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Genómica

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El mundo científico está ampliando nuestros conocimientos sobre cómo funciona la biología en los niveles más diminutos. Esto requiere un conocimiento profundo de cómo se traduce el ADN en la acción celular.

El ADN contiene los códigos químicos que proporcionan las instrucciones para cada función celular. Con el seguimiento de los genes que se activan o desactivan en diferentes condiciones, los investigadores pueden identificar cómo cambia la expresión genética entre perros y gatos sanos y los que no lo están y, luego, evaluar el impacto de los nutrientes en la actividad genética.

Purina fue una de las primeras empresas de alimentos para mascotas en aplicar la ómica para comprender mejor las conexiones entre nutrición y genética. Este enfoque a nivel molecular revela de forma continua nuevos mecanismos mediante los cuales los nutrientes pueden mejorar la salud de las mascotas.

Investigación de Purina

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En 1999, Purina se asoció con Cornell University para desarrollar el centro Canine Reference Family DNA Distribution Center, una plataforma común para el intercambio mundial de datos genéticos. Esta plataforma ayudó a los investigadores a colocar cientos de marcadores cerca de genes y cromosomas específicos, lo que mejoró los estudios de cómo se desarrollan las enfermedades, como los cánceres familiares, tanto en perros como en personas.1 Purina también ayuda a la investigación de secuenciación de ADN, que contribuyó a la realización de la colaboración internacional e institucional que llevó a la primera secuencia del genoma canino completo. Con un conocimiento más exacto del genoma canino, los científicos pueden comparar mejor el ADN entre perros y otras especies para comprender cómo los cambios genéticos pueden afectar la salud.2,3 Los estudios de Purina han demostrado, por ejemplo, cómo la nutrición puede influir en la expresión genética en perros con osteoartritis.4,5

En el 2004, por primera vez, se secuenció el genoma canino completo con el ADN de un perro bóxer.

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La primera secuencia completa del genoma de referencia de felinos domésticos se publicó en el 2007.6 Desde entonces, los investigadores de Purina han colaborado con otros científicos para crear un mapa de resolución más alta de los cromosomas felinos. Luego, esto se utilizó para generar una matriz más detallada para la secuencia de ADN existente del genoma felino.7 En conjunto con otros genetistas, los científicos de Purina también analizaron las secuencias genómicas de tres gatos de raza de Purina. Estos gatos, con generaciones conocidas de “familiares”, son un recurso poderoso para el estudio de enfermedades específicas de la raza. Cuando los gatos vienen de largas líneas de cría similar, esto puede amplificar el impacto de los genes que confieren un mayor riesgo de enfermedades, como la enfermedad renal poliquística (PKD) en gatos persa. Estudiar el ADN de estos gatos proporciona oportunidades para encontrar dichos genes, evaluar su impacto y desarrollar nuevas maneras de mejorar la atención médica para todos los gatos.8

El ADN de la primera secuencia completa del genoma felino provino de Cinnamon, un gato abisinio.

Investigación de la osteoartritis en perros

Purina también utilizó la experiencia en ómica para estudiar la artritis en perros. La osteoartritis afecta a 1 de cada 5 perros.9 Con cada paso, esta dolorosa condición limita el estilo de vida que las mascotas comparten con sus dueños.

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Para una nueva solución a este antiguo problema, los científicos de Purina analizaron el impacto de la dieta en la expresión genética y descubrieron que los ácidos grasos omega-3 pueden mejorar la salud de las células del cartílago.

Cuando los investigadores de Purina compararon la expresión génica en las células del cartílago articular de perros sanos con la de perros artríticos, los genes en las células afectadas por la artritis mostraron un aumento de las enzimas degradadoras del cartílago, llamadas metaloproteasas. Las enzimas que inhibían la degradación estaban reguladas por disminución. 3-4

Estudios anteriores demostraron que los ácidos grasos omega-3 pueden reducir la inflamación, un desencadenante de la cascada bioquímica que lleva a la descomposición del cartílago articular.

En una prueba clínica de 9 semanas con 24 perros de clientes que ya estaban programados para someterse a una cirugía de osteotomía de nivelación de la meseta tibial (TPLO, por sus siglas en inglés) por una babilla, los perros alimentados con una dieta suplementada con ácidos grasos omega-3 tenían niveles plasmáticos más bajos de marcadores inflamatorios y la enzima degradadora del cartílago, MMP-9. En la pata que no se operó también se mostraron niveles sinoviales aumentados de ácido eicosapentaenoico (EPA) y una enzima inhibitoria para las metaloproteasas que degradan el cartílago.5

En un estudio separado, el análisis de la fuerza mostró que los perros con artritis producida de forma natural mejoraron su movilidad cuando se alimentaron con una dieta alta en omega-3 de aceite de pescado.10

Otros estudios demostraron que una dieta con omega-3 y enriquecida con proteínas puede dar como resultado una menor concentración de PGE2 en el líquido sinovial (un factor que favorece la inflamación) y puede reducir la progresión de la osteoartritis en los 6 meses posteriores a una osteotomía de nivelación de la meseta tibial.11 En otro estudio, en comparación con los perros alimentados con un tratamiento (control) de dieta, los perros alimentados con omega-3 y una dieta enriquecida con proteínas mostraron mejoras en la fuerza vertical máxima y el impulso vertical, que son mediciones de la carga de peso y el análisis de la marcha para la cojera, después de la cirugía de TPLO.12

Puntos clave para recordar

  • La larga historia de colaboración de Purina con otros científicos ha ayudado a promover la esquematización del genoma y la secuenciación del ADN en perros y gatos.
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  • El enfoque a nivel molecular de la genómica ayuda a revelar nuevos mecanismos mediante los cuales los nutrientes pueden mejorar la salud de las mascotas.
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  • Los estudios de Purina han demostrado cómo la nutrición puede mejorar la salud articular y la movilidad en perros con artritis.
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  • Los perros con una dieta suplementada con ácidos grasos omega-3 tuvieron niveles plasmáticos más bajos de marcadores inflamatorios y la enzima degradadora del cartílago, MMP-9.

Obtén más información

  1. Breen, M., Jouquand, S., Renier, C., Mellersh, C.S., Hitte, C., Holmes, N.G., & Galibert, F. (2001). Chromosome-specific single-locus FISH probes allow anchorage of an 1800-marker integrated radiation-hybrid/linkage map of the domestic dog genome to all chromosomes.Genome Research, 11(10), 1784–1795. doi: 10.1101/gr.189401
  2. Lindblad-Toh, K., Wade, C.M., Mikkelsen, T.S., Karlsson, E.K., Jaffe, D.B., Kamal, M., & Lander, E.S. (2005). Genome sequence, comparative analysis and haplotype structure of the domestic dog. Nature, 438(7069), 803–819. doi:10.1038/nature04338
  3. Hannenhalli, S.S., Middleton, R.P., Levy, S., Perroud, B., Holzwarth, J.A., McDonald, K., & Hannah, S.S. (2006). Identification and cross-species comparison of canine osteoarthritic gene regulatory cis-elements. Osteoarthritis and Cartilage, 14(8), 830–838.
  4. Middleton, R.P., Hannah, S.S., Perroud, B.N., & McDonald, K.K. (2003). Gene expression profiling of osteoarthritis from canine chondrocytes. The development of a canine OA microarray chip. Poster session presented at the 49th meeting of the Orthopaedic Research Society, New Orleans, LA.
  5. Hansen, R.A., Harris, M.A., Pluhar, G.E., Motta, T., Brevard, S., Ogilivie, G.K., & Allen, K.G.D. (2008). Fish oil decreases matrix metalloproteinases in knee synovia of dogs with inflammatory joint disease. Journal of Nutrition, 19, 101–108. doi:10.1016/j.jnutbio.2007.01.008
  6. Pontius, J.U., Mullikin, J.C., Smith, D.R., Agencourt Sequencing Team, Lindblad-Toh, K., Gnerre, S., & O'Brien, S. J. (2007). Initial sequence and comparative analysis of the cat genome. Genome Research, 17(11), 1675–1689.
  7. Li, G., Hillier, L.W., Grahn, R.A., Zimin, A.V., David, V.A., Menotti-Raymond, M., & Murphy, W.J. (2016). A high-resolution SNP array-based linkage map anchors a new domestic cat draft genome assembly and provides detailed patterns of recombination.G3: Genes|Genomes|Genetics, 6(6), 1607–1616.
  8. Farias, F.H.G., Tomlinson, C., Labuda, J., Perez-Camargo, G., Middleton, R., & Warren, W.C. (2017). The practical use of genome sequencing data in the management of a feline colony pedigree. BMC Veterinary Research, 13, 225.
  9. Tirgari, M., & Vaughan, L. (1975). Arthritis of the canine stifle joint. Veterinary Record, 96(18), 394-399.
  10. Moreau, M., Troncy, E., del Castillo, J.R., Bédard, C., Gauvin, D., & Lussier, B. (2013). Effects of feeding a high omega-3 fatty acids diet in dogs with naturally occurring osteoarthritis. Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition, 97, 830–837.
  11. Verpaalen, V.D., Baltzer, W.I., Smith-Ostrin, S., Warnocki, J.J., Stang, B., & Ruaux, C.G. (2018). Assessment of the effects of diet and physical rehabilitation on radiographic findings and markers of synovial inflammation in dogs following tibial plateau leveling osteotomy. Journal of the American Veterinary Association, 252(6), 701–709.
  12. Baltzer, W.I., Smith-Ostrin, S., Warnock, J.J., & Ruaux, C.G. (2018). Evaluation of the clinical effects of diet and physical rehabilitation in dogs following tibial plateau leveling osteotomy. Journal of the American Veterinary Association, 252(6), 686-700. doi: 10.2460/javma.252.6.686.