The modern technologies of vitaminization in diseases prevention: publications review

  • Authors: Mingazova E.N.1,2,3, Gureev S.A.1, Sidorov V.V.1
  • Affiliations:
    1. N. A. Semashko National Research Institute of Public Health
    2. The Federal State Budget Educational Institution of Higher Education “N. I. Pirogov Russian National Research Medical University” Minzdrav of Russia
    3. The Federal State Budget Institution of High Education “The Kazan State Medical University”
  • Issue: Vol 28, No 5 (2020)
  • Pages: 981-986
  • Section: Articles
  • URL: https://journal-nriph.ru/journal/article/view/398
  • DOI: https://doi.org/10.32687/0869-866X-2020-28-5-981-986
  • Cite item

Abstract


The article presents review of publications and official documents of international state, departmental and public organizations related to implementation of targeted programs of enrichment of vitamins and minerals with food rations and food products, including application of up-to-date technologies. The data is presented about practical implementation of developments in the field of problems of modern molecular nutrition, nutrigenomics, investigating effect of human nutrition on gene expression, and as well as on bioinformation approaches of nutrigenomics, intestinal microbiota metagenome, gene regulation or gene expression in a microbiome.

Full Text

В современном мире технологические достижения все чаще определяются как эффективно-вспомогательные средства в международной политике по обеспечению доступа населения к полноценному питанию. Объективные изменения образа жизни людей, набора и пищевой ценности используемых пищевых продуктов требуют сегодня коррекции сложившейся структуры питания населения, в том числе через обогащение витаминами и минералами продуктов питания [1]. Роль системы мониторинга питания как фактора риска хронических заболеваний, значение регулярно проводимых эпидемиологических исследований в имплементации политики обогащения продуктов питания нельзя переоценить. Доказано, что в национальных масштабах массовое потребление отдельных витаминов во многом зависит от системных политических мер [2]. Так, оценка медицинских результатов обязательного обогащения фолиевой кислотой в США с учетом различных факторов, включая отсутствие обогащения, показала эффективность обогащения в улучшении качества жизни. Особенно высокие показатели эффективности внедрения обогащения были в профилактике инфаркта миокарда [3]. В Канаде, где с 1965 г. была имплементирована государственная программа обогащения витамином D жидкого молока при ранее введенном обогащении сгущенного и сухого молока, именно с началом обогащения жидкого молока связано сокращение в стране заболеваемости рахитом. Программа обогащения всех видов молока, введенная с 1975 г. в сочетании с дальнейшим расширением нормативной работы, и образовательные кампании устранили рахит как проблему общественного здравоохранения в Канаде. Статус витамина D среди взрослого населения Финляндии значительно улучшился за время действия программ обогащения витамином продуктов питания, особенно жидких молочных продуктов, и внедрения пищевых добавок с витамином D [4]. Широкомасштабные программы по обогащению продуктов питания массового использования часто себя оправдывают, как, например, принятая во многих развитых странах йодизация соли, используемой в домохозяйствах. Датский широкомасштабный мониторинг обогащения йодом продуктов питания и заболеваний щитовидной железы с охватом разных популяционных групп, в том числе проживающих в районах с различным содержанием йода в подземных водах, показал положительную роль политики обогащения продуктов питания. Состояние здоровья исследуемых обследовалось до введения программ обогащения йодом поваренной соли и после начала потребления населением йодированной соли. Результаты показали, что даже незначительные различия в уровне потребления йода в рамках программы йодирования соли влияют на распространенность зоба, узелков, дисфункции щитовидной железы и возрастного уменьшения сывороточного ТТГ [5]. Было показано, что в регионах с дефицитом йода добавление йода в рацион питания не только сокращает количество умственно отсталых детей, но также снижает младенческую смертность и улучшает когнитивные функции у остальной части населения. Политика обогащения пищевых продуктов в странах Европейского союза предполагает коррекции стратегий, позволяющие детям и подросткам, живущим в северных странах, поддерживать здоровый уровень 25-гидроксивитамина D в течение всего года, даже при отсутствии достаточного пребывания на солнце в течение значительной части года. Умеренное обогащение молока и маргарина увеличивает потребление витамина D у подростков, близкое к эталонному потреблению в северных странах, а использование биологически активных добавок повышает уровень витамина D в крови. В настоящее время как никогда актуальна проблема корреляции всей стратегии обогащения витаминами и минералами продуктов массового потребления с учетом дефицита нутрициентов у определенных групп населения [6]. В западных странах обогащенные продукты и поливитаминные добавки часто включаются в ежедневный рацион женщин, пожилых людей и пациентов с хроническими заболеваниями. В рамках своей роли в мониторинге австралийских поставок продовольствия Food Standards Australia New Zealand (FSANZ), государственный орган, ответственный за разработку стандартов на пищевые продукты для Австралии и Новой Зеландии, проводит специальные исследования уровней обязательного обогащения йода в хлебе на австралийском рынке и выделяет женщин детородного возраста, кормящих матерей и детей как особые целевые группы, нуждающиеся в обогащенных продуктах питания [7]. Согласно данным Национального обследования здоровья и питания США National Health and Nutrition Examination Survey (NHANES), доля пожилых людей и детей 1-13 лет достаточно высока среди людей, потребляющих обогащенные продукты питания [3]. Целевые программы по йодированию соли и потреблению йодосодержащих добавок в предродовом периоде способствуют потреблению йода беременными женщинами. Так, в нескольких странах с успешными программами по применению йодированной соли в течение нескольких лет сообщалось об оптимальном среднем уровне йодного статуса у беременных женщин [8]. В Финляндии и Нидерландах, где уровень потребления йода среди населения достаточный, отмечается лишь незначительное количество случаев увеличения или уменьшения объема щитовидной железы у беременных женщин. С начала 2000-х годов для решения проблемы недостатка витамина D в Финляндии Национальный совет по питанию рекомендовал более высокий уровень дополнительного витамина D для детей и пожилых людей [9]. Дополнительный прием витамина D оказывает дозозависимое благоприятное воздействие на здоровье костей и мышечную силу, связан с профилактикой падений и, следовательно, переломов бедра и других переломов, которые являются основными причинами инвалидности у пожилых людей [10, 11]. Витамин D может играть определенную роль в ингибировании пролиферации клеток при колоректальном раке [12]. Витамин D действует как важный регулятор иммунной системы, его потребление может дать преимущества при возникновении аутоиммунных заболеваний: диабета, ревматоидного артрита и астмы [13]. Современные национальные программы пищевого обогащения должны удовлетворять требованиям и предпочтениям потребителя и регулирующих органов, а также решить вопросы питательной и технической безопасности продуктов питания, оптимального питания для разных популяционных групп и оценки питательного статуса микронутриентов [14]. С развитием науки, особенно знаний о геноме человека, в частности, в связи с достижениями в области нутрицевтиков и их влияния на здоровье человека, актуальной стала проблема современного молекулярного питания, нутригеномики, изучающей влияние питания человека на экспрессию генов. Нутригеномика как новая и развивающаяся область геномики исследует влияние потребления питательных веществ на весь геном (полная генетическая структура, включая эпигенетические изменения), протеом (общее количество всех белков) и метаболом (сумма всех метаболитов). В рамках изысканий в этом направлении рассматриваются ассоциации нутриентов, в том числе витаминов, с характеристиками генома, протеомикой, метаболомикой и связанными с этими изменениями метаболизма человека. В настоящее время в рамках исследований в области нутригеномики идентифицируются люди с разными потребностями в питательных веществах с целью оптимизации потребности человека в питании с помощью использования разных продуктов, обогащенных питательными веществами. База научных данных продолжает развиваться, и открытие новых соединений, способствующих укреплению здоровья, потребует разработки новых стратегий, включая рекомендации по рациону питания и обогащению продуктов питания с учетом пользы и риска [3]. Движущей целью нутригеномных исследований является научное обоснование индивидуализированных особенностей питания на основании генетической информации. Нутригеномика опирается на опыт и использует данные биохимии, физиологии, питания, геномики, протеомики, метаболомики, транскриптомики и эпигеномики для поиска и объяснения существующих взаимосвязей между генами и питательными веществами на молекулярном уровне. Обнаружение этих взаимодействий (ген - питательные вещества) поможет назначить индивидуальные диеты в соответствии с генотипом каждого человека. Станет возможным смягчить симптомы существующих заболеваний или предотвратить будущие заболевания, особенно в области неинфекционных хронических заболеваний, которые в настоящее время считаются важной проблемой общественного здравоохранения в мире [15]. Нутригеномика является областью клинических и фундаментальных исследований, в том числе вопросов идентификации, регулирования и экспрессии генов, генетических вариаций, связанных с питанием, метаболизмом, использованием энергии, активностью и поведением. Проводятся комплексные исследования эпигенетических изменений, вызванных особенностями питания, влияния эпигенетических изменений на питание, обмен веществ, использование энергии, продуктивность с привлечением данных о людях, животных и клеточных культурах. Особый интерес представляют изыскания в области биоинформационных подходов нутригеномики, метагенома кишечной микробиоты, регуляции генов или экспрессии генов в микробиоме, а также модификации растений, используемых в питании [16]. Нутригенетика, связанная с проблематикой генетических исследований в области нутрициологии, изучает связи генетической вариативности с особенностями рационов питания и их влияние на здоровье, а также выявляет чувствительные группы населения (лиц с хроническими заболеваниями типа диабета, целиакии, фенилкетонурии) [15]. В рамках нутригенетики рассматриваются вопросы персонализированной диеты, которая подразумевает индивидуальные потребности в питании на основе генетических данных отдельного человека, а также этиологические аспекты хронических заболеваний. Индивидуальные характеристики (возраст, пол, физическая активность, физиологическое состояние и социальный статус), а также особые состояния и условия (беременность и риск заболевания) могут влиять на рекомендации по питанию в соответствии с индивидуальными потребностями. Индивидуализированный рацион питания имеет большие перспективы в изучении схем успешного лечения человека в соответствии с его фенотипом и генетическими характеристиками, а также профилактики заболеваний. Дальнейшие разработки в области интеграции исследований в области человеческого генотипа и микробиома связаны с усовершенствованием инструментов интерпретации данных, полученных с помощью новых технологий, комплексными исследованиями генетических данных с связи с фенотипическими, социальными, культурными факторами индивида, а также личными предпочтениями и образом жизни для обеспечения более индивидуализированного рациона питания в соответствии с перспективами развития общественного здравоохранения [17]. В 2005 г. было создано Международное общество нутригенетики/нутригеномики (ISNN), целью которого является улучшение понимания роли генетических изменений и индивидуальных диетических реакций в контексте выявления взаимосвязи питательных веществ с экспрессией генов [18]. Общество призвано служить площадкой для общения специалистов и междисциплинарных исследований, включая нутрициологию, генетику, клеточную и молекулярную биологию, физиологию, патологию, биохимию, клиническую медицину, общественное здравоохранение и др. Поскольку прогресс в области нутригенетики/нутригеномики за последние два десятилетия сделал индивидуализированное питание реальностью ближайшего будущего, появилась необходимость обучения медицинских работников и разработки образовательных программ для общественности [19]. Еще один аспект комплексной проблематики обогащения продуктов питания массового потребления связан с развитием нанотехнологий. Перед современными исследователями стоят проблемы безопасности и эффективности нанотехнологий для обогащения, способов преодоления органолептических проблем, возникающих у некоторых обогащающих веществ, таких как железо, клетчатка и калий, биодоступности и деградации некоторых витаминов, таких как витамины B12 и C [20]. Нанотехнологии сегодня применяются в совершенствовании способов доставки питательных веществ в необходимых количествах на поверхность определенных тканей. Современные наноматериалы, включая наноразмерные порошки для увеличения поглощения питательных веществ, наноинкапсулирование нутрицевтиков для лучшей абсорбции, улучшения стабильности или адресной доставки, нанохелаты (спиральные наночастицы) для более эффективной доставки питательных веществ без влияния на цвет или вкус пищи получают глобальное распространение. При использовании нанотехнологий большую актуальность приобретают вопросы безопасности. Известно, что использование наноматериалов эффективно изменяет фармакокинетику самого вводимого нутриента. Потенциал изменений - в фармакодинамике питательных веществ, особенно тех, которые либо плохо всасываются, либо быстро выводятся из организма через желудочно-кишечный тракт. Требуются долгосрочные исследования последствий использования материалов в нанометровом масштабе для здоровья, а также эффективное регулирование и мониторинг органами власти применения достижений нанотехнологий при имплементации программ фортификации продуктов питания, особенно в промышленных масштабах [21]. Значимость дальнейших поисков продуктов питания как наиболее эффективных инструментов фортификации, изыскания в области мониторинга объемов порций и дневного потребления людьми в разных странах нельзя переоценить. Работа по улучшению нутритивного статуса населения закономерно приводит к нутригеномным изысканиям для идентификации популяционных групп с разными потребностями в нутриентах и оптимизации их рациона питания [16]. Таким образом, вопросы обогащения витаминами пищевых продуктов в процессе производства являются актуальными для органов здравоохранения во всем мире, особенно в контексте изучения закономерностей общественного здоровья, воздействия социальных условий, факторов внешней среды и образа жизни на здоровье человека. Региональные различия потребления микронутриентов и эффективность усилий государства по обеспечению населения полноценным питанием с необходимыми микронутриентами связаны с социально-экономическими, климатическими, культурными, демографическими и другими особенностями разных стран. В имплементации комплексных программ руководящую роль играют правительственные и законодательные органы, а также профессиональные медицинские сообщества [20, 21]. Политика США в области витаминизации продуктов питания, оказавшая влияние на национальные стратегии по витаминизации Канады, Японии, Австралии и Новой Зеландии, остается образцом для других стран. Управление по контролю за продуктами и лекарствами (FDA) США, «Стандарты продуктов питания Австралии-Новой Зеландии» FSANZ и Агентство правительства Австралии FDR являются наиболее авторитетными национальными инструментами государственного регулирования политики в области питания [22-24]. В современной зарубежной нутрициологии широко обсуждаются вопросы пищевых носителей микронутриентов и оптимальных уровней их потребления разными популяционными группами, в том числе людьми пожилого возраста, детьми и подростками [25-27]. Вместе с тем особенность политики обогащения пищевых продуктов в разных странах заключается в определенном уровне вовлеченности населения и мотивации частной пищевой промышленности. Развитие местной пищевой промышленности, поддержка местных органов власти посредством эффективного законодательства и мониторинга, а также потребительская культура, которая получает выгоду от вложения в личное здоровье людей различных возрастных и социальных групп населения, являются ключевыми факторами в долгосрочном успехе обогащения пищевых продуктов массового потребления, повышении уровня здоровья потребителей. [25-27]. Для эффективности программ витаминизации в стране важна роль культурных факторов, поэтому необходимо проявить дифференцированный подход при масштабировании зарубежного подхода к обогащению пищевых продуктов и рационов питания. В связи с этим на следующем этапе исследования будет проведен анализ зарубежных программ по влиянию обогащения на популяционное здоровье, по мониторингу потребления населением обогащенных продуктов питания для выработки оптимальной политики обогащения с учетом возможностей предложения продуктов питания на национальном и глобальном уровнях. Исследование не имело спонсорской поддержки. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

About the authors

E. N. Mingazova

N. A. Semashko National Research Institute of Public Health; The Federal State Budget Educational Institution of Higher Education “N. I. Pirogov Russian National Research Medical University” Minzdrav of Russia; The Federal State Budget Institution of High Education “The Kazan State Medical University”

Email: elmira_mingazova@mail.ru

S. A. Gureev

N. A. Semashko National Research Institute of Public Health


V. V. Sidorov

N. A. Semashko National Research Institute of Public Health


References

  1. План действий в области пищевых продуктов и питания для Европейского региона ВОЗ на 2007-2012 гг. Европейское региональное бюро ВОЗ; 2008. Режим доступа: http://www.euro.who.int/__data/assets/pdf_file/0003/74406/E91153R.pdf (дата обращения 18.02.2020).
  2. Lang T., Barling D., Caraher M. Food Policy: Integrating Health, Environment and Society. J. Hung. Environ Nutr. 2009 July 4;(3-4):507-8.
  3. Samaniego-Vaesken M., Alonso-Aperte E., Varela-Moreiras G. Vitamin food fortification today. Food Nutr. Res. 2012;56. doi: 10.3402/fnr.v56i0.5459
  4. Jääskeläinen T., Itkonen S. T., Lundqvist A., Erkkola M., Koskela T., Lakkala K., Dowling K. G., Hull G. L., Kröger H., Karppinen J., Kyllönen E., Härkänen T., Cashman K. D., Männistö S., Lamberg-Allardt C. The positive impact of general vitamin D food fortification policy on vitamin D status in a representative adult Finnish population: evidence from an 11-y follow-up based on standardized 25-hydroxyvitamin D data. Am. J. Clin. Nutr. 2017 June;105(6):1512-20. doi: 10.3945/ajcn.116.151415
  5. Laurberg P., Jørgensen T., Perrild H., Ovesen L., Knudsen N., Pedersen I. B., Rasmussen L. B., Carlé A., Vejbjerg P. The Danish investigation on iodine intake and thyroid disease, DanThyr: status and perspectives. Eur. J. Endocrinol. 2006;155(2):219-28.
  6. Das J. K., Salam R. A., Kumar R., Bhutta Z. A. Micronutrient fortification of food and its impact on woman and child health: a systematic review. Systemat. Rev. 2013;23(2)67. doi: 10.1186/2046-4053-2-67
  7. Iodine fortification. Food Standards Australia New Zealand (FSANZ); 2019. Режим доступа: https://www.foodstandards.gov. au/consumer/nutrition/iodinefort/pages/default.aspx (дата обращения 10.02.2020).
  8. Zimmermann M. B. Iodine deficiency in pregnancy and the effects of maternal iodine supplementation on the offspring: a review. Am. J. Clin. Nutr. 2009;89(2):668S-72S. doi: 10.3945/ajcn.2008.26811C
  9. Fagt S., Gunnarsdottir I., Hallas-Møller T., Helldan A., Halldorsson T. I., Knutsen H., Lillegaard I. Th. L., Lindroos A. K., Mikkilä V., Sand S., Salmenhaara M., Steingrimsdottir L., Vikstedt T., Ovaskainen M.-L. Nordic dietary surveys. Study designs, methods, results and use in foodbased risk assessments. TemaNord. 2012;529. doi: 10.6027/TN2012-529
  10. Bischoff-Ferrari H., Dawson-Hughes B., Staehelin H., Orav J., Stuck A., Theiler R., Wong J., Egli A., Kiel D., Henschkowski J. Fall prevention with supplemental and active forms of Vitamin D: A meta-analysis of randomised controlled trials. Brit. Med. J. 2009;339(7725):843-6. doi: 10.1136/bmj.b3692
  11. Bischoff-Ferrari H. A., Shao A., Dawson-Hughes B., Hathcock J., Giovannucci E., Willett W. C. Benefit-risk assessment of vitamin D supplementation. Osteopor. Int. 2010;21(7):1121-32. doi: 10.1007/s00198-009-1119-3
  12. Gorham E. D., Garland C. F., Garland F. C., Grant W. B., Mohr S. B., Lipkin M., Newmark H. L., Giovannucci E., Wei M., Holick M. F. Optimal vitamin D status for colorectal cancer prevention: a quantitative meta-analysis. Am. J. Prevent. Med. 2007;32(3):210-6.
  13. Bouillon R., Bischoff-Ferrari H., Willett W. Vitamin D and health: perspectives from mice and man. J. Bone Mineral Res. 2008;23(7):974-9. doi: 10.1359/jbmr.080420
  14. Sharma P., Dwivedi S. Prospects of molecular biotechnology in diagnostics: step towards precision medicine. Ind. J. Clin. Biochem. 2017;32(2):121-3.
  15. Sales N. M. R., Pelegrini P. B., Goersch M. C. Nutrigenomics: definitions and advances of this new science. J. Nutr. Metabol. 2014;2014. doi: 10.1155/2014/202759
  16. Nutrigenomics. 2019. Режим доступа: https://www.frontiersin.org/journals/all/sections/nutrigenomics#about
  17. Kohlmeier M., De Caterina R., Ferguson L. R., Görman U., Allayee H., Prasad C., Kang J. X., Nicoletti C. F., Martinez J. A. Guide and Position of the International Society of Nutrigenetics/Nutrigenomics on Personalized Nutrition: Part 2 - Ethics, Challenges and Endeavors of Precision Nutrition. J. Nutrigen. Nutrigenom. 2016;9:28-46. doi: 10.1159/00044634
  18. International Society of Nutrigenetics/Nutrigenomics: British Association for Nutrition and Lifestyle Medicine. 2020. Режим доступа: https://bant.org.uk/about-us/partners/scientific-and-educational-societies/international-society-of-nutrigeneticsnutrigenomics (дата обращения 21.03.2020).
  19. Brown H. D., Imrhan V., Juma S., Vijayagopal P., Prasad C., Boonme K. Should ‘Omics’ education be a part of allied health profession curricula? Genomics. 2020;112:169-73. doi: 10.1016/j.ygeno.2019.01. 009
  20. Dwyer J. T., Wiemer K. L., Dary O., Keen C. L., King J. C., Miller K. B., Philbert M. A, Tarasuk V., Taylor Ch. L., Gaine P. C., Jarvis A. B., Bailey R. L. Fortification and Health: Challenges and Opportunities. Advanc. Nutr. 2015;6(1):124-31. doi: 10.3945/an.114. 007443
  21. History of FDA’s Fight for Consumer Protection and Public Health. US Food and Drug Administration: 2018. Режим доступа: https://www.fda.gov/about-fda/history-fdas-fight-consumer-protection-and-public-health (дата обращения 20.01.2020).
  22. Food and Drug Regulations (C. R.C., p. 870). 2019. Режим доступа: https://laws.justice.gc.ca/eng/regulations/C. R.C.,_c._870/index.html
  23. Backstrand J. R. The history and future of food fortification in the United States: a public health perspective. Nutr. Rev. 2002;60(1):15-26. doi: 10.1301/002966402760240390
  24. Dietary reference intakes: Guiding principles for nutrition labeling and fortification. Режим доступа: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK208880/
  25. Wang H., Ouyang Y., Huang F., Ding G., Zhang B., Wang D. Do chinese children get enough micronutrients? Nutrients. 2017;9(4):397.
  26. Fiedler J. L., Lividini K., Guyondet C., Bermudez O. I. Assessing alternative industrial fortification portfolios: a Bangladesh case study. Food Nutr. Bull. 2015;36(1):57-74.
  27. Bromage S., Gonchigsumlaa E., Traeger M., Magsar B., Li H., Wang Q., Bater J., Ganmaa D. Awareness and attitudes regarding industrial food fortification in Mongolia and Harbin. Nutrients. 2019;11(1):201.

Statistics

Views

Abstract - 52

Cited-By


PlumX

Dimensions


Copyright (c) 2020 АО "Шико"

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Mailing Address

Address: 105064, Vorontsovo Pole, 12, Moscow

Email: ttcheglova@gmail.com

Phone: +7 (495) 916-29-60

Principal Contact

Tatyana Sheglova
Head of the editorial office
FSSBI «N.A. Semashko National Research Institute of Public Health»

105064, Vorontsovo Pole st., 12, Moscow


Phone: +7 (495) 916-29-60
Email: redactor@journal-nriph.ru

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies