữa các cá nhân lại vô cùng quan trọng. Đây chính là nguyên nhân khiến
mỗi cá nhân là độc nhất, là cơ sở của sự khác biệt cá thể về tính nhạy cảm với
bệnh tật, về đáp ứng của mỗi cá nhân với thuốc hoặc với các nhân tố môi
trường, trong đó có dinh dưỡng.
Hiện nay, trong số gần 1.000 gen có liên quan đến các bệnh ở người, có
khoảng 97% liên quan đến các bệnh monogenic, tức là các bệnh xảy ra do rối
loạn chức năng của một gen duy nhất [33]. Các nhà sinh học phân tử và dinh
dưỡng học hy vọng rằng trong tương lai, chúng ta có thể khám phá ra tất cả
các gen liên quan đến bệnh tật. Từ đó tiến đến giải mã biểu hiện gen của từng
8

cá nhân để tiên lượng nguy cơ đối với bệnh tật, trên cơ sở đó có thể đưa ra lời
khuyên thích hợp trong vấn đề phòng bệnh đối với từng cá thể [2].
1.2 Dinh dưỡng người và sức khỏe
Dinh dưỡng là quá trình cung cấp các chất khác nhau để nuôi dưỡng cơ
thể, nó có thể là nguồn cung cấp năng lượng (carbohydrat và chất béo), là
nguồn cấu trúc tế bào (protein), hay kiểm soát sự trao đổi chất (vitamin và
khoáng chất) [63].
Trong chế độ ăn uống của con người hàng ngày, có trên 40 chất dinh
dưỡng khác nhau cần thiết cho cơ thể , bao gồm 6 loại chính:
- Chất bột đường (carbohydrat, glucid).
- Chất béo (lipid) với 3 thành phần chính: triglycerid, phospholipids và
sterol.
- Chất đạm (protein), đặc biệt là 8 loại acid amin thiết yếu.
- Vitamin: gồm các vitamin tan trong nước (B, C) và các vitamin tan trong
dầu (A, D, E, K).
- Chất khoáng: gồm chất khoáng đa lượng (Ca, P,…) và chất khoáng vi
lượng (Zn, Fe, Cu, Se,…)
- Nước: là thành phần chính của khẩu phần ăn [2].
Dinh dưỡng chiếm một vai trò rất quan trọng trong việc hình thành, phát
triển cơ thể và duy trì sức khỏe của con người. Kể từ trước công nguyên, các
nhà y học đã nói đến việc ăn uống như là một phương tiện để chữa bệnh và
giữ gìn sức khỏe. Bác sĩ Hy Lạp nổi tiếng Hippocrates (460-377) cũng đã
nhấn mạnh về vai trò của dinh dưỡng trong điều trị: “Thức ăn cho bệnh nhân
phải là một phương tiện điều trị và trong phương tiện điều trị của chúng ta
phải có dinh dưỡng” [2]. Cùng với thời gian, hiểu biết của chúng ta về chế độ
ăn uống, các thành phần dinh dưỡng trong chế độ ăn uống và ảnh hưởng của
9

chúng đối với sức khỏe ngày càng trở nên phong phú hơn [47]. Từ cuối thế kỉ

19 tới nay, những công trình nghiên cứu về vai trò của các acid amin, các
vitamin, acid béo không no, các vi chất dinh dưỡng,… ở phạm vi tế bào, tổ
chức và toàn cơ thể đã góp phần hình thành, phát triển và đưa ngành dinh
dưỡng lên thành một ngành khoa học quan trọng trong lĩnh vực y tế và chăm
sóc sức khỏe cộng đồng [2].
Ở mỗi giai đoạn phát triển khác nhau của cơ thể, nhu cầu về dinh dưỡng
là hoàn toàn khác nhau, chẳng hạn giữa trẻ em và người trưởng thành, phụ nữ
bình thường và phụ nữ mang thai,…Việc đáp ứng nhu cầu này một cách đầy
đủ, hợp lý, cả về các loại chất dinh dưỡng và liều lượng cụ thể của từng loại,
chính là nền tảng của sức khỏe. Điều này đặc biệt quan trọng đối với trẻ nhỏ,
vì các sai lầm về dinh dưỡng trong giai đoạn ấu thơ có thể gây ra những hậu
quả nghiêm trọng và không phục hồi, kéo dài đến suốt đời [2], [47]. Theo "cơ
sở thai phôi của bệnh ở người lớn" hay "giả thuyết nguồn gốc ban đầu", dinh
dưỡng và các yếu tố môi trường khác trong thời gian trước khi sinh và sự phát
triển ban đầu của trẻ sau khi sinh có ảnh hưởng lớn đến biểu hiện gen và tính
mềm dẻo tế bào, làm thay đổi tính nhạy cảm của cơ thể đối với các chứng
bệnh khi trưởng thành (bệnh tim mạch, tiểu đường, béo phì…) [18]. Vì vậy,
chế độ dinh dưỡng thích hợp cũng đóng một vai trò hết sức quan trọng đối với
việc chăm sóc, cải thiện sức khỏe cũng như phòng và điều trị bệnh.
1.3 Mối quan hệ gen – dinh dưỡng và khoa học về Nutrigenomics –
Nutrigenetics
Sự bùng nổ của sinh học phân tử và việc giải mã thành công hệ gen
người đã đưa ngành khoa học dinh dưỡng phát triển lên đến đỉnh cao [6]. Rất
nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng, giữa gen người và dinh dưỡng người có một
mối liên quan chặt chẽ, khăng khít, tác động qua lại với nhau và có ảnh hưởng
10

lớn đến sức khỏe con người (Hình 1.3).

Hình 1.3. Mối quan hệ giữa gen, dinh dưỡng và sức khỏe

Ở phần trên, chúng ta đã đề cập đến vai trò của gen người và dinh dưỡng
người đối với sức khỏe. Vì vậy, phần này sẽ tập trung làm rõ tương tác giữa
gen với dinh dưỡng và ảnh hưởng của tương tác này đối với sức khỏe con
người.
Thật vậy, nhiều nghiên cứu đã chứng minh rằng, các chất dinh dưỡng có
thể tác động lên quá trình sửa chữa ADN, ảnh hưởng đến tính ổn định ADN,
và do đó ảnh hưởng đến các quá trình biểu hiện gen khác nhau của cơ thể. Về
bản chất, ở cấp độ tế bào, các chất dinh dưỡng có thể ảnh hưởng đến biểu
hiện gen một cách trực tiếp hay gián tiếp theo 3 con đường (Hình 1.4): (A)
hoạt động trực tiếp như là phối tử đối với các thụ thể yếu tố phiên mã [32];
(B) được chuyển hóa bởi các con đường chuyển hóa chính hay thứ cấp, thông
qua đó làm thay đổi nồng độ của cơ chất hoặc các chất trung gian liên quan
đến điều hòa gen hay tín hiệu tế bào; hoặc (C) gây ảnh hưởng tích cực hay
tiêu cực đến con đường truyền tín hiệu [40].
11


Hình 1.4. Ảnh hưởng của các chất dinh dưỡng trên biểu hiện gen [34]
Con đường A: Một số chất dinh dưỡng có thể đóng vai trò là phối tử cho
các thụ thể yếu tố phiên mã, qua đó ảnh hưởng trực tiếp đến biểu hiện gen,
hoặc ảnh hưởng gián tiếp thông qua con đường truyền tín hiệu. Ví dụ các
acid béo (acid palmitic, acid oleic, acid arachidonic,…) là phối tử cho các
PPARs [37]. Genistein, vitamin A, hyperforin gắn trực tiếp với các thụ thể
hạt nhân và ảnh hưởng đến biểu hiện gen,… (Bảng 1.1).

12

Bảng 1.1. Các thụ thể hạt nhân và các phối tử chất dinh dưỡng [34]. (Phần
trong ngoặc đơn chỉ phần trăm hoạt động sau khi phối tử gắn với estradiol)

Con đường B: Các chất dinh dưỡng có thể ảnh hưởng đến biểu hiện gen
thông qua các quá trình chuyển hóa. Ví dụ, acid béo được chuyển hóa qua
con đường β-oxy hóa để sản xuất ra năng lượng tế bào. Sự thay đổi cân bằng
năng lượng có thể gây ra những thay đổi trên NAD (Nicotine-Adenine
Dinucleotid) trong tế bào. Sự oxy hóa lại NAD có liên quan đến sự vận
chuyển điện tử của ty lạp thể, và là một đồng yếu tố cho các protein liên quan
đến sửa đổi NST. Quá trình sửa đổi NST sẽ gây hậu quả ngắn hạn hay dài
hạn đối với biểu hiện gen (do phản ứng như acetyl hóa histone hoặc methyl
hóa ADN) [34].
13

Con đường C: Các chất dinh dưỡng trong chế độ ăn uống cũng có thể
ảnh hưởng trực tiếp đến con đường truyền tín hiệu. Ví dụ, 11-
epigallocatechin-3-gallate (EGCG) trong trà xanh có tác dụng ức chế quá
trình phosphoryl hóa tyrosin của receptor Her-2/neu và receptor của yếu tố
tăng trưởng biểu bì. Tác động này làm giảm tín hiệu qua con đường
phosphatidylinositol 3-kinase (PI-3)
→ Akt kinase → NF
-κB, do đó ức chế
sự phát triển của tế bào ung thư vú. EGCG và các dẫn xuất còn ức chế sự
phosphoryl hóa receptor yếu tố tăng trưởng có nguồn gốc từ tiểu cầu [59].
Resveratrol, genistein, và retinoids (vitamin A và các chất chuyển hóa ) cũng
ảnh hưởng đến con đường dẫn truyền tín hiệu, qua đó ảnh hưởng đến biểu
hiện gen.
Như vậy, ngoài vai trò chính là cung cấp năng lượng, các chất dinh
dưỡng còn đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh sự biểu hiện gen. Vì
gen biểu hiện ra kiểu hình, nên tác động lên hệ gen chính là tác động lên sức
khỏe [34]. Do đó, tương tác gen – dinh dưỡng có ảnh hưởng lớn đối với sức
khỏe con người. Chế độ dinh dưỡng không phù hợp, thiếu hoặc thừa chất dinh
dưỡng, có thể gây ra những tác động nhất định trên hệ gen, ảnh hưởng đến biểu

hiện gen và do đó ảnh hưởng đến sức khỏe. Chế độ dinh dưỡng thiếu cân đối còn
là nguyên nhân khởi phát của rất nhiều loại bệnh nghiêm trọng. Ngược lại, chế
độ ăn uống phù hợp và cân đối có thể kìm hãm một số biểu hiện gen có hại, và
do đó đóng vai trò quan trọng trong việc phòng ngừa bệnh. Tuy nhiên, cùng với
những khám phá mới về hệ gen người, người ta nhận ra rằng, tương tác giữa gen
và dinh dưỡng là khá phức tạp, đòi hỏi cần phải có những nghiên cứu chuyên
sâu hơn và cụ thể hơn về vấn đề này. Đây chính là tiền đề cho sự ra đời của hai
lĩnh vực khoa học mới mà chúng ta tìm hiểu và phân tích trong báo cáo này.
Trong vòng một thập niên gần đây, những công trình nghiên cứu trên thế
giới có xu hướng tập trung vào nghiên cứu về các gen dinh dưỡng và về hệ
14

gen liên quan đến dinh dưỡng, hay còn được biết đến với thuật ngữ
“Nutrigenetics” và “Nutrigenomics”. Đây là hai lĩnh vực khoa học nghiên cứu
về mối quan hệ giữa hệ gen, dinh dưỡng và sức khỏe con người [2].
Nutrigenomics là lĩnh vực nghiên cứu về ảnh hưởng của các chất dinh
dưỡng đối với sức khỏe thông qua làm thay đổi hệ gen, protein, các chất
chuyển hóa và những thay đổi dẫn đến sinh lý học [2]. Thuật ngữ
“Nutrigenomics” (hay trong một số tài liệu là “Nutritional Genomics” [23])
bắt nguồn từ sự kết hợp giữa: “Nutritional”, nghĩa là dinh dưỡng, và
“Genomics”, nghĩa là hệ gen [19]. Như vậy, thuật ngữ “Nutrigenomics” ở đây
có thể được hiểu một cách ngắn gọn là hệ gen liên quan đến dinh dưỡng, hay
tác động của các chất dinh dưỡng trên hệ gen người.
Bên cạnh đó, lĩnh vực Nutrigenetics lại nghiên cứu về tác động của các
biến đổi di truyền trên sự tương tác giữa chế độ ăn uống và sức khỏe, với
những tác động đến nhóm dễ bị [2]. Nói một cách dễ hiểu hơn, Nutrigenetics
là lĩnh vực nghiên cứu về ảnh hưởng của các biến đổi di truyền trên các quá
trình hấp thu, chuyển hóa, thải trừ, vị trí hoạt động hay tác dụng sinh học của
các chất dinh dưỡng, thông qua đó mà ảnh hưởng tới sức khỏe [23], [31],
[56]. Thuật ngữ “Nutrigenetics” cũng bắt nguồn từ sự kết hợp giữa

“Nutritional”, nghĩa là dinh dưỡng, và “Genetics”, ở đây được hiểu với nghĩa
là từng gen cụ thể trong hệ gen người. Như vậy, thuật ngữ “Nutrigenetics” có
thể hiểu là gen dinh dưỡng, tức là ảnh hưởng của từng gen cụ thể trên việc sử
dụng các chất dinh dưỡng. Một điểm cần chú ý là, các chất dinh dưỡng được
nhắc đến trong bài tổng quan này thực ra nên được hiểu với một khái niệm
rộng hơn, đó là “Bioactive”, tức là các chất có hoạt tính sinh học, bao gồm cả
các chất dinh dưỡng, TPCN, thực phẩm bổ sung và thuốc [2].
Khái niệm về hai lĩnh vực khoa học mới nổi này được hình thành dựa
trên cơ sở 5 nguyên lý cơ bản sau đây của nghiên cứu di truyền học:
15

1. Các hóa chất phổ biến trong chế độ ăn uống có thể tác động trên hệ gen
của con người, hoặc trực tiếp hoặc gián tiếp, làm thay đổi biểu hiện
và/hoặc cấu trúc gen.
2. Trong một vài trường hợp nhất định và ở một số cá thể, chế độ ăn uống
có thể là một yếu tố nguy cơ nghiêm trọng đối với một số bệnh.
3. Một số gen được điều hòa bởi chế độ ăn uống (và tình trạng bình thường
của chúng, các biến thể phổ biến của chúng) có khả năng sẽ đóng một
vai trò nhất định trong sự khởi phát, tỷ lệ mắc mới hàng năm, sự tiến
triển, và/hoặc mức độ nghiêm trọng của các bệnh mãn tính.
4. Mức độ ảnh hưởng của chế độ ăn uống đến sự cân bằng giữa tình trạng
khỏe mạnh và bệnh tật có thể phụ thuộc vào cấu trúc di truyền của mỗi
cá nhân.
5. Sự can thiệp chế độ ăn uống dựa trên kiến thức về nhu cầu dinh dưỡng
cá nhân, tình trạng dinh dưỡng, và kiểu gen (tức là “dinh dưỡng cá nhân”
) có thể được sử dụng để ngăn ngừa, giảm thiểu hoặc chữa bệnh mãn tính
[34].
Hiện nay, lĩnh vực khoa học về Nutrigenomics – Nutrigenetics đã và
đang được nghiên cứu, ứng dụng vào thực tế ngày càng rộng rãi, thu hút được
sự quan tâm của đông đảo các nhà khoa học trên thế giới. Nhờ có những kết

quả nghiên cứu về lĩnh vực Nutrigenomics và Nutrigenetics, người ta đã làm
rõ được mối quan hệ giữa hệ gen người, các chất dinh dưỡng và sức khỏe.
Căn nguyên của rất nhiều bệnh đã được phát hiện và chứng minh ở mức độ
phân tử, có giá trị lớn trong công tác chăm sóc sức khỏe, phòng và điều trị
bệnh, bao gồm cả phương pháp điều trị, liệu pháp điều trị dùng dinh dưỡng,
dùng thực phẩm bổ sung, TPCN và dùng thuốc [34].