martes, 1 de mayo de 2012

Nutrigenómica: MI PASIÓN

Resumen

El Círculo de Innovación en Biotecnología
(CIBT), iniciativa del Sistema madri+d en el que participa
el Consejo Superior de Investigaciones Científicas,
las Universidades Autónoma y Complutense de Madrid
así como el Parque Científico de Madrid, ha elaborado
el informe titulado “Panorama actual de la Nutrigenómica”.
Dicho trabajo se ha realizado a petición y en
colaboración con la Sociedad Española de Dietética y
Ciencias de la Alimentación (SEDCA), en el que se
muestra la situación actual de la Nutrigenómica, así
como sus aplicaciones empresariales. Los principales
resultados se recogen en este artículo, pudiendo consultarse
en informe completo en la página www.madrimasd.
org/biotecnologia

Introducción

1. GENÓMICA Y NUTRIGENÓMICA

El Proyecto Genoma Humano (PGH) nació en un
marco de revolución científica propuesto en la década
de los ochenta con el objetivo de cartografiar el conjunto
de las instrucciones genéticas del ser humano, es
decir, el mapeo de los genes y sus marcadores aprovechando
los avances conseguidos en el campo de la genómica
(especialmente, en el análisis de secuenciación),
así como los avances en bioinformática. Su inicio
se realizó formalmente en 1990 y finalizó en 2003 gracias
a la amplia colaboración internacional. Este hecho
ha supuesto una nueva página en la historia científica,
ya que ha abierto un amplio abanico de desarrollos
biotecnológicos, dando respuestas y generado nuevos
interrogantes.
El desarrollo de la genómica comprende el estudio
de todas las secuencias de nucleótidos presentes en
los cromosomas de un organismo. Con la ejecución del
PGH, ahora se conoce que el número total de genes codificadores
de proteínas en los humanos oscila entre los
20 y 25 mil. El interés se centra actualmente en el reconocimiento
de los genes que podrían estar relacionados
con el desarrollo de enfermedades o rasgos morfológicos
modificados debido a sus mutaciones.
El desarrollo de este proyecto significa, además de la
apertura de nuevos caminos para el desarrollo de la genética,
una vía para prevenir y mejorar los tratamientos
de enfermedades crónicas y hereditarias que amenazan
la salud pública. Actualmente se dispone de una amplia
información sobre los complejos procesos biológicos a
nivel molecular, determinando qué genes se activan o
se bloquean, qué proteínas se producen y cómo éstas
influyen en los procesos metabólicos. También se han
abierto nuevas perspectivas sobre la forma en que las
distintas variaciones genéticas entre cada individuo y
los distintos factores ambientales pueden modificar estos
eventos moleculares e influir en la respuesta individual
al estilo de vida o a los distintos tratamientos tanto
dietéticos como farmacológicos.
Fue a partir del desarrollo de la farmacogenómica sobre
la que se ha desarrollado posteriormente el estudio
de la interrelación entre genes, dieta y enfermedad, desarrollando
el reciente campo de la genómica nutricional
o lo que se ha dado en llamar nutrigenómica
y nutrigenética.
Esta nueva disciplina científica hace confluir la nutrición
y la genética, investigando cómo las distintas variaciones
genéticas individuales participan en la compleja
interacción entre la sensibilidad a los nutrientes y
las enfermedades.
La genómica nutricional supone una modalidad de investigación
en nutrición con la que se vislumbra un futuro
prometedor junto con la aparición de nuevos
retos con el objetivo de mejorar la salud y prevenir enfermedades
relacionadas con el tipo de alimentación y
estilos de vida.

2. REVISIÓN DE LA NUTRIGENÓMICA

La relación existente entre la dieta y los efectos sobre
la salud son innegables y demostrados a lo largo de
la historia. Entre las investigaciones que demuestran
esta influencia, se pueden mencionar varias investigaciones
realizadas con distintas poblaciones de referencia.
Entre ellos, un estudio británico que efectuó un seguimiento
durante 17 años a unos 11.000 individuos
con dieta vegetariana con el objetivo de determinar la
relación entre distintos productos de la dieta y la frecuencia
de mortalidad por distintas causas. Los resultados
mostraron una reducción entre el 21-24% de mortalidad
por enfermedad crónica (2).
De la misma forma, se han desarrollado otros trabajos
que han analizado los datos de cinco estudios prospectivos
que abarcan un total de 76.000 pacientes durante
10 años, llegando a los mismos porcentajes de
reducción de mortalidad pero restringido exclusivamente
a aquellas personas que mantenían ese tipo de dieta
vegetariana durante al menos 5 años.(3)(5)
Todas estas investigaciones en torno a la nutrición
hasta la fecha han contribuido a definir recomendaciones
o guías dietéticas basadas en las mejores pruebas
científicas disponibles con el objetivo de mejorar la salud
de la población general o sectores de población con
riesgo de sufrir ciertas enfermedades concretas.
En todo caso, es indiscutible que las orientaciones
nutricionales actuales no tienen en cuenta las diferencias
que se producen en la respuesta de cada individuo
a la ingesta de los mismos nutrientes.
Existen muchos estudios que evidencian la forma diferente
de respuesta de distintos individuos a las mismas
dietas. Por ejemplo, el sodio aumenta la presión
arterial en determinadas personas y en otras apenas
tiene influencia. Otro caso evidente es la capacidad
para reducir el colesterol, la cual parece estar sujeta a
influencias genómicas, lo que produce distintas respuestas
a las mismas pautas dietéticas. Cuando un grupo
de personas sigue durante un periodo de tiempo
una dieta terapéutica para reducir el nivel global de colesterol
en sangre, ciertos individuos tienen un beneficio
drástico a nivel metabólico, mientras que otros no
obtienen ninguna respuesta.
Esta gran variabilidad en la respuesta, puede alterar
enormemente la eficacia de las recomendaciones nutricionales
generales que se han realizado tradicionalmente
cuando éstas se trasladan a escala individual. Las investigaciones
actuales sugieren que, a pesar de que
existe un conjunto de pautas alimentarias generales
para toda la población, puede que no se adecuen a las
necesidades de todo el mundo. Las distintas variaciones
genéticas condicionan diferencias en los requerimientos
nutricionales y los distintos genotipos contribuyen a la
mayor o menor predisposición a sufrir ciertas enfermedades
crónicas.
Por tanto este nuevo campo de la genómica se puede
definir como la aplicación de la genómica funcional a
la investigación nutricional(9), para comprender de que
manera los nutrientes influyen sobre los procesos metabólicos
y de que manera la carga genética y la dieta influyen
en la aparición o prevención de enfermedades.
Muchos autores distinguen dos términos dentro de
esta disciplina general, la nutrigenómica y la nutrigenética,
dos dimensiones que abordan los aspectos mencionados
sobre la genómica nutricional.
Por un lado, la nutrigenética estudia el efecto de la
variación genética en la interacción entre dieta y enfermedad,
identificando y caracterizando las variaciones
genéticas asociadas a las diferentes respuestas frente a
los nutrientes. Su objetivo es formular recomendaciones
en relación a los riesgos y beneficios de utilizar dietas
o compuestos nutricionales específicos para cada
persona. Este término se suele vincular a la idea de
“nutrición personalizada” o “nutrición individualizada”(
9). Un ejemplo serían las diferentes respuestas de
los individuos a los mismos nutrientes obteniendo diferentes
valores de colesterol en sangre y presión arterial
debido a sus variaciones genéticas.
Por otro lado, la nutrigenómica se podría definir
como el estudio del efecto que producen los nutrientes
sobre la expresión génica, conformando un perfil metabólico
en cada individuo (proteínas, metabolitos, etc),
intentando estudiar la prevención de patologías por
medio de la dieta. La progresión desde un fenotipo
sano a un fenotipo de enfermedad crónica puede explicarse
por cambios en la expresión genética o por diferencias
en las actividades de proteínas y enzimas, y los
componentes de la dieta directa o indirectamente regulan
la expresión de esa información genética.
La genómica nutricional ha suscitado ya un gran interés
y un alto nivel de expectación, sin embargo las investigaciones
que analizan las interacciones nutrientegen
se han iniciado hace relativamente poco tiempo.
Esta situación posiciona a la comunidad científica lejos
todavía del entendimiento completo de los mecanismos
responsables de la variabilidad de respuesta a la dieta
en cada individuo, por lo que la puesta en práctica de
los estudios realizados han sido controvertidos y no del
todo concluyentes.
Cada vez hay más evidencias de que los nutrientes
interaccionan directamente con los genes y todo parece
indicar que ciertos alimentos con compuestos bioactivos
son capaces de interactuar con regiones del genoma
consiguiendo una acción protectora frente a
mecanismos de iniciación de algunas enfermedades,
mientras que otros pueden provocar el efecto contrario.
Sin embargo, estos estudios no tienen una aplicación
universal, ya que existen variaciones genéticas en las
que la relación entre nutriente y genes no actúan bajo
los mismos parámetros.
El aporte prometedor de esta modalidad de investigación
en nutrición vislumbra nuevos retos para determinar
qué genes están relacionados en los distintos
procesos nutricionales. Una vez se consiga avanzar lo
suficiente en este ámbito, se podrán precisar dietas en
función de los requerimientos específicos de cada persona
a partir de la información contenida en su genoma
y potencialmente permitirá determinar una nutrición
óptima o nutrición personalizada para las
poblaciones con características comunes, grupos particulares
e individuos.

2.1. Polimorfismos (SNPs) y mutaciones

De los 3 mil millones de pares de bases del ADN humano,
el 99,9% de las secuencias de ADN son idénticas,
sin embargo esas diferencias entre los distintos individuos
tienen una elevada significación biológica(13)
y son las que determinan las diferencias fenotípicas.
Nuestro código genético es lo que nos hace ser, compartiendo
genes y funciones, aunque cada uno de nosotros
es único y diferente, lo cual se expresa por las
mínimas variaciones genéticas existentes.
La forma más común de variabilidad genética son los
polimorfismos de un solo nucleótido (SNP por sus siglas
en inglés “Single Nucleotide Polymorphism”) que
hacen referencia a la variación que afecta a un solo nucleótido
en la secuencia de ADN entre los individuos de
una población. Este tipo de variaciones debe darse al
menos en un 1% de la población para considerarse
como un SNP.
Sin embargo, generalmente también se consideran
SNP los cambios en unos cuantos nucleotidos, además
de pequeñas inserciones y deleciones, que incluyen pequeñas
secuencias de nucleótidos que se repiten, pérdidas
de bases o cambios de posición.
Existe una confusión a la hora de caracterizar las distintas
variantes genéticas identificadas en los distintos
estudios como SNPs o mutaciones. Las mutaciones
implican algún cambio en el material genético, que puede
ir desde un simple nucleótido a una pérdida importante
del material genético, por tanto engloban también
a los SNPs. Normalmente las mutaciones son consideradas
patológicas o anormales, mientras que los SNP se
pueden considerar variaciones normales en la secuencia
del ADN entre unos individuos y otros. Se podría decir
que la mayoría de los SNP proceden de mutaciones silentes,
representando más del 90% de todas las variaciones
genómicas humanas. Éstos aparecen cada 100 a
300 bases de promedio, estimándose que el genoma
humano contiene sobre los 10 millones de SNPs.
Para evitar este tipo de confusiones, algunos autores
utilizan el término “variante alélica” para referirse a la
alteración de la secuencia normal de un gen sin tener
en cuenta el número de nucleótidos alterados, su frecuencia
ni su asociación fenotípica, refiriéndose a las
variantes alélicas patológicas como mutaciones.
El desafío de la investigación actual parece encaminado
a detectar esas variantes alélicas clave que
pueden ser sensibles al efecto de un componente dietético
determinado, alterando la respuesta metabólica
de un individuo para determinar el impacto de su variación
sobre salud y enfermedad.
Una parte importante del conocimiento actual que relaciona
la ingesta dietética con el fenotipo y el riesgo de
sufrir enfermedades deriva de estudios poblacionales
basados en la detección de un gen o variantes alélicas
y su interrelación con otro genes, nutrientes y la
aparición de la enfermedad.
Esto ha llevado a la clasificación de las enfermedades,
desde este punto de vista, como enfermedades
monogénicas, cuando están determinadas por un
solo gen (fenilcetonuria, intolerancia a la lactosa, enfermedad
celíaca, hipercolesterolemia, etc), o como multifactoriales,
cuando su expresión esta determinada
por una combinación de varios genes y otros factores
ambientales (enfermedades cardiovasculares, cáncer,
osteoporosis, enfermedades neuronales, etc).
Los resultados obtenidos en las enfermedades monogénicas
parecen ser más convincentes que los relativos
a las multifactoriales, ya que en principio, es más fácil
la comprensión de las interacciones genéticas que determinan
la expresión de esas enfermedades. Por otro
lado, la mejoría en el entendimiento de las enfermedades
monogénicas puede ayudar a avanzar en el campo
de las interacciones más complejas entre varios genes
y factores ambientales implicados en la expresión de
enfermedades multifactoriales.
En cualquier caso, parece que esta clasificación es
una simplificación de la realidad y todavía se está lejos
de tener una comprensión plena de la situación. Las enfermedades
monogénicas clásicas evidencian muchas
diferencias entre individuos con la presencia del mismo
gen, por lo que la interacción con otros genes, agentes
modificadores, factores ambientales, etc., también parecen
influir en distintas direcciones.
A pesar de esta simplificación teórica y el limitado número
de estudios, las pruebas sobre las interacciones
gen-dieta para enfermedades multifactoriales como las
enfermedades cardiovasculares y el cáncer son abundantes y muy prometedoras. Los investigadores creen
que a lo largo de esta década se conseguirá un alto grado
de comprensión de estas interrelaciones, aunque
parece indiscutible que para obtener datos aplicables a
la población, éstos deben ser aún validados por más
datos científicos sólidos.

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