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NUTRIGENÓMICA Paula Armesto

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NUTRIGENÓMICA Paula Armesto. FOOD TRENDS. 90’ Alimentos SIN. 00’ Alimentos CON. ALIMENTOS FUNCIONALES (NUTRACÉUTICOS, PRE/PROBIÓTICOS) Problemas de Salud Pública Japón (1980) – concepto de "Alimentos para Uso Específico en la Salud”

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NUTRIGENÓMICA

Paula Armesto

food trends
FOOD TRENDS

90’

Alimentos SIN

00’

Alimentos CON

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ALIMENTOS FUNCIONALES (NUTRACÉUTICOS, PRE/PROBIÓTICOS)

Problemas de Salud Pública

  • Japón (1980) – concepto de "Alimentos para Uso Específico en la Salud”
  • EEUU (1996) – FDA obliga a fortificar con ácido fólico los productos derivados de cereales

Proyecto Genoma Humano (2001) y HapMap (2005): información clave y herramientas

NUTRIGENÓMICA

Interacción entre la nutrición y el genoma de un individuo (Davis and Hord, 2005)

estudios de asociacion
ESTUDIOS DE ASOCIACION

DESCRIPCIÓN DEL FENOTIPO

variables cuantitativas: IMC y peso (caracteres métricos)

DISEÑO DEL ESTUDIO

Cohorte

MUESTRA

39.342 Islandeses, 2.998 Holandeses, 1.890 Americanos caucásicos, 1.160 Afro americanos.

SELECCIÓN DE MARCADORES

SNPs asociados a la Obesidad (GWAs población danesa y estudios de GIANT consortium)

GENOTIPADO Y ANÁLISIS DE DATOS

10 SNPs con GWA significativa para IMC y peso (p<0.05)

OR obtenidos para cada SNP entre 1.07 y 1.27

Su efecto sólo explica una pequeña porción de la variación entre individuos en el desarrollo de Obesidad

caracterizar el resto de la respuesta a la dieta enfoques
Caracterizar el resto de la respuesta a la dieta ENFOQUES

Targeted Approaches/Analysis

medida cuantitativa de un metabolito, proteína especifica o transcrito partiendo de una hipótesis concreta

Holistic Approaches/Analysis

no se selecciona ningún componente a piori, sino que se plantea una intervención nutricional y se estudian los cambios a nivel global = BIOLOGÍA DE SISTEMAS

1 nutritranscript mica
1.NUTRITRANSCRIPTÓMICA

MUESTRAS

biopsias de tejidos, líneas celulares, células sanguíneas (menos eritrocitos)

TÉCNICAS

MICROARRAYS: perfil mRNA vs perfil basal

RETROTRANSCRIPCIÓN PCR A TIEMPO REAL: quantificación de la sub/sobre expresión

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Objetivo: estudiar la expresión de genes relacionados con los efectos del síndrome metabólico como respuesta al consumo de VOO para aplicación preventiva en CVD

Procedimiento:

1. Microarray para seleccionar los genes sobre/subexpresados respecto la situación basal

2. Retrotranscripción y PCR Real Time de cada gen candidato

3. Relación del transcriproma con biomarcadores: Nivel de Insulina, Glucemia, perfil lipídico y marcadores de estrés oxidativo en sangre

2 nutriprote mica
2.NUTRIPROTEÓMICA

PAPEL CENTRAL DE LAS PROTEINAS EN LA NUTRICIÓN

Transportadores (absorción intestinal, distribución y transporte en sangre)

Enzimas (metabolismo en tejidos)

Proteinas de intercambio (excrecion en el túbulo renal)

MUESTRAS:biopsias de tejidos, líneas celulares, fluidos (sangre, orina)

TÉCNICAS

PROTEIN MAPPING/PROFILES : detección de cambios en variedad y abundancia relativa

Separación mediante técnicas de Electroforesis (2DE) o Cromatografía

Identificación por técnicas de Espectrometría de Masas

PROTEOMICA FUNCIONAL:

Interacciones entre proteínas, con metabolitos o ingredientes bioactivos

Métodos deinteractómica

Cambios postraduccionales

Arrays proteicos

RECAMBIO PROTEICO

Seguimiento de isótopos estables para la determinación de la tasa de recambio proteico (SILAC)

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APLICACIONES

Estudios de patofisiología en estados de defícit nutricional

Proteoma renal de ratón sometido a deprivación prolongada de K+ (Go t al.2005)

Identificación por MS de 33 proteínas diferentes al proteoma basal, parte enzimas involucrados en la alcalosis metabólica

Efecto de suplementos dietéticos en individuos enfermos

Caracterización del perfil proteico del plasma de pacientes en hemodiálisis. Normalización de los niveles de algunos polipéptidos por suplementación con vitamina C (Weissinger, 2006)

Efecto de suplementos dietéticos en individuos sanos

Caracterización del perfil proteico del plasma de individuos con suplementación de a-tocoferol. Obtención de niveles incrementados de Apo A1 (Aldred et al, 2006)

Efecto del exceso dietético en individuos sanos

3 nutrimetabol mica
3.NUTRIMETABOLÓMICA
  • PUNTO FINAL DE LA INTERACCIÓN NUTRICIONAL
  • Genoma del individuo x Genoma de su Microbiota intestinal
  • + factores ambientales (alimentos, hábitos, estilo de vida…)
  • MUESTRA
  • Orina, sangre, CO2 exhalado
  • TÉCNICAS
  • CONCENTRACIÓN FINAL DE UN METABOLITO
  • Resonancia Magnética Nuclear (NMR) Para generar perfiles metabólicos de matrices complejas
  • CAMBIO EN SU CINÉTICA
  • Espectrometría de Masas para medir incrementos medianteIsótopos estables
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Objetivo: valorar el efecto del contenido proteico de una comida en la acumulación u oxidación de las grasas de esta

Procedimiento:

1. Cuantificación del 13C procedente de la oxidación de ácidos grasos por Espectrometría de Masas (en CO2 exhalado)

3. Comparación del 13CO2 exhalado como respuesta a ingesta pobre en proteínas vs ingesta corregida en proteínas

importancia del microbioma
IMPORTANCIA DEL MICROBIOMA
  • DIETA > selección de microflora intestinal >
  • biodisponibilidad de nutrientes
  • Interacción de rutas metabólicas no relacionadas
  • APLICACIONES
  • Caracterización de interacciones microbioma-metabolismo huésped y mejora de alimentos pre/probióticos para grupos de población concretos
limitaciones actuales
LIMITACIONES ACTUALES
  • Obtención de muestra “viva” limitada por restricciones éticas y cuantitativas.
  • No se pueden analizar tejidos vitales humanos
  • - ¿Cuándo tomar las muestras de transcritos, proteinas y metabolitos?
  • -Baja reproducibilidad entre ensayos intra e Inter laboratorio.
  • Fuentes de variabilidad : muestra biológica + error humano/técnico
  • Intervención dietética atenuada por homeostasis
  • -Interpretación de datos
  • Difícil integración de la información a todos los niveles
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NECESIDADES

Mejoras tecnológicas para losANALISIS TEMPORALES-ESPACIALES:

- Sistemas miniaturizados para aprovechar las muestras vivas escasas

    • Dianas mejoradas que aporten información lineal de la expresión
    • Mejoras software y procesadores de datos

ESTANDARIZACIÓN METODOLÓGICA Y DE DATOS: MIAME, MIAPE, MIMIx, SMRS

PLATAFORMAS ACTIVAS EN NUTRIGENÓMICA

  • NCMHD Center of excellence in nutritional genomics (Univ. California, Davis)
  • NuGO The European Nutrigenomics Organisation
  • GOLDN project (Genetics of Lipid Lowering Drugs and Diet Network)
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Caracterizar enfermedades relacionadas con la nutrición

DIAGNÓSTICO

PREVENCIÓN (dieta personalizada)

  • Justificar el uso de Alimentos funcionales
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Xuewu Zhang, Yeeleng Yap, Dong Wei, Gu Chen, Feng Chen. Novel Omics Technologies In Nutrition Research. Biotechnology advances, 2007

  • Florian J. Schweigert. Nutritional Proteomics: Methods and Concepts in Nutritional Science. Annals of Nutrition and Metabolism, 2007
  • Serge Rezzi, Ziad Ramadan, Laurent B.Fay, and Sunil Kochhar. Nutritional Metabonomics: Applications and Perspectives. Journal Of Proteome Research, 2006
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