Memorias 2013 - 5a Conferencia Científica Anual sobre Síndrome Metabólico - Programa de Nutrición en Enfermedades Crónicas -
De la nutrigenómica y nutrigenética a la nutrición traslacional
* Dra. Nimbre Torres y Torres
marcadores ecograficos y serologicos del segundo trimestre (2).ppt
De la nutrigenómica y nutrigenética a la nutrición traslacional
1. De la Nutrigenómica y la Nutrigenética
a la Nutrición traslacional
Dra Nimbe Torres y Torres
Depto. Fisiología de la Nutrición
Instituto Nacional de Ciencias Médicas y
Nutrición “Salvador Zubirán”
México, D.F
14 de Agosto 2013
Quinta Conferencia Científica Anual sobre
Síndrome Metabólico dentro del Programa
De Nutrición en Enfermedades Crónicas
2. De la nutrigenómica a la nutrición
traslacional
50’s
NUTRIGENOMICA
NUTRIGENETICA
NUTRICION
INDIVIDUALIZADA
Pasado Presente Futuro
BIOL MOLECULAR
EN LA NUTRICION
EPIDEMIOLOGIA
DE LA NUTRICION
70-80’S
90’s
08’
NUTRICION
TRASLACIONAL
12’
CONOCIMIENTO
Tovar Armando, Torres Nimbe. Arch Latin Nutr 1996, Rev Invest Clin, 2003
3. DESCUBRIMIENTOS
EN NUTRICION
APLICACIÓN EN LOS PROBLEMAS DE SALUD
BENEFICIO PARA LA SOCIEDAD
BENEFICIO PARA LA INDUSTRIA DE ALIMENTOS
SOLUCIONES
NUTRICIONALES
PARA LA SALUD
Y EL BIENESTAR
DE LA INVESTIGACION A LA PRACTICA
4. NUTRIGENOMICA
Estudia los mecanismos
de acción de los nutrimentos
Genómica nutricional
Efecto de los nutrimentos sobre:
Estudia el efecto de la
variación genética
que modifica la absorción, la
utilización, la tolerancia y el
requerimiento de alimentos o
nutrimentos
NUTRIGENETICA
Transcriptoma
(genes)
Proteoma
(proteínas)
Metaboloma
(metabolitos)
224 fitoquímicos
GENETICA DE
POBLACIONES
Estudio de las variantes
genéticas que se
asocian con la
predisposicón a
desarrollar una
enfermedad
5. NUTRIGENOMICA.
Estudia los mecanismos
de acción de los
nutrimentos y el efecto
de los nutrimentos sobre:
el genoma,
el transcriptoma,
el proteoma y
el metaboloma
NUTRIMENTO
cambio hormonal
(insulina o glucagon)
receptor
FACTORES DE
TRANSCRIPCION
ARNm
proteina
señales de
transducción
transcripción
traducción
citoplasma
núcleo
transportador
diferentes
funciones
membrana
otras
proteínas
ENZIMAS
sustratos metabolitos
TRANSCRIPTOMICA
METABOLOMICA
PROTEOMICA
Dra Nimbe Torres y T
6. LOS NUTRIMENTOS PUEDEN
ACTUAR A DIFERENTES
NIVELES EN LA VIA DE
EXPRESION GENICA
DNA
transcripción
traducción
post-traducción
Vía
de
expresión
génica
NUTRIMENTO
CH3
C
O
H3C
me lación
ace lación de
histonas
ác fólico
colina
me onina
EPIGENETICA
TRANSCRIPCION
ác grasos
glucosa
vitamina D
TRADUCCION
hierro
leucina
polifenoles
miRNA
POST-TRADUCCIONvitamina K
Proteína funcional
núcleo
Dra Nimbe Torres y T
ADN
ARN
PROTEINA
7. Por que los Mexicanos han sobrevivido a
base de maíz y frijol
NUTRIMENTO
TRANSCRIPCION
TRADUCCION
leucina
POST-
TRADUCCION
Proteína funcional
núcleo
Dra Nimbe Torres
leucina
Síntesis de
proteínas
mTORC1
[leucina] 192 mg/g prot 130.4 mg/g prot
Triptofano 7.6 mg/g prot 10.3
Lisina 19.8 mg/g prot 47.2
mTORC1 ?
Síntesis de
proteínas ?
+
mTORC1 ?
Síntesis de
proteínas ?
mTORC1 = mechanistic target of rapamycin
-Crecimiento
-Biosíntesis de macromoléculas
-Sobrevivencia de células
8. Síntesis de proteínas
• Elongación de los ribosomas
• Traducción del RNAm
mTORC1
S6K 1 4E-BP1
Protein cinasa de serina/treonina
mTORC1 = mechanistic target of rapamycin
60 S
40 S
P
9. Efecto de la calidad de la proteína sobre la ganancia
de peso
GANANCIA DE PESO
5 10 15 20 25
-20
0
20
40
60
80
CASEÍNA
SOYA
MAÍZ
AJONJOLÍ
CHÍCHARO
FRÍJOL
FRÍJOL + MAÍZ
ESPIRULINA
Tiempo (días)
Gananciadepeso(g)
10. Efecto de la proteína de maíz, de frijol, y
de maíz y frijol sobre la formación de
poliribosomas MAÍZ T60
0 10 20 30 40 50
0
1
2
3
polisomas60S
80S
Fracción
ABS260nm
40S
FRIJOL T60
0 10 20 30 40 50
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
Fracción
ABS260nm
FRIJOL +MAÍZ T60
0 10 20 30 40 50
0
1
2
3
Fracción
ABS260nm
Subunidad 60S
Subunidad 40S
monosomas
La combinación de proteínas de diferente
calidad pueden incrementar la síntesis de
proteínas, mejorar la ganancia de peso y
el estado nutricio de individuos.
disomas
polisomas
Mayor síntesis de proteínas
• Elongación de los ribosomas
• Traducción del RNAm
mTORC1
S6K 1 4E-BP1
Protein cinasa de serina/treonina
P
12. La importancia de la genómica nutricional en
el balance entre la salud y la enfermedad
13. ¿Para que es importante la
nutrigenómica?
• Conocer los mecanismos de acción de los nutrimentos a nivel
molecular.
• Desarrollar intervenciones dietarias basadas en evidencias
científicas para restablecer la salud.
•Prevención de enfermedades relacionadas con la alimentación.
•Desarrollo de portafolios dietarios específicos para
enfermedades específicas.
•Para incrementar la efectividad de una terapia para una
enfermedad existente.
•Para el desarrollo de nuevos productos alimenticios
14. UTILIZACION DE LA
NUTRIGENOMICA
Uso de alimentos funcionales o alimentos con
contenido alto en ciertos componentes para normalizar
parámetros bioquímicos asociados con el desarrollo de
enfermedades crónico degenerativas
Una dieta estricta
puede reemplazar
los medicamentos?
Dietas altas en fibra
Dietas bajas en
CHO
PORTAFOLIOS DIETARIOS
15. Efectos benéficos de un portafolio
dietario
Disminución de la glucosa
Disminución de la presión arterial
Disminución de colesterol
Disminución de otros parámetros??
Disminución de la respuesta inflamatoria
Disminución de la resistencia a la insulina
Aumento del colesterol HDL
Sin efectos colaterales
Se pueden incluir en la dieta local
Bajo costo
Se pueden desarrollar para grupos específicos
16. Que alimentos utilizar?
Considerar la evidencia científica
Considerar las recomendaciones de los nutrimentos.
Considerar la composición de un alimento
ESTRATEGIAS
NUTRICIONALES
PERSONALIZADAS
GEN
NUTRIMENTO
BIENESTAR
OPTIMO
ENVEJECIMIENTO
OPTIMO
SALUD
OPTIMA
17. Que otro factor se debe de tomar en cuenta
para la mejor respuesta a un tratamiento
dietario ??
La respuesta a un nutrimento dependerá de las
variaciones genéticas de cada individuo
El 99% de genoma humano es idéntico, el 1% presenta variantes genéticas
18. Los individuos van a absorber, metabolizar o
utilizar los nutrimentos o alimentos de diferente
manera
hipo-respondedores
Normo-respondedores
Hiper-respondedores
Antes del tratamiento
dietario
Después del
tratamiento
dietario
NO TODOS LOS
INDIVIDUOS
RESPONDEN DE
LA MISMA
MANERA
22. Meta-análisis de los efectos del consumo de proteína
de soya sobre las concentraciones de lípidos en suero
Anderson
N Engl J Med
1995
333: 276-82
Jenkins
JAMA 2003;
290: 502-510
Zhan
Am J Clin Nutr
2005
81:397-408
Anderson
J Am Coll
Nutr 2011
30:79-91
Colesterol total 9.3 22 3.8
Colesterol LDL
(colesterol malo)
12.9 28.6 5.3 5.5
trigliceridos 10.5 7.7 7.3 10.7
Colesterol HDL
(colesterol bueno)
2.4 6.7 3.0 3.2
Una reducción en colesterol LDL de 5-6% tiene el potencial de reducir el riesgo
de enfermedad cardiovascular de 7% a 12%.
23. La combinación de 2 o mas alimentos puede
aumentar el beneficio de un alimento solo??
Fibra soluble Proteína de soya
24. Efecto de un portafolio dietario a base de proteína de soya
y fibra soluble sobre las concentraciones de colesterol
total, Col-LDL, Col-HDL y trigliceridos en sujetos con
dislipidemia
Torres N, Tovar AR, Nutrition Research, 2009,vol 29: 728-735
hipo-respondedores
Normo-respondedores
Hiper-respondedores
25. DISLIPIDEMIAS: Proteína de soya y fibra soluble. Reducción en las
concentraciones de colesterol total, trigliceridos y Col-LDL después del
consumo de un portafolio dietario a base de proteína de soya y fibra soluble
Torres N, Guevara M, Tovar AR, Reduction of serum lipids by soy protein and soluble fiber is not associated
With the ABCG5/G8, apolipoprotein E, and lipoprotein A1 polymorphisms in a group of hyperlipidemic Mexican subjects
Nutrition Research, 29 (2009) 728-735
BASAL 1 month
LSFD
2nd month
LSFD + SSF
3er month
LSF + SSF
P
(ANOV
A)
Percentage of
change after 3
month of treatment
Total
cholesterol
(mg/dl)
283.2±7.6a
264.4 ±8.0 a
232.6± 6.5b
224.9 ± 5.8 b
0.0001 -20.58%
Triglycerides
(mg/dl)
299.4±13.4
a
288.5±18.1
a
167.3±9.9
b
178.5±10.8
b
0.0001 -40.38%
HDL
Cholesterol
(mg/dl)
39.0±1.1 39.6±1.1 40.4±1.1 41.5±1.2 0.475 +6.41%
LDL
Cholesterol
(mg/dl)
184.2±8.3
a
167.1±9.4
a,b
158.7±7.3
a,b
147.6±7.1
b
0.015 -19.86%
26. Portafolios dietarios específicos para poblaciones
específicas. Que variantes genéticas estudiar?
Variante ABCA1(R230C) exclusiva de las
poblaciones nativas americanas
Canizales S, 2010. Hum Mol Genet
ABCA-1(ATP-binding cassette (ABC)
transporter)
Función: Regula el eflujo del colesterol de
las células periféricas hacia el hígado
La presencia de una variante en la posición
R230C del gen ABCA-1 esta asociada con bajas
conc de Col-HDL, obesidad y DM.
Frecuencia 12-20% en Mexicanos mestizos
27. Respuesta a un portafolio dietario específico para
dislipidemias (soya y fibra soluble) en base a su
genotipo
36
38
40
42
44
R230R
R230C
BASAL 1 MONTH
LSFD
2 MONTH
LSFD + SSF
3 MONTH
LSFD + SSF
P= 0.057
36
38
40
42
44
46
48
50
52
WOMEN
R230R
R230C
BASAL 1 MONTH
LSFD
2nd MONTH
LSFD + SSF
3rd MONTH
LSF + SSF
P= 0.022
La presencia de la variante R230C del gen ABCA1en
Mexicanos mestizos esta asociada con bajas conc de
Col-HDL, obesidad y DM
Guevara M, Canizales S, Tovar A, Torres N. Molecular Genetics and Metabolism 101( 2010)268-272
Mejores respondedores
a tratamientos dietarios
28. Individuos portadores del alelo G del GFOD2 presentan
concentraciones mas altas de colesterol total y LDL-C y son mejores
respondedores al portafolio dietario (fibra soluble y proteína de soya)
La presencia del SNP GFOD2 se ha asociado con el metabolismo de lípidos
El 28% de la población mexicana es portadora del alelo G
Guevara-Cruz, Lai, Richardson, Parnell, Lee, Tovarb, Jose M Ordovásb, Nimbe Torresa
Effect of a GFOD2 variant on responses in total and LDL cholesterol in Mexican subjects with
hypercholesterolemia after soy protein and soluble fiber supplementation. GENE 2013
29. Personas beneficiadas con un portafolio dietario
específico para una población
62,565,052 adultos mayores
de 20 años
31,282,526 adultos
mayores de 20 años tienen
HDL bajo < 38 mg/dl
12% de la población mexicana
mayor de 20 años presenta el
SNP ABCA-1 R230C
3,753,903 millones adultos
mayores de 20 años que tienen
HDL bajo y el ABCA1 R230C
se podrían ver beneficiados con
el portafolio dietario
PERSONAS
MAYORMENTE
BENEFICIADAS
12, 325,315 adultos
mayores de 20 años tienen
TG > 150 mg/dl se verían
beneficiados por el PD sin
importar la presencia de
variantes genéticas
relacionadas con el
metabolismo de lípidos
31. Desarrollo y progresión del
síndrome metabólico
OBESIDAD
IMC>25
GLUCOSA > 100 mg/dl
HDL-COL BAJO
<40 mg/dl hombres
<50 mg/dl mujeres
SINDROME
METABOLICO
DIABETES TIPO 2
GENOTIPO SENSIBLE
DIETAALTA EN
HIDRATOS DE
CARBONO Y
GRASA
INACTIVIDAD
HIPERTENSION
130/85 mg/dl
Enfermedad Cardio Vascular
TRIGLICERIDOS > 150 mg/dl
32. Portafolio dietario para
síndrome metabólico
AVENA
–Fibra soluble
–Disminución de
–trigiceridos
PROTEINA DE SOYA
–Proteína vegetal de buena calidad
–Act antihiperinsulinémica
–Act antihiperlipemiante
SEMILLA DE CHIA
–Ácidos grasos omega 3
–Capacidad de oxidar
Ácidos grasos
–Act anti-inflmatoria
NOPAL DESHIDRATADO
–Fibra soluble
–Fibra insoluble
–Act antioxidante
–Act antihiperglucemiante
–Act antihiperinsulinémica
Polvo para licuado
Natural
Fácil de usar
Sin efectos secundarios
Diferentes sabores
33. NOPAL:
Indice glucémico (36.5) e
insulinémico bajo (36)
Disminuye las concentraciones de
incretinas peptido insulino trópico (GIP)
Es capaz de atrapar diferentes especies
reactivas de oxigeno(anion superoxido, peroxido de
hidrogeno,radical hidroxilo, anión peroxinitrito)
Actividad antioxidante in vivo
Disminuye la esteatosis hepática
Sofía Morán, Armando R. Tovar, Nimbe Torres. Opuntia ficus indica (nopal) attenuates hepatic steatosis and
oxidative stress in the obese Zucker (fa/fa) rats. J Nutr 142: 1956-963, 2012,
querce na kaempferol
Oxalato de
calcio
vitamina C
agua
hemicelulosa
Ac vidad an oxidante
polifenoles
Fibra insoluble
Celulosalignina
Fibra soluble
Pec nas
β-carotenos
mucilago
isorhamne na
34. SEMILLA DE CHIA. Fuente de ácidos grasos
omega 3 (ac linolenico)
O
OH
POLYUNSATURATED FATTY ACIDS
(PUFAs)
O
OH
DIET
CD36
RXR
O
OH
PUFAs
PUFAs
RXRPPARa
O
OH
PPARa
P300
PGC1a
SRC
BAF60
SW1/SNF
LIGANDS
WY14643
FIBRATES
PPRE
AGGTCANAGGTCA
RNA
POL II
CYP3A4
HMGCS2
SREBP1-c
APOA1
APOA2
APOA5
CPT-1
FGF21
PPARα as a key nutritional and environmental sensor for metabolic adaptation
Alejandra Contreras, Nimbe Torres, Armando Tovar. Adv Nutr 4: 439-452, 2013
35. Resultados del portafolio dietario sobre
parámetros antropométricos y bioquímicos
en el Sindrome Metabólico
36. Resultados del portafolio dietario(soya, nopal,
avena, chía) en parámetros del síndrome
metabólico
CURVA DE TOLERANCIA A LA GLUCOSA
0
100
200
300
400
500
600
700
0 15 30 45 60 90 120
TIEMPO
INSULINAMUI/ML
CURVA DE TOLERANCIA A LA GLUCOSA
0
100
200
300
400
500
600
0 15 30 45 60 90 120
TIEMPO
INSULINAMUI/ML
• Disminuye la resistencia a la insulina
Concentraciones de insulina antes del inicio y después del
tratamiento con el portafolio dietario (SNAC)
A Dietary Pattern Including Nopal, Chia Seed, Soy Protein, and Oat Reduces Serum Triglycerides and
Glucose Intolerance in Patients with Metabolic Syndrome. Guevara M, Tovar AR, Torres N, J Nutr 142:64-
69, 2012
37. PORTAFOLIO DIETARIO PARA SINDROME
METABOLICO: proteína de soya,
nopal, avena, semilla de chía
Disminuye la resistencia a la insulina
(37%)
Disminuye 21.8% la intolerancia a la
glucosa
Disminuye las concentraciones de
triglicéridos (15%) y proteína C reactiva
(33%)
Disminuye el peso corporal y
aumenta la citocina anti-inflamatoria
si se toma en cuenta la carga genética
A Dietary Pattern Including Nopal, Chia Seed, Soy Protein, and Oat Reduces Serum Triglycerides and Glucose Intolerance
in Patients with Metabolic Syndrome. Guevara M, Tovar AR, Torres N, J Nutr 142:64-69, 2012
PD
21.8%
0
10
20
30
40
50
Basal
After 2 mo
0 1 2
%ofsubjectswithglucose
intolerance
All subjects Placebo Dietary
portfolio
DP P
0
50
100
150
Basal
After 2 mo
b
InsulinAUC(nmol/L2h)
a
b b
38. Efectividad de una dieta individualizada para
una enfermedad y población específica
Dieta reducida en energía (-500 kcal)
Dieta baja en GS y COL(ATP III)
Portafolio dietario para SM
Soya, nopal, avena, semilla de chía
Presencia del polimorfismo
ABCA1R230C
Primera intervención
Segunda intervención
Presencia de una variante genética
• SINDROME
• METABOLICO
• PESO CORPORAL
• IMC
• CIRCUNFERENCIA DE CINTURA
• TRIGLICERIDOS, PCR
• AREA BAJO LA CURVA DE INSULINA
• INTOLERANCIA A LA GLUCOSA
• PESO
• ADIPONECTINA
39. Mercado potencial del portafolio dietario
para síndrome metabólico
> 20 años:
61,504,263 personas
Total de la población:
103,263,388 personas
12% de la población
>20 años
presenta el gen ABCA1 R230C:
2,716,000 – 3,675,000
personas
36.8- 49.8%
SINDROME METABOLICO:
22,633,568 – 30,629,122
personas
MERCADO
POTENCIAL
PARA EL
DESARROLLO
DE UN PRODUCTO
PERSONAS
MAYORMENTE
BENEFICIADAS
40. PORTAFOLIO DIETARIO PARA OBESIDAD Y MICROBIOTA:
Proteína de soya, nopal, chía, avena, inulina como prebiótico
Intervención integral para el
control de la obesidad y síndrome
metabólico
Control del
sindrome
metabólico
microbiota
prebioticos
Carga
genética
ejercicio
42. PORTAFOLIO DIETARIO PARA DIABETES:
nopal y proteína de soya
Indice glucémico (36.5) e insulinémico
bajo (36)
Disminuye las concentraciones de
incretinas peptido insulino trópico (GIP)
Es capaz de atrapar diferentes especies
reactivas de oxigeno(anion superoxido, peroxido de
hidrogeno,radical hidroxilo, anión peroxinitrito)
Actividad antioxidante in vivo
0 30 60 90 120 150
0
10
20
30
40
50
···
···
···
****** *** *** **
HPB-H
HPB-D
HPB-H+N
HPB-D+N
Time (min)
PlasmatotalGIP(pmol/L)
43. PORTAFOLIO DEITARIO PARA DIABETES.
Combinación proteína de soya + nopal
Desayuno alto en hidratos de
Carbono
Desayuno alto en proteína (proteína de soya)
160 mg/dL riesgo microvascular
diabetes
0 30 60 90 120 150
0
50
100
150
200
··
*
··· ···
···
**
*** ***
*** * *
··· p < 0.001 DM2 subjects HCB vs. DM2 subjects HCB+N
*** p < 0.001 Healthy subjects HCB vs. Healthy subjects HCB+N
** p < 0.01 Healthy subjects HCB vs. Healthy subjects HCB+N
·· p < 0.01 DM2 subjects HCB vs. DM2 subjects HCB+N
* p < 0.05 Healthy subjects HCB vs. Healthy subjects HCB+N
HCB-D
HCB-D+N
HCB-H
HPB-H+N
Time (min)
Bloodglucose(mg/dl)
0 30 60 90 120 150
0
50
100
150
200
* ** * * * **
* p < 0.05 Healthy subjects HSPB vs. Healthy subjects HSPB + N
** p < 0.01 Healthy subjects HSPB vs. Healthy subjects HSPB + N
HPB-D
HPB-D+N
HPB-H
HPB-H+N
Time (min)
Bloodglucose(mg/dL)
160 mg/dl (riesgo microvascular)
135 mg/dl (riesgo arterial)
Patricia López, Edgar Pichardo, Armando Tovar, Nimbe Torres. Effect of Nopal on postprandial
glucose, incretins and antioxidant activity in patients with type 2 diabetes. JADA 2013
44. Traduciendo la innovación en
nutrición a la práctica
CONSUMIDOR
DESARROLLO DE
NUEVOS PRODUCTOS
SOLUCIONES NUTRICIONALES
PARA LA SALUD Y EL BIENESTAR
Para enfermedades
o grupos específicos
PRIORIDADES PARA LA INVESTIGACION EN NUTRICION
PARA PROPORCIONAR SOLUCIONES NUTRICIONALES
INFORMACION AL
CONSUMIDOR
• PATENTES
• COMERCIALIZACION
45. Con la ayuda de la Nutrigenómica y la
Nutrigenética se podrán:
Generar recomendaciones específicas
sobre la composición de la dieta para el
óptimo beneficio de cada individuo o
“nutrición personalizada”
46. Agradecimientos
Dr Armando R. Tovar Palacio
M en C Claudia Marquez
Dra Martha Guevara
L en N Patricia López R
M en C Azalia Avila
QA Issac Viveros
Dr José Pedraza
Len N Lidia Gil
Len N Isabel Medina
Len N Natalia Vázquez
Len N Edgar Pichardo
Grupo Produce 2008, 2009, 2010
Instituto de Ciencia y Tecnología del D.F ( financiamiento, asesoria patente)
ITESM (semilla de chía)
Quaker (avena)
Solae de EU (aislado de proteína de soya) Elaine Krull PhD
Nutriva, Ags, Milpa Alta (nopal)
American Soybean Association
Medix
Preguntas o dudas?
nimbester@gmail.com