Download Compuestos bioactivos con potencial uso en el desarrollo de

Compuestos bioactivos con potencial uso
en el desarrollo de alimentos funcionales o
nutracéuticos
II Simposio Científico Internacional para la Innovación en la
Industria Marina y Alimentaria
Vigo 15-16 de septiembre de 2014
RETOS DEL SECTOR AGROALIMENTARIO 2010-2020
1.
Asegurar al consumidor que la elección saludable sea la más fácil
2.
Desarrollar una dieta más saludable
3.
Desarrollar alimentos de calidad
4.
Desarrollar alimentos seguros en los que el consumidor pueda confiar
5.
Lograr una producción de alimentos sostenible
6.
Gestionar la cadena alimentaria
Marcan la pauta actual y, previsiblemente futura, del sector
Strategic Research Agenda 2007-2020. European Technology Platform Food for Life
CALIDAD DE ALIMENTOS
Seguridad
Alimentaria
Calidad
Nutritiva y
Salud CALIDAD
Calidad
Nutritiva y
Salud
Características
Organolépticas
Atributos de
valor (M.A. ,
sostenibilidad…)
Conveniencia y
Practicidad
Características
Hedónicas
ALIMENTOS Y SALUD
POBLACIÓN física
Bienestar/Apariencia
Dar años a la vida
POBLACIÓN OBJETIVO PARA LA
PREVENCIÓN (IND. ALIMENTARIA Y
NUTRACÉUTICA) Y LA SALUD
PÚBLICA
AÑADIR VIDA
A LOS AÑOS
POBLACIÓN OBJETIVO
PARA TERAPIA
FARMACOLÓGICA (IND.
FARMACÉUTICA)
Dar vida a los años
Edad
SALUDABLE
NO SALUDABLE
OPORTUNIDADES
• Aumento de las expectativas de los consumidores: nutrición y salud más allá de la
alimentación
• Aumento del conocimiento científico: nutrición y prevención de enfermedades
• Avances tecnológicos en la industria alimentaria que permitan:
• Extracción de ingredientes bioactivos
• Preservar la integridad de ingredientes bioactivos durante el procesado de
alimentos
• Incrementar de la disponibilidad de ingredientes que pueden ser integrados en
alimentos funcionales.
• Interés por parte de Gobiernos en disminuir los costes sanitarios mediante la
prevención.
• Posibilidad de incrementar márgenes comerciales para productores y distribuidores
frente a alimentos tradicionales.
Bio International Convention 2008. San Diego (CA) USA.
¿INTERÉS? CONSUMIDORES
Porcentaje de consumidores interesados en información sobre:
70%
69%
67%
67%
65%
62%
61%
61%
59%
59%
58%
57%
57%
55%
52%
51%
49%
49%
47%
47%
Alimentos que mejoran el sistema inmunitario
Nutrientes preventivos de cáncer
Alimentos que reducen riesgo de enfermedad
Alimentos que promueven la salud
Folatos y ECV
Antioxidantes
Vitaminas y minerales
Luteína y salud ocular
Alimentos que favorecen la digestión
Nutrición para la salud de la piel
Alimentos altamente energéticos
Estanoles vegetales y reducción de colesterol
Alimentos que ayudan a mantener glucemia
Omega 3
Probióticos y salud del sistema inmunitario
Ácidos grasos trans
Glucemia e insulina
Isoflavonas
Cultivos activos en yoghurt
Plaguicidas
0%
20%
1st FFNet meeting. Turku, Finlandia, 2006 (De HealthFocus International 2003)
40%
60%
¿INTERÉS? INDUSTRIA
¿INTERÉS? AA.PP.
Estrategia española de Ciencia y Tecnología y de Innovación:
OBJETIVOS GENERALES
(…)
4. El FOMENTO de ACTIVIDADES DE I+D+i ORIENTADAS a los
RETOS GLOBALES DE LA SOCIEDAD, y en especial a aquellos
que afectan a la sociedad española. (…) Estos retos, por su
naturaleza y complejidad, obligan a combinar la generación de
nuevo conocimiento, con su aplicación a tecnologías, productos y
servicios que en un futuro puedan contribuir al liderazgo
científico, tecnológico y empresarial del país
4.4.2. SEGURIDAD Y CALIDAD ALIMENTARIA; ACTIVIDAD AGRARIA PRODUCTIVA Y
SOSTENIBLE; SOSTENIBILIDAD DE RECURSOS NATURALES, INVESTIGACIÓN MARINA Y
MARÍTIMA
(…)
b) la demanda creciente de alimentos más saludables, seguros y de mayor calidad y de
bioproductos de uso no alimentario y energético
c) la nutrición y la genómica nutricional
(…)
¿INTERÉS? AA.PP.
6.4.2. RETO EN SEGURIDAD Y CALIDAD ALIMENTARIA; ACTIVIDAD
AGRARIA PRODUCTIVA Y SOSTENIBLE, SOSTENIBILIDAD RECURSOS
NATURALES, INVESTIGACIÓN MARINA Y MARÍTIMA
(…)
IV. AUMENTAR LA CALIDAD Y SEGURIDAD DE LOS ALIMENTOS
Y NUEVOS PRODUCTOS ALIMENTICIOS:
(i) desarrollo de alimentos seguros, nuevos alimentos
funcionales, nutraceuticos y otros adaptados al mercado y
técnicas para la normalización y la certificación;
(…)
(iii) calidad nutricional de alimentos y sustancias bioactivas,
relación de los alimentos con la salud y bienestar de los
consumidores;
(iv) alimentación y nutrigenética (…)
RETOS
• Conocimiento sobre la incidencia de la dieta para permitir prevenir o incidir positivamente
sobre la “salud intestinal”, enfermedades como la diabetes, ECV, procesos relacionados
con el envejecimiento y resistencia a enfermedades y maternidad-lactancia.
• Conocimiento sobre compuestos específicos de los alimentos que influyen sobre la ingesta,
la degeneración muscular u ósea (edad), la obesidad y la diabetes.
• Identificación de componentes bioactivos de los alimentos y su mecanismo de acción.
• Desarrollo de formulaciones que incorporen componentes bioactivos sin pérdida de calidad
organoléptica y relación entre estructura de alimentos y la liberación de dichos
componentes.
• Optimización de microorganismos como vehículos de liberación de componentes
bioactivos.
• Producción de nuevos ingredientes (p.ej. metabolitos de fermentaciones) y productos a
partir de bioprocesos y extractos de plantas/animales.
• Ensayos in vitro y biomarcadores para predecir funcionalidad in vivo de componentes
bioactivos.
European Technology Platform Food for Life. Stakeholders’ Proposal for a Strategis Research Agenda 2010-2020
ALIMENTOS FUNCIONALES
ALIMENTOS FUNCIONALES: aquellos alimentos que tienen efectos satisfactorios
demostrados sobre una o más funciones del cuerpo humano además de efectos
nutricionales, de forma que favorecen el estado de salud y bienestar y disminuyen el
riesgo de padecer enfermedades (*):
•
•
•
•
Alimento natural en el cual uno de sus componentes ha sido potenciado a
través de condiciones especiales de crecimiento.
Alimento que se le ha añadido un componente para proporcionar beneficios
(ejemplo un antioxidante o bacterias probióticas con probados efectos
beneficiosos para la salud).
Alimento al que se le ha extraído un componente de manera que se minimicen
los posibles efectos adverso para la salud (ej. colesterol, ácidos grasos
saturados, etc.).
Alimento en la que la naturaleza de uno o más componentes ha sido
químicamente modificada para mejorar la salud
* Contor, L. “Functional food science in Europe” Nutr Metab Cardiovasc Dis (2001) 11 (4 Suppl) :20-23
ALIMENTOS FUNCIONALES
“Alimento
natural
o
procesado
que
contiene
compuestos
biológicamente activos conocidos, los cuales cuando se
administran en cantidades definidas, proporcionan un beneficio
para la salud clínicamente demostrado y documentado, y es por
tanto, un recurso importante en la prevención, cuidado y tratamiento de
enfermedades crónicas de la era”.
9th International Conference on "Functional Foods and Chronic Diseases: Science and Practice“. March 2011
LA OBESIDAD
•
España  más del 16 % de la población y
sobrepeso a más de 50 % (INE, 2013)  1
% del PIB  2ª causa de mortalidad
•
1/3 de la Población Europea
•
En el mundo > 1.000 millones de personas
sobrepeso u obesidad
Distribución de la prevalencia de obesidad
(IMC>30kg/m2) por región geográfica y sexo. Estudio
DORICA (2005)
La obesidad es un problema de salud, social y económico
LA OBESIDAD
Fact. ambientales
Genética
+
Estilo de vida
+
INGESTA
ENERGÉTICA
+
Fact.
neuroendocrinos
-
EXCESO DE
GRASA
CORPORAL
-
GASTO
ENERGÉTICO
OBESIDAD
Obesity, oxidative stress and inflammation
Epidemiological, clinical, and animal studies have shown that obesity is coupled with altered redox state and
increased metabolic risk. Oxidative stress can be a consequence, but also a trigger of obesity
Chronic hypernutrition
high fat high
carbohydrate (HFHC)
meals
high dietary saturated
fatty acids (SFA) and
trans-fatty acids
Oxidative
stress
superoxide
generation from
NADPH oxidases
(Nox)
oxidative phosphorylation
protein kinase C (PKC)
activation
polyol and
hexosamine
pathways
glyceraldehyde
autoxidation
Obesity, oxidative stress and inflammation
Oxidative stress and inflammation appear to be closely interlinked in obesity, although it is difficult to establish
the temporal sequence of their relationship.
NF-κB
 AP-1
…
Oxidative
stress
Inflammation
ROS
vicious circle!
key factors in the pathogenesis of obesity-related diseases
atherosclerosis
insulin resistance
type 2 diabetes
cancer
aging processes
Dandona P et al. Circulation. 2005;111:1448-1454
Redox Balance
Mitochondria (electron leakage)
Plasma membrane systems
Endoplasmic reticulum
Lysosomes
Peroxisomes
Cytosolic enzymes
Reactive oxygen (ROS) and nitrogen (RNS) species:
• superoxide (O2·−)
• hydrogen peroxide (H2O2)
• hypochlorite (ClO−)
• hydroxyl radical (OH·)
• nitric oxide (NO)
• peroxynitrite (ONOO−).
BIOLOGICAL EFFECTS (physiological)
immune-mediated defense against pathogenes
intracellular signaling…
Assessment of Redox State
Antioxidant state
• Plasma concentrations of:
• Antioxidant molecules (retinol, carotenoids, vitamin E, vitamin C, glutathione, uric acid)
• Minerals (especially selenium and zinc)
• Antioxidant enzyme activities
• Total antioxidant capacity (TAC): evaluates the integrated action of all antioxidants present in
plasma.
• Quantitative proteomic method allowing simultaneously quantification of changes that take
place in different members of the antioxidant enzyme network.
Oxidative stress
• Direct assessment of free radical production (by electron spin resonance (ESR) or immuno
spin-trapping methods)
• Indirect methods (assess end-products of oxidative damage):
• proteins and aminoacids: protein carbonyls, 3-nitrotyrosine, advanced glycosylation end
products (AGEs) and advanced oxidation protein products (AOPPs)
• Lipids: F2-isoprostanes, malondialdehyde (MDA), oxidized LDL (oxLDL), thiobarbituric
acid reactive substances (TBARs) and 4-hydroxynonenal (4-HNE)
• nucleic acids: 8-hydroxy-2′-deoxyguanosine (8-OHdG), in blood and urine
• ROS generation by isolated leukocytes.
Obesity, oxidative stress and inflammation
Plasma ox-LDL concentrations across tertiles of waist circumference (A), waist-to-hip ratio (B).
Hermsdorff H H M et al. European Journal of Preventive Cardiology 2012;2047487312472420
Obesity, oxidative stress and inflammation
Plasma TAC concentrations across tertiles of waist circumference (A), waist-to-hip ratio (B)
Hermsdorff H H M et al. European Journal of Preventive Cardiology 2012;2047487312472420
Redox Balance in Obesity
Maintenance of ROS/RNS correct levels  endogenous antioxidant molecules (e- acceptors)
Urate
Glutathione
Thioredoxin
Ubiquinone
Some proteins bind and sequester transition metals (pro-oxidants)
Ferritin
Transferrin
Lactoferrin
Caeruloplasmin
Redox Balance in Obesity
Antioxidant enzymes
Superoxide dismutase (SOD)
M(n+1)+-SOD + O2− → Mn+-SOD + O2
Mn+-SOD + O2− + 2H+ → M(n+1)+-SOD + H2O2
Catalase
where M = Cu (n=1) ; Mn (n=2) ; Fe (n=2) ; Ni (n=2).
Glutathione peroxidase (GPx) and glutathione reductase (GSR)
Thioredoxin reductase
Glutathione S-transferase
Redox Balance in Obesity
Antioxidant enzymes
Peroxiredoxins (Prx)
Others:
• NAD(P)H:ubiquinone oxidoreductase (NQO1)
• Paraoxonase family (PON): PON1 protects low density lipoproteins (LDL) against oxidative
damage  preventing inflammatory responses in arterial wall cells.
• Heme oxygenase-1 (HO-1): reduce oxidative stress and inhibit inflammation
Obesity, oxidative stress and inflammation
oxidative
antioxidant
stress defences
Int J Mol Sci. 2013 May; 14(5): 10497–10538.
Redox Balance in Obesity
Dietary antioxidants
• vitamins C and E
• bioactive compounds (such as phytochemicals)
• metals: Zn, Mn and Se  crucial for activity of antioxidant enzymes:
• SODs use either manganese (Mn-SOD) or copper and zinc (Cu-, Zn-SOD)
• GPx1-4 and GPx6 are selenium-containing enzymes.
Potential mechanism for the interaction between MnSOD and antioxidant status
* Li
H et al. Cancer Res 2005;65:2498-2504
Strategies to lower oxidative stress in obesity
• Weight loss
• Physical activity
• Antioxidant-rich diet  well established that a diet abundant in fruits, vegetables, whole
grains, legumes, fish, olive oil, and dairy fermented foods is helpful to maintain weight and
reduce the incidence of metabolic disease:
macronutrients (MUFA, ω-3 PUFA)
vitamins C and E
phytochemicals
probiotics
•
•
•
•
cell signaling and modulation of gene expression
reduction of obesity-induced oxidative stress
reduction of production of inflammatory molecules
reduction of lipid accumulation
Savini et al. Obesity-Associated Oxidative Stress: Strategies Finalized to Improve Redox State. Int J Mol Sci. 2013 May;
14(5): 10497–10538.
Sulforaphane
A, Northern blot analysis of mRNA levels of NQO1, GST (Ya), GCS (h), UGT, malic enzyme, and glutathione
reductase in small intestine of wild-type [nrf2 (+/+)] and nrf2-deficient [nrf2 (−/−)] mice treated with either vehicle
(corn oil) or sulforaphane to show the basal and inducible expression.
Thimmulappa et al.. Identification of Nrf2-regulated genes induced by the chemopreventive agent sulforaphane by oligonucleotide
microarray. Cancer Res 2002;62:5196–203.
Carotenoids
Estudio doble ciego, cruzado, aleatorizado, controlado por placebo.
Dieta habitual equilibrada. No pautada.
V1
RECLUTAMIENTO
Visita 0
Hoja de información
Consentimiento informado
Exploración física e historia dietética
Cuestionarios salud, SUN
Registro de alimentos 72 horas
V2
Tomate Triturado A
V4
V3
Lavado
4 SEMANAS
2 SEMANAS
Tomate Triturado B
Lavado
4 SEMANAS
2 SEMANAS
V5
Tomate Triturado B
4 SEMANAS
GRUPO 1 (n = 16)
Tomate Triturado A
GRUPO 2 (n = 16)
4 SEMANAS
Antropometría y composición corporal
Extracción de sangre para obtención de suero y plasma
Entrega de registro de alimentos de 72 horas
Control de peso
Entrevista seguimiento
V6
Carotenoids
Oxidized-LDL plasma concentrations at baseline and endpoint of each tomato sauce
period
Abete et al,. A regular lycopene enriched tomato sauce consumption influences antioxidant status of healthy young-subjects: A
crossover study. Journal of Functional Foods 5 (2013) 28–35
(Poly)phenolics
• Flavonoids and related phenolic compounds can occur in high concentrations in some
species and are referred to as secondary metabolites.
• They are structurally diverse with in excess of 8000 structures having been reported.
• Some functions in planta: protection, attractants, signal molecules…
• Classification:
• Flavonoids: 15 carbons with two aromatic rings connected by a three-carbon bridge.
Majority as glycosides rather than aglycones.:
• flavones
• flavonols
• flavan-3-ols
• isoflavones
• flavanones
• anthocyanidins
• other: chalcones, dihydrochalcones, dihydroflavonols, flavan-3,4-diols,
coumarins, and aurones
• Nonflavonoids
Flavonoids and related compounds are also referred to as polyphenols. However, a number of compounds, including
hydroxycinnamates and phenolic acids, have only one phenolic ring.
Potential health benefits of dietary (poly)phenols
Major dietary polyphenols: their sources and effects on adipose tissue inflammation, adiposity, systemic insulin resistance and associated molecular
mechanisms
Polyphenol
Source
Curcumin
Turmeric
Resveratrol
Wine, grapes, berries
Effects on adipose tissue
Systemic effects
Inflammation Adiposity Insulin resistance/diabetes
Non-flavonoids




Mechanisms/signaling pathways associated
with activities


↓NF-κB, ↓ MAPK phosphorylation, ↑Wnt

↑pAMPK


↓pERK1/2 ↑AMPK
↑Sirt1, ↓TLR2/4 , ↓NF-κB
Flavonoids
Anthocyanin/anthocyanidins
Cyanidin 3-glucoside
Red berries


Flavanols
Catechin
Green tea
Epigallocatechin gallate
Green tea
Theaflavins
Black tea


Flavanones
Hesperetin
Citrus fruits
Naringenin
↓NF-κB
Citrus fruits




Quercetin
Apple, vine


Fisetin
Strawberries


Kaempferol
Spinach, turnip green,
blueberries, black tea


Isorhamnetin/myricetin
Berries, fruits, herbs


Flavonols
↓NF-κB , JNK[
Flavones
Apigenin
Parsley, onions,
Luteolin
Parsley, artichoke, basil


↑PPARγ

↑AMPK ↑Wnt signaling ↑PPARγ
Isoflavones
Daidzein
Genistein
Soy products
Soy products

/
Modificado de Siriwardhanaa et al. Modulation of adipose tissue inflammation by bioactive food compounds. J Nutr Biochem
24 (2013) 613–623
Prevention of diet‐induced obesity by apple polyphenols in Wistar rats through
regulation of adipocyte gene expression and DNA methylation patterns
Effect of apple polyphenols (AP) on glucose tolerance of male Wistar
rats fed with high-fat-sucrose (HFS) diet supplemented with or
without AP for 56 days. Glucose curves (A) and area under the
curves (B) of a 90-min IPGTT are shown. For the IPGTT twelvehour–fasted rats were acutely injected (intraperitoneally) with
glucose. Data are means ± SE (n=5); * p < 0.05, ** p < 0.01 vs
control group. # p < 0.05, ## p < 0.01 vs HFS group.
Boqué et al. (2013), Prevention of diet-induced obesity by apple polyphenols in Wistar rats through regulation of adipocyte gene expression and
DNA methylation patterns. Mol. Nutr. Food Res., 57: 1473–1478. doi: 10.1002/mnfr.201200686
Prevention of diet‐induced obesity by apple polyphenols in Wistar rats through
regulation of adipocyte gene expression and DNA methylation patterns
Boqué et al. (2013), Prevention of diet-induced obesity by apple polyphenols in Wistar rats through regulation of adipocyte gene expression and
DNA methylation patterns. Mol. Nutr. Food Res., 57: 1473–1478. doi: 10.1002/mnfr.201200686
Flavonols
Typically found as glycosides with conjugation occurring at the 5, 7, 3′, 4′, and 5′ positions
Flavonol aglycones
Quercetin-O-glycosides
Flavonols and Lipid accumulation
Statin and rutin attenuates oleic acid induced lipid
accumulation in HepG2 cells
Cellular triglyceride (A) and cholesterol (B) induced by 600 μM
OA in treated cells
Wu et al. Rutin inhibits oleic acid induced lipid accumulation via reducing lipogenesis and oxidative stress in
hepatocarcinoma cells. J Food Sci. 2011;76:T65–T72.
Flavonols and Expression of antioxidant enzymes
Rutin increases the protein expression of antioxidant enzymes
Wu et al. Rutin inhibits oleic acid induced lipid accumulation via reducing lipogenesis and oxidative stress in
hepatocarcinoma cells. J Food Sci. 2011;76:T65–T72.
Anthocyanidins
Anthocyanidins (aglycones
of anthocyanines)
Anthocyanins and antioxidant activity
Chemical
Inhibition of peroxynitrite-induced
dihydrorhodamine 123 oxidation
Peroxynitrite-mediated reactive species production in
endothelial cells
Dietary anthocyanins protect endothelial cells against peroxynitrite-induced mitochondrial apoptosis pathway and Bax
nuclear translocation: an in vitro approach. Apoptosis. 2011 Oct;16(10):976-89. doi: 10.1007/s10495-011-0632-y.
Bioavailability of Flavonoids and Related Compounds
Active transport?
Transporter blocking?
Aglycone release
Passive difussion
phase II metabolism
LPH, lactase phloridzin hydrolase
CBG, cytosolic β-glucosidase
COMT, catechol-O-methyl transferase
SGLT1, sodium-dependent glucose transporter
GLUT2, glucose transporter
sulfates
glucuronides
methyls
Bioavailability of Flavonoids and Related Compounds
Plasma concentration (ng/ml)
500
RES solution
RES-C-NP
RES-Z-NP
400
300
200
100
0
0
5
Wistar rats
Dose: 25 mg/kg
RES solution
RES-C-NP
RES-Z-NP
10
Time (h)
Cmax
(mg/ml)
0.10
0.23
0.40
15
20
AUC
(mg h/ml)
0.19
3.51
6.20
25
Fr
(%)
1.4
28
50
PK studies of resveratrol
nanoparticles.
Tables show dose and some PK
parameters.
AUC: Area Under Curve.
Fr: bioavailable fraction as
compared to iv administration
Bioavailability of Flavonoids and Related Compounds
Colon
(poly)phenolic glucuronide, methyl, and sulfate conjugates are
treated by the body as xenobiotics rapidly turned over and
removed by urine excretion
Colon
Liver
Metabolism by colonic microbiota
Cleavage of conjugating moieties  ring fission smaller molecules  liver
metabolism  urine excretion
From Antioxidants & Redox Signaling. May 10, 2013, 18(14): 1818-1892. DOI: 10.1089/ars.2012.4581
Antiglycative and neuroprotective activity of colon‐derived
polyphenol catabolites
Percentage inhibition of BSA glycation exerted by each studied catabolite at three different
concentrations.
Percentage inhibition of BSA glycation
exerted by groups of polyphenol
catabolites.
Pomegranate/raspberry
(Pom/Rasp)=pyrogallol, urolithin A and
urolithin B; Coffee=dihydrocaffeic acid,
dihydroferulic acid and feruloylglycine;
and
Berries/red
wine=
3‐hydroxyphenylacetic
acid,
3,4‐dihydroxyphenylacetic acid and
3‐methoxy‐4‐hydroxyphenylacetic acid
Molecular Nutrition & Food Research. Volume 55, Issue S1, pages S35-S43, 14 JAN 2011
Helichrysum and Grapefruit Extracts Inhibit Carbohydrate Digestion and
Absorption, Improving Postprandial Glucose Levels and Hyperinsulinemia in Rats
In vitro digestion and absorption studies using noneverted intestinal sacs with 200 mM starch (A, C) and with 100 mM maltose (B, D) as substrates, in the
presence and in the absence of helichrysum extract (2%), grapefruit extract (1%), and acarbose (0.5%). Results are expressed as the mean ± SD.
Statistical analysis was performed using the ANOVA test, and Dunnett’s test was used to analyze differences in the mean of each group with control group
(normalized to 1). (A, C) n = 12, (B, D) n = 6. ∗, p < 0.05; ∗∗∗, p < 0.001.
Ana Laura de la Garza; Usune Etxeberria; Marı́a Pilar Lostao; Belén San Román; Jaione Barrenetxe; J. Alfredo Martínez; Fermı́n I. Milagro;
Helichrysum and Grapefruit Extracts Inhibit Carbohydrate Digestion and Absorption, Improving Postprandial Glucose Levels and Hyperinsulinemia
in Rats. J. Agric. Food Chem. 2013, 61, 12012-12019.
Helichrysum and Grapefruit Extracts Inhibit Carbohydrate Digestion and
Absorption, Improving Postprandial Glucose Levels and Hyperinsulinemia in Rats
Inhibitory effects of helichrysum (0.6 mg) and grapefruit (0.24 mg) extracts on SGLT1-mediated MG uptake in Caco-2 cells. Results are expressed as the
mean ± SD. Statistical analysis was performed using the ANOVA test, and Dunnett’s test was used to analyze differences in the mean of each group with
control group. Control and phloridzin n = 6; helichrysum and grapefruit n = 15. ∗∗, p < 0.01; ∗∗∗, p < 0.001.
Ana Laura de la Garza; Usune Etxeberria; Marı́a Pilar Lostao; Belén San Román; Jaione Barrenetxe; J. Alfredo Martínez; Fermı́n I. Milagro;
Helichrysum and Grapefruit Extracts Inhibit Carbohydrate Digestion and Absorption, Improving Postprandial Glucose Levels and
Hyperinsulinemia in Rats. J. Agric. Food Chem. 2013, 61, 12012-12019.
Helichrysum and Grapefruit Extracts Inhibit Carbohydrate Digestion and
Absorption, Improving Postprandial Glucose Levels and Hyperinsulinemia in Rats
starch
maltose
Effects of helichrysum and grapefruit extracts on blood glucose
levels after oral (A) starch, (B) maltose, and (C) glucose
administration in male Wistar rats. Results are expressed as the
mean ± SD. Statistical analysis was performed using
nonparametric variable (Kruskal–Wallis) followed by the U Mann–
Whitney to test differences in the mean of each group (starch,
maltose, and glucose) with vehicle (water) group. n = 5. ∗, p < 0.05;
∗∗, p < 0.01 (acarbose); #, p < 0.05; ##, p < 0.01 (helichrysum); $,
p < 0.05; $$, p < 0.01 (grapefruit).
Ana Laura de la Garza; Usune Etxeberria; Marı́a Pilar Lostao; Belén San Román; Jaione Barrenetxe; J. Alfredo Martínez; Fermı́n I. Milagro;
Helichrysum and Grapefruit Extracts Inhibit Carbohydrate Digestion and Absorption, Improving Postprandial Glucose Levels and
Hyperinsulinemia in Rats. J. Agric. Food Chem. 2013, 61, 12012-12019.
Thermogenesis
Inefficiently oxidizing fatty acids from lipolysis by dissipating energy as heat in response
to cold or diet in a process known as adaptive thermogenesis mediated by adrenergic
stimulation.
Molecularly responsible for adaptive thermogenesis in BAT is uncoupling protein 1
(UCP1), which is characteristically expressed in the mitochondrial inner membrane of brown
adipocytes and, when active, uncouples the oxidation of fuel substrates from the production of
ATP, thus generating heat.
Q·
the energy stored in the proton
electrochemical gradient is
dissipated as heat
(thermogenesis) instead of being
conserved as ATP.
Activating UCP
M.L. Bonet, et al., Pharmacological and nutritional agents promoting browning of white adipose tissue, Biochim. Biophys. Acta (2012)
Activating UCP
R Hursel and MS Westerterp-Plantenga. Thermogenic ingredients and body weight regulation. International Journal of Obesity;
2010 (34): 659–669
Capsaicin and obesity in mice on high fat diet
Zhang L L et al. Activation of Transient Receptor Potential Vanilloid Type-1 Channel Prevents Adipogenesis and
Obesity. Circulation Research. 2007;100:1063-1070
Capsaicin and adipocyte hypertrophy
Zhang L L et al. Activation of Transient Receptor Potential Vanilloid Type-1 Channel Prevents Adipogenesis and
Obesity. Circulation Research. 2007;100:1063-1070
Effects of capsaicin on fold change in mRNA expressions of
thermogenic factors in WAT
Effects of capsaicin on fold change in mRNA expressions of thermogenic factors and relative obesity gene in WAT
analyzed by quantitative real-time PCR. Capsaicin treatment increases the expression of thermogenic and βoxidation relative genes in WAT.
Jeong In Joo et al. . Proteomic analysis for antiobesity potential of capsaicin on white adipose tissue in rats fed with
a high fat diet. J. Proteome Res. 2010, 9, 2977-2987.
Capsainoids: energy expenditure in humans
Mean (±SEM) ΔEE before (0 h) and after oral ingestion of 9 mg capsinoids (•) and placebo (○) in all subjects (A; n
= 18), in BAT-positive subjects (B; n = 10), and in BAT-negative subjects (C; n = 8) and ΔEE during a 1-h period
after ingestion of capsinoids...
Yoneshiro T et al. Nonpungent capsaicin analogs (capsinoids) increase energy expenditure through the activation of
brown adipose tissue in humans. Am J Clin Nutr 2012;95:845-850
ALEGACIONES DE SALUD
Efectos fisiológicos beneficiosos
• Mantenimiento o mejora de función fisiológica del organismo.
• Reducción (alteración beneficiosa) de factor de riesgo asociado a enfermedad. NO
REDUCEN LA ENFERMEDAD.
• Factor de riesgo: predictor enfermedad; relación plausible
Grupo de población
• Población general (sana), o grupos específicos (mayores, embarazadas).
• Población enferma no es diana de la alegación.
Estudios/medidas apropiados para la sustanciación
• Alimento/componente de la alegación vs placebo.
• Diseño/calidad estudio  concluyentes para sustanciación.
• Estudios llevados a cabo en población representativa.
• Medidas apropiadas para determinar el efecto alegado.
ALEGACIONES DE SALUD
Reguladas por el Reglamento (CE) 1924/2006: basadas en la opinión científica del PANEL de
Nutrición, Dietética y Alergias (NDA)  Criterios
•
CARACTERIZACIÓN
•
EFECTO BENEFICIOSO
•
RELACIÓN CAUSA-EFECTO DEMOSTRADA
ALEGACIONES
EVALUADAS
ACEPTADAS
RECHAZADAS
% ÉXITO
RELACIÓN CAUSA-EFECTO NO
ESTABLECIDA
ART. 13(5)
98
12
86
12,25%
ART. 14
98
38
60
38,77%
78 (90,70%)
56 (93,33%)
Conclusiones CBAs EFSA. Fitoquímicos
443 declaraciones analizadas:
Artículo 13.1: sólo 27 opiniones favorables.
• 6 corresponden a cafeína (atención/alerta)
• 3 a β-caroteno como precursor de vitamina A.
• 1 a polifenoles de aceite de oliva protector frente a oxidación de colesterol LDL)
• 1 monacolina K del arroz rojo fermentado (efecto reductor de colesterol).
• Otras corresponden a combinaciones de fitoquímicos con vitaminas, pero sólo por el
hecho que dichas vitaminas ya tenían una declaración aprobada.
• Artículo 13.5:
• extractos de tomate: mejora flujo sanguíneo y agregación plaquetaria.
• flavanoles del cacao: mantenimiento de vasodilatación endotelio-dependiente.
• Artículo 14: no se registran opiniones favorables.
Conclusiones CBAs EFSA. Fitoquímicos
RAZONES DE OPINIONES NEGATIVAS
Mayoría: protección antioxidante  causas principales:
1. Demostrar capacidad antioxidante in vitro o ex vivo, que no puede extrapolarse a un
efecto fisiológico beneficioso en humanos.
2. Un diseño inadecuado de los estudios en humanos (pocos estudios, no controlados
por placebo, etc.)
3. Falta
de demostración
clara (estudios
de eficacia)
“protección
dedosis-respuesta
ADN, lípidos
y proteínas
respecto
4. Efectos a corto plazo no son predictivos de efectos a largo plazo (ej. mantenimiento de
al daño oxidativo” es aceptable, utilizando el
la densidad mineral ósea).
5. Correcta identificación demétodo
los principiosapropiado
bioactivos que van a sostener el efecto.
6. Inconsistencia en estudios:
• Usar CBA puro para demostrar efecto de extracto
• No aportar estudios en humanos
Conclusiones CBAs EFSA. Ácidos grasos
98 opiniones favorables  principalmente referidas al uso de ácidos grasos mono- y
poliinsaturados en:
• reducción de colesterol (relacionada con la reducción de las grasas saturadas)
• control de niveles plasmáticos (omega-3 de cadena larga)
• papel de ácidos grasos poliinsaturados en el desarrollo cerebral, neuronal, y de la visión.
RAZONES DE OPINIONES NEGATIVAS
1. estudios insuficientes para demostrar relación causa-efecto (ej. ɣ-linoleico y efecto
antinflamatorio en articulaciones) o falta de claridad del mismo (es el efecto
antinflamatorio adecuado?)
2. Falta de significación estadística (ácidos linoleicos conjugados y control de peso/masa
magra)
3. Uso de marcadores no aceptables (función antioxidante).
Biomarcadores: causa-efecto
• Necesario definir el efecto beneficioso  biomarcador que permita medir dicho efecto.
P.ej.: “consumo de XXX contribuye a la disminución del incremento de la glucemia tras
el consumo de almidón”  reducción incremento la glucemia postpandrial en
respuesta a una ingesta estandarizada de glucosa:
• glicemia en ayunas
• concentración de insulina en ayunas
• índice HOMA-IR
• Fructosamina
• Metabolismo lipídico:
• LDL-col (<160 mg/dL)
• HDL-col
• TGs
• Pérdida de peso
• Modificación perfil  “incremento de masa magra”  DXA
ESTABILIDAD
CARACTERIZACIÓN
“NUTRIDINAMIA”
NUTRICINÉTICA
CAUSA-EFECTO
ESTABILIDAD
CARACTERIZACIÓN
NUTRICINÉTICA
TOXICIDAD
TOXICIDAD
“NUTRIDINAMIA”
CAUSA-EFECTO
CARACTERIZACIÓN
CAUSA-EFECTO
ESTABILIDAD
NUTRICINÉTICA
TOXICIDAD
“NUTRIDINAMIA”
¿Qué hay que tener en cuenta?
1. EPIDEMIOLOGÍA
• ¿EVIDENCIAS CIENTÍFICAS?
2. CARACTERIZACIÓN
• IDENTIFICACIÓN Y TRAZABILIDAD
• NORMALIZACIÓN Y VALIDACIÓN
3. ESTABILIDAD
• ESPECIFICACIONES DEL PRODUCTO
4. TOXICIDAD
• INOCUIDAD-DOSIS MÁXIMAS
5. "NUTRIDINAMIA"
• BIOMARCADORES MEDIBLES Y FIABLES
6. NUTRICINÉTICA
• LIBERACIÓN
• BIODISPONIBILIDAD
7. CAUSA-EFECTO
• ENSAYOS CONTROLADOS ALEATORIOS
• META-ANÁLISIS
MATERIA
PRIMA
SUBPRODUCTO
EXTRACCIÓN
FRACCIONAMIENTO
CONCENTRACIÓN
FORMULACIÓN
INGREDIENTES
ALIMENTOS
(…)
ALIMENTO+CBA
BLACK BOX
EFECTO
FISIOLÓGICO
MATERIA
PRIMA
SUBPRODUCTO
EXTRACCIÓN
FRACCIONAMIENTO
CONCENTRACIÓN
CBA
FORMULACIÓN
IDENTIFICACIÓN
(MS, RMN…)
ESTABILIDAD
ESTABILIZACIÓN
INCREMENTO BD
(MICROENCAPSULACIÓN…)
DOSISRESPUESTA
MECANISMO
INGREDIENTES
ALIMENTOS
(…)
TOXICIDAD
EFECTO
FISIOLÓGICO
ALIMENTO+CBA
BIODISPONIBILIDAD
Conclusiones
• El vector salud es una oportunidad para la industria alimentaria (en un sentido
amplio).
• Hay una enorme fuente de potenciales CBAs de origen vegetal (pero también
marino, bacteriano, etc.) con posible aplicación en la prevención de enfermedades.
• El sobrepeso, la obesidad y sus consecuencias son un claro ejemplo de nicho para
la búsqueda de CBAs y su aplicación a productos de mercado.
• No obstante, el desarrollo y comercialización de alimentos funcionales y/o
nutracéuticos implica la obtención de sólidas evidencias científicas que avalen el
efecto alegado así como la seguridad de los productos desarrollados.
• El desarrollo de este nicho de mercado es un reto que implica a todos los agentes
relacionados con el sector (industria, Universidad, CC.TT., AA.PP.)
Dr. Carlos J. González Navarro
Director de Innovación
Centro de Investigación en Nutrición
Universidad de Navarra
[email protected]