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Hasta ahora, las recomendaciones acerca de lo que constituye un estilo de vida saludable (por ejemplo, cantidad diaria recomendada de una determinada vitamina) se realizaban de forma genérica, sin tener en cuenta aspectos individuales más allá de variables como la edad, sexo, nivel de actividad física, etc.
La Nutrigenómica surge como una ciencia complementaria a la dietética que intenta adaptar las necesidades nutricionales de cada individuo a su constitución genética, con la finalidad de prevenir la enfermedad. Así, la Ciencia de la Nutrición del siglo XXI está comenzando a incorporar el conocimiento del metabolismo, de las interacciones genes-nutrientes y de los alimentos, con la finalidad de mejorar la alimentación y la salud y ofrecer, cada vez más, una nutrición personalizada.
El Dr. David De Lorenzo (profesor de Nutrigenética de la Facultad de Medicina de la Universitat de Lleida) define la Nutrigenética (y más ampliamente la Nutrigenómica) como “la ciencia que estudia las complejas interacciones entre genes y dieta, y pretende así poder dar recomendaciones dietéticas para cada individuo con una carga genética concreta”. Debido a este énfasis en la particularidad de cada individuo, la Nutrigenómica ha recibido también el nombre de “nutrición personalizada” o “nutrición individualizada”. A continuación se recogen los postulados de la Nutrigenómica:
Postulados de la Nutrigenómica
• En algunos individuos con una estructura genética determinada, la dieta puede ser un factor de riesgo serio para desarrollar ciertas enfermedades.
• Existen determinados componentes moleculares en nuestra dieta que pueden actuar en el genoma humano, tanto directa como indirectamente, alterando la estructura genética o su expresión.
• El grado en el que la dieta influye en el equilibrio entre salud y enfermedad dependerá de la estructura genética individual.
• Algunos genes regulados por la dieta son propensos a jugar un papel en el establecimiento, incidencia y progresión de las enfermedades crónicas.
• La intervención nutricional basada en el conocimiento de los requerimientos nutricionales y del genotipo puede ser utilizada para prevenir, mitigar o curar enfermedades crónicas.
(modificado de Justo Fernández, AJ. “Nutrigenomica, la nutrición del futuro”. www.campusred.net)
Para comprender de forma sencilla (simplificando los detalles más complejos) el concepto de Nutrigenómica y Nutrición Personalizada, podríamos imaginar una hipotética situación sobre un futuro, tal vez no muy lejano, en que podríamos ir a un centro especializado en que nos realizarían una serie de pruebas a partir de una muestra de sangre con la finalidad de establecer nuestro perfil nutrigenómico. A continuación se nos proporcionaría una lista de recomendaciones nutricionales personalizadas, de forma que podríamos ir al supermercado a elegir aquellos alimentos más apropiados para nuestro genotipo (estructura genética) y fenotipo (características físicas) concretos con la finalidad de mejorar nuestro estado de salud y bienestar y prevenir enfermedades.
Algunos conceptos sobre Genética
Inicialmente la Nutrigenómica se refería exclusivamente al estudio de los efectos de los nutrientes sobre la expresión de la estructura genética de un individuo. De forma más reciente, esta definición se ha ampliado para incluir los factores nutricionales que protegen al genoma del deterioro. Así, en última instancia, la Nutrigenómica se ocupa del impacto de los componentes de la dieta sobre el genoma, el proteoma, el transcriptoma y el metaboloma (ver Glosario 1 para una explicación detallada de estos términos).
En sentido estricto, la Nutrigenómica se ocupa del estudio de la influencia de los nutrientes en la expresión de genes, mientras que la Nutrigenética trata de conocer la influencia de las variaciones genéticas en la respuesta del organismo a los nutrientes.
Podríamos decir que la Nutrigenómica incorpora el conocimiento sobre nuestros genes y su expresión al desarrollo de la Nutrición. Así, una mejora en la alimentación (y en consecuencia en la salud) implica la formación de nuevos especialistas en Nutrición capaces no sólo de entender la Nutrición desde un punto de vista clásico, sino capaces también de aplicar e incorporar las nuevas tecnologías de la era Post-Genómica (como la genómica funcional, la epigenómica, la transcriptómica, la proteómica y la metabolómica, como se comentará a lo largo del artículo).
Interacciones entre genes y nutrientes
Al igual que la mayoría de las especies, los seres humanos presentamos cierta diversidad genética. La fase inicial del proyecto internacional encaminado a identificar las variantes en el genoma humano (HAPMAP) mostró que los africanos presentan la mayor variabilidad genética, mientras que los asiáticos presentan el menor grado de diversidad genética, lo cual es consistente con las migraciones históricas de las poblaciones humanas prehistóricas.
A pesar de que el 15% de la variación genética es exclusiva para un determinado grupo ancestral, las diferencias en las frecuencias de los alelos (ver definición en Glosario 2) se dan en la población debido a las migraciones de individuos entre poblaciones.
Hoy en día se sabe a ciencia cierta que el ambiente ejerce una presión selectiva sobre el genoma. Por otra parte, diferentes ambientes pueden producir el mismo fenotipo a través de diferentes cambios genéticos. Esto se denomina evolución convergente, y un buen ejemplo de ello es la persistencia de la lactasa. Así, en los europeos y sus descendientes, la presencia de un polimorfismo en el promotor del gen de la lactasa permite la expresión de este gen en adultos. Dicha variante (C-13910T) surgió como una mutación hace aproximadamente 9000 años en el norte de Europa. Una mutación independiente (14010 G-C) surgió hace aproximadamente 7000 años en África. En ambos casos se produjeron una serie de condiciones comunes entre los fríos inviernos del norte de Europa y los cálidos y secos climas africanos: falta de agua, escasez de nutrientes, y necesidad de calcio. La leche proveniente de animales domesticados proporcionaba agua, nutrientes y calorías. Si bien en el metabolismo de la lactosa también influyen las variaciones en otros genes, éste es un buen ejemplo de que diferentes alelos pueden ser capaces de dar lugar al mismo fenotipo (en este caso, persistencia del enzima lactasa, que permite digerir la lactosa de la leche). Este caso ilustra las complejidades de las interacciones entre los genes y los nutrientes.
En otros casos, otro tipo de presiones ambientales pueden afectar los genes involucrados en el metabolismo de ciertos nutrientes. Por ejemplo, la malaria ejerce una fuerte presión selectiva sobre el gen de la glucosa-6-fosfato deshidrogenasa. Este enzima es el único responsable de la producción de NADPH en los glóbulos rojos de la sangre. La presencia de una actividad reducida de este enzima confiere una ventaja dado que el peróxido de hidrógeno producido por el parásito de la malaria no puede ser eliminado en condiciones de niveles bajos de NADPH. Por lo tanto, la rotura de glóbulos rojos a consecuencia del peróxido de hidrógeno producido por el parásito reduce la infección. No es de extrañar, por tanto, que las poblaciones con más porcentaje de deficiencia en el enzima glucosa-6-fosfato deshidrogenasa se encuentren en zonas expuestas a la malaria, como por ejemplo el sur de China (por ejemplo, en la población Dai aproximadamente el 17% de la población presenta deficiencia de este enzima, en comparación con el 0% en el norte de China).
A) Variaciones estructurales en el genoma humano
Además de las pequeñas variaciones entre individuos denominadas SNPs (ver Glosario 2), el genoma humano también puede presentar variaciones estructurales que surgen a consecuencia de la inserción o delección de nucleótidos, reorganización de segmentos cromosómicos o aumento o disminución del número de genes. Si bien el descubrimiento de este tipo de variaciones todavía no ha sido completamente explorado desde el punto de vista de la Nutrigenómica, estudios recientes han mostrado que las alteraciones en el número de copias de determinados genes pueden influir en el metabolismo de ciertos nutrientes. En uno de estos estudios, por ejemplo, aquellos individuos cuyos ancestros estaban expuestos a ambientes muy ricos o muy pobres en almidones se diferenciaban en el número de genes de amilasa que presentaban. Un aspecto interesante es que en determinados estudios se ha visto que las diferencias en el metabolismo en diferentes individuos no están necesariamente relacionadas con el color de la piel o con el fenotipo observable.
B) Interacciones epistáticas
Las interacciones epistáticas, o interacciones gen-gen, pueden también alterar o influenciar la expresión genética de una variante genética, incluyendo algunos genes implicados en el metabolismo. Las interacciones epistáticas tienen lugar porque las proteínas y los enzimas están interconectados, compartiendo metabolitos o presentando interacciones físicas directas. Así, la actividad de una variante genética suele ser específica de un contexto (o genoma).
C) Epigenesis
La expresión de la información genética puede ser alterada mediante mecanismos que modifican la estructura cromósomica a través de la metilación o mediante la alteración de la estructura de la cromatina por medio de otros mecanismos epigenéticos. Ciertos químicos o metabolitos derivados de la dieta son capaces de influir parcialmente en la remodelación de la cromatina que forma los cromosomas (ver definición de cromatina en Glosario 2).
Cromatina : material cromosómico que contiene material genético y proteínas y que se encuentra en el núcleo de la célula. La cromatina forma unas redecillas que son los cromosomas.
Por otra parte, la metilación del ADN es susceptible de ser modificada a través de cambios en la ingesta nutricional dado que la S-adenosilmetionina, el sustrato para el enzima ADN metiltransferasa, puede estar determinada por la cantidad de vitamina B12, vitamina B6 y riboflavina, los cuales son cofactores para ciertas enzimas implicadas en estas vías metabólicas.
Así, deficiencias en estos nutrientes pueden afectar al metabolismo del carbono, dificultando la metilación del ADN e incrementando el riesgo de defectos del tubo neural, cáncer y enfermedad cardiovascular.
REFERENCIAS
1. J. Kaput and R.L. Rodriguez, Nutritional genomics: the next frontier in the postgenomic era, Physiol Genomics 16 (2004), pp. 166–177
2. J. Kaput, A. Perlina, B. Hatipoglu, A. Bartholomew and Y. Nikolsky, Nutrigenomics: concepts and applications to pharmacogenomics and clinical medicine, Pharmacogenomics 8 (2007), pp. 369–390
3. B. Rockhill, B. Newman and C. Weinberg, Use and misuse of population attributable fractions, Am J Public Health 88 (1998), pp. 15–19
4. K. Hemminki and J.L. Bermejo, Constraints for genetic association studies imposed by attributable fraction and familial risk, Carcinogenesis 28 (2007), pp. 648–656
5. P. Vineis and D. Kriebel, Causal models in epidemiology: past inheritance and genetic future, Environ Health 5 (2006), p. 21
6. The International HapMap Consortium, A haplotype map of the human genome, Nature 437 (2005), pp. 1299–1320.
7. K.A. Frazer, D.G. Ballinger, D.R. Cox, D.A. Hinds, L.L. Stuve, R.A. Gibbs, J.W. Belmont, A. Boudreau, P. Hardenbol and S.M. Leal et al., A second generation human haplotype map of over 3.1 million SNPs, Nature 449 (2007), pp. 851–861
8. D.M. Dreon, H.A. Fernstrom, P.T. Williams and R.M. Krauss, Reduced LDL particle size in children consuming a very-low-fat diet is related to parental LDL-subclass patterns, Am J Clin Nutr 71 (2000), pp. 1611–1616.
9. D.M. Dreon, H.A. Fernstrom, P.T. Williams and R.M. Krauss, A very-low-fat diet is not associated with improved lipoprotein profiles in men with a predominance of large, low-density lipoproteins, Am J Clin Nutr 69 (1999), pp. 411–418
10. L.B. Jorde and S.P. Wooding, Genetic variation, classification and ‘race', Nat Genet 36 (Suppl 1) (2004), pp. S28–S33
11. D.A. Hinds, L.L. Stuve, G.B. Nilsen, E. Halperin, E. Eskin, D.G. Ballinger, K.A. Frazer and D.R. Cox, Whole-genome patterns of common DNA variation in three human populations, Science 307 (2005), pp. 1072–1079. Full Text via CrossRef | View Record in Scopus | Cited By in Scopus (458)
12. P.C. Sabeti, P. Varilly, B. Fry, J. Lohmueller, E. Hostetter, C. Cotsapas, X. Xie, E.H. Byrne, S.A. McCarroll and R. Gaudet et al., Genome-wide detection and characterization of positive selection in human populations, Nature 449 (2007), pp. 913–918
13. H.G. Xie, R.B. Kim, A.J. Wood and C.M. Stein, Molecular basis of ethnic differences in drug disposition and response, Annu Rev Pharmacol Toxicol 41 (2001), pp. 815–850
14. R. Nielsen, I. Hellmann, M. Hubisz, C. Bustamante and A.G. Clark, Recent and ongoing selection in the human genome, Nat Rev Genet 8 (2007), pp. 857–868
15. T. Mitchell-Olds, J.H. Willis and D.B. Goldstein, Which evolutionary processes influence natural genetic variation for phenotypic traits?, Nat Rev Genet 8 (2007), pp. 845–856
16. L. Feuk, A.R. Carson and S.W. Scherer, Structural variation in the human genome, Nat Rev Genet 7 (2006), pp. 85–97. Full Text via CrossRef | View Record in Scopus | Cited By in Scopus (149)
17. O. Carlborg and C.S. Haley, Epistasis: too often neglected in complex trait studies?, Nat Rev Genet 5 (2004), pp. 618–625. Full Text via CrossRef | View Record in Scopus | Cited By in Scopus (122)
18. J.H. Moore, The ubiquitous nature of epistasis in determining susceptibility to common human diseases, Hum Hered 56 (2003), pp. 73–82
19. Rubio MA, Salas-Salvadó J, Barbany M, et al. Consenso SEEDO 2007 para la evaluación del sobrepeso y la obesidad y el establecimiento de criterios de intervención terapéutica. Rev Esp Obes. 2007; 5 (3): 135-75
20. Manuela-Belén Silveira Rodríguez, Lourdes Martínez-Piñeiro Muñoz y Raffaele Carraro Casieri. Nutrigenómica, obesidad y salud pública. Rev Esp Salud Pública 2007; 81: 475-487
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