Conocer el mecanismo de acción de los distintos ingredientes funcionales, y evaluar y demostrar su efecto potencial es clave para las empresas del sector. En este contexto, hemos colaborado con una empresa que ha conseguido demostrar el potencial efecto beneficioso de dos ingredientes alimenticios considerados funcionales. Ambos trabajos han generado un gran interés y han sido recientemente publicados en revistas indexadas Open Access, ¿quieres saber más?
- Colaboración Protein-AINIA: ¿cómo evaluar los efectos funcionales de interés?
- ¿Cómo evaluar el efecto in vitro de un ingrediente funcional en salud ósea?
- ¿Cómo evaluar el efecto in vitro de un ingrediente funcional en el funcionamiento del sistema inmunitario?
Un ingrediente funcional o nutracéutico (palabra derivada de “nutriente” y “farmacéutico”) es un compuesto alimentario que presenta ciertas propiedades o funcionalidad de salud que van más allá de su valor nutricional. Esto le permite actuar como coadyuvante en la prevención y manejo de ciertas afecciones de salud, estando exento de efectos adversos.
El potencial de los ingredientes funcionales para complementar nuestra nutrición y aportar un efecto beneficioso es ya ampliamente conocido y cada vez más empleado por la sociedad. Sin embargo, se debe demostrar que no solo consiste en incluir en las formulaciones ingredientes de interés, sino que se han seleccionado de manera juiciosa y hay un trabajo de investigación detrás del desarrollo de producto y posterior validación del efecto funcional.
Dado el interés en conocer el mecanismo de acción subyacente, la actividad biológica implicada (bioactividad) y los efectos cuantificables de los distintos ingredientes funcionales, es interesante que las empresas y los centros tecnológicos dedicados al desarrollo de los mismos, en la medida de lo posible, hagan un esfuerzo en poder publicar preferiblemente en revistas de acceso abierto los estudios que realizan. De esta manera, comparten los resultados que serán de gran interés para conocer las nuevas tendencias en ingredientes o compuestos bioactivos para cubrir necesidades de distintos grupos poblacionales e incluso cómo se pueden evaluar, incluyendo las últimas tecnologías.
En este contexto, hemos colaborado con Protein SA, quién ha conseguido demostrar el potencial efecto beneficioso de dos ingredientes funcionales elaborados en sus instalaciones:
- Un complejo colágeno hidrolizado-hidroxiapatita (compuesto proteico-mineral donde los péptidos de colágeno estabilizan a la hidroxiapatita, la sal de fosfato cálcico específica del hueso)
- Un colágeno hidrolizado (formado exclusivamente por péptidos de colágeno), evaluando el efecto del primero para la salud ósea y del segundo para la salud del sistema inmunitario.
Ambos trabajos han generado un gran interés y, como muestra de ello, han sido recientemente publicados en revistas indexadas Open Access con el esfuerzo de ambas entidades, ¿quieres saber más?
Colaboración Protein-AINIA: ¿cómo evaluar los efectos funcionales de interés?
Cuando se desarrolla un ingrediente funcional, se diseña identificando una población diana concreta, para suplir una carencia específica o para causar un beneficio en órganos diana definidos, según las necesidades sociales de cada momento. Esta información también es el punto de partida para el diseño de modelos celulares ad hoc que realizamos en AINIA y que buscan el efecto biológico de los compuestos bioactivos, según el interés concreto.
En este caso, ProteinS.A. se interesó por este tipo de estudios para conocer el efecto de 2 de dos ingredientes alimentarios considerados funcionales. En ambos casos se simuló previamente la digestión gastrointestinal y la absorción intestinal de las muestras, ya que los compuestos bioactivos sufren cambios durante estos procesos que deben considerarse a la hora de evaluar su efecto.
Importancia de simular el proceso de digestión gastrointestinal y de transporte/absorción intestinal
Los ensayos dinámicos in vitro permiten la simulación de las condiciones que se dan a lo largo de todo el proceso de digestión en el organismo. Estos ensayos son ampliamente usados no solo para conocer el comportamiento de un alimento en el tracto gastro-intestinal, sino para poder estudiar su potencial efecto beneficioso y funcional tras ser sometido al proceso de la digestión y de la absorción. Este tipo de son una excelente aproximación a los ensayos in vivo por su elevada versatilidad, reproducibilidad y menor coste.
En los ensayos de digestión in vitro normalmente se incluyen la fase oral, gástrica e intestinal (intestino delgado), e incluso la fase de fermentación en el intestino grueso. En cada una de las etapas se imitan las condiciones reales, tales como el pH, tiempo de digestión de cada fase, concentración de sales y la presencia de enzimas y su concentración.
Tras la digestión in vitro, se procede a la simulación del proceso de absorción intestinal empleando la línea celular de enterocitos humanos Caco-2, la cual se pone en contacto con la fracción bioaccesible o digerido durante un determinado tiempo y condiciones. La fracción biodisponible o absorbido resultante equivale in vivo a lo que ingresaría en el torrente sanguíneo.
Por lo tanto, la realización de este tipo de ensayos permitió obtener una evaluación más precisa de las muestras proporcionadas por Protein, S. A.
¿Cómo evaluar el efecto in vitro de un ingrediente funcional en salud ósea?
Teniendo en cuenta el conocimiento actual y la evidencia sobre la estrategia nutricional para prevenir y asistir la patología de pérdida ósea y las fracturas, el complejo colágeno hidrolizado-hidroxiapatita en estudio considera varios aspectos nutricionales que pueden mejorar la formación de hueso, desde un enfoque de suplementación de la dieta y según apunta la evidencia científica actualmente existente:
- 1) Bioactividad de péptidos de colágeno, que; favorecen la formación ósea (actividad osteogénica)
- 2) Capacidad ligante de los péptidos de colágeno frente a los minerales, que mejora la absorción del calcio y el fósforo aportados por la hidroxiapatita;
- 3) Relación Ca/P fisiológica, es decir, la misma que existe en los huesos, sustentada por la hidroxiapatita de procedencia ósea, que previene la descalcificación y permite la mineralización;
- 4) Nutrición de los principales componentes óseos, tanto orgánicos (matriz ósea formada por colágeno en un 90%) como minerales (fosfato cálcico en forma de hidroxiapatita), utilizando nutrientes naturalmente afines a su composición;
- 5) Sinergia entre acción nutritiva y funcional, reunidas en un ingrediente fácilmente incorporable a la dieta.
Para evaluar el efecto en salud ósea, el modelo celular empleado se basó en osteoblastos humanos, células del hueso encargadas de sintetizar la matriz orgánica ósea y de su posterior proceso de mineralización, por lo que están involucradas en el desarrollo y el crecimiento de los huesos. Por lo tanto, ésta fue la diana biológica principal para evaluar el efecto en la salud ósea.
Por otra parte, los biomarcadores seleccionados fueron algunos de los involucrados en la ruta metabólica de formación ósea, como por ejemplo los expresados por los osteoblastos en el proceso de mineralización de la matriz orgánica. En este caso, la muestra que se puso en contacto con el modelo celular óseo humano fue la fracción biodisponible, obtenida tras simular la digestión gastrointestinal y la absorción intestinal ya que es la equivalente in vivo a la que pasa a plasma y llega hasta los huesos donde lleva a cabo su potencial acción osteogénica.
En este caso, el estudio se publicó en la revista de acceso abierto Nutrición Hospitalaria, una revista científica fundada en 1986 por la Sociedad Española de Nutrición Parenteral y Enteral, cuyo contenido abarca los campos de las ciencias de la nutrición y de la alimentación y que tiene mucho impacto entre los especialistas de la Nutrición.
¿Cómo evaluar el efecto in vitro de un ingrediente funcional en el funcionamiento del sistema inmunitario?
Estudiar el efecto de la alimentación en la salud del sistema inmunitario o inmunonutrición tiene como objetivo ampliar nuestra comprensión de las interacciones en la interfaz de los alimentos y los sistemas inmunológicos. Es una lectura esencial para los científicos de los alimentos, los inmunólogos y todos aquellos interesados en la interacción entre nutrición y sistema inmunitario
En el estudio enfocado a la evaluación del efecto inmunomodulador de colágeno hidrolizado se emplearon 2 líneas celulares humanas diferentes: Macrófagos y linfocitos T. Muchos son los tipos celulares implicados en la respuesta inmunitaria, pero tanto los macrófagos como los linfocitos T juegan un papel clave en el inicio, mantenimiento y resolución de la respuesta inflamatoria. Los macrófagos, derivados de los monocitos, se encuentran en la sangre y repartidos por todos los tejidos del organismo para intervenir contra sustancias extrañas o agentes patógenos. Son unas células efectoras del sistema inmunitario y principales actores en la respuesta inmunitaria innata, aunque también pueden inducir la respuesta inmune adaptativa, ya que interaccionan con los linfocitos T y B, activándolos. Por otra parte, el equilibrio entre los subconjuntos de linfocitos T juega un papel crucial en el control de las condiciones inflamatorias.
En el estudio se emplearon como biomarcadores algunas citoquinas, proteínas de pequeño tamaño mediadoras de la respuesta inflamatoria que informan del estado de macrófagos o linfocitos T.
Una de las peculiaridades del sistema inmunitario es que hay células centinelas por todo el organismo. Por ello, para evaluar la actividad inmunomoduladora de un ingrediente funcional es necesario tratar los cultivos de cada tipo de célula inmune no solo con la fracción biodisponible (equivalente in vivo a la que pase a plasma tras la absorción intestinal), sino también con la fracción bioaccesible (equivalente in vivo a la que abandona el estómago tras la digestión gástrica), que entra en contacto con la barrera epitelial intestinal, donde ya se pueden encontrar estos tipos celulares formando parte de la mucosa intestinal.
En este caso, el estudio se publicó en la revista internacional de acceso abierto Food and AgriculturalImmunology que publica investigaciones inmunológicas con aplicaciones en ciencias alimentarias, agrícolas, ambientales y veterinarias. Immunomodulatory role of edible bone collagen peptides on macrophage and lymphocyte cell cultures
El estudio sobre salud ósea muestra la actividad osteogénica de un complejo de colágeno hidrolizado-hidroxiapatita, después de simular su digestión y absorción mediante métodos in vitro, en función de su efecto sobre la proliferación de preosteoblastos y sobre los biomarcadores implicados en el proceso de formación ósea.
Por otra parte, el estudio de la capacidad inmunomoduladora del colágeno hidrolizado indica que su ingesta oral podría modular el estado inmunológico de los macrófagos y los linfocitos T humanos. Estos resultados sugieren que, como inmunonutriente, este ingrediente puede favorecer una respuesta inmune efectiva y no exacerbada, un efecto protector sobre la población de células inmunes y un efecto antiinflamatorio.
Los resultados obtenidos en estos trabajos no sólo demuestran el potencial de los ingredientes indicados en la actividad biológica a la que van dirigidos, sino también resultan cruciales para promover el conocimiento del mecanismo de acción subyacente, que servirá de base para el diseño de nuevos compuestos bioactivos y los estudios adecuados para su evaluación.
¿Te interesa este tipo de aproximaciones? Contacta con nosotros estaremos encantados de escucharte
