NUTRIGENÓMICA Paula Armesto

FOOD TRENDS90’Alimentos SIN

00’Alimentos CON

ALIMENTOS FUNCIONALES (NUTRACÉUTICOS, PRE/PROBIÓTICOS)

Problemas de Salud Pública Japón (1980) – concepto de "Alimentos para Uso Específico en la Salud” EEUU (1996) – FDA obliga a fortificar con ácido fólico los productos derivados de cereales

Proyecto Genoma Humano (2001) y HapMap (2005): información clave y herramientas

NUTRIGENÓMICA

Interacción entre la nutrición y el genoma de un individuo (Davis and Hord, 2005)

ESTUDIOS DE ASOCIACIONDESCRIPCIÓN DEL FENOTIPO variables cuantitativas: IMC y peso (caracteres

métricos) DISEÑO DEL ESTUDIO Cohorte MUESTRA 39.342 Islandeses, 2.998 Holandeses, 1.890

Americanos caucásicos, 1.160 Afro americanos.

SELECCIÓN DE MARCADORESSNPs asociados a la Obesidad (GWAs población

danesa y estudios de GIANT consortium) GENOTIPADO Y ANÁLISIS DE DATOS10 SNPs con GWA significativa para IMC y peso

(p<0.05) OR obtenidos para cada SNP entre 1.07 y 1.27 Su efecto sólo explica una pequeña porción de

la variación entre individuos en el desarrollo de Obesidad

Caracterizar el resto de la respuesta a la dieta ENFOQUES

Targeted Approaches/Analysismedida cuantitativa de un metabolito, proteína especifica o transcrito partiendo de una hipótesis concreta

Holistic Approaches/Analysis no se selecciona ningún componente a piori, sino que se plantea una intervención nutricional y se estudian los cambios a nivel global = BIOLOGÍA DE SISTEMAS

Análisis Holístico: BIOLOGÍA DE SISTEMAS

1.NUTRITRANSCRIPTÓMICA

MUESTRAS biopsias de tejidos, líneas celulares,

células sanguíneas (menos eritrocitos)

TÉCNICASMICROARRAYS: perfil mRNA vs perfil basal RETROTRANSCRIPCIÓN PCR A TIEMPO

REAL: quantificación de la sub/sobre expresión

Objetivo: estudiar la expresión de genes relacionados con los efectos del síndrome metabólico como respuesta al consumo de VOO para aplicación preventiva en CVDProcedimiento:1. Microarray para seleccionar los genes sobre/subexpresados respecto la situación basal2. Retrotranscripción y PCR Real Time de cada gen candidato3. Relación del transcriproma con biomarcadores: Nivel de Insulina, Glucemia, perfil lipídico y marcadores de estrés oxidativo en sangre

2.NUTRIPROTEÓMICAPAPEL CENTRAL DE LAS PROTEINAS EN LA NUTRICIÓNTransportadores (absorción intestinal, distribución y transporte en

sangre)Enzimas (metabolismo en tejidos)Proteinas de intercambio (excrecion en el túbulo renal)

MUESTRAS: biopsias de tejidos, líneas celulares, fluidos (sangre, orina)

TÉCNICAS PROTEIN MAPPING/PROFILES : detección de cambios en variedad y

abundancia relativa Separación mediante técnicas de Electroforesis (2DE) o CromatografíaIdentificación por técnicas de Espectrometría de Masas

PROTEOMICA FUNCIONAL: Interacciones entre proteínas, con metabolitos o ingredientes bioactivos

Métodos de interactómica Cambios postraduccionales

Arrays proteicosRECAMBIO PROTEICO Seguimiento de isótopos estables para la determinación de la tasa de

recambio proteico (SILAC)

APLICACIONES• Estudios de patofisiología en estados de defícit

nutricionalProteoma renal de ratón sometido a deprivación prolongada de K+ (Go t

al.2005) Identificación por MS de 33 proteínas diferentes al proteoma basal, parte

enzimas involucrados en la alcalosis metabólica

• Efecto de suplementos dietéticos en individuos enfermos

Caracterización del perfil proteico del plasma de pacientes en hemodiálisis. Normalización de los niveles de algunos polipéptidos por suplementación con vitamina C (Weissinger, 2006)

• Efecto de suplementos dietéticos en individuos sanosCaracterización del perfil proteico del plasma de individuos con suplementación de

-tocoferol. Obtención de niveles incrementados de Apo A1 (Aldred et al, 2006)

• Efecto del exceso dietético en individuos sanos

3.NUTRIMETABOLÓMICAPUNTO FINAL DE LA INTERACCIÓN NUTRICIONAL

Genoma del individuo x Genoma de su Microbiota intestinal+ factores ambientales (alimentos, hábitos, estilo de vida…)

MUESTRA Orina, sangre, CO2 exhalado

TÉCNICASCONCENTRACIÓN FINAL DE UN METABOLITO Resonancia Magnética Nuclear (NMR) Para generar perfiles

metabólicos de matrices complejas

CAMBIO EN SU CINÉTICA Espectrometría de Masas para medir incrementos mediante Isótopos

estables

Objetivo: valorar el efecto del contenido proteico de una comida en la acumulación u oxidación de las grasas de estaProcedimiento:1. Cuantificación del 13C procedente de la oxidación de ácidos grasos por Espectrometría de Masas (en CO2 exhalado)3. Comparación del 13CO2 exhalado como respuesta a ingesta pobre en proteínas vs ingesta corregida en proteínas

IMPORTANCIA DEL MICROBIOMADIETA > selección de microflora intestinal > -biodisponibilidad de nutrientes-Interacción de rutas metabólicas no relacionadas APLICACIONESCaracterización de interacciones microbioma-metabolismo huésped y mejora de alimentos pre/probióticos para grupos de población concretos

LIMITACIONES ACTUALES- Obtención de muestra “viva” limitada por restricciones éticas y cuantitativas.- No se pueden analizar tejidos vitales humanos- ¿Cuándo tomar las muestras de transcritos, proteinas y metabolitos?

-Baja reproducibilidad entre ensayos intra e Inter laboratorio.Fuentes de variabilidad : muestra biológica + error humano/técnico-Intervención dietética atenuada por homeostasis

-Interpretación de datosDifícil integración de la información a todos los niveles

NECESIDADES

Mejoras tecnológicas para los ANALISIS TEMPORALES-ESPACIALES: - Sistemas miniaturizados para aprovechar las muestras vivas escasas

- Dianas mejoradas que aporten información lineal de la expresión- Mejoras software y procesadores de datos

ESTANDARIZACIÓN METODOLÓGICA Y DE DATOS: MIAME, MIAPE, MIMIx, SMRS

PLATAFORMAS ACTIVAS EN NUTRIGENÓMICA

• NCMHD Center of excellence in nutritional genomics (Univ. California, Davis)

• NuGO The European Nutrigenomics Organisation• GOLDN project (Genetics of Lipid Lowering Drugs and Diet Network)

Caracterizar enfermedades relacionadas con la nutrición DIAGNÓSTICO

PREVENCIÓN (dieta personalizada)

Justificar el uso de Alimentos funcionales

-Xuewu Zhang, Yeeleng Yap, Dong Wei, Gu Chen, Feng Chen. Novel Omics Technologies In Nutrition Research. Biotechnology advances, 2007- Florian J. Schweigert. Nutritional Proteomics: Methods and Concepts in Nutritional Science. Annals of Nutrition and Metabolism, 2007- Serge Rezzi, Ziad Ramadan, Laurent B.Fay, and Sunil Kochhar. Nutritional Metabonomics: Applications and Perspectives. Journal Of Proteome Research, 2006