Interaccion genes nutricion

“Interacción nutrientes-genes
en la vida humana”
Escriba:
Ludólico, Jorge Raúl
Mitad de la segunda Década del Siglo XIX
Interacción nutrientes-genes en la vida humana - 2 / 10
Presentación
Este trabajo es el comentario del “Artículo de Revisión: Perspectivas presentes y futuras de la
Nutrigenómica y la Nutrigenética en la medicina preventiva”1; se contextualiza el artículo y se
explicitan los términos técnicos específicos2.
Sumario
Introducción..........................................................................................................................................3
Qué ciencia es la encargada del estudio?..............................................................................................4
Riesgo en Cardiocirculatorias...............................................................................................................5
Heredabilidad.......................................................................................................................................8
Factores No Genéticos: El Epigenoma.................................................................................................8
Factores No Genéticos: El Metagenoma..............................................................................................9
Discusión............................................................................................................................................10
1
2
De Lorenzo - Nutr. clín. diet. Hosp. 2012; 32(2):92-105
( www.delorenzo.es/articulos/cientificos/nutricion-clinica-y-dieteti.pdf )
Los terminos técnicos específicos se explicitan intercalados con indentación francesa y subrayados. Son
definiciones tomadas principalmente de los apuntes de clase y del glosario del National Human Genome Research
Institute (NHGRI) ( www.genome.gov/GlossaryS/ ) mas algunas fuentes generales de la web.
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Introducción
La influencia de la nutrición en la salud se conoce desde muy antiguo pero recién en el siglo XX se
dispuso de conocimientos teóricos, empíricos y epidemiológicos que permitieron dar cuenta de
relaciones tipo causales para generar recomendaciones de políticas públicas nutricionales.
El desarrollo paralelo de la industria alimenticia trajo dos consecuencias, por un lado la industria
pasó a ser un importante actor en la definición de las políticas públicas y por otro lado generó un
cambio en los hábitos alimenticios de la población cuyos efectos en algunos casos ha sido
fehacientemente demostrado como dañino para la salud y otros están aún en estudio y discusión.
El impacto de la nutrición en la salud se sabe es dependiente de la interacción entre los nutrientes y
la constitución genética del individuo y considerando que no habría dos individuos con idéntica
constitución genética, se abre el interrogante de cual puede ser la respuesta individual a
determinados nutrientes, lo que se conoce como “nutrición personalizada”. La posibilidad de
estudios en profundidad sobre este tema se abrió a principios del siglo XXI con el mapeo completo
del genoma humano.
Hay un largo camino metabólico entre un alimento antes de ser ingerido y la expresión fenotípica en
salud/enfermedad por la interacción con la constitución genética de un individuo en particular.
El artículo comentado aquí, expone los conocimientos actuales sobre el tema con sus certezas y
dudas, abriendo un amplio panorama para el mejoramiento de las acciones preventivas y correctivas
de muchas enfermedades.
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Qué ciencia es la encargada del estudio?
Tan complejo es responder a esta pregunta que el discurso científico incluye ahora el término
“Omicas” para referirse a un conjunto de ciencias nuevas que han “nacido” en un contexto
paradigmático de pensamiento complejo.
En principio puede decirse que del estudio se encargaría la Genómica Nutricional que puede
definirse como el estudio de las interacciones entre el genoma y los nutrientes, pero entendiendo
genoma como un concepto amplio que abarca no sólo al ADN, sino también al conjunto de ARN y
proteínas que se producen a partir de la información contenida en el ADN cuyos estudios
específicos son objeto de otras ciencias.
Una ciencia “Omica” sería aquella que abarca “Todo lo relacionado con XYZ” siendo XYZ una
especificación de los que se quiere estudiar.
Siguiendo el dogma central de la biología molecular, en el largo camino de la interacción nutrientesgenes estarían involucradas como mínimo las siguientes ciencias: Epigenética, Transcriptómica,
Proteómica, Metabolómica. (Fig 1)3
Además se consideran también en los estudios de “Genómica Nutricional” al conjunto de
metabolitos que se incorporan en la dieta y/o se producen a través de la actividad del metabolismo
(metaboloma); lo cual lleva a tener en cuenta también al Microbioma del cuerpo humano (conjunto
de bacterias, hongos y microorganismos en general que conviven en nuestro cuerpo).
3
Sanhueza J., Valenzuela A. -Nutrigenómica: revelando los aspectos moleculares de una nutrición personalizada en
Rev Chil Nutr Vol. 39, Nº1, Marzo 2012.
(www.academiadefarmaciadearagon.es/docs/Documentos/Documento73.pdf)
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La Genómica Nutricional puede verse desde dos enfoques complementrios; (ver fig. 2)4 desde la
Nutrigenética que “caracteriza cómo las distintas variantes del genoma humano influyen en la
respuesta del organismo a los nutrientes, y a cómo aumentan o disminuyen el riesgo a padecer
enfermedades relacionadas con la nutrición”; o desde la Nutrigenómica entendiendo “cómo los
nutrientes que incorporamos con la dieta influyen en la homeostasis celular, alterando la actividad
génica, la producción de proteínas y/o la producción de metabolitos”
Figura 2
Existen por tanto múltiples posibles combinaciones entre nutrientes, ADN, ARN, proteínas y
metabolitos, cuya interacción en las células del cuerpo humano y su efecto en la salud es el primer
objetivo de la Genómica Nutricional y cuyas recomendaciones terapéuticas personalizadas pueden
ser diferentes de las recomendaciones públicas a nivel poblacional. Para entrar en el tema se
comenta el caso del Riesgo por hipertensión.
Riesgo en Cardiocirculatorias
Con eje en el Estudio de Framingham5 se han identificado dos elementos con estrecha relación con
la alimentación y correlación positiva en el riesgo de padecer enfermedades cardiocirculatorias, que
son “las grasas” y la hipertensión vinculadas al colesterol que obstruiría la circulación.
Basado en este estudio (y la oportunidad de la industria farmacológica para bajar la hipertensión y
disolver el colesterol) se generaron recomendaciones públicas preventivas que llevaron a bajar la
4
5
Artículo de Revisión comentado
http://www.framinghamheartstudy.org/about-fhs/about-spanish.php
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ingesta de grasas y evitar la sal.
Habría al menos dos lineas de trabajo que cuestionarían este enfoque;
1) El Dr. Rath6 halló la relación entre las enfermedades del corazón (cardiovasculares) y la carencia
de vitaminas. Sus conocimientos han demostrado que las enfermedades cardiovasculares tienen la
misma causa que el escorbuto clínico, una carencia de vitamina C en las células que forman la pared
arterial.
2) El Dr. Campell7 realiza un estudio correlacionando datos epidemiológicos con datos de
laboratorio y entre otras cosas indica “...todos los debates sobre la dieta estaban casi centrados en
las grasas y el colesterol.… “los malos de la película”..... Sabemos ahora que la atención prestada a
las grasas y al colesterol no estaba bien enfocada. Lo que nadie estaba dispuesto a admitir era que
ambos eran meros indicadores de la ingesta de alimentos de origen animal”
En otras palabras, a la recomendación pública, (fomentada por una interpretación conveniente según
la industria farmacológica del estudio de Farminghan) habría que sumarle como mínimo las
carencias de Vitamina C y el exceso de productos de origen animal.
Pero lo que ahora se suma con el enfoque de la Genómica Nutricional, es que la respuesta de
diferentes genotipos a la hipertensión varía con la ingesta de grasa y este sería un ejemplo en el que
la recomendación pública puede diferir de la recomendación personalizada.
Figura 3
6
7
www.alianza-dr-rath-pro-salud.org/investigacion/instituto.html
Campell, C; Campell T. -El estudio de China ( goo.gl/vtcaJ2 )
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En la fig. 3 se observa la respuesta de individuos que difieren en su constitución genética para el caso del
gen APO15 del cromosoma 11
Del Articulo de revisión comentado
“el efecto de la cantidad de grasa ingerida sobre la presión arterial interacciona con la
variación presente en el gen APOA5 del cromosoma 11. En concreto, con el
polimorfismos rs3135506 (C/G), un polimorfismo no sinónimo que afecta al codón 19 de
la secuencia génica. Este codón puede ser TCG o TGG, según la variante del
polimorfismo presente en dicho gen. El codón TGG presenta en su segunda posición la
variante más frecuente, G, y codifica para Triptófano (W). El codón TCG contiene la
variante menos frecuente, C, y codifica para Serina (S).
Este cambio S19W entre un aminoácido polar (Serina) y no polar (Triptófano)
probablemente tiene importantes implicaciones en la estructura de la proteína, y por tanto
en su actividad funcional. A nivel epidemiológico, se observó que en aquellos individuos
homocigotos GG, una ingesta de grasa superior al 30% de la energía total ingerida estaba
asociada significativamente a una mayor presión arterial. Sin embargo, en los individuos
que poseían al menos una C en una de las dos posiciones homólogas del polimorfismo
(individuos CG o bien CC) se observaba lo contrario, es decir, una menor presión arterial
asociada a una ingesta de grasa de más del 30% de la energía dietaria”
Gen: Secuencia de ADN que codifica información para la síntesis de alguna proteína, se lo considera la unidad de
codificación de la información que se transmite de padres a hijos.
Polimorfismo: Un polimorfismo implica Una de dos o mas Variantes de una secuencia de ADN en particular y que
afecta al menos al 1% de la población. Puede ser de una base (SNP) o de una larga secuencia
(alteraciones en el numero de copias).
Codón: El código genético describe la relacion entre la Secuencia de bases del ADN (A, C, G y T) y la secuencia
correspondiente de la proteina que codifica. El Codón es una secuencia de tres Nucleótidos de ADN o
ARN que corresponden a un aminoácido específico. La Célula lee la secuencia del gen en grupos de tres
bases. Existen 64 codones diferentes. Las bases en realidad son 5 Adenina, en ADN y ARN; Guanina, en
ADN y ARN; Citosina, en ADN y ARN; Timina, exclusivamente en el ADN y Uracilo, exclusivamente
en el ARN.
Triptofano: aminoácido esencial para el ser humano
Serina: aminoácido no esencial para el ser humano
Del análisis del gráfico se puede concluir que las recomendaciones de bajar el consumo de grasas
para favorecer la baja de presión (y disminuir el riesgo cardiovascular) serían válidas para los
individuos GG pero no para los que tienen una C en el codón. La justificación del “error” en la
recomendación pública vendría por el hecho de ser mayoría los que codifican GG, con lo cual se
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genera una recomendación de efecto positivo a nivel poblacional pero negativo a nivel de los
individuos que codifican “C”
Heredabilidad
Una paradoja esta siendo que mientras se descubren cada vez más variantes genéticas asociadas a
ciertas enfermedades, la variación genética interindividual estaría explicando solo un bajo
porcentaje de las enfermedades.
Por un lado se ha intentado explicar esto refiriendo a que lo que realmente se estaría
correlacionando son los marcadores que se usan para detectar las secuencias genéticas pero por otro
lado los tests de asociación y los GWAS han ampliado la visión más alla de un enfoque
determinista, hacia un visión de probabilidades que se pueden activar o desactivar por factores no
genéticos.
Test de asociación genética. Estos estudios se basaban en secuenciar el ADN de un gen sospechoso de estar implicado
en la enfermedad, en personas enfermas y personas sanas, e intentar encontrar qué mutación aparece
más frecuentemente entre las personas enfermas. Estos estudios de asociación se pueden ampliar para
incluir más de un gen sospechoso, aumentando la posibilidad de dar con la mutación culpable de la
enfermedad.
GWAS: La llegada de las Técnicas de Secuenciación de Nueva Generación (en inglés NGS: Next-Generation
Sequencing) en los últimos años, ha permitido que secuenciar un genoma ya no sea un proceso tan
costoso en tiempo y dinero. Gracias a esto, se ha podido pasar de los estudios de asociación de genes
candidatos a los estudios de asociación de todo el genoma, conocidos como GWAS (por sus siglas en
inglés, Genome-Wide Association Studies). Los GWAS presentan la ventaja de que no hace falta tener
un gen candidato, es decir, no se requiere una hipótesis previa de asociación entre un gen y una
enfermedad. Por tanto, los GWAS, como su propio nombre indica son estudios en los que se examinan
todas las mutaciones presentes en el genoma, aumentando la probabilidad de encontrar el gen, o los
genes, causantes de una determinada enfermedad.
Factores No Genéticos: El Epigenoma
El dogma central de la biología fue el paradigma que postulaba una relación causal para la
interacción genes-medio ambiente (con un modelo típico como el de la fig.1), dónde “la variación
heredable que se observaba en poblaciones era debida a cambios en la secuencia del ADN, que
producían un cambio en la proteína derivada de dicha secuencia (para el caso de regiones
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codificantes) y de ese cambio se derivaba un efecto a nivel fenotípico”.
Con la aparición de la Epigenética ha cambiado este concepto, “los cambios epigenéticos (no de
secuencia) pueden también modificar un determinado fenotipo, pero no lo hacen a través del
cambio de la forma o de la función del producto de la actividad génica (como hacen los cambios en
la secuencia de ADN), sino a través de la alteración de la secuencia temporal de dicha actividad, y
de la cantidad de producto generado”
Cambios epigenéticos: aquellas alteraciones del ADN que no implican la modificación de su secuencia de bases
nucleotídicas. Estos cambios consisten en marcas químicas que influyen en la función génica, es
decir, en la determinación de dónde y cuándo un determinado gen debe activarse. Las bases
moleculares de este mecanismo epigenético de modificación de la actividad génica son varias,
aunque las mejor estudiadas son la metilación del ADN y la modificación de las histonas
Es de suma importancia encontrar que hay nutrientes epigenéticamente activos y que coinciden con
nutrientes que se sabía eran beneficiosos para la salud, como ser: **algunos polifenoles (la
genisteína de la soja y la epigalocatequina del té verde) que son inhibidores de las ADNmetiltransferasas (DNMT, enzimas que catalizan la metilación del ADN), ** el resveratrol
(antioxidante presente en el vino tinto), **los isotiocianatos (presentes en alimentos como el
brócoli, las coles de Bruselas o la coliflor) inhiben la actividad de las histonas deacetilasas (HDAC,
modificadores de histonas).
Estos componentes bioactivos de los alimentos podrían explicar la clara asociación observada entre
su consumo y la disminución del riesgo de padecer varios tipos de cáncer.
Factores No Genéticos: El Metagenoma
El Articulo de revisión, alerta sobre los descubrimientos de la importancia del microbioma humano
en especial el alojado en el tracto digestivo con “importantes efectos a nivel nutricional, fisiológico
e inmunomodulador”, identificando tres comunidades diferenciadas y con procesos metabólicos
distintos y por ende un aprovechamiento diferencial de los nutrientes.
El estudio de obesidad de los ratones se explica por una diferencia en la composición del
microbioma intestinal.
Esta linea de trabajo empezaría a dar una respuesta desde la “ciencia dura” a los consejos naturistas
de depuración del organismo y alcalinización de la dieta para cambiar la flora intestinal con
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supuestos beneficios para la salud, que la práctica empírica viene proponiendo desde tiempos
remotos.
Discusión
Se propone que la interacción genética-nutrición no es lineal y hay tres grandes participantes:
1. El Genoma Humano, con mayúsculas, en su versión más amplia, que incluye genoma,
epigenoma, transcriptoma, proteoma y metaboloma.
2. El genoma de nuestros alimentos, seres vivos, y como tales poseen un genoma que sintetiza
moléculas bioactivas para su uso particular, pero que por similitud estructural, pueden llegar a
interferir con el metabolismo humano.
3. El genoma de la microbiota humana. El 90% de las células del cuerpo humano son bacterias, y
sólo un 10% son células humanas.
Como se puede apreciar las interacciones son complejas, de tipo probabilístico no causales e
involucran múltiples posibilidades de patentes en la industria médica, farmacéutica y agrícola, por
lo cual el artículo de revisión alerta sobre los problemas éticos que pueden surgir con el manejo de
estas investigaciones.