opinión experta

Identificando las deficiencias de micronutrientes con proteómica

noviembre 1, 2013

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Profesor Keith P. West Jr., Departamento de Salud Internacional, Escuela Bloomberg de Salud Pública y Escuela de Medicina, Universidad Johns Hopkins, Baltimore, EE. UU.

“Las deficiencias de micronutrientes son comunes en las sociedades malnutridas. Aun así, siguen sin ser evaluadas correctamente dada la complejidad y los costes de las pruebas existentes. Sin embargo, un nuevo y prometedor método parece identificar el nivel de los micronutrientes identificando y cuantificando no los micronutrientes en sí, sino indicadores (biomarcadores) vinculados al metabolismo y la función de los micronutrientes. El análisis experimental a gran escala de la dotación completa de proteínas producidas por un organismo bajo determinadas condiciones (proteómica) podría contribuir a identificar las proteínas específicas en plasma como biomarcadores que reflejan la situa-ción de determinados micronutrientes. Cada vez hay más pruebas de que existe una estrecha relación entre las concentraciones en plasma de los micronutrientes y sus proteínas afines, derivadas de la proteómica. La proteómica cuantitativa, con la cual se pueden identificar y cuantificar cientos de proteínas de plasma con relativa abundancia con una simple espectrometría de masas, puede sentar las bases para descubrir las proteínas y las agrupaciones de proteínas que reflejan las funciones de los nutrientes y dan información sobre el estado de los micronutrientes. La proteómica para calcular las deficiencias de micronutrientes se basaría en la identificación de las proteínas en plasma como biomarcadores que están lo suficientemente relacionadas (por estar fijadas a ellos o porque se relacionan menos directamente a través de complejas redes metabólicas), con la situación de los de nutrientes en la población.

A fin de validar esta hipótesis, medimos las concentraciones de vitamina A (retinol), vitamina D (25-hidroxi-vitamina D), vitamina E (alfatocoferol), cobre y selenio mediante pruebas convencionales en muestras de plasma de una cohorte de 500 niños nepaleses de entre 6 y 8 años de edad. Asimismo, calculamos la cor-relación de dichos micronutrientes con la relativa abundancia de las principales proteínas en plasma, medida a través de proteómica cuantitativa usando la purificación de proteínas y la espectrometría de masas. La prevalencia de niveles que iban de bajos a deficientes en los niños era del 8,8% (por debajo de los 0,70 nmol/L) para el retinol, del 19,2% (por debajo de los 50 nmol/L) para la 25-hidroxivitamina D, del 17,6% (por debajo de 9,3 nmol/L) para el alfatocoferol), del 0% (por debajo de 10 nmol/L) para el cobre y del 13,6% (por debajo de 0,6 nmol/L) para el selenio. Identificamos 4.705 proteínas, 982 en más de 50 niños . Asimismo, observamos las siguientes correlaciones:

  • Con respecto a la vitamina A identificamos su estrecha correlación con la cantidad de RBP4, su proteína transportadora en plasma (1). Al liberarse desde las reservas hepáticas, el retinol circula en un complejo equimolar con la RBP4 y una proteína más grande, que transporta la vitamina A a los tejidos periféricos para la absorción celular.
  • Se halló una correlación similar, aunque débil, entre la 25-hidroxivitamina D en plasma y la proteína de unión a vitamina D (VDBP), quizás porque la VDBP circula en concentraciones que son 100 veces las de la 25-hidroxivitamina D, se une a otros metabolitos de la vitamina D y además realiza muchas funciones que no están relacionadas con dicha vitamina (2). Nuestros hallazgos prueban la necesidad de encontrar otras proteínas de la red de la vitamina D para aumentar la varianza explicada y la capacidad de conocer los niveles de vitamina D.
  • La vitamina E no tiene una proteína transportadora específica en el plasma. Tras la absorción, se liberan a la circulación diferentes formas de esta vitamina asociadas con los quilomicrones (partículas de lipopro-teínas), se reparten entre otras lipoproteínas y tejidos del plasma y finalmente son transportadas al hígado (3). El alfatocoferol del hígado vuelve a la circulación inicialmente unido a lipoproteínas de muy baja den-sidad (VLDL) antes de unirse a otras lipoproteínas de baja a media densidad para ser transportado a los tejidos periféricos. Existe una estrecha correlación entre el alfatocoferol en plasma y las apolipoproteínas, especialmente la apo C-III, que es uno de los principales componentes de las VLDL.
  • Aunque el cobre, un oligoelemento que participa continuamente en la transcripción genética, la respiración celular y la activación enzimática, se une a numerosas proteínas intra y extracelulares, hasta un 95% de su contenido en plasma está unido a la ceruloplasmina (Cp), una ferroxidasa que regula el metabolismo y la homeostasis del hierro (4). Como se esperaba, se halló una estrecha relación entre la concentración de cobre en plasma y la abundancia relativa de Cp.
  • La SEPP1, una glicoproteína expresada y segregada en gran parte por el hígado, se compone de la princi-pal proteína en circulación que transporta el selenio a los tejidos del cuerpo (5). En nuestro estudio, se confirmó esta estrecha relación.

Estos hallazgos, obtenidos en una amplia muestra de población compuesta por niños nepaleses, sugieren que la proteómica cuantitativa podría proporcionar las bases para identificar los biomarcadores funcionales que mejoraran finalmente nuestra capacidad de evaluar el nivel de micronutrientes y su deficiencia en las poblaciones. Creemos que los micronutrientes que no están unidos a proteínas del plasma podrían estar vinculados a proteínas menos reconocibles pero aun así válidas que estamos explorando en la actualidad”.

Basado en: Cole R. N. et al. The Plasma Proteome Identifies Expected and Novel Proteins Correlated with Micronutrient Status in Undernourished Nepalese Children. The Journal of Nutrition. Published online August 2013.

referencias

  1. Quadro L. et al. Understanding the physiological role of retinol-binding protein in vitamin A metabolism using transgenic and knockout mouse models. Mol Aspects Med. 2003; 24:421–430.
  2. Speeckaert M. et al. Biological and clinical aspects of the vitamin D binding protein (Gc-globulin) and its polymorphism. Clin Chim Acta. 2006; 372:33–42.
  3. Morrissey P. A. and Kiely M. Vitamin E / physiology and health effects. In: Caballero B, Allen L, Prentice A, eds. Encyclopedia of human nutrition. 2nd ed. Amsterdam: Elsevier Academic Press; 2005. p. 389–398.
  4. Hellman N. E. and Gitlin J. D. Ceruloplasmin metabolism and function. Annu Rev Nutr. 2002; 22:439–458.
  5. Burk R. F. and Hill K. E. Selenoprotein P-expression, functions, and roles in mammals. Biochim Biophys Acta. 2009; 1790:1441–1447.