آیا علم می‌تواند به شخصی‌سازی رژیم شما کمک کند؟

در اولین فاز تحقیق که دو هفته طول می‌کشد، همه طبق معمول خود غذا خواهند خورد. در فاز دو، ۱٬۵۰۰ نفر با غذاهایی که مستقیم به خانه‌شان فرستاده می‌شود، یکی از رژیم‌های گوناگون تحقیق را استفاده خواهند کرد و در فاز آخر هم ۵۰۰ نفر که از گروه آخر انتخاب می‌شوند، برای دو هفته در یک مرکز پژوهشی ساکن می‌شوند و در آنجا غذا می‌خورند. به گفته «هالی نیکاسترو» (Holly Nicastro)، رهبر این برنامه پژوهشی ۱۷۰ میلیون دلاری انستیتوی سلامت آمریکا (NIH) به نام تغذیه برای سلامت دقیق، این تعداد آخر، عددی بزرگ برای یک پژوهش کنترل‌شده غذایی به شمار می‌رود که معمولاً تنها چند دوجین شرکت‌کننده دارند. شرکت‌کننده‌ها از برنامه پژوهش سلامت «همه ما» در NIH انتخاب می‌شوند که همه می‌توانند در آن شرکت کنند.

«سای کروپا داس» (Sai Krupa Das)، دانشمند متابولیسم در دانشگاه تافتس که یکی از شش مرکز علمی در این تحقیق است، می‌گوید این تلاش بزرگ و جامع «ما را یک قدم به توانایی تهیه توصیه‌های غذایی جزئی برای گروه‌های افراد نزدیک‌تر می‌کند.»

این سالاد سنتی نیسوآز با کنسرو ماهی تن، زیتون و تخم‌مرغ غذایی کاملاً متعادل به‌نظر می‌رسد؛ اما شاید انتخابی مناسب برای همه نباشد.

پژوهش چگونه خواهد بود

در طول تحقیق، پژوهشگران به‌طور منظم تست‌های ادرار و خون را انجام می‌دهند و آماری از میکروبیوم روده هر فرد تهیه می‌کنند؛ تریلیون‌ها ارگانیسم که به‌طور دائمی ساکن لوله گوارش هستند. شرکت‌کنندگان دستگاه‌های کنترل گلوکز می‌پوشند تا افزایش و کاهش قند خون ثبت شود - یکی از نشانه‌های اینکه بدن کربوهیدرات‌ها را فراوری می‌کند و یکی از علائم مهم سلامت. رفتارهای روزانه مانند خواب، اضطراب و زمان غذا خوردن و غیره نیز دنبال می‌شوند.

«دایانا تامس» (Diana Thomas)، استاد ریاضی در آکادمی نظامی آمریکا در وست پوینت و یکی از پژوهشگران برنامه، می‌گوید این تحقیق فهم ما را از رژیم‌های غذای انسان‌ها تغییر خواهد داد، چون تفاوت‌هایی بنیادی با نحوه اجرای اکثر پژوهش‌های تغذیه دارد. دانشمندان تغذیه معمولاً یک آیتم غذایی تنها را در یک جمعیت یکنواخت بررسی می‌کنند تا بررسی کنند که مثلاً بلوبری‌ها ریسک بیماری‌های قلبی-عروقی را در آمریکایی‌ها کاهش می‌دهند یا خیر (پاسخ این سؤال همچنان نامشخص است). او می‌گوید که در این پژوهش کار خود را با یک فرض آغاز نمی‌کنیم، بلکه «می‌پرسیم که عواملی دخیل هستند.»

هدف این است که متغیرهای گوناگونی که روی واکنش‌های غذایی اثر دارند، بررسی شوند و الگوریتم‌هایی تهیه گردند که دانشمندان آن‌ها را پیش‌بینی می‌کنند و متخصصان تغذیه را قادر می‌سازند توصیه‌های رژیمی به افرادی با خصوصیات مشابه ارائه دهند.

داس می‌گوید ارائه توصیه‌های دقیق‌تر برای بهبود سلامت عمومی لازم است. رویکرد فعلی باعث شده که افراد بسیاری توصیه‌های غذایی تخصصی را کنار بگذارند؛ چرا که این توصیه‌ها بسیار تغییر می‌کنند (مثال معروف: تخم‌مرغ خوب است، تخم‌مرغ بد است) یا چون یک راه توصیه‌شده را امتحان کرده‌اند و فهمیده‌اند مناسبشان نبوده است. او می‌گوید: «تغذیه دقیق اجازه می‌دهد بهتر از توصیه‌های یک رژیم برای همه یا غذای مدیترانه‌ای بخورید، عمل کنیم. درعوض ما می‌توانیم بگوییم اگر یک قومیت، خصوصیات و واکنش‌های فیزیکی مشخصی به غذا دارید، این رژیم می‌تواند مناسب‌تر باشد. این قدمی است که اکنون به آن نزدیک می‌شویم.»

داس هشدار می‌دهد که توصیه‌های جدیدی که از این پژوهش بیرون خواهند آمد، همچنان با سطح فردی فاصله دارند؛ به همین دلیل است که متخصصان اصطلاح تغذیه دقیق را به اصطلاح رایج‌تر تغذیه فردی ترجیح می‌دهند.

پژوهش روی خوردن برای سلامت نهایی متمرکز است، نه خوردن برای لاغر‌شدن؛ اما داس می‌گوید این دو با هم سازگارند: «ما رژیم‌هایی با کالری محدود ارائه نمی‌دهیم، اما فکر می‌کنم واکنش‌ها برای بهینه‌سازی متابولیسم به مدیریت وزن نیز کمک کنند.»

ژن‌ها در برابر میکروبیوم

چندین دهه پژوهش حالا سرنخ‌هایی به ما داده‌اند که کدام عناصر سلامت عمومی را شکل می‌دهند.

یکی از این‌ها ژنتیک است. این حوزه پیش‌تر ژنومیک تغذیه‌ای نامیده می‌شد، اما به گفته «خوزه اوردوواز» (José Ordovás)، استاد تغذیه و ژنومیک در دانشگاه تافتس، وقتی مشخص شد ژن‌ها نقشی کمرنگ‌تر از حد انتظار در واکنش بدن به غذا بازی می‌کنند، این حوزه کنار گذاشته شد.

ماست پروبیوتیک و مکمل‌های پروبیوتیک شامل باکتری‌های مفیدی هستند که میکروبیوم روده‌ها را غنی می‌سازند.

در مواردی اندک، دانشمندان یک ژن خاص را به یک اثر مستقیم در سلامت پیوند زده‌اند. برای مثال، ژن CYP1A2 تقریباً به‌تنهایی مسئول تعیین سرعتی است که آنزیم‌ها در کبد کافئین را متابولیزه می‌کنند. تغییرات ژنتیکی مشخص می‌کنند که یک فنجان قهوه عصرانه فرد را تمام شب بیدار نگه می‌دارد یا اجازه می‌دهد به خوابی راحت فرو رود. همچنین روی اینکه قهوه بتواند کمک کند فرد با شدت بیشتری فعالیت کند؛ مثلاً یک دوچرخه را سریع‌تر براند، تأثیر دارد.

اوردوواز می‌گوید: «ژنتیک دخالت دارد، اما معادلات لازم برای شخصی‌سازی توصیه‌ها را به ما نمی‌دهد؛ زیرا عوامل بسیار دیگری دخیل هستند.» از آنجا که بسیاری از این عوامل، مخصوصاً رفتار سریع‌تر از ژن‌ها قابل تغییرند، فهم آن‌ها باید باعث رسیدن به راهی مؤثرتر برای بهبود سلامتی شود.

صدها مطالعه نشان داده‌اند که میکروبیوم (باکتری‌ها، قارچ‌ها، انگل‌ها و ویروس‌های ساکن روده) عاملی اساسی در چگونگی فراوری غذا در بدن هستند. برای مثال، مصرف شیرین‌کننده‌های مصنوعی ترکیب و عملکرد میکروبیوم را به‌گونه‌ای تغییر می‌دهد که ناتحملی گلوکز در افراد سالم افزایش می‌یابد.

«اران الیناو» (Eran Elinav)، پژوهشگر مطرح میکروبیوم، می‌گوید هنوز چیزهای زیادی باید درباره میکروبیوم یاد بگیریم؛ ازجمله ترکیب بهینه، چگونگی هم‌افزایی عملکرد آن‌ها و چگونگی تأثیر سبک زندگی بر آن‌ها.

چگونه سبک زندگی نحوه فراوری غذا را در ما تغییر می‌دهد

یکی از دشواری‌های فهم رژیم عالی برای هر فرد تعاملات پیچیده بین عوامل ژنوم، میکروبیوم و سبک زندگی است؛ آخری را دانشمندان اکسپوزوم (exposome) می‌نامند.

الیناو می‌گوید یکی از عوامل سبک زندگی زمان شام خوردن ماست. او در آزمایشگاه نشان داد که میکروبیوم روده از یک ریتم ساعت بدنی تبعیت می‌کند که در آن ترکیب میکروبیوتا به‌طور پیش‌بینی‌پذیر تعداد و عملکرد خود را در یک دوره ۲۴ ساعته تغییر می‌دهد. میکروبیوتا این کار را با واکنش به سیگنال‌های رفتارهای خواب و غذا خوردن انجام می‌دهد.

الیناو می‌گوید: «وقتی ما الگوهای خواب-بیداری خود را با شیفت‌های کار یا تفاوت زمانی مسافرت مختل می‌کنیم، یکی از اولین چیزهایی که اتفاق می‌افتد، این است که فعالیت روزانه میکروبیوم مختل می‌شود.» پژوهش روی موش‌ها نشان می‌دهد که افزایش نرخ چاقی، دیابت نوع ۲ و سرطان‌ها در افرادی که برنامه خواب و غذای آن‌ها به‌طور مزمن اختلال دارد، از این تغییر در میکروبیوم ناشی می‌شود.

تصویر الکترونی رنگی از دو نوع باکتری که در جامدات شیر به‌طور شایع پیدا می‌شوند: Lactobacillus bulgaricus لوله‌ای شکل (قهوه‌ای) و Streptococcus thermophilus که زنجیره‌هایی گلوله‌ای شکل می‌دهند.

داس از دانشگاه تافتس می‌گوید کمبود خواب در کنار استرس شدید، اختلال در متابولیسم را تشدید می‌کند و آثار سلامتی منفی دیگری نیز دارد؛ حتی در افرادی که رژیم غذایی سالمی دارند.

برنامه تغذیه دقیق NIH جامع‌ترین تلاش برای استفاده از ژن‌ها، میکروبیوتا و اکسپوزوم در فهم و پیش‌بینی واکنش‌های تغذیه‌ای به غذا خواهد بود؛ اما اولین تلاش نیست. چندین پژوهش در گذشته این راه را هموار کرده‌اند.

یک تلاش به سرپرستی آزمایشگاه الیناو که در سال ۲۰۱۵ در ژورنال Cell منتشر شد، شامل خوراندن وعده‌های مشابه به ۸۰۰ نفر و کنترل دائم سطح گلوکز خون آن‌ها بود. این پژوهش یک هفته‌ای نشان داد که واکنش گلوکز در شرکت‌کنندگان بعد از هر وعده به‌طور قابل‌توجهی متفاوت بود. پژوهشگران اشاره کردند که ترکیب میکروبیوم آن‌ها نقشی کلیدی در تعیین این واکنش داشت، اما عوامل دیگر نیز دخالتی اجتناب‌ناپذیر داشتند.

چند سال بعد پژوهشی در بریتانیا به‌دنبال بسط دانش درباره متغیرهای تأثیرگذار بود. این پژوهش به نام واکنش شخصی‌سازی‌شده به آزمایش ترکیب رژیم غذایی یا PREDICT، شامل هزار بزرگسال بود (ازجمله چند دوقلوی همسان ژنتیکی) که میکروبیوتای روده، چربی خون، سطح گلوکز پس از غذا، التهاب و دیگر عواملشان برای دو هفته کنترل شد. «اوردوواز از تافتس»، یکی از پژوهشگران این مطالعه، می‌گوید در آنجا نیز نظارت گلوکز خون در طول روز یک عنصر مهم بود. چنین نظارت پیوسته‌ای پژوهشگران را قادر ساخت آثار غذاهای خاص را اندازه‌گیری کنند.

در آنجا نیز تغییرات گسترده نشان می‌دادند که بدن‌های شرکت‌کنندگان مواد مغذی یکسان را به‌طور متفاوت فراوری می‌کردند. عوامل ژنتیکی اثری نسبتاً کم داشتند، اما یافته‌ها نشان دادند سیستم گوارشی چقدر پیچیده است. برخی میکروب‌های روده ازجمله Prevotella copri و Blastocystis برای فراوری غذا از ژن‌ها مهم‌تر بودند؛ اما هر دو تنها مسئول بخشی کوچک از تفاوت‌های کلی بودند.

هدف پژوهش NIH بهبود دانش درباره عواملی است که این تغییرات را ایجاد می‌کنند. امید این است که با این کار مردم بتوانند سبک زندگی و رژیم و شاید میکروب‌های روده خود را با یکدیگر سازگار کنند تا واکنش بدنشان به مواد مغذی متفاوت بهبود یابد. (اینکه دستکاری میکروبیوتا، مثلاً از طریق تغییر رژیم، اثری ماندگار دارد یا خیر مشخص نیست.)

داس می‌گوید که فعلاً بهترین توصیه تغذیه‌ای او و همکارانش پایبد بودن به اصول است: «غذای خود را پر از سبزیجات غنی از فیبر و میوه و غذاهای بیش‌فراوری‌شده را با غذاهای کامل جایگزین کنید.»

تامس از وست پوینت پیش‌بینی می‌کند: «در پنج تا ۱۰ سال آینده تغییراتی بزرگ در چگونگی نگاه ما به رژیم‌های غذایی به‌وجود خواهد آمد. وقتی نتایج پژوهش NIH منتشر شود، چیزهای بسیار بیشتری خواهیم دانست.»