LA DIETA MEDITERRANEA DESDE LA PERSPECTIVA DE LA GENOMICA

NUTRICIONAL

Aceite de oliva

Nuez de nogal (Juglans regia)

DIETA MEDITERRANEA

Estruch et al. 2013

Almendras, avellanas

Aceite de oliva

Nuez de nogal (Juglans regia)

DIETA MEDITERRANEA

Almendras, avellanas

• Contienen bajas cantidades de ácidos grasos saturados

• En la almendra y la avellana, los AG monoinsaturados son los mayoritarios (32-45%)

• En la nuez, los AG poliinsaturados como linoleico (18:2, n-6) y α-linolénico (18:2, n-3) son los mayoritarios (47%)

• Los frutos secos también contienen cantidades relevantes de fibra, minerales, folato (avellana), α-tocoferol (almendra), esteroles (almendra), serotonina (nuez), aminoácidos esenciales (Trp, Arg), bajo contenido en sal.

• El ácido graso mayoritario es el ácido oleico (18:1, n-9)

• Baja proporción de ácidos grasos saturados. Ausencia de colesterol.

• En la fracción minoritaria no-saponificable presenta compuestos fenólicos como el tirosol y el hidroxitirosol, tocoferoles (α-tocoferol), pigmentos y esteroles

Fru

tos

seco

s

EFECTO DE LOS ALIMENTOS EN LA SALUD HUMANA

NUTRIENTES

ALIMENTOS Nutrientes + compuestos bioactivos + microestructura

DIETA Patrón de consumo de alimentos Decisiones sobre el tipo de comida, tamaño de raciones, la temporalidad de las comidas

INTERACCION GEN x NUTRICION

EFECTOS DE LOS ALIMENTOS Y LA DIETA EN LA SALUD

DIETA

DISCIPLINAS “-OMICAS” (ENFOQUE GLOBAL): GENOMA: Secuencia completa de ADN (3x109pb) GENOMICA EPIGENOMA: Marcas que señalan y regulan la expresión génica TRANSCRIPTOMA: Patrón de expresión global de genes PROTEOMA: Conjunto de todas las proteínas METABOLOMA: Conjunto de todos los metabolitos

Respuesta específica de cada persona

DEPARTAMENTO DE GENETICA (Años 90s)

DEPARTAMENTO DE GENOMICA (Siglo XXI)

APOA1

APOA1

GEN A VARIABLE

RELACIONADA CON LA SALUD

GEN B

PERFILES GLOBALES GENOMICOS/

EPIGENOMICOS/ TRANSCRIPTOMICOS ...

DIETA

VARIABLE RELACIONADA CON LA SALUD

TECNOLOGIA MASIVA

Science Sept 6, 2012

• KBCDK-kinase: quinasa de la enzima deshidrogenasa de cetoácidos ramificados

• BCAA: Aminácidos de cadena ramificada (valina, leucina e isoleucina)

Heinecke. JEM 2006

ATEROSCLEROSIS: BASE PATOLOGICA DE LA ENFERMEDAD CARDIOVASCULAR

• Metabolismo lipidico • Estrés oxidativo • Inflamación crónica • Susceptibilidad frente trombosis

Daño endotelial se produce por factores de riesgo clásicos (tabaquismo, presión arterial, colesterol, triglicéridos…)

Acumulación y oxidación del colesterol-LDL en el espacio subendotelial

Activación del endotelio produce citoquinas que atraen

células mononucleares que se transforman en macrófagos e inician un proceso inflamatorio

NUTRIGENÉTICA: Disciplina que identifica y caracteriza las variaciones de secuencia de DNA que tienen influencia sobre la respuesta frente a nutrientes

¿Qué característica genética hace que respondamos de forma diferente frente a los alimentos?

NUTRIGENÓMICA: disciplina que estudia la influencia de los nutrientes en la regulación de la expresión de los genes

¿De qué manera los alimentos modulan la expresión génica?

NUTRIGENETICA Polimorfismo -1131C>T de APOA5 en hipertrigliceridemia

PORTADORES ALELO -1131C

NO-PORTADORES

• APOA5 es uno de los genes cuya variación de secuencia se ha asociado significativamente con niveles de triglicéridos plasmáticos en la población general.

• APOA5 actúa permitiendo la acción de la lipoproteína lipasa. Deficiencia de APOA5: hipertrigliceridemia severa

• Respuesta de lipemia de 6 horas tras una comida con alto contenido en grasa (40%)

• La respuesta depende de la variante genética de la región promotora -1131T>C del gen APOA5

Am J Clin Nutr 2004;80:832– 40.

• ¿De qué manera los alimentos modulan la expresión génica? • En dieta mediterránea y aterosclerosis: Expresión de genes relacionados con marcadores iniciales de oxidación y inflamación. • El modelo celular elegido en Estudios de Nutrigenómica sobre aterosclerosis y enfermedad cardiovascular son las células periféricas mononucleares (PBMC)

• Disponibilidad • Baja probabilidad de activación de genes ex-vivo • Críticamente involucrados en la formación de la placa de ateroma

ESTUDIOS DE NUTRIGENÓMICA EN ATEROSCLEROSIS

Plasma

Eritrocitos

Buffy coat

PBMC

Gradiente de ficoll

Monocitos Linfocitos

DESAYUNO CON NUECES Y ACEITE DE OLIVA: EFECTO SOBRE LA EXPRESION DE GENES RELACIONADOS CON LA RESPUESTA INFLAMATORIA POSPRANDIAL

NFB

Act

ivac

ión

NF

B (

EMSA

)

• Estudios randomizados cruzados con desayunos de diferente contenido de grasa (1 g/Kg peso; 65% grasa) • Aceite de oliva: 22% SFA, 38% MUFA, 4% PUFA • Mantequilla: 38% SFA, 22% MUFA, 4% PUFA • Nuez: 20% SFA, 24% MUFA, 16% PUFA, 4% α-linolénico

• Desayuno con aceite de oliva se relacionó con una menor activación del factor de transcripción NFB (AJCN 2004; 80: 1487) • NFB es sensible al estado redox y participa en la activación de genes que activan procesos de inflamación (interleuquinas, factores de crecimiento y citoquinas).

EMSA: Ensayo de cambio de mobilidad electroforética

NFkB

horas

Mantequilla Aceite Oliva Nuez

DESAYUNO CON NUECES Y ACEITE DE OLIVA: EFECTO SOBRE LA RXPRESION DE GENES RELACIONADOS CON LA RESPUESTA INFLAMATORIA POSPRANDIAL

• Ensayo randomizado con 4 dietas seguidas por test agudo consistente en un desayuno con nueces (Juglans regia), aceite de oliva o mantequilla

• Los desayunos con aceite de oliva o nueces se relacionan con una menor expresión de TNFα en PBMC a las 9 horas, sin diferencias en la expresión de IL6

Atherosclerosis 2009; 204: e70.

m

RN

A T

NFα

mR

NA

IL6

CAMBIOS EN LA EXPRESION GENICA EN CELULAS MONONUCLEARES TRAS LA INGESTA AGUDA DE ACEITE DE OLIVA CON DIFERENTES CONTENIDO DE

POLIFENOLES

• Dos desayunos con aceite de oliva que contenía diferente contenido de polifenoles

• Ensayo randomizado, cruzado y doble-ciego

• Microarray de cDNA con 45,220 sondas que evalúan la expresión de 30,886 genes humanos.

• 98 genes diferencialmente expresados en PBMC (19 sobreexpresados y 79 infraexpresados)

• Tras aplicar estrictos ajuste por comparaciones múltiples, 10 genes se encontraron sobre expresados en aceite con alto contenido de polifenoles

(COX-2)

Validación con qPCR

CAMBIOS EN LA EXPRESION GENICA EN CELULAS

MONONUCLEARES TRAS LA INGESTA AGUDA DE ACEITE DE OLIVA CON DIFERENTES

CONTENIDO DE POLIFENOLES

•Análisis de rutas metabólicas (Ingenuity Pathway Analysis Software)

•Las funciones celular más fuertemente asociada a los genes diferencialmente expresados fueron:

• Inflamación (39 genes; p-value=10-19)

• Muerte celular (41 genes; p-value=10-11)

IL1B

PTGS2

NUTRIEPIGENOMICA: estudio del efecto de nutrientes sobre la salud humana a través de modificaciones epigenéticas

Epigenética: modificaciones del DNA que no incluyen cambios de secuencia de nucleótidos

Modificaciones de histonas: metilación arginina/lisina, fosforilación de serina, acetilación de lisina, ubiquitinización.

Modificaciones covalentes A nivel del DNA:

• 5-methylcytosine (5mC) • 5- hydroxymethylcytosine (5hmC), • 5-formylcytosine (5fC) • 5- carboxycytosine (5caC)

RNA de interferencia (RNAi)

• Fibra dietaria se encuentra en los frutos secos, frutas frescas y cereales, que forman parte de la dieta mediterránea

• La fibra dietaria no digerible por las enzimas digestivas de mamíferos son degradados parcialmente por la microbiota intestinal

• Butirato en un ácido graso de cadena corta derivado de la fermentación microbiana de la fibra dietaria en el colon

• Usado por los colonocitos como sustrato energético

BUTIRATO: EFECTOS EPIGENETICOS

Valenzuela y Maiz. Rev Chil Nutr 2006

• Butirato pertenece a una clase de compuestos con efecto epigenético bien conocido y llamados inhibidores de deacetilasa de histonas (HDACi). • Efecto antiproliferativo y protector frente al desarrollo del cáncer de colon

• Verduras y ajo son otros compuestos presentes en la dieta mediterránea • Los isotiocianatos encontrados en crucíferas y los compuestos sulfurados del ajo pueden actuar como HDACi • Compuestos organosulfurados del ajo como el dialil disulfuro pueden ser metabolizados a mercaptano de alilo, que es un compuesto inhibidor de HDAC que induce una sostenida hiperacetilación de colonocitos humanos.

• El efecto del disulfuro de alilo sobre la acetilación de histonas H4 y H3 fueron investigados en colonocitos de rata • Incremento de la acetilación global de H4 y en residuos específicos (Lys8, Lys16) • Al administrase mediante perfusión intracecal, el disulfuro de alilo incrementó la acetilación de histonas en colonocitos in-vivo

DIETA MEDITERRANEA

Nutrigenética Respuesta diferencial según el genotipo dependiendo frente a una carga de comida

Nutrigenómica Efecto de componentes de la dieta sobre la expresión génica

Nutriepigenómica Efecto de componentes de la dieta sobre modificaciones epigenéticas Metagenómica

Proteómica Metabolómica

http://medicina.uc.cl/otros-nut/laboratorio-nutrigenetica

DEPARTAMENTO DE NUTRICION, DIABETES Y METABOLISMO

LABORATORIO DE GENETICA, NUTRICION Y METABOLISMO

GENÉTICA HUMANA EN EL ESTUDIO DE ENFERMEDADES RELACIONADAS CON LA NUTRICION

GRACIAS!!