Un avance hacia la nutrición de precisión y el alimento personalizado

AZTI ha hecho una apuesta estratégica con la aplicación de la lipidómica de membrana celular para el diseño de alimentos personalizados para una nutrición de precisión.

Un avance hacia la nutrición de precisión y el alimento personalizado

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AZTI ha hecho una apuesta estratégica con la aplicación de la lipidómica de membrana celular para el diseño de alimentos personalizados para una nutrición de precisión.

El alimento, considerado como un potente estímulo para el individuo, tiene un gran impacto a todos los niveles celulares y, por tanto, a nivel de tejidos y del funcionamiento de los órganos. Por ello, es extremadamente importante prestar atención a cómo se producen los alimentos, se procesan y conservan ya que también pueden arrastrar factores de riesgo para nuestra salud, además de nutrirnos. Pero aún, por encima de ello, está la forma en que nos alimentamos, nuestra dieta y nuestro estilo de vida, los cuales tienen un impacto determinante en nuestra vida. Pero, ¿es fácil adherirnos a una dieta correcta? ¿Sabemos exactamente qué comer y cuándo? Y por último pero no menos importante, ¿podemos acceder fácilmente a productos sanos y convenientes? Estas son algunas de las cuestiones que AZTI ha apostado por resolver en los próximos años.

 

Impacto de la alimentación sobre la salud



No cabe duda de que la alimentación tiene un gran impacto en la salud, pero su implicación en el bienestar de las personas, así como en los estados patológicos, es difícil de determinar: ¿respondemos de igual forma al mismo tipo de alimento? ¿O a las mismas cantidades o porciones? ¿Nos afecta de igual manera la hora de la ingesta? La investigación durante los últimos años se dirige hacia la personalización y la investigación de las diferencias entre individuos. En esta línea, se están aplicando métodos de diagnóstico molecular para desarrollar dietas personalizadas, pero, ¿cuánto de acertado y preciso es este enfoque? y, sobre todo, ¿se puede aplicar a la ciencia de los alimentos?

La responsabilidad de la salud poblacional no solamente recae en los individuos y en las Administraciones de Salud Pública, sino también en el mercado, especialmente en el sector Alimentario y en el sector Dietético. Sin embargo, los productos alimenticios deben ser tanto sanos como atractivos y placenteros para las personas (consumidores), para tener éxito en el mercado. Deben agrupar distintos aspectos: deben ser nutritivos, sabrosos, de apariencia atractiva, convenientes (por el envase, porción/cantidad, microondable, portable, etc.) y con un precio razonable. Por tanto, son muchos los parámetros que deben tenerse en cuenta, que además agrupan un conocimiento profundo de diversas disciplinas, en el diseño un producto alimenticio. En primer lugar, la formulación nutricional, la combinación e interacción de los componentes alimenticios, y las cantidades de ingesta diaria, así como la definición del perfil sensorial equilibrado. En segundo lugar, debe considerarse la transformación del alimento, en donde se aplican las tecnologías para el procesado, conservación, precocinado, etc. Se debe controlar también su impacto en la efectividad de los nutrientes o ingredientes funcionales y debe además, analizarse su biodisponibilidad. Un aspecto final a resolver para un éxito asegurado, es la preferencia del consumidor.

Las últimas casi dos décadas han sido testigo de la explosión de datos derivados del desarrollo y maduración gradual de las tecnologías “ómicas”. Mientras que un potencial ilimitado reside en el conjunto masivo de datos, el éxito de las ciencias ómicas para avanzar en nuestro conocimiento del metabolismo humano, patologías o nutrición, y/o transfiriendo estos descubrimientos a una utilidad concreta (clínica, agricultura, alimentación…) permanece, de alguna manera, incierto debido a diversos factores. Un factor limitante significativo es la integración de diferentes bases de datos ómicos para extraer conocimiento biológico [Boja, et al. Clin Proteomics. 2014; 11(1): 45].

En la misma línea, la lipidómica es un campo de investigación innovador que, como ocurre en otras ómicas con sus respectivas moléculas biológicas, estudia la dinámica de las moléculas conocidas como lípidos, o más comúnmente como grasas, del organismo en su totalidad. Es decir, estudia la estructura y función de los lípidos celulares y permite identificar alteraciones en su composición, causadas por determinadas patologías; así mismo determina la contribución de factores externos (dieta, fármacos, estrés…). Los lípidos son una de las clases principales de moléculas biológicas que regula el metabolismo celular. Por tanto, la lipidómica permite un estudio profundo del metabolismo humano y correlaciona la nutrición con la generación de estructuras moleculares en la célula [Lipinutragen].

Refiriéndonos a la membrana celular, los fosfolípidos constituyen el componente estructural principal y su composición en ácidos grasos determina la estructura y funcionalidad de la membrana. Esto significa que, los ácidos grasos son en gran parte responsables de la capacidad de la célula de reaccionar frente a estímulos externos: actuar como receptor de las señales externas, transducir al núcleo celular y de vuelta a la membrana para reaccionar de forma inmediata dando una respuesta apropiada. Por consiguiente, el balance en la composición lipídica (grasas) de la membrana celular conduce al equilibrio en las funciones de cada célula individual y, por tanto, del organismo en su conjunto.

 

La lipidómica estudia la dinámica de las moléculas conocidas como lípidos o grasas


Nutrición de precisión

La cuestión es: ¿puede ayudar la lipidómica de membrana a la innovación de productos alimenticios?

La investigación en la era post-genómica y en epigenética ha demostrado que la respuesta celular está regulada por procesos moleculares y por el entorno, y que también es una respuesta individual como reflejo del estado del sujeto. Posiblemente la lipidómica de membrana es, de entre todas las tecnologías ómicas, el análisis que mejor relación causa-efecto tiene en relación a la alimentación: la composición de la membrana de celular es el resultado de la eficiencia de absorción de la ingesta de nutrientes (incluidos los ácidos grasos), del metabolismo y de la distribución de las moléculas resultantes.

AZTI ha hecho una apuesta estratégica con la aplicación de la lipidómica de membrana para el diseño de alimentos personalizados para una nutrición de precisión. La metodología de obtención del perfil de membrana de hematíes (glóbulos rojos o eritrocitos), desarrollado por la Dra. Carla Ferreri en el CNR (Consiglio Nazionale delle Ricerche) y Lipinutragen (Bolonia, Italia) se aplica para el estudio de distintos segmentos de la población. Tan sólo una muestra de 0,5 ml de sangre es suficiente para conocer el estado de equilibrio de salud de un individuo y, con la información del perfil lipídico, se pueden concretar sus requerimientos nutricionales de tal forma que es posible diseñar una dieta específica para ese individuo. El perfil lipídico de membrana de una persona refleja el tipo de consumo en ácidos grasos, por tanto, da una clara imagen de la dieta y estilo de vida del individuo, de al menos los últimos cuatro meses. Tenemos pues, un análisis de monitorización del estado preciso de salud, a tiempo real.

La metodología concreta selecciona los hematíes maduros de la muestra de sangre, debido a sus características celulares: i) son células transportadoras y reflejan las condiciones generales de los tejidos y, por tanto, del organismo en su conjunto, ii) tienen un tiempo de vida de 120 días, ideal para recopilar la información de los efectos metabólicos y nutricionales producidos en el individuo durante un período de tiempo razonablemente largo, y iii) los fosfolípidos de su membrana celular contienen todos los tipos de ácidos grasos representativos de cada familia de estas moléculas (ácidos grasos monoinsaturados o MUFA en inglés, ácidos grasos saturados o SFA, ácidos grasos poliinsaturados-omega 3 o PUFA3, y ácidos grasos poliinsaturados-omega 6 o PUFA6). La selección y aislamiento de hematíes maduros se realiza gracias a un equipo robótico de alto rendimiento, y los lípidos extraídos se analizan por cromatografía GC-MS (del inglés Gas Chromatography–Mass Spectrometry). Por consiguiente, el perfil lipidómico de membrana presenta grandes ventajas y no sólo para un diagnóstico molecular:

•    Es un SIMPLE ANÁLISIS DE SANGRE
•    Permite un FÁCIL CONTROL DE LA DIETA
•    Sirve para una MONITORIZACIÓN DEL ESTILO DE VIDA
•    Para PERSONALIZAR LA DIETA
•    Permite la INTEGRACIÓN CON OTRAS ÓMICAS
•    Puede ser un SOPORTE PARA LA MEDICINA PERSONALIZADA (NUTRICIÓN DE PRECISIÓN)
•    Define los componentes nutricionales para la INNOVACIÓN EN PRODUCTOS ALIMENTICIOS

El análisis detallado y el estudio integral del metabolismo lipídico definen una base sólida para la comprensión de la importancia biológica de los lípidos, que permitirá establecer un correcto estilo de vida y dieta (probablemente enriquecida en ciertas grasas), para la prevención y mejora de las actividades intelectuales o deportivas. En cuanto a la población con factores de riesgo de la salud (sobrepeso, obesidad, hipertensión, cierto tipo de diabetes...), la población envejecida (con deterioro cognitivo, artrosis, disfagia, etc.), la población con patologías graves (enfermedades cardiovasculares, cáncer, Alzheimer...) o la creciente población con alergias e intolerancias alimentarias, este tipo de análisis también permitirá a los pacientes adoptar una dieta específica para obtener la mejor condición fisiológica para intervenciones post-diagnóstico.

 

LEl perfil lipídico de membrana de una persona da una clara imagen de la dieta y estilo de vida


Estrategias innovadoras

Además de la ventaja que supone a nivel individual, la monitorización de la lipidómica de membrana aplicada a amplias poblaciones mostrará el tipo de relación entre la composición de ácidos grasos de la membrana y el estado de salud y estilo de vida. Permitirá la definición de los parámetros distintivos de los diferentes grupos de población, de acuerdo con los factores de riesgo, cronicidad, patologías no transmisibles o envejecimiento. Se podrán diseñar estrategias nutricionales innovadoras para mejorar el estado de salud, y como consecuencia, no sólo nuevos suplementos sino también productos alimenticios específicos para distintos grupos poblacionales. Así, estarán disponibles en el mercado alimentario y sector dietético, nuevos productos funcionales para facilitar a las personas la adherencia a una dieta saludable y personalizada.

 

Lipigenia

AZTI ha logrado una alianza con LIPINUTRAGEN, la empresa que ofrece este servicio analítico en Italia, e INTERMEDICAL SOLUTIONS WORLDWIDE, quien ofrecerá los servicios en España, a través de la marca LIPIGENIA. El objetivo de la alianza es construir una colaboración eficaz en investigación y desarrollar nuevos productos específicos para distintos perfiles de la población. Se pretende desarrollar perfiles para la población con cáncer, con sobrepeso y obesidad, con diabetes, con Alzheimer, de deportistas, etc., además de colaborar con otros grupos de investigación que trabajen en perfiles del microbioma y en marcadores epigenéticos. La caracterización de estos perfiles, en base al perfil lipídico de membrana, abre el acceso a un campo muy amplio de trabajo en alimentos y suplementos o nutracéuticos, pues aportará información precisa de la calidad y cantidades de ingredientes a usar y combinar, qué tecnologías aplicar y qué procesos de transformación de productos revisar para una correcta conservación, funcionalidad y biodisponibilidad de nutrientes.

Esperamos desarrollar nuevos productos alimenticios en los próximos años, con diana en población con cáncer y en población infantil o adulta con sobrepeso/obesidad. Productos imaginativos y/o fáciles de llevar como snacks, postres altos en proteína, cremas de chocolate con un perfil graso conveniente o bollitos de pan con fibra y ácidos grasos específicos, pueden estar disponibles para facilitar una adherencia a la dieta y disfrutar de un estilo de vida sano y placentero.

Por Matxalen Uriarte

Dra. en Ciencias Médicas, Responsable de Alimentación y Salud en AZTI