De la Nutrigenómica y la Nutrigenética a la Nutrición traslacional
Dra Nimbe Torres y TorresDepto. Fisiología de la NutriciónInstituto Nacional de Ciencias Médicas y Nutrición “Salvador Zubirán”México, D.F
14 de Agosto 2013
Quinta Conferencia Científica Anual sobreSíndrome Metabólico dentro del ProgramaDe Nutrición en Enfermedades Crónicas
De la nutrigenómica a la nutrición traslacional
50’s
NUTRIGENOMICANUTRIGENOMICANUTRIGENETICANUTRIGENETICA
NUTRICIONNUTRICIONINDIVIDUALIZADA INDIVIDUALIZADA
Pasado Presente Futuro
BIOL MOLECULARBIOL MOLECULAREN LA NUTRICIONEN LA NUTRICION
EPIDEMIOLOGIAEPIDEMIOLOGIADE LA NUTRICIONDE LA NUTRICION
70-80’S
90’s08’
NUTRICION NUTRICION TRASLACIONALTRASLACIONAL
12’
CO
NO
CIM
IEN
TO
Tovar Armando, Torres Nimbe. Arch Latin Nutr 1996, Rev Invest Clin, 2003
DESCUBRIMIENTOSEN NUTRICION
APLICACIÓN EN LOS PROBLEMAS DE SALUD
BENEFICIO PARA LA SOCIEDADBENEFICIO PARA LA INDUSTRIA DE ALIMENTOS
SOLUCIONESNUTRICIONALESPARA LA SALUD Y EL BIENESTAR
DE LA INVESTIGACION A LA PRACTICA
NUTRIGENOMICAEstudia los mecanismosde acción de los nutrimentos
Genómica nutricional
Efecto de los nutrimentos sobre:
Estudia el efecto de la variación genética que modifica la absorción, lautilización, la tolerancia y el requerimiento de alimentos o nutrimentos
NUTRIGENETICA
Transcriptoma(genes)
Proteoma(proteínas)
Metaboloma(metabolitos)
224 fitoquímicos
GENETICA DEPOBLACIONES
Estudio de las variantes genéticas que se asocian con la predisposicón a desarrollar una enfermedad
NUTRIGENOMICA.
Estudia los mecanismos de acción de los nutrimentos y el efecto de los nutrimentos sobre:
el genoma, el transcriptoma, el proteoma y el metaboloma
LOS NUTRIMENTOS PUEDEN
ACTUAR A DIFERENTES
NIVELES EN LA VIA DE
EXPRESION GENICA
DNA
transcripción
traducción
post-traducción
Víadeexpresióngénica
Por que los Mexicanos han sobrevivido a base de maíz y frijol
leucinaleucina
Síntesis de proteínas
Síntesis de proteínas
mTORC1mTORC1
[leucina] 192 mg/g prot 130.4 mg/g prot Triptofano 7.6 mg/g prot 10.3 Lisina 19.8 mg/g prot 47.2
mTORC1 ?mTORC1 ?
Síntesis de proteínas ?Síntesis de proteínas ?
+
mTORC1 ?mTORC1 ?
Síntesis de proteínas ?Síntesis de proteínas ?
mTORC1 = mechanistic target of rapamycinmTORC1 = mechanistic target of rapamycin
-Crecimiento-Biosíntesis de macromoléculas
-Sobrevivencia de células
-Crecimiento-Biosíntesis de macromoléculas
-Sobrevivencia de células
Síntesis de proteínas
• Elongación de los ribosomas• Traducción del RNAm• Elongación de los ribosomas• Traducción del RNAm
mTORC1mTORC1
S6K 1S6K 1 4E-BP14E-BP1
Protein cinasa de serina/treonina
mTORC1 = mechanistic target of rapamycinmTORC1 = mechanistic target of rapamycin
60 S
40 S
P
Efecto de la calidad de la proteína sobre la ganancia de peso
GANANCIA DE PESO
5 10 15 20 25
-20
0
20
40
60
80CASEÍNASOYAMAÍZAJONJOLÍCHÍCHAROFRÍJOLFRÍJOL + MAÍZESPIRULINA
Tiempo (días)
Gan
anci
a d
e p
eso
(g
)
Efecto de la proteína de maíz, de frijol, y de maíz y frijol sobre la formación de poliribosomas
Subunidad 60S
Subunidad 40S
monosomas
La combinación de proteínas de diferente calidad pueden incrementar la síntesis de proteínas, mejorar la ganancia de peso yel estado nutricio de individuos.
disomas
polisomas
Mayor síntesis de proteínas
La importancia de la genómica nutricional en el balance entre la salud y la enfermedad
¿Para que es importante la nutrigenómica?
• Conocer los mecanismos de acción de los nutrimentos a nivel molecular.
• Desarrollar intervenciones dietarias basadas en evidencias científicas para restablecer la salud.
•Prevención de enfermedades relacionadas con la alimentación.
•Desarrollo de portafolios dietarios específicos para enfermedades específicas.
•Para incrementar la efectividad de una terapia para una enfermedad existente.
•Para el desarrollo de nuevos productos alimenticios
UTILIZACION DE LA NUTRIGENOMICA
Uso de alimentos funcionales o alimentos con contenido alto en ciertos componentes para normalizar parámetros bioquímicos asociados con el desarrollo de enfermedades crónico degenerativas
Una dieta estricta puede reemplazar los medicamentos?
Dietas altas en fibra
Dietas bajas en CHO
PORTAFOLIOS DIETARIOS
Efectos benéficos de un portafolio dietario
Disminución de la glucosa Disminución de la presión arterial Disminución de colesterol Disminución de otros parámetros??
Disminución de la respuesta inflamatoria Disminución de la resistencia a la insulina
Aumento del colesterol HDL Sin efectos colaterales Se pueden incluir en la dieta local Bajo costo Se pueden desarrollar para grupos específicos
Que alimentos utilizar? Considerar la evidencia científica Considerar las recomendaciones de los nutrimentos. Considerar la composición de un alimento
Que otro factor se debe de tomar en cuenta para la mejor respuesta a un tratamiento dietario ??
La respuesta a un nutrimento dependerá de las variaciones genéticas de cada individuo
El 99% de genoma humano es idéntico, el 1% presenta variantes genéticas
Los individuos van a absorber, metabolizar o utilizar los nutrimentos o alimentos de diferente manera
hipo-respondedores
Normo-respondedores
Hiper-respondedores
Antes del tratamiento dietario
Después del tratamiento dietario
NO TODOS LOSINDIVIDUOSRESPONDEN DE LA MISMAMANERA
Portafolios dietarios para padecimientos específicos y grupos especiales
Portafolios dietarios para enfermedades específicas
dislipidemias
DISLIPIDEMIAS
PORTAFOLIO DIETARIO PARA DISLIPIDEMIAS: Fibra soluble y proteína de soya
Torres, N, Tovar AR. Am J Physiol Endocrinol Metab 283:2002, J Nutr 132, 2002, J Nutr 134, 2004, J Lipid Res, 1823, 2005; J Nutr Biochem, 365, 2006; Future Lipidol, 331, 2006; J Biol Chem, 282, 2007; Nutr Rev, S1, 2007; J Nutr, 138, 462, 2008; J Nutr, 139:2237, 2009; Biochim Biophys Acta, 1801: 367, 2010; J Nutr Biochem 2011, Br J Nutr, 107, 36, 2012. Diabetología 55: 2469, 2012
Evidencia científica
Meta-análisis de los efectos del consumo de proteína de soya sobre las concentraciones de lípidos en suero
AndersonN Engl J Med1995 333: 276-82
JenkinsJAMA 2003;290: 502-510
ZhanAm J Clin Nutr 200581:397-408
AndersonJ Am Coll Nutr 201130:79-91
Colesterol total 9.3 22 3.8
Colesterol LDL(colesterol malo)
12.9 28.6 5.3 5.5
trigliceridos 10.5 7.7 7.3 10.7
Colesterol HDL(colesterol bueno)
2.4 6.7 3.0 3.2
Una reducción en colesterol LDL de 5-6% tiene el potencial de reducir el riesgode enfermedad cardiovascular de 7% a 12%.
La combinación de 2 o mas alimentos puede aumentar el beneficio de un alimento solo??
Fibra soluble Proteína de soya
Efecto de un portafolio dietario a base de proteína de soya y fibra soluble sobre las concentraciones de colesterol total, Col-LDL, Col-HDL y trigliceridos en sujetos con dislipidemia
Torres N, Tovar AR, Nutrition Research, 2009,vol 29: 728-735
hipo-respondedores
Normo-respondedores
Hiper-respondedores
DISLIPIDEMIAS: Proteína de soya y fibra soluble. Reducción en las concentraciones de colesterol total, trigliceridos y Col-LDL después del consumo de un portafolio dietario a base de proteína de soya y fibra soluble
Torres N, Guevara M, Tovar AR, Reduction of serum lipids by soy protein and soluble fiber is not associatedWith the ABCG5/G8, apolipoprotein E, and lipoprotein A1 polymorphisms in a group of hyperlipidemic Mexican subjectsNutrition Research, 29 (2009) 728-735
Portafolios dietarios específicos para poblaciones específicas. Que variantes genéticas estudiar?
Variante ABCA1(R230C) exclusiva de las poblaciones nativas americanas
Canizales S, 2010. Hum Mol Genet
ABCA-1(ATP-binding cassette (ABC) transporter)Función: Regula el eflujo del colesterol de las células periféricas hacia el hígado
La presencia de una variante en la posición R230C del gen ABCA-1 esta asociada con bajas conc de Col-HDL, obesidad y DM. Frecuencia 12-20% en Mexicanos mestizos
Respuesta a un portafolio dietario específico para dislipidemias (soya y fibra soluble) en base a su genotipo
36
38
40
42
44
R230RR230C
BASAL 1 MONTHLSFD
2 MONTHLSFD + SSF
3 MONTHLSFD + SSF
P= 0.057
36
38
40
42
44
46
48
50
52
WOMEN
R230RR230C
BASAL 1 MONTHLSFD
2nd MONTHLSFD + SSF
3rd MONTHLSF + SSF
P= 0.022
La presencia de la variante R230C del gen ABCA1en Mexicanos mestizos esta asociada con bajas conc de Col-HDL, obesidad y DM
Guevara M, Canizales S, Tovar A, Torres N. Molecular Genetics and Metabolism 101( 2010)268-272
Mejores respondedoresa tratamientos dietarios
Individuos portadores del alelo G del GFOD2 presentan concentraciones mas altas de colesterol total y LDL-C y son mejores respondedores al portafolio dietario (fibra soluble y proteína de soya)
La presencia del SNP GFOD2 se ha asociado con el metabolismo de lípidosEl 28% de la población mexicana es portadora del alelo G
Guevara-Cruz, Lai, Richardson, Parnell, Lee, Tovarb, Jose M Ordovásb, Nimbe Torresa
Effect of a GFOD2 variant on responses in total and LDL cholesterol in Mexican subjects with hypercholesterolemia after soy protein and soluble fiber supplementation. GENE 2013
Personas beneficiadas con un portafolio dietario específico para una población
62,565,052 adultos mayores de 20 años
31,282,526 adultos mayores de 20 años tienen HDL bajo < 38 mg/dl
12% de la población mexicana mayor de 20 años presenta elSNP ABCA-1 R230C
3,753,903 millones adultos mayores de 20 años que tienen HDL bajo y el ABCA1 R230Cse podrían ver beneficiados con el portafolio dietario
PERSONASMAYORMENTEBENEFICIADAS
12, 325,315 adultos mayores de 20 años tienen TG > 150 mg/dl se verían beneficiados por el PD sin importar la presencia de variantes genéticas relacionadas con el metabolismo de lípidos
Portafolios dietarios para enfermedades específicas
Síndrome metabólico
Desarrollo y progresión del síndrome metabólico
OBESIDADIMC>25
GLUCOSA > 100 mg/dl
HDL-COL BAJO<40 mg/dl hombres<50 mg/dl mujeres
SINDROME METABOLICO
DIABETES TIPO 2
GENOTIPO SENSIBLE
DIETA ALTA ENHIDRATOS DE CARBONO YGRASA
INACTIVIDAD
HIPERTENSION130/85 mg/dl
Enfermedad Cardio Vascular
TRIGLICERIDOS > 150 mg/dl
Portafolio dietario para síndrome metabólico
AVENA–Fibra soluble
–Disminución de –trigiceridos
PROTEINA DE SOYA–Proteína vegetal de buena calidad
–Act antihiperinsulinémica–Act antihiperlipemiante
SEMILLA DE CHIA–Ácidos grasos omega 3–Capacidad de oxidar
Ácidos grasos–Act anti-inflmatoria
NOPAL DESHIDRATADO–Fibra soluble
–Fibra insoluble–Act antioxidante
–Act antihiperglucemiante–Act antihiperinsulinémica
Polvo para licuado Natural Fácil de usar Sin efectos secundarios Diferentes sabores
NOPAL: Indice glucémico (36.5) e
insulinémico bajo (36)
Disminuye las concentraciones de
incretinas peptido insulino trópico (GIP)
Es capaz de atrapar diferentes especies reactivas de oxigeno(anion superoxido, peroxido de
hidrogeno,radical hidroxilo, anión peroxinitrito)
Actividad antioxidante in vivo Disminuye la esteatosis hepática
Sofía Morán, Armando R. Tovar, Nimbe Torres. Opuntia ficus indica (nopal) attenuates hepatic steatosis and oxidative stress in the obese Zucker (fa/fa) rats. J Nutr 142: 1956-963, 2012,
SEMILLA DE CHIA. Fuente de ácidos grasos omega 3 (ac linolenico)
PPARα as a key nutritional and environmental sensor for metabolic adaptationAlejandra Contreras, Nimbe Torres, Armando Tovar. Adv Nutr 4: 439-452, 2013
Resultados del portafolio dietario sobre Resultados del portafolio dietario sobre parámetros antropométricos y bioquímicos parámetros antropométricos y bioquímicos
en el Sindrome Metabólico en el Sindrome Metabólico
Resultados del portafolio dietario(soya, nopal, avena, chía) en parámetros del síndrome metabólico
CURVA DE TOLERANCIA A LA GLUCOSA
0
100
200
300
400
500
600
700
0 15 30 45 60 90 120
TIEMPO
INSU
LINA
MUI
/ML
CURVA DE TOLERANCIA A LA GLUCOSA
0
100
200
300
400
500
600
0 15 30 45 60 90 120
TIEMPO
INSU
LIN
A M
UI/M
L
• Disminuye la resistencia a la insulina
Concentraciones de insulina antes del inicio y después del tratamiento con el portafolio dietario (SNAC)
A Dietary Pattern Including Nopal, Chia Seed, Soy Protein, and Oat Reduces Serum Triglycerides and Glucose Intolerance in Patients with Metabolic Syndrome. Guevara M, Tovar AR, Torres N, J Nutr 142:64-69, 2012
PORTAFOLIO DIETARIO PARA SINDROME METABOLICO: proteína de soya, nopal, avena, semilla de chía
Disminuye la resistencia a la insulina
(37%)
Disminuye 21.8% la intolerancia a la
glucosa
Disminuye las concentraciones de
triglicéridos (15%) y proteína C reactiva
(33%)
Disminuye el peso corporal y
aumenta la citocina anti-inflamatoria
si se toma en cuenta la carga genética
A Dietary Pattern Including Nopal, Chia Seed, Soy Protein, and Oat Reduces Serum Triglycerides and Glucose Intolerance in Patients with Metabolic Syndrome. Guevara M, Tovar AR, Torres N, J Nutr 142:64-69, 2012
PD21.8%
Efectividad de una dieta individualizada para una enfermedad y población específica
Dieta reducida en energía (-500 kcal)Dieta baja en GS y COL(ATP III)
Portafolio dietario para SMSoya, nopal, avena, semilla de chía
Presencia del polimorfismo ABCA1R230C
Primera intervención
Segunda intervención
Presencia de una variante genética
Mercado potencial del portafolio dietario para síndrome metabólico
> 20 años:61,504,263 personas
Total de la población:103,263,388 personas
12% de la población >20 años
presenta el gen ABCA1 R230C:2,716,000 – 3,675,000
personas
36.8- 49.8%SINDROME METABOLICO:
22,633,568 – 30,629,122 personas
MERCADOPOTENCIALPARA EL DESARROLLO DE UN PRODUCTO
PERSONASMAYORMENTEBENEFICIADAS
PORTAFOLIO DIETARIO PARA OBESIDAD Y MICROBIOTA: Proteína de soya, nopal, chía, avena, inulina como prebiótico
Intervención integral para el control de la obesidad y síndrome metabólico
Portafolios dietarios para enfermedades específicas
DIABETES
Diabetes: 10 millones (diariamente mil personas son diagnosticadas)
PORTAFOLIO DIETARIO PARA DIABETES: nopal y proteína de soya
Indice glucémico (36.5) e insulinémico
bajo (36)
Disminuye las concentraciones de
incretinas peptido insulino trópico (GIP)
Es capaz de atrapar diferentes especies reactivas de oxigeno(anion superoxido, peroxido de
hidrogeno,radical hidroxilo, anión peroxinitrito)
Actividad antioxidante in vivo
PORTAFOLIO DEITARIO PARA DIABETES. Combinación proteína de soya + nopal
Desayuno alto en hidratos de Carbono
Desayuno alto en proteína (proteína de soya)
160 mg/dL riesgo microvascular
diabetes
160 mg/dl (riesgo microvascular)
135 mg/dl (riesgo arterial)
Patricia López, Edgar Pichardo, Armando Tovar, Nimbe Torres. Effect of Nopal on postprandial glucose, incretins and antioxidant activity in patients with type 2 diabetes. JADA 2013
Traduciendo la innovación en nutrición a la práctica
CONSUMIDOR
DESARROLLO DE NUEVOS PRODUCTOS
SOLUCIONES NUTRICIONALESPARA LA SALUD Y EL BIENESTAR
Para enfermedadeso grupos específicos
PRIORIDADES PARA LA INVESTIGACION EN NUTRICIONPARA PROPORCIONAR SOLUCIONES NUTRICIONALES
INFORMACION AL CONSUMIDOR
• PATENTES• COMERCIALIZACION
Con la ayuda de la Nutrigenómica y la Con la ayuda de la Nutrigenómica y la Nutrigenética se podrán:Nutrigenética se podrán:
Generar recomendaciones específicas sobre la composición de la dieta para el óptimo beneficio de cada individuo o “nutrición personalizada”
Agradecimientos Dr Armando R. Tovar Palacio M en C Claudia Marquez Dra Martha Guevara L en N Patricia López R M en C Azalia Avila QA Issac Viveros Dr José Pedraza Len N Lidia Gil Len N Isabel Medina Len N Natalia Vázquez Len N Edgar Pichardo Grupo Produce 2008, 2009, 2010 Instituto de Ciencia y Tecnología del D.F ( financiamiento, asesoria patente) ITESM (semilla de chía) Quaker (avena) Solae de EU (aislado de proteína de soya) Elaine Krull PhD Nutriva, Ags, Milpa Alta (nopal) American Soybean Association Medix
Preguntas o [email protected]