Nutrigenómica
Las expectativas acerca de la nutrigenómica radican en su objetivo principal: desarrollar una dieta personalizada según el organismo de cada paciente.
facultad de fisioterapia · endocrinología en fisioterapia
mié. 05 de may. 2021
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Actualmente existen muchas expectativas acerca de la nutrigenómica. Sin embargo, es necesario aprender a extraer la información de utilidad biológica. El éxito requiere del esfuerzo colaborativo de científicos de diferentes disciplinas, (nutrición clínica, biología molecular, medicina genómica, bioinformática y ciencias de los alimentos), con el objetivo de desarrollar dietas
personalizadas.

Conceptos clave

  • Genómica: estudia las secuencias de nucleótidos (incluyendo genes estructurales, secuencias reguladoras y secuencias de ADN no codificante) presentes en los cromosomas de un organismo.
  • Transcriptómica: determina el nivel de transcripción de los genes que se están expresando a partir de un genoma específico en un determinado momento en la célula. Se basa en la cuantificación del ARN mensajero y provee información de qué genes están activos en términos cualitativos y cuantitativos. También revela si diferentes variantes genéticas dan lugar a cambios en la expresión génica, lo cual es crítico para asignar la funcionalidad a los SNP asociados a cada fenotipo.
  • Proteómica: Se encarga de cuantificar la expresión a nivel de proteínas. Aporta conocimiento del grado de expresión, funcionalidad, localización celular, interacciones proteína-proteína, permitiendo caracterizar todos estos aspectos asociados a cada variable genética.
  • Metabolómica: es el conjunto de ciencias y técnicas dedicadas al estudio y comparación de los metabolomas. Es decir, la colección de todos los metabolitos (moléculas de bajo peso molecular) presentes en una célula, tejido u organismo en un momento dado. Su estudio en un amplio espectro de muestras biológicas (suero, plasma, orina, tejidos y extractos celulares) es fundamental para la comprensión de las rutas metabólicas, ya que representan los productos finales del metabolismo.

Impacto de la dieta en la salud

Actualmente las enfermedades crónicas degenerativas no transmisibles (ECDNT), son las de mayor prevalencia en nuestro ámbito. Las ECDNT son consideradas enfermedades complejas debido a que en su etiología existe la participación tanto de factores genéticos como ambientales. Ambos interactúan a lo largo de toda la vida. Esta relación gen-ambiente será determinante para el desarrollo de la enfermedad.

Los factores ambientales (en especial la alimentación, a la que estamos todos expuestos), afectan de manera directa a la incidencia de ECDNT. Entre ellos se incluyen tanto factores de protección como de riesgo al desarrollo de enfermedades. La exposición crónica a ciertos patrones alimentarios inadecuados, (como desajustes energéticos o deficiencias nutricionales) puede acarrear estrés metabólico. Y esta clase de estrés está estrechamente relacionado con la incidencia y progresión de ECDNT y el envejecimiento. Se debe a que afecta a la regulación de la expresión génica y a la consiguiente respuesta metabólica.

Componentes bioactivos de los alimentos

En los últimos años ha cobrado especial importancia estudiar los componentes de la dieta que son biológicamente activos. La base conceptual de esta nueva área de investigación genómica reside en el hecho de que las sustancias químicas presentes en la dieta pueden afectar la expresión de los genes o alterar su estructura.

Algunos de estos genes regulados por la dieta juegan un papel en el inicio, progresión y/o severidad de las enfermedades. Este conocimiento crea grandes expectativas, ya que permite mejorar las recomendaciones y dietas personalizadas con terapias que incluyan alimentos funcionales. Los anteriores pueden estar especialmente diseñados para cubrir todas las necesidades individuales con un potencial beneficio para la salud.

Estas sustancias bioactivas pueden modificar los procesos biológicos actuando a nivel celular a través de diferentes sitios de acción:

  • Como ligandos para receptores de factores de transcripción.
  • Pueden ser metabolizados por rutas metabólicas primarias y secundarias, y en consecuencia alterar concentraciones de sustratos e intermediarios.
  • Pueden afectar positiva o negativamente las vías de señalización.

Epigenética y factores dietéticos

El conocimiento de las variantes genéticas del ADN no es suficiente para predecir el riesgo de enfermedad ya que existen otros elementos reguladores más dinámicos: los cambios epigenéticos. La epigenética estudia los cambios fenotípicos heredables que resultan de cambios en la cromatina sin alterar la secuencia del DNA. Por tanto, sujetos a mayor dinamismo y posibilidades de intervención.

Aunque todas las células somáticas un organismo contienen el mismo material genético (en cuanto a la secuencia de ADN), las células, mediante mecanismos epigenéticos que no modifican la secuencia de nucleótidos del ADN, tienen la capacidad de marcar qué genes deben ser expresados, en qué grado y en qué momento. Así, algunos genes, son expresados únicamente en momentos concretos del desarrollo o en unos tejidos y no en otros.

Los principales tipos de modificación o mecanismos epigenéticos son:

  • Metilación del ADN: La metilación del ADN consiste en la adición de una modificación bioquímica concreta, un grupo metilo a los nucleótidos que componen la secuencia del ADN. Principalmente la modificación se realiza sobre las citosinas, aunque recientes estudios apuntan a un papel relevante de la metilación de adeninas. Los grupos metilo actúan como señales de reconocimiento sobre el ADN, favoreciendo el reclutamiento de proteínas que participan en la regulación de la expresión génica.
  • Modificación de las proteínas histonas: Las proteínas histonas participan en la compactación y organización del ADN en el interior del núcleo celular. Aminoácidos específicos de las histonas pueden ser modificados mediante la adición de grupos acetilo, metilo o fosfato. Las combinaciones de modificaciones de las histonas definen la conformación de la cromatina (complejo formado por ADN y proteínas histonas) e influyen en la expresión génica.
  • MicroARNs: Los ARN pequeños pueden silenciar a los genes interfiriendo directamente con las regiones del ADN promotoras de la transcripción, o bien a través de la unión con proteínas para formar complejos de silenciamiento transcripcional.

Microbioma: el otro genoma del ser humano

En los intestinos residen billones de células microbianas con las que se está en permanente interacción. A esta comunidad, constituida por distintos tipos de bacterias, parásitos eucariotas y virus se le denomina microbioma. Participa en diversas funciones como la obtención de energía, absorción de carbohidratos no digeridos por el sistema digestivo humano o el desarrollo de la inmunidad. Tiene un papel clave en la salud y la enfermedad de los seres humanos.

A pesar de la gran diversidad potencial de microbiomas posibles, estudios de ADN han permitido identificar tres grandes grupos de microbiomas denominados enterotipos. Cada enterotipo se caracteriza por la presencia mayoritaria de unas pocas especies bacterianas (responsables de sus caracteristicas), y una baja frecuencia de muchas otras especies. Cada enterotipo tiene diferente forma de obtener energía a través de los nutrientes:

  • Enterotipo 1, caracterizado por la presencia de Bacteroides, obtienen su energía principalmente de la fermentación de carbohidratos y proteínas, sobre todo polisacáridos de origen vegetal. Y en cuanto a la síntesis de vitaminas, son más efectivas a la hora de sintetizar biotina (vitamina B7), riboflavina (vitamina B2), pantotenato (vitamina B5) y ácido ascórbico (vitamina C).
  • Enterotipo 2, rico en Prevotella, parece ser especialmente hábil en la degradación de las mucinas, glicoproteínas constituyentes del biofilm mucoso que rodea la pared del tracto digestivo, y en la síntesis de tiamina (vitamina B1) y ácido fólico (vitamina B9).
  • Enterotipo 3, el más frecuente, caracterizado por el género Ruminococcus, además de poder igualmente degradar mucinas, es capaz de degradar la celulosa presente en la pared celular de los tejidos vegetales. También es rico en transportadores de membrana, principalmente azúcares, indicando un óptimo aprovechamiento de su actividad glicolítica

Nutrigenómica aplicada a pediatría

La importancia que la alimentación juega como factor de riesgo modificable del estado de salud ha sido acogida por algunos programas de alta calidad de TECH Universidad Tecnológica. Por ejemplo, el Máster en Fisioterapia Neurológica en Enfermedades Degenerativas y el Máster en Neuroeducación y Educación Física pueden encontrarse en la Facultad de Fisioterapia.

En la patología pediátrica, la nutrición interviene como factor etiológico y como complicación de otras enfermedades que dañan el cuerpo. Por ello se creó el Máster en Nutrición Clínica Pediátrica en Fisioterapia, el cual provee al estudiante un amplio conocimiento de esta disciplina.

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