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Aporte personalizado de micronutrientes

enero 1, 2015

Hasta ahora, solo era posible hacer recomendaciones generales sobre una nutrición adecuada o, en el mejor de los casos, recomendaciones algo más específicas para un grupo determinado de personas como niños, deportistas o personas mayores. Una nutrición personalizada, por el contrario, buscaría dar a cada persona recomendaciones individuales sobre alimentación y eventualmente sobre productos, con base en sus características genéticas y fisiológicas, con el fin de mantener su estado de salud y contrarrestar selectivamente el riesgo específico de enfermedad. Los micronutrientes están involucrados en todos los procesos bioquímicos del metabolismo y juegan un papel importante en la regulación del estado de salud y el surgimiento de enfermedades. El uso de nuevas tecnologías analíticas permite investigar y describir la influencia de los micronutrientes sobre los procesos vitales. En ello, por lo general se emplea un análisis combinado de biomarcadores, cuyo propósito es dar a cada individuo una recomendación personalizada sobre la ingesta de micronutrientes.

Para descifrar la interacción entre el componente genético y la nutrición, se emplean diversos métodos de diagnóstico molecular. A ello se dedican la nutrigenética y la nutrigenómica, las cuales, por medio de una gran variedad de métodos, intentan hacer una descripción completa del individuo a nivel de genoma y estado metabólico, así como elaborar relaciones causales entre genotipo y fenotipo. Los datos obtenidos de esta manera proporcionan sobre todo biomarcadores, los cuales sirven para valorar el estado de salud o el riesgo de enfermedad. Así, en caso de que se conozca una predisposición genética determinada y se confirme mediante análisis de biomarcadores, sería posible recomendar un régimen dietético adecuado o, en el caso de una persona con tal predisposición genética, sería posible detectar si preventivamente sería necesario o útil el aporte de micronutrientes a través de suplementos.

Nutrigenética

La nutrigenética analiza las variaciones del genoma. Registra la heterogeneidad genética de la especie humana y describe las variantes (polimorfismos) de genes relevantes en el metabolismo que pueden estar asociadas al riesgo de sufrir determinadas enfermedades nutricionales o relacionadas con ellas. Los SNP (single nucleotid polymorphisms) son mutaciones puntuales «eficaces» que se han mantenido en el genoma de una población. Se denomina haplotipo a la variante de una secuencia de nucleótidos en el mismo cromosoma de un individuo diploide. Para identificar SNP se realiza una caracterización genética, generalmente de células de la mucosa oral o de células sanguíneas circulantes. Actualmente se dispone de chips de ADN y sus correspondientes sistemas de análisis molecular mediante los cuales es posible determinar simultáneamente hasta 10 millones de SNP y cada vez se desarrollan métodos y aparatos de secuenciación más eficientes, los cuales se precisan para el alto desempeño requerido. La investigación en las áreas de biomedicina y epidemiología, a través de estudios de asociación del genoma completo, trata de hallar variantes de genes que podrían llevar a un elevado riesgo de padecer enfermedades como p. ej. obesidaddiabetes tipo 2hipertensiónaterosclerosis o enfermedades tumorales (1). En el caso de la obesidad, entre tanto se ha encontrado un grupo de polimorfismos en genes candidatos para la enfermedad (2). También para la diabetes tipo 2 se han identificado cerca de 40 genes candidatos que, dada su conocida o hipotética función biológica, muestran una estrecha relación con las células beta, sitio de secreción de la insulina (3). Si bien cada uno de estos genes candidatos aumenta el riesgo de enfermedad en un pequeño porcentaje, la presencia de todas las variantes de estos genes en un individuo podría relacionarse con bastante seguridad p. ej. con una prueba de glucosa sanguínea en ayunas. Otro ejemplo bien descrito es la presencia de variantes genéticas que contribuyen a la pérdida de la actividad lactasa en el intestino y con ello a la intolerancia a la lactosa (4).

También en el metabolismo de las vitaminas se han identificado SNP y se ha descrito su significado. Los altos niveles del aminoácido homocisteína en sangre (hiperhomocisteinemia) se consideran un factor de riesgo de diversas enfermedades. La hiperhomocisteinemia (niveles de homocisteína por encima de 100 µmol/l) puede ser causada por un bajo catabolismo de la homocisteína a causa de una deficiencia nutricional de ácido fólicovitamina B6 y vitamina B12, pero también por un defecto enzimático determinado genéticamente. En este último caso, existe una variante genética del gen para la enzima metilen-tetrahidrofolato reductasa (MTHFR), que desempeña un papel importante en la conversión de la homocisteína en metionina. Esta mutación en el gen MTHFR, ligada a una baja actividad de la enzima, se considera la causa más frecuente de los altos niveles de homocisteína. En muchos estudios se ha podido mostrar la relación de la mutación en el gen MTHFR con la deficiencia de ácido fólico y el alto riesgo de enfermedades cardiovasculares, tumorales y demencia (5). Actualmente, la determinación del genotipo MTHFR solo se recomienda en pacientes con una concentración plasmática de homocisteína superior a 50 µmol/l. Ya que el defecto mismo del gen, encontrado en aprox. un 10 % de la población, no se puede tratar, las elevadas concentraciones de homocisteína pueden ser contrarrestadas mediante un aporte selectivo de folato, vitamina B6 y vitamina B12.

Las apolipoproteínas llevan a cabo el transporte y la unión a nivel celular de los lípidos. La apolipoproteína E (ApoE) es un ligando para el receptor de las lipoproteínas de baja densidad ( LDL), se sintetiza en el hígado y regula el catabolismo de las lipoproteínas ricas en triglicéridos y colesterol. Existen tres variantes del gen que codifica la ApoE (ApoE2, ApoE3, ApoE4), cada una con diferente afinidad con el receptor de LDL. Algunos estudios han revelado que la variante ApoE4 está asociada a un alto riesgo de padecer enfermedades cardiovasculares y enfermedad de Alzheimer (6). Comparada con una población control, la frecuencia de esta variante ApoE4 es cuatro veces mayor en pacientes con enfermedad de Alzheimer. Asimismo, en los portadores de la variante ApoE4, la capacidad de almacenar vitamina E en los tejidos periféricos parece estar limitada. Los bajos niveles de vitamina E en tejido causados por un componente genético podrían ser compensados mediante un aporte del nutriente.

La vitamina A es esencial para un crecimiento y desarrollo normales, para el funcionamiento del sistema inmune, para la visión y para otras funciones importantes. Ya que el organismo humano no puede sintetizar vitamina A, es necesario consumir en la dieta carotenoides precursores de vitamina A (en particular los betacarotenos) o la vitamina A preformada. Tras su absorción en el organismo humano, los carotenoides precursores de vitamina A son convertidos directamente en vitamina A por acción de la enzima beta-caroteno 15,15'-monooxigenasa (BCMO1) (7). Los resultados de algunas investigaciones recientes han revelado que dos polimorfismos (Single Nucleotide Polymorphisms, SNPs) encontrados frecuentemente en la región codificante del gen BCMO1 reducen la actividad catalítica de la enzima hasta en un 59 % (8). Algunos estudios indican que cerca del 45 % de la población europea presenta una de estas variantes del gen. Así, las variaciones en la secuencia del gen pueden contribuir a una reducción importante del aprovechamiento del betacaroteno y de este modo hacer necesaria una elevada ingesta del carotenoide para que el organismo obtenga un aporte adecuado de vitamina A.

Nutrigenómica

A diferencia de la nutrigenética, la nutrigenómica se ocupa de los productos de los genes, es decir, de los niveles sanguíneos de ARN mensajero (ARNm, como plantilla para la síntesis de proteínas), proteínas o metabolitos (compuestos intermedios de los procesos metabólicos). Los métodos que emplea abarcan todos los niveles moleculares, desde la expresión génica hasta el desarrollo del metabolismo en todo el organismo (9). Así, la «trancriptómica» analiza los niveles de ARNm de todos los genes o de determinados genes, la «proteómica» investiga la totalidad de las proteínas y la «metabolómica» registra y cuantifica los metabolitos de los diferentes tipos de compuestos y cadenas metabólicas. Con la ayuda de las técnicas «-ómicas» es posible entonces generar perfiles moleculares característicos de un individuo particular en su estado metabólico actual. Los estudios de gran envergadura elaboran de este modo perfiles de personas con determinadas enfermedades para hallar las diferencias características con respecto a las personas sanas. Los estudios en nutrición emplean los mismos métodos para detectar cambios en los perfiles tras la ingesta de determinados nutrientes y/o determinados regímenes dietéticos. Cuando se comprueba la asociación entre «biomarcadores» característicos del perfil y determinadas enfermedades, su presencia se considera un indicio del riesgo de padecer la enfermedad. Ello permite hacer una predicción con base en probabilidades estadísticas, lo cual no vincula el agente con el efecto de forma causal, sino a través de lo cual es posible establecer con determinado grado de seguridad estadística asociaciones o correlaciones entre la presencia del marcador y un estado metabólico; la función fisiológica del marcador queda en segundo plano.

Los estudios destinados a evaluar el impacto de determinados componentes nutricionales sobre la totalidad de los genes transcritos (transcriptoma) en un momento específico, en células y órganos (en particular en cultivos de células y organismos modelo), abarcan muchos efectos. La ingesta selectiva de ácidos grasos omega 3 condujo a una reducción de la expresión de genes involucrados en procesos inflamatorios y aterosclerosis (10). Otras investigaciones indicaron una influencia positiva del ácido fólico sobre la expresión génica de pacientes con diabetes tipo 1 y de la vitamina E en pacientes con cáncer de próstata. Los cambios del transcriptoma también se han evaluado en biopsias de tejido o células sanguíneas circulantes de personas sanas y personas con sobrepeso o síndrome metabólico. Si bien las diferencias entre individuos son muy altas, la variabilidad en un mismo individuo es muy baja. Por ello el análisis del transcriptoma es particularmente adecuado para estudiar los efectos inducidos por la dieta o las modificaciones específicas de una enfermedad.

Los análisis de la totalidad de proteínas (proteoma) que se encuentran en un momento determinado en las células o tejidos aún no tienen el carácter de estudios piloto. En la mayoría de los casos, estos análisis tienen por objeto comprender la respuesta fisiológica a componentes nutricionales individuales en personas sanas o la búsqueda de nuevos biomarcadores para enfermedades metabólicas específicas (10). Este tipo de análisis se emplea también en el diagnóstico clínico, particularmente en el diagnóstico oncológico (11). El análisis simultáneo de un gran número de diversas proteínas representa para la proteómica un enorme reto en cuanto a la resolución y sensibilidad de los métodos empleados. Entre tanto, en el plasma sanguíneo se han identificado casi 250 productos de genes y 4900 unidades proteicas (12). Entre ellas se encuentran 360 proteínas plasmáticas clásicas, es decir, aquellas provenientes particularmente del hígado, y 350 proteínas clasificadas como proteínas del sistema circulatorio. Entre las proteínas o péptidos que pueden ser determinados, más de 100 tienen una estrecha relación con los procesos inflamatorios bien como citoquinas o como moléculas de adhesión.

Uno de los propósitos de los análisis del perfil de metabolitos es identificar y cuantificar los nutrientes y metabolitos, tales como ácidos orgánicos, lípidos y carbohidratos. La heterogeneidad química impone requerimientos particulares a los métodos analíticos. A ello se suma el hecho de que aún no se sabe cuántos metabolitos existen. Se especula que hay 10.000 compuestos que son sintetizados en el organismo (endógenos) y entre 100 y 1000 veces más compuestos que son ingeridos en la dieta (exógenos). Así, comparado con los 23.000 genes del genoma humano o las 100.000 proteínas del proteoma que resultan de ellos, el tamaño del metaboloma humano (la totalidad de los metabolitos) sería superior en una potencia de diez. Los metabolomas habitualmente se generan a partir plasma sanguíneo u orina, aunque también otras secreciones orgánicas como saliva o secreción lacrimal son adecuadas para ello. Cada una de las secreciones tiene un valor informativo muy diferente y la elección de una u otra tiene ventajas y desventajas. Por ejemplo, en plasma sanguíneo, el patrón de determinados compuestos de biosíntesis endógena y conversión metabólica es más relevante que el de las sustancias exógenas consumidas en la dieta.

Los datos biológicos obtenidos por la nutrigenética y la nutrigenómica generan en particular signaturas y biomarcadores que sirven para valorar el estado de salud o el riesgo de enfermedad. En el caso de que se conozca una predisposición genética determinada y se confirme mediante análisis de biomarcadores, sería posible recomendar un régimen dietético adecuado o igualmente, en el caso de una persona con tal predisposición genética, sería posible detectar si preventivamente sería necesario o útil un cambio en la dieta. Adicionalmente, mediante la elaboración de perfiles nutrigenómicos podría hacerse un seguimiento permanente de la eficacia de las modificaciones introducidas en la dieta o el estilo de vida. Para lograr una valoración cuidadosa y la subsiguiente recomendación individualizada sería necesario incluir parámetros físicos clásicos como estatura, peso y perímetro de cintura, los signos vitales como la presión arterial, los niveles sanguíneos de glucosa, colesterol u hormonas así como la determinación del estado físico o, dado el caso, la influencia debida a medicamentos. El análisis de todos estos datos permite elaborar escenarios metabólicos específicos y realizar estimaciones de riesgo, las cuales posteriormente se traducen en recomendaciones nutricionales. Así, los nutricionistas podrían formular recomendaciones sobre la ingesta de determinados alimentos o dar soporte en línea para realizar compras o aconsejar sobre recetas e instrucciones de preparación, todo ello teniendo en cuenta las preferencias y hábitos personales.

Aporte individualizado de micronutrientes

Las recomendaciones de los expertos en cuanto a llevar una alimentación equilibrada y comer, por ejemplo, cinco porciones de frutas u hortalizas al día, son básicamente correctas pero son muy generales y no siempre aplicables en el día a día. Por ejemplo, diferentes encuestas de nutrición revelaron que solo una minoría de las personas encuestadas consume la cantidad diaria recomendada de frutas y hortalizas. Sin embargo, es necesario consumir suficientes micronutrientes, involucrados en casi todos los procesos metabólicos, a fin de poder mantener un equilibrio entre un estado de salud óptimo y la aparición temprana de enfermedades ligadas a la nutrición (13). Incluso una deficiencia sin importancia, una descompensación o un exceso de micronutrientes a largo plazo pueden ir acompañados de una disfunción que puede estar directamente relacionada con problemas de salud. Asimismo, la contaminación ambiental, la medicación, el estrés y los factores genéticos pueden aumentar considerablemente el requerimiento de micronutrientes. Además, un 30 % de las personas mayores de 70 años tiene una reducida capacidad de absorción intestinal y hábitos alimenticios alterados, lo cual puede conducir a la aparición de manifiestos síntomas de deficiencia (14). No obstante, las asociaciones de expertos en el área hasta ahora solo han emitido valores de referencia para la ingesta de vitaminas y minerales en personas sanas y para la prevención de enfermedades nutricionales que son causadas por cada uno de los nutrientes. El requerimiento de vitaminas y minerales necesario para lograr una actividad metabólica óptima es mucho más específico para cada individuo de lo que hasta ahora se asumía. Esta es la razón por la cual las pautas para el aporte selectivo de micronutrientes no puede guiarse por las recomendaciones generales para personas sanas, sino más bien orientarse a los requerimientos individuales según las condiciones de vida específicas (enfermedad, edad, medicación). Las condiciones individuales y las diferencias en cuanto al estilo de vida deben conducir a recomendaciones nutricionales distintas y adaptadas a cada situación (15).

Las nuevas tecnologías de análisis permiten investigar y describir la influencia de los micronutrientes sobre los procesos vitales. Generalmente se emplea una combinación de marcadores analíticos, con lo que se busca dar al individuo una recomendación personalizada para la toma de nutrientes. Para ello no solo se determinan los marcadores de estado nutricional conocidos hasta ahora, es decir el nivel sanguíneo de los micronutrientes mismos, sino la función de las vías metabólicas dependientes de ellos o los marcadores que describen el estado de salud en función de los micronutrientes. Los biomarcadores son parámetros de laboratorio medibles, que pueden determinarse en muestras de sangre, secreciones componentes celulares. También se pueden incluir marcadores característicos de procesos patológicos. El aspecto principal es que en primer plano ya no se encuentra la medición de los niveles sanguíneos, lo cual solo permite una interpretación estadística, sino sus efectos sobre la salud y sobre los procesos vitales, los cuales son diferentes en cada individuo.

Los requerimientos de micronutrientes pueden ser detectados mediante varios biomarcadores reconocidos. Frente a la determinación de los micronutrientes, los biomarcadores tienen la ventaja de que directamente pueden representar el estado del aporte nutricional en conjunto, la biodisponibilidad y el efecto sobre los factores de riesgo. Así, un elevado nivel de homocisteína, un factor independiente de riesgo de enfermedad cardiovascular y enfermedad de Alzheimer, se correlaciona con un bajo nivel plasmático de vitamina B6vitamina B12 y ácido fólico (16, 17). Dependiendo de la dosis y del genotipo, un aporte suplementario de estas vitaminas del complejo B conduce a la reducción de los niveles de homocisteína. Algunos biomarcadores de estrés oxidativo y las enfermedades ligadas a este son por ejemplo los hidroperóxidos, metabolitos de la peroxidación lipídica, y las enzimas glutatión peroxidasa (GPx) y superóxido dismutasa (SOD) (18,19), cuyas actividades a su vez dependen del aporte de selenio (en el caso de la GPx) y de zincmanganeso y cobre (para la SOD). La proteína C reactiva de alta sensibilidad (PCR-as) así como la LDL oxidada (LDLox) hoy día se consideran fiables predictores independientes del riesgo de aterosclerosis y enfermedad cardiovascular (20,21). Muchos de estos marcadores se pueden determinar en la farmacia mediante una prueba rápida en sangre capilar.

Los datos obtenidos del análisis pueden introducirse en un sistema con capacidad de generar a partir de ellos recomendaciones para un aporte selectivo y personalizado de micronutrientes. De modo que ya hoy se ofrece comercialmente un «aporte suplementario personalizado», es decir, se recomienda por ejemplo el suplemento «personalizado» de una mezcla de proteínas con base en la caracterización genética. Hasta la fecha no se han realizado estudios que en forma prospectiva documenten la eficacia preventiva o terapéutica de las recomendaciones nutricionales en personas con similar perfil de riesgo genético. Los riesgos genéticos derivados de grandes grupos de participantes en forma retrospectiva no pueden aplicarse de forma ilimitada a un individuo. La investigación para validar estas nuevas estrategias metodológicas es laboriosa y cara, ya que además de los adecuados biomarcadores, exige estudios con grandes grupos de participantes y tiempos de seguimiento largos.

referencias

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