Ruokinnan vaikutus koiran geenitoimintaan

Jatketaanpa samaa sarjaa Springeri-lehdessä julkaistuista artikkeleista. Saimme kuulla vuoden 2017 KoiraExpossa staffordshirenbullterriereillä tehdystä ruokinta- ja atopiatutkimuksesta. Tutkimusta esitteli Johanna Anturaniemi, joka väittelee vuoden kuluessa tohtoriksi maa- ja metsätaloustieteellisestä tiedekunnasta Helsingin yliopistolla. Anna Hielm-Björkman valotti taustaa kertomalla ruokintakyselyn perusteella saatuja aiempia tuloksia atopiasta. 

------------------------------------

Ensin muutaman termin määrittely:

Geenitoiminta on prosessi, joka johtaa geenistä tuotteeseen eli DNA:sta RNA:ksi ja siitä edelleen proteiinin valmistukseen.

Epigenetiikka tutkii kuinka ympäristö vaikuttaa geeneihin niiden metylaation kautta. Itse geeneissä ei tapahdu muutoksia, vaan geenien ohjautuvuus muuttuu: eri geenit aktivoituvat tai hiljenevät. Nämä muutokset siirtyvät myös jälkeläisille.

Nutrigenomiikka tutkii kuinka kaksi eri ruokavaliota vaikuttaa joko samaan yksilöön tai kahteen hyvin samantapaiseen yksilöön. Tässä tutkitaan ruoan vaikutusta koko genomin toimintaan.

Nutrigenetiikka tutkii, kuinka sama ruokavalio vaikuttaa kahteen erilaiseen (esimerkiksi eri rotuiseen) koiraan. Tällöin tutkitaan miten erilainen geenitoiminta vaikuttaa esimerkiksi erilaisten ruoka-aineiden tai vitamiinien imeytymiseen.

Metabolomiikka tutkii tietyssä näytteessä esiintyvien aineenvaihduntatuotteiden määrää.

--------------------------------------

Ennen kuin uutta tutkimusta aletaan tehdä, kokoaa tutkimusryhmä yhteen aiempia tietoja ja tutkimustuloksia. Vasta sen jälkeen lyödään lukkoon tutkimuskysymys, joka määrittelee mitä tutkitaan ja millä keinoin. Kerrotaanpa tässäkin hieman taustoja tälle tutkimukselle. Tiedetään, että ruoasta saadut ravintoaineet vaikuttavat geenitoimintaan joko suoraan (kuten sinkki), aineenvaihdunnan kautta (D-vitamiini) tai vaikuttaen viestinvälitykseen (rauta). Esimerkiksi D-vitamiini vaikuttaa tutkitusti yli tuhannen geenin toimintaan. 

Mitä on atopia? 

Atopia tarkoittaa taipumusta herkistyä tavallisille ympäristössä oleville allergeeneille. Atoopikon iho on rakenteeltaan poikkeava: ihon pintasolukko laskee helposti toisaalta kosteuden karkuun ja toisaalta monet ärsykkeet ihoon. Myös ihon rasvakoostumus on poikkeava. (lähde: Allergialiitto)

Atopiaan todennäköisyyttä lisäävät tutkitusti mm. valkoinen väritys (yli 50 % valkoista väriä altistaa atopialle), liian hygieeninen ympäristö, mikäli kyseessä on talouden ainoa koira ja jos emä on atoopikko (kyseessä oli olla joko geeni tai nutrigenomiikka). Tutkimusten valossa iho-ongelmiin vaikuttaa osaltaan perimä, mutta suurta vaikutusta on myös sillä, että koira saa altistua erilaisille mikrobeille. Tähän auttaa se, että koira saa ulkoilla paljon pihalla, kodissa on muita koiria ja se saa tavata ulkonakin muita lajitovereita. Ruokintakyselyn perusteella atopia on kummallekin springerirodulle tavallista: englanninspringerit olivat prosentuaalisesti 9. kaikista roduista (30,8 % vastanneista atooppisia) ja walesinspringeri 11. (28,9 %). Ruokintakyselyn tutkimukseen oli otettu mukaan vain rodut, joista oli tullut vähintään 40 vastausta. 

(Lähde: http://www.dogrisk.com/ymparisto-ja-iho-oireet--tulokset) 

Monikin seikka tekee tämän ongelman tutkimisen hankalaksi. On tutkittu, että atopiaa on monen tyyppistä kuten ruokinnasta riippuvaa, ruokinnasta riippumatonta, perinnöllistä jne. Ruotsissa vuonna 2007 tehdyssä tutkimuksessa raakaruokaa imetysaikana syövillä emillä oli vähemmän atooppisia pentuja ja yli 20 % raakaruokaa pentuna ja nuorina syöneillä koirilla oli vähemmän atopiaa. Myös eri asuinpaikoilla (taajamissa enemmän kuin maaseudulla) ja syntymän vuodenajalla (syksyllä/talvella syntyneillä oli enemmän atopiaa) oli merkitystä. Moni kokee raakaruoan auttaneen koiransa ongelmiin (eritoten vatsa- ja iho-ongelmiin) ja esimerkiksi raakaruokaa valmistavan MUSH:n vapaamuotoisessa asiakkailleen tekemässään kyselyssä suurin osa vastanneista koki ruoan helpottaneen koiransa aiempia ongelmia. Raakaruoka näyttää jossain määrin suojaavan korva- ja varvasvälitulehduksilta. 

 Ruotsalaisen tutkimuksen mukaan raakaruokaa imetysaikana syövillä emillä oli vähemmän atooppisia pentuja.

Raakaruokaa vai kuivamuonaa?

Atopia on tavallinen ongelma staffeilla ja niinpä sitä haluttiinkin tutkia tarkemmin ruokintaa ja geenitutkimusta yhdistäen. Tutkimukseen osallistui 46 koiraa, joissa oli sekä atooppisia että terveitä. Puolet koirista sai syödä raakaruokaa ja toinen puoli kuivaruokaa noin viiden kuukauden ajan. Ruoissa oli havaittavissa muun muassa seuraavia eroja: raakaruoka sisälsi tuskin lainkaan hiilihydraattia (5 %), jota oli puolet kuivaruoassa sekä raakaruoan käsittely rajoittuu pilkkomiseen, sekoittamiseen ja pakastamiseen, kun kuivaruoka oli lisäksi kypsennetty ja säilytetty pidempiä aikoja huoneenlämmössä. Myös ruokien rasvakoostumuksissa oli hieman eroa. 

Koirista tutkittiin laajasti niin veri-, iho-, virtsa- kuin ulostenäytteitä sekä ennen että jälkeen tutkimuksen. Kahdeksan koiraa valittiin ruokintakokeilun lopussa RNA-sekventointiin koko genomin laajuisesti. Näistä puolet oli syönyt raakaruokaa ja puolet kuivaruokaa. Tutkittaessa kahdella eri ohjelmalla raakaruoka- ja kuivaruokaryhmää löydettiin useita eri lailla toimivia geenejä, joista seitsemän geeniä löytyi kummallakin ohjelmalla. Näistä tärkeimpiä olivat seuraavat geenit: 

PIGR Tämä geeni säätelee tulehdusta välittäviä aineita: IgA auttaa suolen immuunipuolustusta, jolloin ihon suojakuorikin pääsee toimimaan paremmin eikä tulehdus pääse niin helposti läpi ihosta. Tämän geenin toiminta oli korkeampi raakaruokaa syöneellä ryhmällä. Tulos oli sikäli looginen, että proteiinin aliravitsemuksen on jo aiemmissa tutkimuksissa todettu laskevan tämän geenin toimintaa. Raakaruokaa syömisellä oli siis tulehdusta estävä vaikutus tämän geenin avulla. 

CBS Myös tämän geenin toiminta vähentää tulehdusta ja geeni toimi tehokkaammin raakaruokaa syövillä koirilla.  

ASS1 vaikuttaa arginiini-aminohappoon, joka puolestaan vaikuttaa typpioksidin tuotantoon.

Vaikutusta oli myös sikäli, että raakaruoka paransi geenin (NO) toimintaa, joka auttaa ihosoluja erilaistumaan eikä ihosolujen määrä lisäänny liian nopeasti, jolloin tulehdustilat vähenevät. 

MRRF (mitochondrial ribosome recycling factor) on elintärkeä mitokondrioiden toiminnalle, jotta ne pystyvät tuottamaan energiaa (ATP) soluille. Myös tämän geenin toiminta oli lisääntynyt raakaruokaa syövässä ryhmässä.

Ruokinta vaikuttaa monin tavoin geenitoimintaan

Geenitoimintaa yleisesti tutkittaessa voitiin todeta, että kuivaruokaa syöneillä oli 856 eri lailla toimivaa geeniä, kun raakaruokaryhmässä niitä oli vain 80 kappaletta. Funktionaalisissa analyyseissa raakaruokaa syöneillä atoopikoilla tulokset yhdistettiin toimivaan linoliinihapon aineenvaihduntareittiin, tehokkaampaan tulehdusvasteeseen ja hiilihydraattiaineenvaihduntaan. Useamman geenin toimintaan voitiin yhdistää positiivisiin vaikutuksiin kuten leukotrieenin tuottamisen estyminen (estää tulehdusta) ja prostaglandiini E1, joka estää tulehdusta estäessään veden haihtumista iholta. Kuivamuonaa syöneille atoopikoilla aktiiviset geenit voitiin yhdistää reumaan, suolistosairauksiin, syöpään, allergiaan, karvojen ja ihon kehityksen toimintaan ja rasva-aineenvaihduntaan.  Nämä sairaudet on aiemminkin yhdistetty atooppisiin koiriin. Kuivamuonaa syöneillä koirilla veren kolestroli nousi estäen pitkäketjuisten rasvahappojen kuljetusta iholle, jolloin ihosta jää puuttumaan veden haihtumista estävä kerros. Tämä johtaa taas kerran tulehduksiin.  Raakaruokaa syöneillä kolestroli oli puolestaan aavistuksen laskenut, mutta se ei ollut tilastollisesti merkittävä muutos. 

 Raakaruoka aktivoi ihon immuunipuolustusta usealla tavalla. Pentuina ja nuorina raakaruokaa syöneillä koirilla on todettu olevan vähemmän atopiaa.

Metabolomiikka-tutkimuksissa otettiin näytteet 20 staffista ja niissä todettiin kuivaruokaa syöneille suurempi määrä homokysteiiniä ja raakaruokaa syöneillä puolestaan enemmän aineita, jotka vaikuttavat tulehduksia estävästi ja DNA:n metylaatioon positiivisesti vaikuttaen. Metylaatio vaikuttaa geenin toimintaan epigenetiikan mekanismein säätäen geenin vaikutusta pienemmäksi tai suuremmaksi ja voi osaltaan myös korjata mutaatioita. Kohonneet homokysteiiniarvot veressä on yhdistetty muun muassa krooniseen munuaissairauteen, Alzheimerin tautiin ja verisuonitauteihin ihmisillä. 

 Ruokavaliolla on mahdollista vaikuttaa geenien toimintaan ja sitä kautta myös koiran terveyteen.

Hyvä suolistofloora

Hyvä suolistofloora on tärkeä niin ruoansulatuksen, immuniteetin kehityksen, suoliston epiteelisolujen kasvun ja erilaistumisen kuin ruoan fermentaation eli käymisen ja pilkkomisen takia. Runsas ja laajakirjoinen suolistofloora on terveen koiran merkki. Raakaruokaa syöneillä bakteerifloora oli laajakirjoisempi ja niillä oli tasaisemmin erityyppisiä bakteereja kuin kuivaruokaa syöneillä (enemmän firmicutes- ja vähemmän bacteroides- ja fusobakteereja). Eri raaka- tai kuivaruokaa syöneillä koirien mahan bakteerisisältö vaihteli jonkin verran. Atopia ei muuta suolistoflooraa, mutta ruokinta muuttaa.

-------------------------------------------------------------

Ruokavalio

-       -   vaikuttaa geenitoimintaan koko elimistössä!

-       -   vaikuttaa eri tavalla fysiologisesta tilasta riippuen.

-       -   vaikuttaa eri tavalla erilaiseen perimään.

Ruokavaliolla on mahdollista vaikuttaa geenien toimintaan ja sitä kautta myös koiran terveyteen. Tiineysaika on todennäköisesti erittäin tärkeä ajankohta. 

Raakaruoka aktivoi ihon immuunipuolustusta usealla tavalla ja aktivoi ihon vasta-aineenvaihduntaa atooppisilla koirilla.

------------------------------------------------------------------