Nutrigenômica

Ciências Ômicas Etimologicamente, ômica "Omics" significa o estudo global de algo. Assim, a genômica- é de todos os genes, a proteômica- de todas as proteinas, a > transcriptômica- de todos os transcriptos (DNA-RNA), e a metabolômica - do perfil metabólico de uma dada célula, tecido, fluido, orgão, organismo num dado instante. De uma certa forma representa a bioquímica pós-genômica.

Etapas de Estudo Cada uma das etapas do processo de "fabricação" de proteínas tem sido, nas últimas décadas, foco preferencial de áreas científicas mais ou menos determinadas. Assim, a GENÔMICA seria a disciplina responsável pela decodificação das informações genéticas contidas no DNA.

Etapas de Estudo A TRANSCRIPTÔMICA abordaria a transcrição e transporte desses dados pelo RNA

Transcriptômica Changes in gene expression in skeletal muscle in response to fat overfeeding in lean men.Obesity (Silver Spring). 2007 Nov;15(11):2583-94. Uso da transcriptômica como ferramenta para monitorar a resposta a dieta.

Genes indicados nos boxes brancos expressam menos e os indicados nos boxes escuros expressam mais, em pessoas submetidas a uma dieta rica em gordura por 28 dias.

Silenciando Genes Zeisel SH.Nutrigenomics and metabolomics will change clinical nutrition and public health practice: insights from studies on dietary requirements for choline.Am J Clin Nutr. 2007 Sep;86(3):542-8.

DNA methylation can silence gene expression. Methylation of cytosine .

Etapas de Estudo A PROTEÔMICA faria um mapeamento das proteínas existentes em cada organismo

No laboratório Eletroforese 2D Espectometria de Massa Método para separação e visualização de proteínas Separação por carga e massa Espectometria de Massa Análise de alta confiabilidade e identificação de proteínas. Fragmentação de proteínas Análise de peptídeos

Influência da Vitamina C

Etapas de Estudo A METABOLÔMICA mostra os efeitos metabólicos em cada organismo.

Tratamento com Vit C. Mutação no gene PMP22 e neuropatia periférica

Nos alimentos Plant metabolomics and its potential application for human nutrition.Physiol Plant. 2008 Feb;132(2):162-75.

NUTRIGENÔMICA Nutrigenômica é um ramo onde a tecnologia genômica é usada, junto com técnicas nutricionais e bioquímicas, para determinar os mecanismos pelos quais os alimentos e seus compostos individuais modulam processos que ocorrem nos tecidos do corpo humano

NUTRIGENÔMICA Tecnologia genômica: poderá demonstrar alterações das proteínas (proteômica) e do metabolismo (metabolômica); Teria-se um nutrigenomograma: perfil metabólico de cada indivíduo. APLICAÇÃO DA NUTRIGENÔMICA

NUTRIGENÔMICA Nutrigenômica + transgênicos: grandes perspectivas de determinar as necessidades de nutrientes de cada pessoa, suprindo-as; Prevenção do efeito de alguns polimorfismos genéticos relacionados à nutrição

NUTRIGENÔMICA Percebe-se assim que as ciências nutricionais aproximam-se da genética no sentido de trabalharem juntas no avanço da aplicação da tecnologia gênica na produção de alimentos geneticamente modificados

  Futuro = Comparar o padrão genético e nutricional do indivíduo a partir do seu nascimento; Analisar deficiências nutricionais que influenciarão na prevenção e no tratamento de doenças = propiciar maior longevidade do ser humano, reduzindo o uso de medicamentos

Estudos interessantes em Nutrigenômica

Ingestão de Gordura Ordovas JM (2002): Dietary fat intake determines the effect of a common polymorphism in the hepatic lipase gene promoter on high-density lipoprotein metabolism: evidence of a strong dose effect in this gene-nutrient interaction in the Framingham Study. Circulation 106, 2315–2321.

RESPOSTA AO PUFA

Trabalho feito na FMRP/USP, Prof. Zago (1997)

Polimorfismo –Definição Ocorrência em uma mesma população e ao mesmo tempo de 2 ou mais formas distintas de um gene, sendo que o alelo mais freqüente não tenha freqüência maior que 99%. Um sistema polimórfico tem pelo menos ~2% de heterozigotos.

Polimorfismo de nucleotídeo único (SNP) Tipo de marcador molecular capaz de diferenciar indivíduos por meio de variações em apenas um nucleotídeo de seqüências de DNA que codificam (ou não) genes.

Polimorfismo de nucleotídeo único (SNP) Os SNPs mais comuns, encontrados em diferentes espécies, são os de transição (em que uma base púrica é substituída por outra púrica) e de transversão (em que uma base púrica é substituída por uma pirimídica, ou vice-versa).

Polimorfismo não é MUTAÇÃO Mais de 100 doenças foram associadas Pode ser a troca CG x GT ou o mais comum CC x CG x GG Polimorfismo não é MUTAÇÃO Mais de 100 doenças foram associadas aos polimorfismos

SNP x Colesterol Kathiresan S et al. Polymorphisms associated with cholesterol and risk of cardiovascular events.N Engl J Med. 2008 Mar 20;358(12):1240-9.

SNP QUE INFLUENCIAM O METABOLISMO LIPÍDICO

Quantidade SNPs

SNP x Obesidade Yanagica et al. Association of single-nucleotide polymorphisms in MTMR9 gene with obesity.Hum Mol Genet. 2007 Dec 15;16(24):3017-26. Identificou uma associação entre o fenótipo de obesidade (IMC > 30 kg/m2) e umSNP (rs2293855) localizado no cromossomo 9 (MTMR9 gene), no segmento 8p23–p22.

Efeito do Jejum (A) ou da dieta rica em gordura (B) na expressão de MTMR9, NPY, AGRP e POMC. MTMR9 foi o único associado a obesidade.

SNP x Obesidade Hinney A et al. Genome Wide Association (GWA) Study for Early Onset Extreme Obesity Supports the Role of Fat Mass and Obesity Associated Gene (FTO) Variants. PLoS ONE. 2007 Dec 26;2(12):e1361.

SNP x obesidade GWA (Genome-Wide Human SNP Array 5.0) analisou 440,794 SNPs para verificar seus efeitos na obesidade extrema, comparando 487 obesos e 447 pessoas normais. Foram identificados 15 SNPs mas somente o FTO (fat mass and obesity associated gene) mostrou correlação.

2 SNP x Obesidade Chu et al, Association of morbid obesity with FTO and INSIG2 allelic variants.Arch Surg. 2008 Mar;143(3):235-40 Obesos que foram selecionados para Cirurgia Bariátrica, dois genes FTO e INSG2 (gene que regula a insulina).

Combinação dos dois SNP

Parece que o tal FTO.... Peeters A, Variants in the FTO gene are associated with common obesity in the Belgian population.Mol Genet Metab. 2008 Apr;93(4):481-4.

Foram encontradas associações entre o FTO com o peso (p = 0 Foram encontradas associações entre o FTO com o peso (p = 0.017), IMC (p = 0.003), Massa gorda (p = 0.013).

SNP x Obesidade Price RA, Li WD, Zhao H.FTO gene SNPs associated with extreme obesity in cases, controls and extremely discordant sister pairs. BMC Med Genet. 2008 Jan 24;9:4.

FTO novamente FTO é um gene localizado na região cromossômica 16q12.2. Recentemente vários estudos tem encontrado associação entre os seus polimorfismos (SNPs) com o IMC e a obesidade, especialmente os: rs1421085, rs17817449, and rs9939609.

Dentro da família Foi detectada uma associação significante entre a obesidade (IMC > 40) com alelos dos 3 SNPs mas a associação mais forte foi com o rs1421085 Um subgrupo de 99 casos entre irmãs extremamente discordantes (IMC <25 x IMC > 40 kg/m2) mostrou associação com o rs17817449

Dislipidemia: 20 mil pessoas (jan 2009)

Evidência para uma forte influência genética sobre a adiposidade na infância apesar da força do ambiente “obesogênico” Evidence for a strong genetic influence on the childhood adiposity despite the force of the obesogenic environment (Am. J. Clin. Nutr. 87: 398-404, 2008)

OBESIDADE INFANTIL NOS ÚLTIMOS 15 ANOS Mudanças no ambiente Estudos com gêmeos: natureza e criação Monozigóticos X Dizigóticos “O estudo com gêmeos pode estimar a extensão na qual o ambiente familiar torna os seus membros mais semelhantes do que seria esperado devido a sua similaridade genética (efeito do ambiente comum)”

GENÓTIPO MEIO AMBIENTE FENÓTIPO Estudos prévios mostram que a variação do IMC é devido às diferenças genéticas herdáveis, com uma herdabilidade em adultos estimada numa margem de 55-85%.

Análise estatística: CASUÍSTICA E MÉTODOS: Gêmeos nascidos na Inglaterra de 1994 a 1996 Teste de zigosidade Obtenção das medidas: altura, peso e CC Participantes: 5092 pares de gêmeos 1813 monozigóticos (845H e 968M) 3279 dizigóticos (818H e 840M; 1621 eram de sexo oposto). Análise estatística:

CASUÍSTICA E MÉTODOS: A diferença na correlação dos pares entre gêmeos mono e dizigóticos fornece uma estimativa da contribuição das diferenças genéticas relacionadas às variações fenotípicas; quando a correlação dos pares é maior do que seria esperado devido a um traço genético, ocorre então o efeito do ambiente comum sobre o fenótipo observado.

*** MODELO DE AJUSTE À GENÉTICA QUANTITATIVA: variação observável é decomposta em componentes genéticos dominantes e aditivos e componentes ambientais não partilhados.

MZ = Monozigoto DZ = Dizigoto DZss = Dizigoto sexo oposto

a2: estimativa da genética aditiva c2: estimativa do ambiente em comum e2: estimativa do ambiente não-comum

Análise bivariada considerando ambos os sexos e os dois parâmetros *****40% da herdabilidade para Circunferência da Cintura é independente do IMC

Adiposidade nos pré-adolescentes nascidos no início da epidemia de obesidade: ALTAMENTE HERDÁVEL. Estudo na Holanda: mudança na herdabilidade ao longo do tempo........necessidade de estudos longitudinais Interação gene/ambiente demonstrada há muito tempo com o papel dos genes sendo o mais importante na obesidade Informações novas: CC (60% da herdabilidade comum ao IMC e 40% devido a fatores genéticos diferentes) Tendência de IMC menor em gêmeos do que em não-gêmeos

Menos influência do ambiente do que seria esperado É um desafio o estudo do ambiente como uma das raízes da obesidade em irmãos que partilham ou partilharam a mesma vivência Cautela com os dados Influência Genética apenas não da resposta gênica, por exemplo a dieta

Os estudos de genética quantitativa indicam o quanto da variação no peso é devido às diferenças genéticas entre os indivíduos, mas não identifica os genes nem aponta os mecanismos envolvidos nesse problema, com certeza a Nutrição.

NUTRICIONISTAS na era “ÔMICA” Profissionais que lidam com dieta devem ter uma base sólida numa variedade de disciplinas científicas como anatomia, fisiologia, biologia celular e molecular, química, física e ESTATÍSTICA, além da GENÉTICA é claro!!!!!!!!!!!!!!.

“Nutrigenômica Brasil – Rede Brasileira de Nutrigenômica e Rede Latino-Americana de Nutrigenômica ” I Simpósio de Pesquisa e Ensino em Nutrigenômica http://www.fcf.usp.br/Extensao/Eventos/FBA/Thomas/Index_Original.asp Data: 05 e 06 de novembro de 2007 http://www.simposionutrigenomica.com.br/ Data: 25 e 26 de outubro de 2007

Alguns Questionamentos Geralmente se estuda um único polimorfismo Variação Genética Humana pode ser maior do que se parece Humanos não são ratos.... As vezes usar “ômica” para monitorar a bioquímica de uma doença é como usar um celular para filmar um jogo de futebol.

Rev. Nutr. v.17 n.3 jul./set. 2004... Ainda sem o FTO

Expressão gênica ratos

Doença de Crohn e Polimorfismos, analisados + 300 mil

Dano Genômico Nutrientes M. Fenech Food and Chemical Toxicology 46 (2008) 1365–1370

Alguns Questionamentos The diploid genome sequence of an individual human. PLoS Biol. 2007 Sep 4;5(10):e254. Personalized medicine in the era of genomics. JAMA. 2007 Oct 10;298(14):1682-4. Research ethics recommendations for whole-genome research: consensus statement.PLoS Biol. 2008 Mar 25;6(3):e73 Functional genomics and the path to personalized medicine.Exerc Sport Sci Rev. 2008 Apr;36(2):49-50.

Câncer de mama 2009 Many scientists are now skeptical about whether these DNA variants could have clinical utility, have limited clinical use because the risk conferred by each of these variants is modest. Personalized prevention of breast cancer is currently a dream. Grandes estudos: 400 milhões dólares/ano

DNA pioneer Watson gets own genome map

Estudos em andamento

Links Interessantes http://nutrigenomics.ucdavis.edu/ http://www.nutrigenomics.nl/ http://www.nugo.org/everyone

Muito Obrigado !!!!