Problem związany z niepłodnością dotyka coraz więcej par starających się o dziecko. Istnieje wiele czynników, które mogą zakłócić możliwość zajścia w ciążę. Część z nich należy do czynników środowiskowych, ale na powodzenie ciąży ma wpływ styl życia oraz dieta. Jak się okazuje liczy się tutaj nie tylko utrzymanie odpowiedniej masy ciała czy też stosowanie zasad piramidy zdrowego żywienia. Kluczem do sukcesu może okazać się wiedza dotycząca polimorfizmów w genach odpowiadających za szlaki metaboliczne składników odżywczych.
Odpowiednie żywienie jest kluczowe zarówno u osób planujących ciążę, jak i będących w jej trakcie. Jednak nie dla każdej osoby wystarczające będą ilości mikro- i makroskładników rekomendowane dla ogółu populacji. Również na tym polu będzie miała zastosowanie nutrigenetyka. Wiedza o tym, w jaki sposób zmienność genetyczna zmienia odpowiedź na składniki pokarmowe, pozwala na wykorzystanie żywności i jej potencjału w celu zoptymalizowania męskiej i żeńskiej płodności. Spersonalizowanie diety może poprawić stan odżywienia danej osoby i umożliwić skoncentrowanie się na dostarczeniu składników, których najbardziej potrzebuje.
Dane Światowej Organizacji Zdrowia (WHO) wskazują, że 1 na 4 pary może mieć problemy z poczęciem dziecka lub donoszeniem ciąży, a problemy z płodnością dotykają w takim samym stopniu kobiety, jak i mężczyzn. Niepłodność według WHO oznacza niemożność zajścia w ciążę mimo regularnego współżycia seksualnego bez stosowania metod antykoncepcji przez okres 12 miesięcy. Niepłodność – to także zjawisko niemożności donoszenia ciąży, które może być spowodowane m. in. incydentami zakrzepowo-zatorowymi1, 2.
Niepłodność u kobiet może być spowodowana wadami anatomicznymi (np. niedrożnością jajowodów) lub zaburzeniami owulacji (endometriozą, zespołem policystycznych jajników, hiperprolaktynemią), które stanowią przyczynę 40% kobiecej niepłodności. U mężczyzn z kolei zdolność zapłodnienia zależy od jakości nasienia, czyli ruchliwości i liczebności plemników. Obserwowane jest również zjawisko niepłodności idiopatycznej, w której nie da się jednoznacznie wskazać przyczyny. Wykazano, że niektóre typy zaburzeń płodności zależą od prawidłowego żywienia. Przykładem mogą być zaburzenia owulacji u kobiet i niektóre przypadki obniżenia jakości nasienia u mężczyzn3, 4. Żywienie będzie również wpływało na przebieg ciąży i szanse jej donoszenia. Do czynników modyfikowalnych zaburzeń płodności zalicza się: masę ciała, aktywność fizyczną, jakość i ilość spożytych kwasów tłuszczowych, białka, węglowodanów, nadmiar i niedobór mikroskładników. Wszystkie te elementy mogą być częściowo warunkowane przez czynniki genetyczne i epigenetyczne, dlatego stosowanie w niektórych przypadkach jedynie ogólnych zaleceń żywieniowych może ograniczać możliwość wykorzystania potencjału prokreacyjnego obu płci.
Rola antyoksydantów w utrzymaniu płodności i ciąży
Badania nad niepłodnością, szczególnie męską, wykazały, że uszkodzenia oksydacyjne DNA komórek rozrodczych są krytycznym czynnikiem wpływającym na jakość nasienia. Stres oksydacyjny jest zaburzeniem równowagi pomiędzy powstawaniem wolnych rodników a potencjałem antyoksydacyjnym organizmu, dlatego antyoksydanty odgrywają kluczową rolę w procesie reprodukcji. Dostępność antyoksydantów w gonadach może wpływać na długość okresu płodności, żywotność plemników i komórek jajowych, a także możliwość zapłodnienia i prawidłowej implantacji zarodka. Wysoki poziom wolnych rodników może zwiększać prawdopodobieństwo wad płodu lub ryzyko nowotworów u dziecka w wyniku uszkodzeń DNA. Obniżony poziom antyoksydantów w surowicy jest obserwowany u kobiet z zespołem policystycznych jajników i niepłodnością idiopatyczną5. Nieodpowiednia podaż witaminy C może skutkować uszkodzeniem DNA komórek jajowych i plemników, dlatego w mikrośrodowisku otaczającym komórki rozrodcze występuje 10 razy więcej witaminy C w porównaniu z krwią obwodową4. U kobiet wyższe spożycie witaminy C może skrócić czas potrzebny do poczęcia6.
Ilość wchłanianej witaminy C może różnić się u osób spożywających tę samą jej ilość – zdolność do sprawnego metabolizowania witaminy C zależy m.in. od genów kodujących S-transferazy glutationowe, które katalizują reakcje prowadzące do obniżenia toksyczności ksenobiotyków i ich metabolitów jak wolne rodniki. Enzymy te redukują kwas dehydroaskorbinowy do kwasu askorbinowego przy udziale glutationu. Jednym z takich enzymów jest S-transferaza glutationu T1 kodowana przez GSTT1 oraz S-transferaza glutationu M1 kodowana przez gen GSTM1. Delecja genu GSTM1 występuje u około 50% populacji, a genu GSTT1 u około 20%7. Niekorzystne warianty genów GSTM1 i GSTT1 (delecje) są związane z niższym stężeniem witaminy C w surowicy, kiedy dzienne jej spożycie jest niskie, w porównaniu z osobami z prawidłowymi wariantami genu GSTM1 i GSTT1 z takim samym dziennym spożyciem witaminy C, co w konsekwencji zwiększa wrażliwość komórek na uszkodzenia oksydacyjne. Choć w innych badaniach nie wykazano takiej zależności, u osób z delecją tych genów limfocyty są bardziej wrażliwe na stres oksydacyjny, sugerując tym samym, że polimorfizm wpływa raczej na poziom witaminy C w komórce, a nie na jej stężenie w surowicy, co może tłumaczyć rozbieżności w wynikach badań8, 9. Udowodniono, że kobiety z niekorzystnymi genotypami genów GSTT1 i GSTM1 narażone nawet na niewielkie ilości dymu tytoniowego wykazują zwiększone ryzyko uszkodzeń płodu10 oraz przedwczesnego porodu11.
W przypadku posiadania niekorzystnych wariantów genu GSTT1 i GSTM1 zaleca się przestrzeganie odpowiedniej dawki witaminy C (kobiety 75 mg, mężczyźni 90 mg na dobę) z naturalnych źródeł oraz zmniejszenie ekspozycji na czynniki generujące stres oksydacyjny, np. palenie papierosów, otyłość, przetworzona żywność. Dla kobiet ciężarnych dawka ta powinna być wyższa i wynosi 80–85 mg8, 12. Witamina C jest również istotna w procesie wchłaniania żelaza. Nadmiar żelaza może również nasilać stres oksydacyjny, głównie u mężczyzn (więcej na ten temat w artykule Wpływ czynnika genetycznego na gospodarkę żelazową człowieka „Współczesna Dietetyka” 13/2017).
Witamina E i zaburzenia zakrzepowo-zatorowe
Witamina E jest skutecznym antyoksydantem rozpuszczalnym w tłuszczu, który chroni komórki jajowe i plemniki przed uszkodzeniami oksydacyjnymi. Dlatego odpowiedni poziom witaminy E w tkankach jest istotny w kontekście płodności. Wykazano, że oksydacyjne uszkodzenia lipidów w błonie komórkowej mitochondriów może zmniejszać żywotność plemników, a witamina E pełni tutaj kluczową rolę ochronną13.
Ciekawych obserwacji dokonano w dużych randomizowanych badaniach klinicznych, gdzie u kobiet z genetyczną predyspozycją do choroby zakrzepowo-zatorowej (VTE, ang. Venous thromboembolism) oceniano wpływ suplementacji witaminą E. Wykazano, że suplementacja witaminą E w dawce 600 IU/dobę może redukować ryzyko VTE u kobiet z polimorfizmem genu F514. Gen F5 koduje czynnik krzepnięcia V (tzw. czynnik V Leiden). Suplementacja witaminą E może hamować aktywność witaminy K i adhezję płytek krwi i w konsekwencji zmniejsza ryzyko incydentów zatorowo-zakrzepowych. Polimorfizmy rs6025 tego genu są przyczyną wrodzonej trombofili i podwyższonego ryzyka VTE. Badanie genetyczne w kierunku polimorfizmów czynnika V Leiden, oprócz wskazania osób z ryzykiem nawykowych poronień, może wskazać osoby, u których suplementacja witaminą E może być wskazana.
U mężczyzn z kolei warianty polimorfizmu rs6025 genu F5 mogą mieć paradoksalnie odwrotny skutek i być związane ze zwiększoną płodnością15. Wykazano, że mężczyźni z niekorzystnym wariantem polimorfizmu rs6025 mają większą liczbę plemników w nasieniu i są one bardziej żywotne w porównaniu z mężczyznami bez polimorfizmu. „Ryzyko poczęcia” u tych pierwszy było 3,5 razy wyższe niż u tych drugich. Wariant ten występuje dość często w populacji kaukaskiej (4–7%), co z ewolucyjnego punktu widzenia mogło dawać naszym przodkom jakąś korzyść, jednak biologiczny mechanizm tego zjawiska nie został jeszcze poznany15, 16.
Podsumowując, nawracające poronienia (np. przez zawał łożyska) są jedną z przyczyn niepłodności i mogą być uwarunkowane polimorfizmami genu kodującego czynnik V Leiden. U takich kobiet zwiększenie dobowej podaży witaminy E mogłoby zmniejszyć ryzyko VTE i nawykowych poronień.
Kwas foliowy, witamina B12 i homocysteina
W latach 90. potwierdzono związek pomiędzy niedoborem kwasu foliowego a ryzykiem wad cewy nerwowej u płodu. Dlatego suplementacja tej witaminy jest zalecana w okresie planowania ciąży, przez co najmniej 6 tygodni w okresie prekoncepcyjnym, a następnie w trakcie ciąży17. Kwas foliowy m.in. chroni DNA komórek rozrodczych i płodu przed uszkodzeniami oraz razem z witaminą B12 utrzymuje procesy metylacji i prawidłowy poziom homocysteiny we krwi. Wysoki poziom homocyteiny we krwi (hiperhomocyteinemia) może prowadzić do incydentów zakrzepowo-zatorowych i podobnie jak w przypadku polimorfizmów genu F5 prowadzić do nawykowych poronień.
U mężczyzn odpowiednia podaż kwasu foliowego, jak i witaminy B12, zwiększa zdolność spermy do zapłodnienia, a tym samym szansę zagnieżdżenia się zarodka i zajścia w ciążę18. Wykazano, że metabolizm kwasu foliowego może być uwarunkowany genetycznie i jest zależny od polimorfizmów genu MTHFR kodującego reduktazę 5,10-metylenotetrahydrofolianową.
Najczęściej opisywanym polimorfizmem genu MTHFR jest polimorfizm polegający na podstawieniu w miejscu cytozyny w pozycji 677 tyminy (c.677C>T). Polimorfizm ten wpływa na aktywność enzymu. Występuje on u 8–20% mieszkańców Ameryki Północnej, Europy i Australii. U osób z niekorzystnymi wariantami genu MTHFR aktywność enzymu jest obniżona. Niekorzystny wariant występuje u około 50% kobiet – kobiety z wariantem heterozygotycznym CT polimorfizmu c.677C>T przyswajają o 30% mniej kwasu foliowego, a z wariantem homozygotycznym TT o 70% mniej niż kobiety z wariantem prawidłowym CC. Zastosowanie kwasu foliowego w zalecanych dawkach (tj. u kobiet i mężczyzn powyżej 19 roku życia 400 µg/dobę, a u kobiet ciężarnych 600 µg/dobę) u osób z blokiem metabolicznym może być niewystarczające. Dlatego w tej grupie osób zaleca się przyjmowanie kwasu foliowego w formie zmetylowanej, np. w postaci kwasu lewomefoliowego17. Dodatkowo niedobory mogą być nasilone przez przyjmowanie metforminy, otyłość i choroby przewodu pokarmowego.
Metanaliza opublikowanych badań wykazała, że polimorfizm c.677C>T genu MTHFR może także wpływać na płodność mężczyzn. Mężczyźni z niekorzystnymi wariantami (CT i TT) genu MTHFR wykazywali wyższe ryzyko niepłodności wynikające z jakości nasienia w porównaniu z mężczyznami z wariantem prawidłowym (CC). Mechanizm tego zjawiska nie został jeszcze wyjaśniony, ale wiadomo, że enzym MTHFR wykazuje wyższą aktywność w jądrach niż innych organach, co wskazuje na jego istotną rolę w procesie spermatogenezy19.
Gen FUT2 – niedobór witaminy B12 i dysbiozy jelitowe
Witamina B12 z uwagi na uczestnictwo w szlaku metylacji współdziała z kwasem foliowym w syntezie DNA oraz utrzymaniu poziomu homocysteiny w organizmie. Dodatkowo witamina B12 uczestniczy w syntezie krwinek czerwonych, zapobiegając niedokrwistości megaloblastycznej. Niedobór witaminy B12 wpływa na męską płodność poprzez spadek ruchliwości i ilości plemników w nasieniu oraz zwiększenie uszkodzeń DNA w plemnikach. Suplementacja witaminą B12 zwiększa jakość nasienia poprzez zmniejszenie poziomu homocysteiny, redukcję stanu zapalnego i stresu oksydacyjnego20, 21.
Polimorfizm rs601338 genu FUT2 kodującego enzym fukozylotransferazę 2 może wpływać na obniżenie poziomu witaminy B12 we krwi, ponieważ jest on pośrednio zaangażowany w procesy wchłaniania witaminy B12 i jej transport komórkowy. Fukozylotransferaza 2 jest odpowiedzialna za powstawanie tzw. antygenu H, który uczestniczy w tworzeniu grup krwi AB0. Osoby z genotypem GG i GA polimorfizmu rs601338 genu FUT2 nazywane są „secretors”. Wydzielają one antygen H i są wrażliwsze na infekcje Helicobacter pylori, ponieważ antygen H ułatwia bakterii przyleganie do komórek żołądka. Z kolei wchłanianie witaminy B12 wymaga obecności czynnika wewnętrznego (IF), którego wydzielanie może być zaburzone przez H. pylori, prowadząc do niedoborów witaminy B12. Wykazano, że w porównaniu z osobami z genotypem AA osoby z genotypem GG i GA są bardziej narażone niedobór witaminy B12, szczególnie te, które nie dostarczają odpowiedniej ilości witaminy w diecie, jak wegetarianie i weganie22.
Inna ważną konsekwencją rs601338 genu FUT2 jest jego wpływ na mikroflorę jelit. Osoby z genotypem AA nazywane są „non-secretors” i nie wydzielają antygenu H – choć dobrze wchłaniają witaminę B12, to posiadają mniejszą ilość korzystnych bakterii z rodzaju Bifidobacterium oraz tendencje do przerostu drożdżaków z rodzaju Candida. Wynika to z faktu, że nie wydzielą one przez błony śluzowe nie tylko antygenu H, ale także innych ważnych oligosacharydów, które są pożywieniem dla korzystnych bakterii jelitowych23.
Powyższe zjawisko może mieć poważne konsekwencje dla kobiet w ciąży, gdyż posiadanie wariantu AA będzie predysponowało do dysbioz jelitowych, co w trakcie porodu może prowadzić do transferu na noworodka nieprawidłowej mikroflory jelitowej24. Wykazano, że niemowlęta karmione przez matki „non-secretors” wykazywały opóźnioną kolonizację przewodu pokarmowego przez bakterie z rodzaju Bifidobacterium, co wynika ze zmniejszonego wydzielania do mleka oligosacharydów25.
Warianty genu FUT2 mogą być istotnym czynnikiem wpływającym na indywidualizację zaleceń żywieniowych u osób planujących dziecko oraz w trakcie ciąży. U osób z genotypem „secretors” należy przestrzegać dobowej dawki witaminy B12: dla kobiet i mężczyzn powyżej 19 roku życia – 2,4 µg/dobę, a dla kobiet ciężarnych – 2,6 µg/dobę. Podobnie jak w przypadku kwasu foliowego, zaleca się spożycie form aktywnych witaminy B12, np. w postaci metylokobalaminy. Poza tym należy wesprzeć wchłanianie witaminy B12 poprzez usprawnienie pracy żołądka, wykonanie diagnostyki w kierunku Helicobacter pylorii i dysbioz jelitowych. U osób ze zdiagnozowaną chorobą Addisona-Biermera posiadanie genotypu „secretors” może jeszcze bardziej nasilić niedobory witaminy B12. Znajomość statusu genu FUT2 może również pomóc w odpowiedzi, czy u danego pacjenta stosować pre- i probiotyki. Osoby z genotypem „non-secretors” będą miały większe zapotrzebowanie na oligosacharydy i szczepy probiotyczne z rodzaju Bifidobacterium. Również przebyta antybiotykoterapia będzie u tych osób skutkowała większą dysbiozą jelitową.
Podsumowanie
Niepłodność męska i żeńska stanowi poważny globalny problem. Choć zjawisko to jest wieloczynnikowe, wykazano, że niektóre postacie niepłodności mogą być modyfikowane przez zmianę nawyków żywieniowych. Sposób metabolizowania, szczególnie mikroskładników, może być uwarunkowany genetycznie. Z uwagi na to badania nutrigenetyczne stają się coraz bardziej popularnym narzędziem indywidualizacji zaleceń żywieniowych dla dietetyków, ale również wskazówką dla lekarzy, jak prowadzić pacjenta przed i w trakcie ciąży. Celem badania jest taka indywidualizacja zaleceń, aby pacjent czerpał korzyści z odpowiednio zbilansowanej diety, która wesprze jego indywidualny potencjał prokreacyjny. Niektóre polimorfizmy genetyczne mogą także przewidywać predyspozycje do patologii, których skutki również można korygować odpowiednim żywieniem. Przykładem są incydenty zakrzepowo-zatorowe, które mogą być przyczyną nawykowych poronień.
O roli żywenia w kontekście niepłodności (np. tutaj) oraz prawidłowego przebiegu ciąży (np. tutaj) pisaliśmy w innych artykułach w dziale Ciąża, karmienie, płodność.
Studium przypadku
Pacjentka (wiek 29 lat) od kilku miesięcy wraz z partnerem stara się o dziecko. Niestety pierwsza ciąża zakończyła się poronieniem. Pacjentka przed zajściem w ciążę była pod kontrolą lekarza i wykonała szereg badań: morfologię krwi, lipidogram, hormony tarczycy, ogólne badanie moczu itp. Wszystkie wyniki badań były prawidłowe. Lekarz zlecił suplementację kwasem foliowym oraz zrezygnowanie z używek, jak: alkohol, papierosy i kawa. Pacjenta od wielu lat uskarża się na zespół napięcia przedmiesiączkowego oraz okresowe wahania nastroju. Podejrzewano u niej również endometriozę, jednak nie wykonano w tym kierunku żadnych specjalistycznych badań, np. laparoskopii. Przed kolejną próbą zajścia w ciążę w celu poprawy stylu życia i nawyków żywieniowych pacjentka zgłosiła się do gabinetu dietetycznego. Pacjentce wdrożono zdrową, zbilansowaną, opartą o nieprzetworzone produkty dietę oraz zaproponowano wykonanie panelu badań nutrigenetycznych, który miał na celu spersonalizowanie jej zaleceń żywieniowych. Ponadto zlecono u niej badanie poziomu witaminy D, kwasu foliowego, witaminy B12 i homocysteiny z krwi.
| Badany gen (numer referencyjny polimorfizmu) | Wykryty wariant genu | Zalecenia żywieniowe | ||
| MTHFR (rs1801133) | TT | Istnieje wyższe ryzyko niedoboru kwasu foliowego w przypadku spożycia dawki dobowej niższej niż zalecana. Należy zapewnić dobowe spożycie kwasu foliowego, które wynosi co najmniej 400 μg dla osób powyżej 19 r.ż. lub 600 μg dla kobiet w ciąży. Zaleca się suplementację zmetylowanego kwasu foliowego, ponieważ blok metaboliczny nie pozwala na prawidłowe przemiany kwasu foliowego w organizmie. | ||
| F5 (rs6025) | CC | Wykryto typowe ryzyko choroby zatorowo-zakrzepowej uwarunkowane genem F5; stosowanie suplementacji witaminy E nie wpłynie na obniżenie ryzyka choroby zakrzepowo-zatorowej. Należy przestrzegać zalecanej dawki dobowej witaminy E, wynoszącej 8 mg dla kobiet lub 10 mg dla mężczyzn i kobiet w ciąży powyżej 19 r.ż. | ||
| FUT2 (rs601338) | AA |
Wykryto typowe ryzyko niedoboru witaminy B12; należy przestrzegać zalecanej dobowej dawki witaminy B12 dla kobiet i mężczyzn powyżej 19 r.ż. – 2,4 µg, a dla kobiet ciężarnych – 2,6 µg. Wykryty wariant genu („non-secretors”) może warunkować niekorzystny stan mikroflory jelit. Osoby z genotypem AA mają wyższe prawdopodobieństwo zmniejszonej liczby bakterii z rodzaju Bifidobacterium oraz ryzyko przerostu drożdżaków z rodzaju Candida. Zaleca się przyjmowanie preparatów pre- i probiotycznych |
||
| GSTT1 (insercja lub delecja) | delecja (Del) | Wykryto wariant Del genu GSTT1; występuje ryzyko niedoboru witaminy C przy niedostatecznym jej spożyciu. Należy spożywać zalecaną dobową dawkę witaminy C, która wynosi: kobiety – 75 mg, kobiety w ciąży – 80–85 mg, mężczyźni – 90 mg na dobę. Palacze wymagają dodatkowych 35 mg na dobę. Zalecane jest spożywanie witaminy C ze źródeł naturalnych. |
* W tabeli został przedstawiony fragment panelu badania nutrigenetycznego. Wybrano polimorfizmy omówione w artykule.
Komentarz do wyniku: Pacjentka jest homozygotą TT dla genu MTHFR, czego konsekwencją może być zmniejszone przyswajanie kwasu foliowego nawet o 70%. Pacjentka posiada typowe ryzyko choroby zatorowo-zakrzepowej uwarunkowane genem F5, co jednak nie wyklucza u niej innych przyczyn trombofili. Wykryto również typowe ryzyko niedoboru witaminy B12, jednak pacjentka posiada wariant „non-secretors” genu FUT2, przez co ma predyspozycje do dyzbioz jelitowych. Posiada ona również podwyższone ryzyko niedoboru witaminy C przy niedostatecznej jej podaży.
Interwencja żywieniowa: Pacjentce zalecono suplementację zmetylowaną formą kwasu foliowego w dawce 400–600 μg/dobę (oznaczenie homocysteiny we krwi wykazało, że była ona nieznacznie podwyższona, co mogło świadczyć o zaburzonym procesie metylacji). Dodatkowo dietę uzupełniono synbiotykiem ze szczepami bakterii z rodzaju Bifidobacterium. Synbiotyk polecono przyjmować pacjentce przed ciąża, w jej trakcie i również po porodzie u dziecka, jeśli nie będzie przeciwwskazań. Plan żywieniowy wzbogacono o warzywa i owoce z dużą zawartością witaminy C. Zalecono również zrezygnowanie z alkoholu i palenia papierosów (pacjentka paliła regularnie od 20 r.ż.).
