Carregado porSara Lopes Pereira
Genomica nutricional
O documento discute a genética nutricional e a nutrigenômica, destacando a importância da personalização da dieta com base no perfil genético individual para a prevenção e tratamento de doenças crônicas. Ele aborda como compostos bioativos dos alimentos interagem com o genoma humano e como as variações genéticas afetam a resposta a dietas específicas. Além disso, menciona a necessidade de estudar fenótipos, biomarcadores e abordagens metodológicas para integrar genômica, proteômica e metabolômica.
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- 1. UNIVERSIDADE DE LISBOA FACULDADE DE MEDICINA Programa Doutoral em Doenças Metabólicas e do Comportamento Alimentar Módulo de Genética 24 Janeiro, 2014 Sara Lopes Pereira Dietista
- 2. GENÓMICA NUTRICIONAL 99,9%do DNA é igual em todos os humanos 0,1% Diferentes respostas a alimentos, suplementos e medicamentos Kaput J et al. Physiol Genomics, 2004; 16(2): 166-77.
- 3. GENÓMICA NUTRICIONAL Princípiosgerais: • 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.
- 4. GENÓMICA NUTRICIONAL •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.
- 5. GENÓMICA NUTRICIONAL 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.
- 6. VANTAGENS • Aumentoda 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.
- 7. ABORDAGEM METODOLÓGICA •Análise do perfil genético Determinação simultânea de diversas variantes genéticas – 0,1% Kaput J et al. Physiol Genomics, 2004; 16(2): 166-77.
- 8. ABORDAGEM METOD. •Proteómica Estuda as variações e compara os perfis de expressão proteica, relacionando-os com efeitos causais – 1 gene ≈10 proteínas Kelner R. Fresenius J Anal Chem 2000; 366: 517–524
- 9. ABORDAGEM METODOLÓGICA •Metabolómica Estuda quantitativamente as respostas metabólicas do organismo a um estímulo fisiopatológico ou modificação genética, que se refletem em fenótipos distintos Facilita a investigação das vias metabólicas utilizando biomarcadores reconhecidos Preter V et al. World J Gastrointest Pharmacol Ther, 2013; 4(4): 97–107
- 10. ABORDAGEM METODOLÓGICA PreterV et al. World J Gastrointest Pharmacol Ther, 2013; 4(4): 97–107
- 11. ABORDAGEM METODOLÓGICA •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 genómica, proteómica e da metabolómica Whelan F et al. Front Immunol. 2013; 4:416.
- 12. GENÓMICA NUTRICIONAL Nutrigenética GENES SAÚDE DIETA Nutrigenómica
- 13. NUTRIGENÉTICA Estuda oimpacto 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.
- 14. NUTRIGENÉTICA i Je t al. Science, 2008; 319(5866): 1100-4.
- 15. NUTRIGENÉTICA Objetivo: Identificarqual 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.
- 16. NUTRIGENÉTICA Seleção degenes 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.
- 17. NUTRIGENÉTICA Scriver Cet al. Trend Gen. 1999; 15(7): 267-72.
- 18. LOCUS DO GENEMUTAÇÃO FENÓTIPO Scriver C et al. Trend Gen. 1999; 15(7): 267-72. EFEITOS NUTRICIONAIS DIETOTERAPIA PAH (fenilalanina desidroxilase) +500 Fenilcetonúria Intolerância alimentar grave à fenilalanina Exclusão carne, peixe, ovos, leite e derivados., oleaginosas, leguminosas refrigerantes light G6PD (glucose-6-fosfato desidrogenase) +140 Favismo e anemia hemolítica Intolerância aos compostos glicosídicos vicina e convicina Exclusão de leguminosas (favas, ervilhas, lentilhas, feijão, grão, soja); dieta rica em lípidos e pobre em HC simples GALT (galactose-1- fosfato uridiltransferase) +180 Galactosemia Intolerância alimentar à lactose Exclusão de leite, iogurtes, queijo e derivados NUTRIGENÉTICA
- 19. LOCUS DO GENEMUTAÇÃO FENÓTIPO Scriver C et al. Trend Gen. 1999; 15(7): 267-72. EFEITOS NUTRICIONAIS DIETOTERAPIA HLA (complexo antigénio leucocitário humano ) +100 Doença celíaca Intolerância alimentar grave à proteína do glúten, a gliadina Exclusão trigo, aveia, cevada e centeio HFE +20 Hemocromatose Porfiria Aumento da reabsorção e acumulação de ferro Dieta pobre em ferro (carne, peixe, ovos, legumes folha verde escura, citrinos…) NUTRIGENÉTICA
- 20. LOCUS DO GENEFENÓTIPO Scriver C et al. Trend Gen. 1999; 15(7): 267-72. EFEITOS NUTRICIONAIS/ CLÍNICOS DIETOTERAPIA Apolipoproteina A-I (APOA1) Síndrome metabólico, DCV Défice HDL-col, aumento TG Dieta hipolipídica Apolipoproteina B (APOB) Hipercolesterolemia e síndrome metabólico Défice de vitamina E e A, e de absorção de lípidos Dieta hipolipídica Apolipoproteina E (APOE) Hipercolesterolemia e doença coronária Hipercolesterolemia Dieta hipolipídica (variante E4) Recetor da leptina (LEPR) Síndrome metabólico (hipersinsulinemia) Aumento do apetite Dieta rica em n-3 e pobre em n-6 PUFA NUTRIGENÉTICA
- 21. LOCUS DO GENEFENÓTIPO Scriver C et al. Trend Gen. 1999; 15(7): 267-72. EFEITOS NUTRICIONAIS/ CLÍNICOS DIETOTERAPIA Recetor-delta ativado do proliferador de peroxisomas (PPAR-δ) Síndrome metabólico, diabetes, obesidade, lipodistrofia Alteração b-oxidação Dieta hipolipídica Fator de transcrição 7- like 2 (TCF7L2) Síndrome metabólico e insulinoresistência, DM Hiperglicemia Dieta hipolipídica pobre em gordura saturada Linfotoxina-α ( LTA) Interleucina 6 (IL-6) Fator de necrose tumoral -α (TNF-α) Síndrome metabólico, enfarte do miocárdio, DM1 Inflamação Aumentar o rácio PUFA/gordura saturada Interleucina 1b Síntrome metabólico, carcinoma gastrico Inflamação Aumentar o consumo de n3-PUFA NUTRIGENÉTICA
- 22. LOCUS DO GENEFENÓTIPO Scriver C et al. Trend Gen. 1999; 15(7): 267-72. EFEITOS NUTRICIONAIS/ CLÍNICOS DIETOTERAPIA MTHFR (metilenotetrahidrof olato redutase) Hiperhomocisteinemia Anencefalia Espinha bífida DCV, cancro Défice de ácido fólico Dieta rica em ácido fólico e riboflavina Acetil-CoA carboxilase β (ACC2) Doença cardiovascular Alteração da beta-oxidação Dieta hipolipídica e pobre em n-6 PUFA Sintase endotelial do óxido nítrico (NOS3) Disfunção endotelial, DCV, DM2 Défice de óxido nítrico e citrulina Dieta rica em dadores de NO (nitratos, nitritos), antioxidantes Sintase induzível do óxido nítrico (NOS2A) Inflamação, asma, obesidade, cancro Citotoxicidade de óxido nítrico Dieta rica em antioxidantes NUTRIGENÉTICA
- 23. NUTRIGENÉTICA 4b/a, NOS3 PD=0,017; PD*G=0,033 4b4b Nitrosaminas (r=0,799; p=0,017) 4b4a/4a4a Nitritos (r=0,988; p=0,012) Vitamina C (r=0,996; p=0,004) Vitamina E (r=0,956; p=0,004) +14C>T, NOS2 PD=0,018 PD*G=0,003 CT/TT MUFA (r= 0,902; p=0,014) N=12 N=12
- 24. NUTRIGENÉTICA +14C>T, NOS2 PD*G=0,044 +88T>G, NOS2 PD*G=0,020 N=12 N=12 CC Nitratos (r=0,711; p=0,021) GT/TT PAS (r= 0,938; p=0,018)
- 25. GENÓMICA NUTRICIONAL Nutrigenética GENES SAÚDE DIETA Nutrigenómica
- 26. NUTRIGENÓMICA Estuda oimpacto da dieta na expressão genética, relacionando os fenótipos resultantes com as alterações metabólicas e genéticas do sistema biológico Pressuposto geral O risco de doenças degenerativas e do desenvolvimento aumenta com a lesão do DNA, que é dependente do estado nutricional Fenech M. Food Chem Toxicol, 2008; 46(4):1365-70.
- 27. NUTRIGENÓMICA Objetivo: Identificarqual a melhor dieta entre diferentes padrões alimentares existentes Fenech M. Food Chem Toxicol, 2008; 46(4):1365-70.
- 28. NUTRIGENÓMICA NUTRIENTES Ligandospara os recetores dos fatores de transcrição Farhud D, et al. Iran J Public Health. 2010; 39(4): 1–14. Utilizados em vias metabólicas primárias ou secundárias Modifica-se a concentração dos substratos ou intermediários Alteração positiva ou negativa das vias de sinalização celular Alteração da expressão genética
- 29. Kaput J. AnnN Y Acad Sci. 2006; 1055: 64-79.
- 30. NUTRIGENÓMICA NUTRIENTE EFEITOSNO GENOMA HUMANO Energia (dieta hipocalórica) •Aumenta a expressão de genes que codificam fatores envolvidos na síntese de nucleotidos, do DNA e no metabolismo da cromatina; •Diminui a expressão de genes envolvidos na síntese de PUFAs a partir do Acetil-CoA e do Malonil-CoA, bem como com a tradução de sinal, sinalização celular, resposta imunitária e metabolismo dos glúcidos Simopoulos A. Annu Ver Public Health, 2010; 31(4): 53-68.
- 31. NUTRIGENÓMICA NUTRIENTE EFEITOSNO GENOMA HUMANO Lípidos Colesterol Inibe a transcrição do gene β-hidroxi-β-metil-glutaril (HMG)-CoA redutase PUFAs Inibem a produção hepática de RNAm da sintetase de ácidos gordos – lipoproteinemia Ómega 3 Nas plaquetas reduzem os níveis de RNAm do fator de crescimento (PDGF) e de IL-1b (regulação ao nivel da transcrição) Glícidos Baixo IG Inibe a expressão de genes relacionados com as vias de sinalização da insulina e apoptose celular Elevado IG Estimula a expressão de genes associados ao stresse oxidativo, imunidade mediada por citocinas, quimiocinas e pela via das interleucinas Simopoulos A. Annu Ver Public Health, 2010; 31(4): 53-68.
- 32. NUTRIGENÓMICA “Results froma recent epidemiological study suggest that at least nine micronutrients affect genome stability in humans in vivo” Fenech M. Food Chem Toxicol, 2008; 46(4):1365-70.
- 33. NUTRIGENÓMICA DÉFICE NUTRICIONALEFEITOS NO GENOMA HUMANO FENÓTIPO Ácido fólico Rutura de cromossomas e inibe a reparação/metilação do DNA Cancro do cólon, doença cardíaca, disfunção neurológica, infertilidade masculina, leucemia Vitamina B12 Rutura de cromossomas e inibe a reparação/metilação do DNA Idêntico ao do ácido fólico, perda de memória Vitamina B6 Rutura de cromossomas e inibe a reparação/metilação do DNA Idêntico ao do ácido fólico Vitamina C Mimetiza a lesão por radiação (oxidação do DNA) Cataratas; cancro Vitamina E Mimetiza a lesão por radiação (oxidação do DNA) Cancro do cólon; doença cardíaca; disfunção imunitária Vitamina D Mimetiza a lesão por radiação (oxidação do DNA) Cancro do cólon, mama e próstata Neeha V et al. J Food Sci Technol, 2013; 50(3): 415-28.
- 34. NUTRIENTE EFEITOS NOGENOMA HUMANO FENÓTIPO Vitamina A Inibe o gene PEPCK Interrupção da gravidez e morte fetal Niacina Inibe a reparação do DNA Sintomas neurológicos, perda de memória Ferro Rutura de cromossomas e mimetiza a lesão por radiação (oxidação do DNA) Disfunção neurológica, imunitária e cancro Zinco Rutura de cromossomas e mimetiza a lesão por radiação (oxidação do DNA) Disfunção neurológica, imunitária e cancro NUTRIGENÓMICA Neeha V et al. J Food Sci Technol, 2013; 50(3): 415-28.
- 35. NUTRIGENÓMICA NUTRIENTE COMPOSTOS Fitoquímicos Isotiocianatos, carotenóides, flavonóides, indoles, alil sulfur Zooquímicos Ácido linoleico conjugado (CLA), n3-PUFA Fungoquímicos B-glucanos, lentinanos, esquizofilanos e outros compostos dos cogumelos Bacterioquímicos Equol, butirato e outros compostos formados durante a fermentação bacteriana no trato gastrointestinal Farhud D et al. Iran J Public Health. 2010; 39(4): 1–14.
- 36. LIMITAÇÕES METODOLÓGICAS •Estudos de tamanho amostral reduzido que apresentam falta de consistência • Apenas uma pequena fração da componente genética das doenças é conhecida Hulimann T et al. Genes Nutr. 2014; 9(1): 370.
- 37. LIMITAÇÕES ÉTICAS •Abordagem reducionista menosprezando aspetos culturais e sociais da alimentação • Limita a liberdade de escolha • Depende da equidade do acesso aos alimentos indicados • Fortemente dependente da adesão individual à dieta Hulimann T et al. Genes Nutr. 2014; 9(1): 370.
- 38. PRESPETIVAS FUTURAS •Utilizar biomarcadores reconhecidos na análise dos fenótipos (metabolómica) • Determinar com precisão as variantes genéticas e do consumo alimentar (criação de BD nutricionais atualizadas) • Incluir a análise de fenómenos de epigenética • Aumentar o tamanho amostral dos estudos (criação de consórcios internacionais) Ordovas J et al. Ann Rev Genom Hum Gen. 2004; 5: 71-118.
- 39. PRESPECTIVAS FUTURAS •Identificar marcadores genéticos específicos para a variação étnica e cultural no estudo das interações gene-ambiente • Follow-up de estudos observacionais – estudos in vitro – estudos in vivo: compreensão dos mecanismos moleculares envolvidos na interação gene-ambiente • Desenvolver modelos estatísticos preditivos que permitam a análise da informação de vários genes, em combinação com a informação fenotípica e do meio ambiente Ordovas J et al. Ann Rev Genom Hum Gen. 2004; 5: 71-118.
- 40. PRESPECTIVAS FUTURAS •Desenvolver políticas socioeconómicas apropriadas para a implementação das recomendações nutricionais adaptadas Ordovas J et al. Ann Rev Genom Hum Gen. 2004; 5: 71-118.
Notas do Editor
- #9 Proteomics currently enables geneticists to study the complete collection of proteins in a cell or tissue at any given time, and it will permit them to determine the role of proteins inside cells and even the role of the molecules with which they interact ordovas
- #11 All these techniques can and should be combined to understand both the influence of specific nutrients and whole dietary patterns on the metabolic behavior of cells, organs, and the whole organism
- #13 Nutrigenómica refere-se ao efeito da dieta na expressão genética Nutrigenética refere-se ao impacto que o espólio genético do indivíduo exerce na resposta a um padrão alimentar, alimento funcional ou suplemento em relação a um resultado de saúde específico
- #15 Fluxo das migrações na origem da diversidade genética da população humana, e que também se traduz em diferentes respostas biológicas aos alimentos de acordo com o espólio genético do indivíduo Kaput
- #17 Genetic polymorphisms can influence response to environmental elements, such as enzymatic activities changes that affect circulating concentrations and ultimately the effectiveness of chemicals and their metabolites
- #18 Genotype–phenotype relationship. The potential influence of genotype and non-genetic factors on the phenotype of various monogenic disorders. The equation VP = VG + VE (Ref. 61) implies that variation in genotype and environment contribute to variation in phenotype. The diagram indicates the estimated relative importance of background genotype and environment as contributors to the phenotype of several monogenic diseases. The figure does not include the effect of allelic variation at the major locus. Boxed entries are mentioned in the text.
- #19 PAH – compromete a conversão da fenilalanina a tirosina G6PD – compromete a síntese de NADH e de glutatião reduzido, a defesa antioxidante principal do eritrócito, levando à sua lesão pelso radicais livres GALT – compromete a conversão da lactose a galactose
- #20 HLA- relacionado com o complexo major de histocompatibilidade e o desenvolvimento de reações aut-imunes contra a gliadina HFE – regula a bsorção de ferro através da transferrina
- #21 MTHFR – requer riboflavina eácido fólico como cofatores de estabilidade cromossomica
- #22 MTHFR – requer riboflavina eácido fólico como cofatores de estabilidade cromossomica
- #23 MTHFR – requer riboflavina eácido fólico como cofatores de estabilidade cromossomica
- #24 População diabética
- #25 População hipertensa
- #26 Nutrigenómica refere-se ao efeito da dieta na expressão genética Nutrigenética refere-se ao impacto que o espólio genético do indivíduo exerce na resposta a um padrão alimentar, alimento funcional ou suplemento em relação a um resultado de saúde específico
- #29 A nível celular os nutrientes podem agir como ligandos para os recetores dos fatores de transcrição (ativar a exprssão genética) ou serem metabolizados por vias metabólicas primárias ou secundárias. Assim modifica-se a concentração dos substratos ou dos intermediários e no fim, comprometem positiva ou negativamente as vias de sinalização celular. Os fatores de transcrição (TFs) são uma das moleculas chave pelas quais os nutrientes podem alterear a expressão genética
- #30 Genisteina - soja Ácido docosahexanoico – omega 3 Ácido pristanico e fitanico – ácido gordos de cadeia muito longa Hiperforina – derivado da erva-de-são-joão Couumesterol – isoflavona soja Anrostenol – eencontrado nas trufas (cogumelos) Indole 3 carbinol – crucíferas couve flor, brócolos, couves de bruxelas
- #31 MTHFR – requer riboflavina eácido fólico como cofatores de estabilidade cromossomica
- #32 HMG-CoA – via metabólica que produz colesterol Quimiocinas são citocinas que ativam especificamente leucócitos
- #33 the amount of micronutrients that appear to be protective against genome damage vary greatly between foods and careful choice is needed to design dietary patterns optimised for genome health maintenance.
- #34 the amount of micronutrients that appear to be protective against genome damage vary greatly between foods and careful choice is needed to design dietary patterns optimised for genome health maintenance.
- #35 PEPCK – fosfoenol piruvato carboxicinase – utilizado na neoglucogenese (síntese de glícidos a partir de ácidos gordos)
- #36 Zooquímicos – compostos de origem animal
- #37 Epigenética - incutem alterações subtis no genoma sem alterar a sequência do DNA (modulada por fatores nutricionais; DNA mitocondrial)
- #39 Epigenética - incutem alterações subtis no genoma sem alterar a sequência do DNA (modulada por fatores nutricionais; DNA mitocondrial)
- #40 Epigenética - incutem alterações subtis no genoma sem alterar a sequência do DNA (modulada por fatores nutricionais; DNA mitocondrial)
- #41 Epigenética - incutem alterações subtis no genoma sem alterar a sequência do DNA (modulada por fatores nutricionais; DNA mitocondrial)