FUNCIONALES Y NUTRIGENÓMICA

INNOVACIÓN PARA UNA ALIMENTACIÓN

SALUDABLE

M. en C. Ma. Lorena Cassís Nosthas

Departamento de Ciencia y Tecnología de Alimentos

Instituto Nacional de Ciencias Médicas y Nutrición Salvador Zubirán

Septiembre 26, 2013.

Nutrición

• Alimentarse correctamente - Preocupación Alimentación Equilibrada

Bienestar Personal

Enfermedad – Dieta Deficiencias Excesos actividad física, sedentarismo obesidad, diabetes,

HTA, dislipidemias

L.Cassís Nosthas. Depto CYTA. Septiembre 2013

Nutrición

• Los alimentos: sustancias “nutrientes”.

Objetivos:

– Aportar energía.

– Proporcionar materiales para formar las estructuras y tejidos.

– Suministrar sustancias para regular el metabolismo.

Alimentación equilibrada

estado óptimo de salud

dieta sana, variada y equilibrada

suministre todos los nutrientes

en una proporción adecuada.

L.Cassís Nosthas. Depto CYTA. Septiembre 2013

Dieta y Salud

ESTILOS DE VIDA

Cambios en los patrones

de alimentación

DIETA:

Consumo de alimentos:

grasas saturadas

HC complejos

Consumo alimentos precocinados y congelados

↓ Frutas y Verduras

+

VIDA SEDENTARIA

Salud

Dieta Modificables: estilos de vida (estrés) , actividad

física, dieta, tabaquismo y alcohol

No Modificables: Genética, Sexo, Edad.

• En México:

La Encuesta Nacional de Salud y Nutrición (2012) indicó que:

Prevalencia combinada de sobrepeso y obesidad:

73% Mujeres y 69,4% Hombres

Hipertensión: Mujeres 30,8 %

Hombres 33,3%

Diabetes Mellitus: 24,5% (con control)

Tendencias

• Actualmente la nutrición experimenta cambios rápidos en áreas de

interés.

• Prioridades de investigación: Alimentación- Enfermedades Crónica degenerativas y Efectos de la nutrición sobre funciones fisiológicas.

• Consumidores conscientes de su auto cuidado • Productos que contribuyan a la salud y bienestar.

• Alimentos que promueven salud:

“Alimentos Funcionales”

Alimentos Funcionales

Japón – 80´ “Un alimento es funcional si contiene un componente alimenticio con efecto

selectivo sobre una o varias funciones del organismo, cuyos efectos positivos justifican que puedan reivindicarse que es funcional (fisiológico) o incluso saludable” ( FOSHU, Foods for Specified Health Use)

Finalidad: - Reducir costos en la creciente atención de salud - Desarrollar alimentos que además de ser nutritivos, aceptables para consumo y

funcionales de acuerdo a los siguientes planteamientos (1) :

Un alimento puede llegar a ser FUNCIONAL si se considera lo siguiente: • Si se incrementa la concentración de un componente con efectos benéficos en una función

determinada: vitaminas, antioxidantes, FD.

• Si se elimina un componente por efectos fisiológicos negativos: alergia o mutagenicidad.

• Si se adiciona un componente con efectos benéficos: Probióticos, Prebióticos.(2)

(1) Roberfroid MB. 1995. (2) Gibson G and Angus F. 2000

Definición

• EU: “Nutracéutico”

• Europa: “un alimento es funcional si contiene un componente alimenticio (sea nutriente o no) con efecto selectivo sobre unas o varias funciones del organismo, cuyos efectos positivos en las funciones del cuerpo justifican que pueda considerarse como funcional o incluso saludable”.

• México: “alimentos – o componentes o ingredientes de alimentos, o bien productos elaborados a los que se atribuye alguna acción curativa o preventiva más allá de sus propiedades alimentarias” (Bourges H, 2001)

Mercados Principales

• Asia Pacífico con 50,6% • Estados Unidos con 37,7% • Europa con 11,7%

• Japón . Pionero en innovación en A.F. y en marcar

tendencias en el mercado.

• Estados Unidos, mercado dinámico y de mayor proyección de crecimiento global.

• Europa: Reino Unido, Francia, Alemania, España, Italia Datamonitor, 2007

Condición que deben cumplir los Alimentos Funcionales

– Debe existir evidencia científica sustentada sobre sus propiedades fisiológicas.

– Esta evidencia científica basada no solo en estudios “in vitro”, con animales sino también en estudios intervencionales en humanos, ingestas posibles en la dieta, significancia nutricional y efectos secundarios a mediano o largo plazo.

Como percibir los Efectos de los Alimentos Funcionales?

• Condiciones de utilización: dosis, patología o función orgánica; conservación, etc

• Ingestión: tiempo necesario para que se observe el cambio esperado.

• Fuentes:

– Plantas: fitoquímicos , antioxidantes

– Avena: β - glucanos

– Pescados: Omega-3

– Soya: isoflavonas

– Cacao, uva, té: flavonoides

– Frutas y Verduras: fibra

– Yogurt: probióticos

– Prebióticos

Alimentos Funcionales

Probióticos

Un probiótico es “una preparación o producto que contiene m.o. definidos, viables y en cantidades suficientes, que alteran la microbiota en uno de los compartimentos del huésped y ejercen efectos benéficos sobre su salud”

(Schrezenmeir y de Vrese, 2001)

Beneficios

Debido directa o indirectamente a la regulación de la biota intestinal o de la respuesta inmunológica

Características

• Son inocuos

• No colonizan en forma permanente

• Presentan una actividad específica en el tubo digestivo,

estimulan y mejoran la biota fecal normal

• Tienen capacidad de mantenerse vivos a lo largo del tubo

digestivo (acidez gástrica, enzimas intestinales, sales biliares)

Prebióticos

Ingredientes alimenticios no digeribles que afectan de manera benéfica al

huésped por estimulación selectivo del crecimiento y/o actividad de una o un

número limitado de bacterias en el colon, que pueden mejorar la salud del

huésped. (*)

Ingrediente que fermenta de manera selectiva, dando como resultado cambios específicos en la composición y/o actividad de la microbiota Intestinal, confiriéndole así beneficios de salud al huésped. Mezclas de HC de cadena corta (oligosacáridos) que pasan al intestino grueso

fermentan AGCC beneficios a la salud.

* International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics

(*) Gibson and Roberfroid (1995) Roberfroid (2007)

* 2010

Fuentes

Fuente % inulina % oligofructosa

Trigo 1-6 1-4

Cebolla 2-10 2-6

Ajo 9-11 3-6

Alcachofa de Jerusalén 16-20 16-20

Achicoria 15-20 5-10

Agave 22-30

PREBIÓTICO

Butirato Fuente de energía

Efecto anticancerígeno

Acetato y Propionato

Circulación portal

Metabolizados en el hígado

Fermentación

Bacterias sacarolíticas

Butirato, acetato y propionato

Beneficios

Efectos fisiológicos

Estimulan a las Bifidobacterias

Mejoran la relación HDL/LDL

[CHOL] y [Glu] en sangre

Absorción de Calcio

Riesgo de cáncer de colon

Mejor la respuesta inmune

Calidad Sensorial: Propiedades de Textura

Sustituto de grasa y azúcar Aumento en el contenido de fibra soluble Bajo valor calórico(1.5 Kcal/g)

Efectos colaterales de los Prebióticos

INULINA OLIGOFRUCTOSA

Distensión abdominal (oligofructosa) Efecto laxante Flatulencia SENSIBILIDAD RESPECTO A LA CANTIDAD DE HC: 1. Personas no sensibles. 30g/día ó más sin presentar los efectos secundarios 2. Personas sensibles: pueden consumir 10g/día sin experimentar reacciones no

deseadas 3. Personas Muy Sensibles: pueden presentar los efectos desde 10 g/día (Coussement, P. J Nutr 129:1412S-7S,1999)

Simbióticos

Simbióticos, mezcla de probióticos y prebióticos que afecta de manera benéfica al huésped

Simbiótico

Ensayos Clínicos en humanos: Presión arterial

Autor /

Año/

Diseño Dosis

(g/día)

Muestra

Tiempo de Exposición

(semanas)

Efectos PAD Efectos

PAS

Masai et al

1987

Ensayo

clínico

3 de FOS 6 adultos sanos

1 semana

- 6 mmHg -

Jian He et al

2004

Ensayo

clínico

controlado,

doble ciego

8 de FOS 110 pacientes

(30 y 65 años)

6 y 12 semanas

– 1mmHg

IC( 0.5)

-1.2 mmHg

IC( 0.5)

- 2.2 mmHg

IC ( 1)

-1.8 mmHg

IC( 0.8)

Whelton S et al

2005

Meta-análisis

De 25

ensayos

clínicos,

controlados

10.7 de fibra

como alimento o

suplemento

Normotensos

Hipertensos

2-26 semanas

-1.65 mmHg

IC( -0.61)

-4.2mmHg

IC( -1.85)

-1.15 mmHg

IC( 0.39)

-5.95 mmHg

IC( -2.4)

Streppel et al

2005

Meta-análisis

de 24

ensayos

clínicos

11.5 de fibra

como

suplemento

24 semanas -1.26 mmHg

IC( -0.48)

Mayor en

hipertensos

-1.13 mmHg

IC( -0.23)

Mayor en

hipertensos

Behall KM et al

2006

Ensayo

clínico

Mezclas de fibra

soluble e

insoluble, mas

la dieta

9 mujeres

posmenopáusicas y

9 mujeres

premenopáusicas

5 semanas

> RD en grupo

con 50:50

(soluble:insoluble)

7.4 2.4 mmHg

> RD en grupo

con 50:50

(soluble:insoluble)

-5.7 1.7 mmHg

RD= reducción

Ensayos Clínicos en humanos: Presión arterial

Autor / año

Muestra

Dosis diaria

(g)

Duración

(Semanas)

Intervención

Efecto

Lee Y.P., et al. (2009)

n= 74 (26 H y 48 M)

(20-70 a)

Con sobrepeso y obesidad IMC 25-35

Sistólica

<150 mmHg Diástólica

<95 mmHg

4x40g/ día

Fibra:

9.5

16 Pan con harina de

Lupino Kernel

Control: Sistólica/Diastólica: 122.2/ 70.8 mmHg

Experimental

Sistólica/Diastólica: 120.1/71.2 mmHg

Experimental

Disminución PAS = ↓ 3.0 mm Hg

Ensayos Clínicos en humanos: Presión arterial

Autor / año

Muestra

Dosis (g)

diaria

Duración

(Semanas)

Intervención

Efecto

Gómez R. E. et al. (2010)

n = 47

Exp: 24

Pbo: 23

18 H 29 M

> 30 a

2 s = 3.4

10 s = 6.7

12 Panque (IN y FOS)

Panque Placebo

↓ PAD = - 8 mm Hg (p=0.05)

↓ PAS = -3 mm Hg

(p=0.08)NS

Int. Journal of Probiotics and Prebiotics, 2010; 5:3; pp141-148

2s = 2 semanas de adaptación 10s = 10 semanas de tratamiento

Estudios clínicos en Humanos: con hipercolesterolemia e hipertrigliceridemia

AUTOR,

AÑO

MUESTRA DOSIS

g/día

INTERVENCIÓN DURACIÓN (SEMANAS)

EFECTOS EN LIPÍDOS

Yamashita

1984

18 H y M

Diabetes T 2

8 FOS Café 2 ↓LDL, 10%

Hidaka

1991

37 H y M

HC

20 FOS Dulces y Panadería

5 ↓ TC 8%

Davidson

1998

21 H y M

HC

18 INU Chocolates, dulces o café

6 ↓ TC 9%

Jackson

1999

54 H y M

HC y HTG

10 INU Bebida 8 ↓ TG 19%

Alles

1999

20 H y M

Diabetes T 2

15 FOS Yogurt 3 Sin efecto

Luo

2000

10 H y M

Diabetes T 2

20 FOS Bebida o Alimento

4 Sin efecto

Causey

2000

12 HTG 20 INU Helado 3 ↓ TG 14%

Balcazar

2003

12 H y M

HC y HTG

7 INU Bebida o Alimento

4 ↓ TG 27%

↓ TC 20%

Ensayos Clínicos en humanos con Cirrosis Hepática

Autor/

Año

Muestra Producto Intervención Tiempo de

Exposición

(días)

Observaciones

Liu Q, et

al (2004)

55 con EH:

20♂ (55±12)

Simbiótico

Bacterias no productoras de

ureasa

(Pediacoccus.pentoseceus,

Leuconostoc mesenteroides,

Lactobaillus paracasei sb

paracasei

Lactobacillus plantarum), c/u

dosis de 10UFC + 10g

bioactivo de fibra fermentable

(2,5g β- glucano; 2,5g inulina;

2,5g almidón resistente y 2,5g

pectina).

30

↑ conteo de Lactobacillus

spp;

↓ conteo de E.coli , y

Staphylococcus spp;

↓ amonio en sangre.

20

(19♂ y1♀, 53 ±10)

Fibra

10 g bioactivo de fibra

fermentable (2,5g β- glucano;

2,5g inulina; 2,5g almidón

resistente y 2,5g pectina).

↑ conteo de Bifidobacterium

spp ;

↓ conteo de E.coli y

Fusobacterias spp;

↓ amonio en sangre.

15

(14♂ y1♀, 57 ±12) Placebo Base de trigo no fermentable Ausencia de cambios en

amonio en sangre.

Estudios en Humanos con Cirrosis Hepática

Autor/Año Muestra Producto Intervención Tiempo de

exposición

(días)

Observaciones

Malaguarnera M., et

al (2007)

60 cirróticos:

30

(17♂ y13♀,

46±11)

Bifidobacterium +

FOS

Bifidobacterium

longum, 2,5g FOS,

1,4 mg B1; 1,6 mg

B2, 2,0 mg B6, 1,0

mg B12 .

30,60 y 90

↓ amonio en

sangre.

30

(16♂ y14♀,

45 ±12)

Placebo

1,4 mg B1; 1,6 mg

B2, 2,0 mg B6, 1,0

mg B12 .

Ausencia de

cambios en las

amonio en sangre.

Malaguarnera M. ,et

al (2010)

125 cirróticos:

63 (31♂ y32♀,

50.1 ±19.4)

Bifidobacterium +

FOS

No se especifica

30 y 60

↓ amonio en

sangre.

62 (31♂ y31♀,

50.1 ±19.4)

Lactulosa

↓ amonio en

sangre.

Agave

• El Agave tequilana Weber variedad azul, planta de la familia de las Agavaceas.

• Los fructanos de agave (agavinas) están unidos por enlaces b(2-1) y presentan ramificaciones unidas por enlaces b(2-6).

• Son efectivos como prebióticos, lo que abre nuevas perspectivas de investigación en la salud y en el desarrollo de nuevos productos

Funcionalidad de los fructanos

Nutricional:

• HC no digeribles , soluble - prebiótico

• Promueven la formación de un ecosistema de bacterias benéficas en el colon – Efecto bifidogénico

• Interviene en el metabolismo de la glucosa y lípidos – Facilita la absorción de Calcio/Magnesio

En Alimentos:

• Bajos en energía como ingrediente alimenticio (40-50% de calorías de los HC digeribles).

• 1,5 -2,0 kcal/g

• Incorporación en diversos productos

• No limita la vida de anaquel

• Aplicaciones en el desarrollo de nuevos productos

Fructanos: Función Tecnológica y Aplicación en Alimentos

Sustituto de Grasa

(productos cárnicos, yogurt, dulces, quesos, helados

Estabilizante

(yogurt, bebidas refrescantes y bebidas lácteas)

Sustituto de Azúcar

(dulces, productos para diabéticos, helados)

Mejorador de Textura

(Yogurt, productos de panadería, bebidas, quesos)

Alimentos Enriquecidos con

Fibra

(Pan, barras, de cereal, yogurt

Beneficios de los fructanos

• Ingredientes naturales con propiedades funcionales y nutricionales. Constituyentes de la dieta normal

• Aumento del consumo de fibra – previene aumento en las ECD

• Aumento en el consumo de fructanos –

beneficios a la salud

Estudio in vitro: Fructanos de Agave Primer estudio que reporta actividad prebiótica

Autor / año

Intervención

Muestra

Dosis (g)

Duración

(h)

Vehículo

Efecto

Gómez R. E., et al. (2009)

Fibras solubles:

1. A

2. B 3. Fructanos de

Agave 4. C

5. D

Placebo: Celulosa

n = 3

2 H 1 M

X = 30 años

1g

24

15 ml suspensión

materia fecal

1. Cambios en la población bacteriana:

↑ Bifidobacterias y

Lactobacilos En Agave, B y

A

2. Producción total AGCC vs Celulosa:

↑ Producción de acetato:

B, Agave y A

↑ Producción de propionato: Agave y D

↑ Producción de Butirato: A

J Appl Microbiol. 2010 Jun;108(6):2114-21.

Depto. Cardiología Clínica de Insuficiencia Cardiaca

AMEPIC

Efectos sobre la Presión Arterial

Bebida láctea con flavonoides Y fibra soluble

Innovación: Desarrollo de Productos en el INCMNSZ

1

2

3

Depto. Cardiología Clínica de Insuficiencia Cardiaca

Depto. Infectología Cía. Bustar Alimentos

Efectos sobre la Presión Arterial

Innovación: Desarrollo de Productos en el INCMNSZ

3 g inulina/rebanada

Depto. Gastroenterología Depto. de Infectología Cía. Bustar Alimentos

Innovación: Desarrollo de Productos en el INCMNSZ

Mejoras en Biota Intestinal Amoniaco en Pacientes con CH

5g fructanos/ barrita

4g fructanos/ 2pzas

Lactitol

Lactosa

Recuperación de la Biota Intestinal

Depto. Gastroenterología Depto de Infectología

Cía. Kurago Biotek

Estudios en el INCMNSZ

Recuperación de la Biota Intestinal posterior al uso

de antibiótico

Simbiótico: Fructanos de Agave

+ Probióticos

Resultados de la Evaluación Clínica Panque con inulina y FOS

Porcentaje de cambio promedio

-1

6.26

-8.2

5

-0.3

-3.11

-6.34

3.7

-3 -2.6

-8

-1.56

0.1

1.53

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

Co

lest

ero

l T

Co

lest

ero

l

HD

L

Tri

glic

éri

do

s

Glu

cosa

He

mo

glo

bin

a

glu

cosi

lad

a

TA

. Sis

tólic

a

TA

.dia

stó

lica

%

intervención

placebo

El consumo de un panqué adicionado con inulina y oligofructosa disminuye la presión arterial diastólica (p=.05) y marca una tendencia a la disminución en la presión arterial sistólica (p=.08)

No se encontró diferencia en la concentración de lípidos séricos entre los grupos

*= tendencia a la significancia

+ = significancia estadística

*

*

*

+

Resultados: Evaluación Clínica Bebida láctea con flavonoides y fibra soluble

-15

-10

-5

0

5

PAS PAD

- 4.1

- 11

- 3.8

1.2

% de cambio

Comparación del porcentaje de cambio de la presión arterial sistólica y diastólica entre los

grupos

Chocolate

Placebo

Chocolate

Mejora Función endotelial

Disminuye TA

Mecanismos cardioprotectores

Primer estudio que evalúa los efectos del chocolate en pacientes con IC

(consumo diario de 100g de chocolate).

Resultados del Gel Biodigestivo Ventro®

• El gel biodigestivo Ventro®, más que acelerar la recuperación, evita el descenso en Lactobacilos y Bifidobacterias secundario al uso de rifaximina. • El efecto de la rifaximina sobre la microbiota intestinal se manifiesta con un desequilibrio en las cuentas de Lactobacilos y Bifidobacterias.

Lactobacilos en materia fecal

0.80

0.90

1.00

1.10

1.20

0 1 2 3 4 5

Visita

Cu

enta

s p

rop

orc

ion

ale

s co

n

resp

ecto

al

ba

sal

Placebo Gel biodigestivo

P<0.070

P<0.082

P<0.04

Lactobacilos en materia fecal

0.80

0.90

1.00

1.10

1.20

0 1 2 3 4 5

Visita

Cu

enta

s p

rop

orc

ion

ale

s co

n

resp

ecto

al

ba

sal

Placebo Gel biodigestivo

P<0.070

P<0.082

P<0.04

Bifidobacterias en materia fecal

0.80

0.90

1.00

1.10

1.20

0 1 2 3 4 5

Visita

Cu

enta

s p

rop

orc

ion

ales

co

n

resp

ecto

al

bas

al

Placebo Gel biodigestivo

P<0.05

Bifidobacterias en materia fecal

0.80

0.90

1.00

1.10

1.20

0 1 2 3 4 5

Visita

Cu

enta

s p

rop

orc

ion

ales

co

n

resp

ecto

al

bas

al

Placebo Gel biodigestivo

P<0.05

Nutrición Integral

Consumo de Nutrientes de los alimentos

Expresiones Nutrigenómica y Nutrigenética

Se aceptaba que una misma dieta producía los mismos

efectos en todos los individuos

Dieta y Salud antes de la Genómica Nutricional

Dieta y Salud en la Era de la Genómica Nutricional

Se admite la variabilidad en la respuesta a la dieta en

función del genoma de cada individuo

Nutrición Integral

• El efecto de una misma dieta no es homogéneo en todos los individuos, pues existe un comportamiento genético que condiciona diferencias en la respuesta a los diversos comportamientos alimentarios de cada persona.

Nutrición Integral

Nutrigenómica

• Entender como los componentes de la dieta afectan la expresión de los genes.

• Permite comprender como la nutrición influye en las vías metabólicas y el control homeostático

Nutrigenética

• Entender la respuesta de los genes frente a una dieta determinada, teniendo en cuenta la variación en la población y sobretodo en lo individual.

Nutrición Integral: Vista desde Investigación

Nutrigenómica estudia la interacción de los alimentos con los genes, y cuales son las consecuencias.

Industria de Alimentos: Elaborar Alimentos Específicos

Efecto en la Salud

Elaboración y Comercialización de Alimentos Funcionales

Vinculada a la idea de “nutrición personalizada”:

La dieta de una persona se establece a su medida, sobre

la base de su propia información molecular, con la

finalidad de optimizar su salud y prevenir la aparición de

enfermedades.

Nutrigenómica

La Nutrigenómica permitirá:

• Mejorar la seguridad como la eficacia de los alimentos. • Comprender la influencia de los alimentos y sus componentes en el mantenimiento de nuestro organismo. • Acercamiento para determinar efectos, benéficos o adversos, en fases tempranas.

Desafío de la Industria de los Alimentos

Alimentos funcionales personalizados

entren en el Mercado de los Alimentos,

dependerá de varios factores:

Evidencia Científica

Problemas Técnicos

Aspectos del consumidor

Mercado de los alimentos

Conciencia del consumidor

Cantidad adecuada del nutrimento para tener un efecto benéfico.

Conclusiones

El desarrollo de alimentos funcionales ha experimentado un gran incremento, tanto por su evidente valor terapéutico como por su relevancia para la industria alimentaria. El desarrollo y la comercialización de alimentos funcionales es complejo, por los requerimientos especiales que estos exigen, como cumplir con las expectativas del consumidor (sabor, calidad, precio, conveniencia y confiabilidad del producto).

Conclusiones

• El sector de alimentos funcionales - nicho prometedor y dinámico para la Industria Alimentaria

Trabajo en conjunto

Industria de Alimentos – Academia – Investigación

Para definir y obtener un mayor conocimiento sobre propiedades y efectos sobre las funciones fisiológicas del cuerpo humano.

• El estudio de los efectos de ciertos alimentos en la expresión de los genes (Nutrigenómica) nos ayudará a profundizar en la relación entre los componentes de los alimentos y la reacción que estos provocan en el organismo.

• Alimentos hechos a medida, la nutrición personalizada y los ingredientes a los que se atribuyen efectos saludables, en el marco de una dieta equilibrada, responden a una tendencia en las expectativas del consumidor, que busca un mejor aprovechamiento de los recursos alimentarios a los que tiene acceso.