¿PUEDEN TUS GENES DICTAR TU DIETA?: LA NUTRIGENÉTICA DE LA VITAMINA D

Por Verónica Barea Ullate & Alba Gómez de Grado, 3º Biología Sanitaria, Universidad Alcalá de Henares

Todo el mundo conoce los alimentos que se deben o no comer, cuando se sufre de una enfermedad, pero… ¿se podría personalizar la dieta antes de que la enfermedad aparezca? Esto es de lo que trata un concepto novedoso que se esconde bajo el nombre de nutrigenómica y nutrigenética. Por ejemplo, un estado inadecuado de la vitamina D, predispone a un montón de enfermedades, por lo que atajar e impedir esto, además de mejorar la salud personal, supondría un avance en la atención médica con grandes ahorros.

NUTRIGENÓMICA Y NUTRIGENÉTICA

La nutrigenómica se desarrolló hace unos 15 años, es un área de investigación que necesita la completa secuenciación del genoma humano. Su objetivo es describir, conocer y construir las interacciones entre los elementos de la dieta y el genoma, es decir, entender como las moléculas de la dieta interaccionan con el epigenoma y con la expresión de cada gen; para así poder desarrollar estrategias en alimentación, que permitan alcanzar, lo que todo el mundo quiere, un envejecimiento saludable y sin enfermedades.

Esto es posible debido a que la dieta humana es un conjunto de moléculas biológicamente activas, las cuales: pueden tener un efecto directo sobre la expresión génica, pueden modular después de ser metabolizadas, la actividad de un factor de transcripción; o pueden actuar de manera positiva sobre una cascada de transducción de señales que finaliza con la activación de un factor de transcripción. [1] Gracias a esta disciplina e incluyendo aspectos del estilo de vida de cada persona, se pueden sugerir dietas adaptadas, denominadas nutrición personalizada que posibiliten una intervención terapéutica temprana para impedir la aparición de enfermedades.

La nutrigenómica, se encuentra aún en estudio, pero la secuenciación del genoma permitió obtener datos de polimorfismos de nucleótido único (SNP). Estos polimorfismos, son las variaciones más comunes en el genoma de los individuos, aparecen distribuidas por el DNA y en estas solo se altera una base (por ejemplo, una guanina se intercambia por una citosina).  Detectarlos aumenta la capacidad de generar recomendaciones dietéticas personalizadas, debido a que los SNP intervienen en la expresión de los genes responsables del metabolismo de algunos nutrientes. Por tanto, las estrategias dietéticas personales son basadas en la variabilidad genética de un individuo en múltiples SNP. Esto se conoce como nutrigenética.

Los requisitos nutricionales clave que van dirigidos al conjunto de la población, sin distinciones, son conocidos, y estos han tenido y tienen efecto sobre la prevención de la desnutrición y de enfermedades relacionadas con deficiencia o exceso de nutrientes; pero cada individuo requiere de unos propios adaptados a su biología personal ya que las personas tienen diferentes necesidades. Esto es lo que impulsa la nutrigenómica y nutrigenética.

Comprender mejor la respuesta de un individuo a nutrientes específicos podría ayudar a los profesionales de la salud a ofrecer recomendaciones nutricionales más precisas y efectivas. Por tanto, el desafío es identificar los SNP que afectan las interacciones entre la dieta y los genes, e identificar a aquellos individuos y poblaciones que probablemente respondan a intervenciones dietéticas específicas. Conocer los SNP se realiza a través de la prueba genética conocida como micromatriz de ADN (o «chip SNP») que consta de sondas, las cuales pueden detectar rápidamente genotipos en cientos de miles de SNP en todo el genoma. [2]

Sabiendo todo esto, aún parece imposible que la variación en genes individuales pueda informar de la mejor o dieta más recomendable para cada individuo, y que, con esa dieta, se pueda alcanzar la salud óptima; pero diversos estudios, además de la historia evolutiva de los humanos modernos, respaldan que los cambios en la dieta son clínicamente significativos. Esto es debido a que, a pesar de ser fenotípicamente diversos, los humanos son genéticamente en su mayoría iguales, dos individuos difieren en <1% de sus genomas y estas diferencias, principalmente, se deben a los SNP. [2]

Aun así, no todo es tan fácil, el principal problema ante el que se encuentra la nutrigenómica es la comunicación al individuo de que tiene, por ejemplo, un genotipo indeseable (FTO) que puede resultar en un mayor peso corporal, ya que el individuo, sabiéndolo, es posible que no pruebe un plan de pérdida de peso. A pesar de esto, la gran capacidad de obtener beneficio de la reciente disciplina, la convierte en un área de estudio muy atractiva y prometedora.

NUTRIGENÉTICA VITAMINA D

No son muchos los ámbitos o rutas que se han estudiado en nutrigenómica-nutrigenética, uno de ellos y el de más importancia hoy en día es el papel de la vitamina D frente a enfermedades. La vitamina D, es un micronutriente necesario para una salud óptima. Esta vitamina se encuentra en escasos alimentos, la principal fuente son pescados grasos y huevos de gallinas. En estos, se encuentra en forma de colecalciferol (vitamina D3) o ergocalciferol (vitamina D2). Además, la vitamina D3 se puede sintetizar en la piel humana, por una isomerización térmica tras la exposición de un precursor (7-dehidrocolesterol) a la luz ultravioleta del sol [3], por tanto, la vitamina, tiene una doble capacidad de síntesis.

Al pasar D3 a sangre, se asocia con la proteína transportadora de vitamina D (DBP) para ir al hígado donde se produce el metabolito 25-hidroxicolecalciferol (25-hidroxivitamina D3), y es este el que viaja al resto de órganos. [4] Para conseguir la vitamina activa, se necesita una hidroxilación adicional, la cual se realiza en otras zonas, principalmente riñón, dando lugar al calcitriol. [5] Esta es la que realiza la función en la célula; participa en la expresión de muchos genes y mantiene la concentración de calcio, lo cual es vital debido a que el calcio es esencial para diversos procesos tanto celulares como metabólicos.

Dada su importancia, una insuficiencia severa de vitamina D, provoca una multitud de enfermedades, en su mayoría evitables por suplemento con vitamina D. Entre ellas se encuentran enfermedades óseas bien conocidas como la osteoporosis, enfermedades autoinmunes, muchos tipos de cáncer diferentes y algunas enfermedades cardiovasculares como la hipertensión. [6]

Se ha comentado el papel de la proteína DBP, es importante para el estudio de la nutrigenómica y nutrigenética de la vitamina D, ya que es en ella, donde pueden aparecer los polimorfismos que predisponen a las personas para deficiencia vitamínica, y esta a su vez para enfermedades.

El principal gen implicado es el gen VDPB, el cual, codifica para la proteína de unión de la vitamina D y esta asociado a una concentración anormal de 25-Hidroxivitamina D. [7] Esta concentración anormal deriva de dos polimorfismos que se pueden presentar en dicho gen, el rs4588 y rs7041,localizados en el exón 11, diferenciándose en que el rs7041 produce una sustitución del ácido glutámico por el aspártico en la posición 432, mientras que en el rs4588 es la lisina la que cambia por treonina en la posición 436. [8] Se trata de una mutación no sinónima, a través de un polimorfismo de una base, se obtiene otro aminoácido.

Ambos SNP, juntos, van a definir distintos halotipos habiendo el FCP, CG2, CG1S Y GC1F. Un halotipo es una combinación de alelos de diferentes loci que son transmitidos juntos. Estos halotipos, son los que van a predisponer a las personas a una deficiencia de vitamina D. Encontraron que el genotipo rs4588 A/A y el diplotipo GC2/GC2 están relacionados con bajos niveles de 25-Hidroxivitamina D en el nacimiento; las anteriores variantes y el genotipo rs7041 G/G se concluyo que respondían menos a la suplementación con vitamina D. Por lo que, lo más probable es que los portadores de GC2 y en especial los homocigotos GC2, tengan que tener una vigilancia y control sobre las concentraciones de vitamina D aunque tengan suplementación, beneficiándose de ello. [9] Por tanto, definiendo los SNP, se observa que dependiendo del halotipo que presente cada individuo tendrán un mayor o menor riesgo al defecto de vitamina, y por ello deberán incluir en su dieta niveles de vitamina D mayores al resto de la población.

Otro aspecto de la nutrigenómica de la vitamina D es el índice de respuesta descrito en estudios como el de VitDbol y Vitmel, el cual divide a las personas en tres grupos de repuesta, alta, media y baja. [10] Este índice se basa en el estado genético y epigenético del individuo, determinado por cambios en el transcriptoma de los tejidos que responden a la vitamina D [10], es decir, por cambios en los genes codificados en los ARNs de tejidos que actúan en respuesta a la vitamina. Esto hace que deba haber dosis personalizadas de vitamina D en lugar de recomendaciones generales, para así poder evitar la aparición de enfermedades.

CONCLUSIONES

La nutrición personalizada, en este caso la suplementación personalizada de vitamina D, contribuirá al mantenimiento del bienestar y la prevención de enfermedades, en los casos nombrados anteriormente. Su importancia recae en que su hipovitaminosis se ha asociado con muchas enfermedades, como trastornos esqueléticos, enfermedades inmunológicas e infecciosas, canceres… por lo que saber los SNP, de los genes ligados a su metabolismo, podría ayudar en un diagnóstico temprano y en una suplementación adecuada para prevenir dichas enfermedades. Entonces, la nutrigenética y nutrigenómica podrían ser el futuro y un avance para la medicina personalizada.

BIBLIOGRAFÍA

[1] Muller, M.; Kersten, S. Nutrigenómica: Objetivos y estrategias. Nat Rev Genet 2003, 4 , 315–322

[2] Mullins VA, Bresette W, Johnstone L, Hallmark B, Chilton FH. Genomics in Personalized Nutrition: Can You «Eat for Your Genes»? Nutrients. 2020 Oct 13;12(10):3118. doi: 10.3390/nu12103118. PMID: 33065985; PMCID: PMC7599709

[3] Collins E. D., Norman A. W. (2001). Vitamin D, in Handbook of Vitamins, eds Rucker R. B., Suttie J. W., Mccormick D. B., Machlin L. J. (New York, NY: Marcel Dekker Inc.), 51–113 [Google Scholar]

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[5] Bouillon R., Lieben L., Mathieu C., Verstuyf A., Carmeliet G. (2013). Vitamin D action: lessons from VDR and Cyp27b1 null mice. Pediatr. Endocrinol. Rev. 10 Suppl. 2, 354–366 [PubMed] [Google Scholar]

[6] Bendik I, Friedel A, Roos FF, Weber P, Eggersdorfer M. Vitamin D: a critical and essential micronutrient for human health. Front Physiol. 2014 Jul 11;5:248. doi: 10.3389/fphys.2014.00248. PMID: 25071593; PMCID: PMC4092358.

[7]  Sepulveda-Villegas, M., Elizondo-Montemayor, L., & Trevino, V. (2020). Identification and analysis of 35 genes associated with vitamin D deficiency: A systematic review to identify genetic variants. The Journal of Steroid Biochemistry and Molecular Biology, 196(105516), 105516. https://doi.org/10.1016/j.jsbmb.2019.105516

[8]  Rozmus, D., Ciesielska, A., Płomiński, J., Grzybowski, R., Fiedorowicz, E., Kordulewska, N., Savelkoul, H., Kostyra, E., & Cieślińska, A. (2020). Vitamin D binding protein (VDBP) and its gene polymorphisms-the risk of malignant tumors and other diseases. International Journal of Molecular Sciences, 21(21), 7822. https://doi.org/10.3390/ijms21217822

[9] Rozmus, D., Płomiński, J., Augustyn, K., & Cieślińska, A. (2022). Rs7041 and rs4588 polymorphisms in vitamin D binding protein gene (VDBP) and the risk of diseases. International Journal of Molecular Sciences, 23(2), 933. https://doi.org/10.3390/ijms23020933

[10] Carlberg C. (2019). Nutrigenomics of Vitamin D. Nutrients, 11(3), 676. https://doi.org/10.3390/nu11030676