Principais características e ferramentas referentes as analises da genômica nutricional e genética do metabolismo nutricional

1. NUTRIGENÔMICA E NUTRIGENÉTICA
Prof. Dra. Adriana Dantas
Biotecnologia de Alimentos
UERGS, Caxias do Sul - RS

3. ALIMENTOS
• Manutenção do organismo
• Propriedades medicinais com origens
comuns em diversas culturas
• Medicina alopática moderna –
associação de drogas e controle
dietético
• Alimentos transgênicos
• Não há comprovação de qualquer
risco ao organismo.
• Riscos ao ecossistema (i.e., insetos e
a cadeia alimentar subsequente)

4. ALIMENTOS
SAUDÁVEIS E
ORGÂNICOS
• Aumento no
consumo a nível
mundial
• presentes em cerca
de 40% dos
supermercados norte
americanos
• - mercado
multimilionário

5. ALIMENTOS
FUNCIONAIS
Grupo de alimentos que
contêm nutrientes que
podem atuar de forma
profilática

6. NUTRACÊUTICOS:
• Qualquer alimento, nutriente ou
suplemento nutricional que tenha
efeitos medicinais, como na
proteção contra as doenças
crônico-degenerativas (DCD), como
as doenças coronarianas, câncer,
acidentes vasculares cerebrais e
osteoporose.

7. NUTRICIONAIS
MÉDICOS OU
ALIMENTOS
MEDICINAIS
• São alimentos
especialmente
manufaturados para
pessoas com
alterações clínicas, e
prescritos por um
médico (nutrólogo).

8. ALIMENTOS NA MEDICINA AYURVÉDICA

9. NUTRIÇÃO, GENÉTICA E
NEUROLOGIA
• “As células do corpo se associam em tecidos, órgãos e
sistemas, formando um universo complexo”.
• “Cada célula armazena um mínimo de energia para
sobreviver (de 4s a 5s) e vive com o que seu meio lhe
oferece por meio da nutrição, seja isso bom ou ruim”.
• “Cada célula reage ao seu meio, comandada por seu
DNA”.
• “O DNA de cada célula se comunica bio e
eletroquimicamente com o SNC, que retroalimenta a
ação nuclear”.
• “Em última análise, os alimentos que ingerimos
interferem no funcionamento do organismo a nível
celular, nuclear, molecular, genético e neurológico”.
• https://www.youtube.com/watch?time_continue=3&v=kZ
t3DNCcEtA

10. GENÉTICA
O padre austríaco Gregor J. Mendel apresenta
trabalho de experiências com ervilhas em 8 de março
de 1865, enunciando as leis da hereditariedade.
Desconhecido até 1900, é hoje considerado o Pai da
Genética, e um dos maiores cientistas da
modernidade.

12. 1ª LEI DE MENDEL:
LEI DA
SEGREGAÇÃO DOS
FATORES
• 1º lei: “Cada característica é
determinada por dois fatores
que se separam na formação
dos gametas, onde ocorrem
em dose simples”, isto é,
para cada gameta masculino
ou feminino encaminha-se
apenas um fator. Mendel não
tinha idéia da constituição
desses fatores, nem onde se
localizavam.

13. GENÓTIPO

14. GENÓTIPO E
FENÓTIPO

15. SNP (SNIPS)

17. EPIGENÉTICA
Não confundir
nutrigenômica/nutrigenética
com epigenética
O que é epigenética?
O que tem haver com
nutrição?

18. EPIGENÉTICA

19. O
D O G M A
C E N T R A L
Transcrição
Tradução
Polipeptídio

22. GENÓTIPO X FENÓTIPO

23. FENÓTIPO
• Do grego pheno, evidente, brilhante, e
typos, característico.
• Designa as características apresentadas por
um indivíduo, sejam elas morfológicas,
fisiológicas ou comportamentais.
• Características microscópicas e de natureza
bioquímica, que necessitam de testes
especiais para a sua identificação, também
são fenotípicas.
• Das visíveis humanas, podemos citar a cor
dos cabelos, da pele, dos olhos de uma
pessoa, sua estatura etc.
• Das identificáveis somente através de testes
específicos, podemos citar o tipo sanguíneo
e a sequência de aminoácidos de uma
proteína.

24. CARACTERÍSTICAS
INDIVIDUAIS

25. CARACTERÍSTICAS
INDIVIDUAIS

26. PENETRÂNCIA
DO GENE
• Havendo o gen, ele sempre se
manifestará, e será expresso o fenótipo
correspondente
• Altamente penetrante
• Havendo o gen, alguns indivíduos
apresentarão o fenótipo correspondente,
e outros indivíduos não apresentarão (o
gen pode ou não se manifestar).
• Penetrância incompleta

27. EXPRESSIVIDADE
DO GENE
• Estando o gene presente, não há fenótipos
intermediários.
• Quando ele se manifesta, o fenótipo
apresenta características definidas em todos
os indivíduos.
• Há 100% de expressividade na manifestação
• Variação gênica descontínua
• Ocorrem fenótipos intermediários.
• Expressividade variável

28. PENETRAÇÃO ALTA, EXPRESSIVIDADE DE 100%

29. PENETRAÇÃO ALTA,
EXPRESSIVIDADE VARIÁVEL
• Diferentes graus de
braquidactilia pela expressão
variável do genótipo.
• Pergunta: pode-se levar uma
vida normal?

30. POLIMORFISMO
• Variação fenotípica que pode ser separada em
classes distintas e bem definidas.
• O controle genético se dá por um ou poucos loci,
sendo a característica pouco suscetível a fatores
ambientais
• tipo sanguíneo (A; B; AB; O);
• destro/canhoto;
• presença de determinadas estruturas anatômicas ou
não (vértebras, dentes, músculos);
• posicionamento dos órgãos internos
• Poligênico – não há distinção de classes claras.
i.e.; cor da pele, dos olhos, dos cabelos; estatura.

31. PROJETO GENOMA HUMANO
2001 - completa o mapeamento do genoma humano após 15
anos de trabalho, ao custo de USD 9bi.
Resultados publicados em 2003.
Abriam-se as portas para a compreensão das interações entre a
alimentação e os genes humanos.
Atualmente feito por clínicas particulares em até 48h (USD600).

33. FUNDAMENTOS DA
GENÔMICA
NUTRICIONAL
Compreende a Nutrigenômica e a
Nutrigenética

34. NUTRIGENÔMICA
A Nutrigenômica estuda a forma como as interações entre
componentes da alimentação e genoma afetam o padrão
de expressão gênica.
Apesar destas delimitações, o termo Nutrigenômica muitas
vezes é utilizado como sinônimo de Genômica Nutricional.
Estudo do efeito de componentes bioativos da dieta na
expressão de genes e consequências nas funções
bioquímicas/fisiológicas.

36. PRINCÍPIOS GERAIS
Os compostos bioativos dos alimentos interferem com o genoma humano,
direta ou indiretamente, alterando a expressão genética ou a estrutura do DNA
Em determinados indivíduos a dieta pode constituir um fator de risco
significativo para diversas patologias
Alguns genes regulados pela dieta, e as suas variantes genéticas, desempenham
um papel central na incidência, progressão e/ou gravidade de doenças crónicas
Kaput J et al. Physiol Genomics, 2004; 16(2): 166-77.

37. A INFLUÊNCIA
DA DIETA NOS
ESTADOS DE
SAÚDE E
DOENÇA
• • A influência da dieta nos estados de saúde e doença pode
depender do espólio genético do indivíduo
• • A intervenção dietética baseada no conhecimento das
necessidades nutricionais, do estado nutricional e do genótipo
pode ser aplicada para prevenir, mitigar ou curar doenças
crónicas (nutrição personalizada)
• Kaput J et al. Physiol Genomics, 2004; 16(2): 166-77.

38. OBJETIVOS:
• Otimizar a saúde e prevenir a doença através da personalização da dieta
• Contribuir para aprofundar o conhecimento da complexa relação entre as moléculas
nutricionais, os polimorfismos genéticos e o sistema biológico como um todo
Mutch D et al. FASEB J. 2005; 19(12): 1602-16.

39. OBJETIVOS FUNDAMENTAIS
• 1) Entender as interações funcionais entre os
componentes bioativos dos alimentos com o genoma a
nível molecular, celular e sistêmico,
• 2) Estabelecer o papel dos nutrientes na expressão
genética e, ainda mais importante, entender como a dieta
pode ser empregada na prevenção ou tratamento de
doenças.
• 3) Entender o efeito da variação genética (polimorfismos)
na interação entre doença e dieta, com foco na resposta
específica de cada indivíduo aos alimentos,
• 4) Alcançar o desenvolvimento de recomendações
dietéticas de acordo com o risco x benefício de nutrientes
e compostos específicos para indivíduos ou grupos
populacionais.

40. VANTAGENS
• • Aumento da eficácia das medidas preventivas e
das intervenções nutricionais
• • Aconselhamento alimentar adaptado aos
níveis ideais de ingestão dietética, utilização de
suplementos e de alimentos funcionais
• • Modifica o risco genético e a predisposição
para as doenças complexas através da
intervenção nutricional
• • Permite identificar indivíduos suscetíveis a
reações adversas provocadas pelo consumo de
determinados nutrientes
• Hulimann T et al. Genes Nutr. 2014; 9(1): 370.

42. SINALIZAÇÃO
CELULAR

43. COMPONENTES
DA VIA
TRANSDUÇÃO
DE SINAIS

44. C É L U L A S
R E S P O N D E M A
C O M B I N A Ç Õ E S
D E S I N A I S
E S P E C Í F I C O S

45. INTERAÇÃO DE MOLÉCULAS COM SEU
RECEPTOR NA SUPERFÍCIE CELULAR

46. FERRAMENTAS ÔMICAS NA NUTRIÇÃO E SAÚDE
Genômica, proteômica e metabolômica integradas na
Ciência da Nutrição e na promoção de saúde.

48. GENÔMICA
ANÁLISE PERFIL GENÉTICO
Exames preditórios da susceptibilidade ou
probabilidade de desenvolver-se uma doença
futura, como também ajudar a diagnosticar uma
doença.
Determinação simultânea de diversas variantes
genéticas – 0,1%
Em ambiente médico – uso frequente do histórico
familiar e dos padrões hereditários auxiliam a
determinar doenças que têm bases genéticas

49. PROTEÔMICA
• Estuda as variações e compara os perfis de
expressão proteica, relacionando-os com efeitos
causais – 1 gene  10 proteínas

50. METABOLÔMICA
• Estuda quantitativamente as respostas metabólicas do
organismo a um estímulo fisiopatológico ou modificação
genética, que se refletem em fenótipos distintos
• O diagnóstico das vias metabólicas será realizado utilizando
biomarcadores reconhecidos

51. METABOLÔMICA
NA NUTRIÇÃO

52. MAPEAMENTO
CLÍNICO DO
DNA
• Utilizado globalmente para
determinar se um recém
nascido sofre de
fenilcetonúria dano cerebral
caso não seja adotada uma
dieta especial. Mutação no
gene da PAH (fenilalanina
hidroxilase) envolve
formação de amiloides
tóxicos no cérebro (similar a
Alzheimer e Parkinson).
• Teste da PKU (teste do
pezinho) é parte da
confirmação do diagnóstico
da doença.

53. EXAME GENÔMICA-NUTRICIONAL

54. EXAMES
GENÔMICO-
NUTRICIONAIS
Os testes genéticos em nutrigenômica buscarão predizer
o risco futuro de uma pessoa sadia desenvolver alguma
doença, tornando-se testes prognósticos.
Um exame prognóstico não garante o desenvolver de
uma determinada condição doença, mas indica uma
predisposição
Determinada a susceptibilidade genotípica, poderão ser
sugeridas intervenções nutricionais individuais com
maior acurácia.

55. DIAGNÓSTICO
• Para enfermidades complexas (como é o caso da DCV), as variações
genéticas não precisam com certeza se a doença se desenvolverá, mas
indicam sim o alto risco de ela ocorrer.
• Quando a variação indicar a necessidade de profilaxia (proteção), o
objetivo nutricional será minimizar as influências nocivas e reduzir o
risco da doença pela modificação de fatores coadjuvantes, como o estilo
de vida.

56. GWAS (GENOME-
WIDE
ASSOCIATION
STUDY)
• Estudo de Associação
Genômica Completa Avalia
simultaneamente milhares de
polimorfismos de todos os
genes a fim de identificar
quais associações
potencialmente expressariam
um fenótipo de obesidade, ao
invés de considerar apenas um
único gene, como se pensava
no caso da leptina.
• Os polimorfismos mais
estudados atualmente são do
gene FTO (Corella, D., Ordovas,
J. M., 2015).

57. BIOINFORMÁTICA
• Estudo dos processos
informáticos nos sistemas
biológicos, aplicando
conhecimentos de ciência,
matemática e biologia
• Permite aplicar métodos
económicos e acessíveis
na integração dos dados
da genômica, proteômica
e da metabolómica
Whelan F et al. Front
Immunol. 2013; 4:416.

58. ANALOGIA
• Fármacos e genética vs Nutrição e genética
• Individualização do tratamento mediante variações
genômicas
• Surgem os termos “Nutrigenética”, “Nutrigenômica”, e
iniciam-se os estudos da “Genômica Nutricional”.
• Proposta: melhorar a saúde pela análise e
interpretação dos laços entre nossa alimentação e o
funcionamento do nosso organismo a nível molecular
(Simopoulos, 2004)

60. NUTRIGENÉTICA
Estudo do efeito da
variação genética
individual na resposta
a dieta e a nutrição.

61. NUTRIGENÉTICA
Objetivo: Identificar qual a melhor
dieta para um determinado
indivíduo de acordo com as suas
características genéticas
Nutrição Personalizada Fenech M.
Food Chem Toxicol, 2008;
46(4):1365-70.

62. NUTRIGENÉTICA
• Estuda o impacto do espólio genético do Indivíduo na resposta
do organismo a um padrão alimentar, alimento funcional ou
suplemento, na origem de diferentes fenótipos
• Pressuposto geral
• A concentração ideal de nutrientes necessária para a prevenção
da lesão do DNA depende da ocorrência de polimorfismos
genéticos que modificam a função de genes envolvidos direta ou
indiretamente na absorção e metabolismo dos nutrientes
necessários para a reparação e replicação do DNA
• Fenech M. Food Chem Toxicol, 2008; 46(4):1365-70.

63. SELEÇÃO DE GENES CANDIDATOS
(SUSCETIBILIDADE A FATORES
AMBIENTAIS) SNP (SINGLE
NUCLEOTIDE POLYMORPHISM)
• Genes que são ativados durante um
estado de doença e que demonstraram
previamente serem modificáveis com a
intervenção nutricional
• Genes com variações funcionais
importantes
• Genes que apresentam papeis
importantes na hierarquia das cascatas
biológicas
• Polimorfismos que são altamente
prevalentes na população
• Genes com biomarcardores associados
• Mutch D et al. FASEB J. 2005; 19(12):
1602-16.

65. INTERAÇÕES
Alimentos – milhares de compostos diferentes
Genes – aproximadamente 23.000, que se recombinam constantemente no organismo
Genômica Nutricional pode ser entendida como o estudo da interação dos alimentos e seus
nutrientes com nossos genes e suas combinações a nível molecular e celular, e a influências
que essas reações têm na saúde.

67. DOENÇAS
MONOGÊNICAS

68. DOENÇAS
MULTIFATORIAS OU
POLIGÊNICAS

69. DOENÇAS
MULTIFATORIAIS

70. MACRONUTRIENTES

71. MICRONUTRIENTES

72. NUTRIENTES
NÃO
ESSENCIAIS

73. DESORDENS
CRÔNICAS
LIGADAS A
NUTRIÇÃO
MULTIFATORIAIS E
MULTIGÊNICAS