1

Nutrigenómica, Nutrigenéticay Obesidad

Clara Helena González-CorreaMD, MSc, PhD

2

Contenido

1. Introducción

2. Nutrigenética y sus implicaciones

3. Nutrigenómica y sus implicaciones

4. Dieta personalizada

5. Problemas éticos

6. Qué falta por investigar

7. Conclusiones

33

Introducción

OMS 2012

4

Sobrepeso y obesidad en adultos de 18 a 64 años en Colombia y el Eje Cafetero

4 ENSIN 2010

44.9 45.5 45.2 45.951.0 50.3 51.1 51.2

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Caldas Caldas, Quindío, Risaralda

Región Central Nacional

2005 2010

%

Introducción

5

A futuro

En 2015:

2.300 millones: sobrepeso

700 millones: obesos

171 millones: diabetes tipo 2

Mientras:

900 millones con desnutrición

Introducción

6

“A cada enfermo prescribiré su dieta”

Hipócrates (460 a 377 a.C.) 

7

“Si pudiéramos darle a cada individuo la cantidad correcta de alimentos y ejercicio, no muy poco ni demasiado, habríamos encontrado el camino más seguro hacia la salud”

Nutr. clín. diet. hosp. 2012; 32(2):92-105

8

“Podemos comer de acuerdo a nuestros genes?

9

Sanhueza C J, Valenzuela B Alfonso. 2012 Rev Chil Nutr Vol. 39, Nº1: 71-85

Biología molecular y las "ciencias ómicas".

10

11

7 x 109

12

13

Definiciones

Nutrigenética:

Cómo nuestra genética afecta la respuesta de a los nutrientes

14

Genética de la población humana

Enfermedades monogénicas

15

16

17

Genética de la población humana

18

Genética de la población humana

19

20

21

22

Causas potenciales de obesidad por trastornos de genes que se expresan en el tejido adiposo

hormono-sensible

23

24

25

Genética de la población humana

Enfermedades Poligénicas

26

27

Murphy, J. E. et al. (1997). Proc Natl Acad Sci U S A94(25): 13921-6.humansLeft: Ob mouse 6 weeks post leptin therapyRight: Ob mouse 6 weeks post saline injectionsA child with a mutation in the leptin gene before and after leptin therapy

A child with a mutation in the leptin gene before and after leptin therapy

28

Nutrigenética:

Las respuestas pueden ser positivas para mejorar la salud o negativas como alergias.

29

Nutrigenética:

Entonces una dieta personalizada y basada en la evidencia podría retardar o reducir los síntomas de una enfermedad crónica en individuos con una predisposición genética.

30

Para poder usar la nutrigenética se requieren marcadores pronósticos que sean las variantes genéticas responsables de la predisposición genética y una dieta de intervención validada

Nutrigenética:

31

32

Genética de la población humana

33

Genética de la población humana

Adaptar la dieta a los requerimientos genéticos requiere investigación para develar las interacciones entre genética, dieta y salud

34

Nutrigenética:

Estrategias y tecnologías

1.Identificación del loci genético asociado con la respuesta relacionada a la alimentación o a la enfermedad

Estudios de análisis de asociación de genoma o scan del genoma.

Se han analizado más de 3 millones de variantes genéticas

35

Nutrigenética:

Estrategias y tecnologías

Ha descubierto genes candidatos y no candidatos predisponentes a la obesidad y otras enfermedades

Se han identificado genes involucrados en la digestión y metabolismo de algunos nutrientes con la respuesta de los humanos a éstos.

36

Nutrigenética:

Estrategias y tecnologías

Ej: se han encontrado variantes de genes involucrados en el metabolismo de folatos asociados con las concentraciones de folatos séricos: con la genotipificación se puede detectar los individuos que se beneficiarían de la fortificación con ácido fólico.

37

Nutrigenética:

2. Identificación de componentes alimentarios y hábitos alimentarios que convierten la predisposición genética en enfermedades crónicas o que podrían contrarrestar esta evolución en individuos susceptibles.

De esta manera, se podrán desarrollar nutracéuticos o alimentos funcionales para antagonizar los efectos negativos en la salud debido a las mutaciones genéticas.

También servirá para proponer intervenciones dependiendo de la información genética

38

Definiciones

Nutrigenómica:

• Cómo los nutrientes afectan la expresión de nuestros genes

39

40

Nutrigenómica:

Más que construir bloques de proteínas, grasas y carbohidratos en nuestro cuerpo, hoy se sabe que los nutrientes son moduladores finos de nuestra salud a través de la interacción con nuestros genes

41

42

Nutrigenómica:

Para entender la nutrición a nivel molecular, la nutrigenómica estudia los efectos de las dietas y sus nutrientes sobre nuestro transcriptoma, proteoma y metaboloma (Genómica Funcional)

43

Nutrigenómica:

Estrategias y Tecnologías :

1.Estudio de mecanismos moleculares

Para revelar los cambios globales inducidos por dietas y nutrientes específicos sobre la expresión de los genes y la producción de metabolitos y proteínas

44

Nutrigenómica:

Expresion génica

Proceso en el que todos los organismos transforman la información codificada por los ácidos nucleicos en las proteínas necesarias para su desarrollo y funcionamiento. En todos los organismos el contenido del ADN de todas sus células es idéntico. Esto quiere decir que contienen toda la información necesaria para la síntesis de todas las proteínas. Pero no todos los genes se expresan al mismo tiempo ni en todas las células.Exceptuando a los genes constitutivos todos los demás genes se expresan o no dependiendo de la función de la célula en un tejido particular.

45

1.Microarreglos de perfiles de transcriptoma2.Espectroscopia de masas3.Resonancia magnética nuclear4.Bioestadística y bioinformática

Nutrigenómica:Herramientas

46

Nutrigenómica:

Herramientas:

47

Nutrigenómica:

Herramientas

El perfil ómico también ha servido para identificar bio-marcadores indicativos del desarrollo de enfermedades crónicas

48

Nutrigenómica:

Herramientas:

2. Genómica funcional para análisis y validación de genes candidatos mediante el análisis de los efectos de inactivar, reducir o silenciar la expresión de los genes. Uso de ratones “humanizados”

49

Aplicaciones actuales y futuras de la nutrigenómica y la nutrigenética:

1.Investigación en nutrición animal y humana:

Revelando el modo de acción de componentes alimentarios y dietas a nivel molecular y sistémico:

Efectos de macro y micro nutrientes, alimentos funcionales, pre y probióticos y suplementos nutricionales

50

• Efectos de diversos tipos de dieta: hipo, hiperproteica , mediterranea etc,

• Impacto de diferentes genotipos

• Impacto de diferentes grupos metabólicos (según género, estado de salud edad, estilo de vida y medio ambiente)

• Asociación de variación genética con un fenotipo de respuesta a la dieta

51

• Identificación de loci genéticos predisponentes a enfermedades crónicas relacionadas con la alimentación

• Identificación de biomarcadores en respuesta a un componente nutricional o una dieta

• Identificación de biomarcadores asociados a enfermedades crónicas relacionadas con la dieta

52

2. Industria de alimentos y regulación

• Validación de alimentos funcionales

• Test de biodisponibilidad y acción de nutrientes y suplementos

• Test para toxicidad potencial de aditivos alimentarios, alimentos modificados genéticamente y contaminantes en el procesamiento y empaque de alimentos

53

2. Industria de alimentos y regulación

• Desarrollo de nuevos productos funcionales

• Nutrición personalizada: servicios de diagnóstico para la búsqueda de marcadores genéticos para guiar la intervención personalizada

54

Descubrimiento y desarrollo de suplementos para nutrición personalizada realizando tamizajes para buscar funciones específicas dado el conocimiento sobre los mecanismos moleculares de desórdenes relacionados con la alimentación y la nutrición

55

3. Industria del fito-mejoramiento4. Gobierno y ministerio de salud: mejorar las

guías alimentarias de la población general y para grupos específicos

56

4. Limitaciones actuales y desafíosRelacionados con la investigación: a.Relacionados con las omicasb.Relacionados con análisis del genomac.Asociaciones de geno y fenotipo en grandes

poblaciones para darle fuerza estadísticad.Plataformas comerciales para

genotipificación humanaRelacionados con estudios en humanos:a.Estudios de grandes poblaciones son

costososb.Posibilidades limitadas para biopsias y otras

técnicas invasivas

57

c. Heterogeneidad de la población humana incontrolable

d. Limitaciones de las encuestas dietéticas: tiempo de exposición, dosis, mezclas de alimentos

4. No se tienen en cuenta fuentes extras de variabilidad en los tests genéticos, el medio ambiente, el epigenoma y el microbioma con papel crucial en nuestra respuesta a la dieta

5. Desafíos en el diseño experimental mediciones e interpretación de datos

58

Desafíos de la bioinformática: almacenamiento y manejo de la información análisis estadístico y tratamiento de la información

Integración de distintos tipos de datos

59

“Podemos comer de acuerdo a nuestros genes?

60

La respuesta de si podemos comer de acuerdo a nuestros genes es restrictiva y solo tiene en cuenta el componente genético que condiciona nuestra respuesta a la dieta.

La obesidad nos dice que importan cambios globales en la dieta y en el estilo de vida más que predisposiciones genéticas individuales y algunas veces los genes predisponentes juegan un papel menor frente a los estímulos medio ambientales.

61

El impacto de la individualización de la dieta no parece ser tan alto y es mejor aplicar la nutrigenómica y nutrigenética en recomendaciones y desarrollo de alimentos funcionales para subgrupos bien definidos y que representen a la población.

62

Aplicación de la nutrigenomica y nutrigenetica

Desafíos:• Validez análitica y exactitud de los tests para

identificar un biomarcador• Validez entre el biomarcador y el estado de

salud• Uitilidad: probabilidad de que los tests

llevaran a mejorar el resultado para el individuo que se los hace

• Implicaciones éticas, legales y sociales (privacidad genética)

63

Aplicación de la nutrigenomica y nutrigenetica

La industria de alimentos preocupada por la dificultad para proveer soluciones individuales que impacten la salud con base en la genética personal y la posibilidad financiera de esta atomización.

64

Estudio de modificaciones en la expresión de genes que no obedecen a una alteración de la secuencia del ADN sino a modificaciones ambientales. Son heredables y pueden afectar a uno o varios genes con múltiples funciones. Por medio de la regulación epigenética se puede observar cómo es la adaptación al medio ambiente dada por la plasticidad del genoma, la cual tiene como resultado la formación de distintos fenotipos según el medio ambiente al que sea expuesto el organismo.

Estas modificaciones presentan un alto grado de estabilidad y, al ser heredables, se puedan mantener en un linaje celular por muchas generaciones. Esto es importante ya que cuando hay errores en las modificaciones se pueden generar enfermedades que perduren en una familia por mucho tiempo.

Epigenética

65

66

Nutrientes y su relación como ligandos de factores nucleares.

PPARS= proliferadores peroxisomales; SREBP= proteínas que unen elementos de respuesta a esteroles; LXR= receptor X hepático; HNF4= factor nuclear hepático 4; ChREBP= proteínas que une elementos de respuesta a carbohidratos; FXR= receptor X farnesoide; USF= factor que estimula lectura río arriba; CEBPs= proteína que une elementos de respuesta de aumentadores CCAAT; RAR= receptor de ácido retinoico; RXR= receptor X retinoico; VDR= receptor de vitamina D; PXR= receptor X de pregnano; NF-ATs= receptor nuclear de células T activadas; IRP1 y 2= proteínas reguladoras de hierro; MIF1= factor de transcripción que responde a minerales; ER= receptor de estrógenos; NF-k B= receptor nuclear kappa B; AP1= Activador de proteínas; CAR= receptor constitutivo de androstános.

67

68

69

•Modular la expresión genética mediante modificaciones nutricionales evitando enfermedades y mejorar calidad de vida y transmitirla (regulaciónepigenética)

•Prevención y tratamiento de Obesidad, DM2 y enfermedades cardiovasculares (genómica funcional)

•Diseño de alimentos funcionales “ personalizados”

Conclusiones

70

Preguntas de investigación por resolver1.¿Qué componentes de la dieta tienen importantes

efectos beneficiosos para la salud? 2.¿Cómo, dónde y cuándo ejercen estos efectos? 3.¿Pueden algunos de estos mismos componentes

tener también efectos adversos? 4.¿En qué cantidad, en qué forma y en qué

combinaciones son más efectivos? 5.¿Qué necesidad tenemos de comer ciertos

componentes para prevenir el desarrollo de determinadas enfermedades (ECV, cáncer, diabetes, obesidad, etc.), alcanzando un máximo de prevención con un riesgo mínimo?

6.¿Cómo varían las exigencias dietéticas según las características genéticas, edad, género y modo de vida?

71

Camino hacia el alimento personalizado

La salud humana está intrínsecamente relacionada al alimento y a la medicina, y tiene una larga historia de uso sustentable por el bienestar. Con el desarrollo de las nuevas tecnologías ómicas y la introducción del concepto de alimento personalizado, la frontera entre alimento y medicina es cada día más borrosa.

72

73

BIBLIOGRAFIAA. Palou, ML. Bonet, C. Picó, AM. Rodríguez. Nutrigenómica y obesidad REV MED UNIV NAVARRA/VOL 48, Nº 2, 2004, 36-48

74