Crédito:Universidad de Yale
La nueva tecnología que mide un biomarcador simplemente haciendo rebotar la luz láser azul en la piel proporciona resultados rápidos, indoloros y muy precisos. Basado en la tecnología de espectroscopia Raman de resonancia, el dispositivo utiliza software de computadora y una sonda de fibra óptica flexible que se sostiene contra la palma de la mano durante aproximadamente 30 segundos mientras la luz interactúa con los carotenoides en la piel.
¿Que comiste ayer? ¿Cuántas veces al mes comes nueces? ¿Qué hay de sus hijos? ¿Cuántas porciones de vegetales consumieron hoy?
No es ningún secreto que es difícil recordar los detalles de nuestras comidas, y ese hecho frustrante se encuentra en el corazón de la investigación nutricional, lo que complica la tarea de vincular los alimentos con los resultados de salud como la diabetes y las enfermedades cardíacas. En cambio, algunos investigadores buscan sustancias indicadoras, o biomarcadores, en el cuerpo que brindan información sobre la cantidad de cierto tipo de alimento que una persona ha comido recientemente. Pero esa solución no es ideal, ya que la medición de biomarcadores a menudo requiere muestras de sangre, orina o incluso piel. El proceso puede ser costoso, doloroso y engorroso.
Pero para los investigadores que estudian las frutas y verduras en la dieta, pronto puede haber una manera más fácil. Los científicos de la Escuela de Salud Pública de Yale están probando una nueva tecnología que mide un biomarcador simplemente haciendo rebotar la luz láser azul en la piel. Es indoloro y rápido y da resultados en aproximadamente un minuto. Susan T. Mayne, jefa de la división de Epidemiología de Enfermedades Crónicas, y su colaboradora de muchos años, Brenda Cartmel, científica investigadora de la misma división, han trabajado con un grupo de físicos de la Universidad de Utah para crear y probar dos prototipos de dispositivos que medir los carotenoides de la piel, que son biomarcadores para la ingesta de frutas y verduras que generalmente se miden en la sangre.
“Realmente se deriva de una observación que la gente conoce desde hace décadas”, dice Mayne, “y es que cuando las personas tienen dietas ricas en vegetales desarrollan una coloración amarilla en la piel que es particularmente notable en la palma de la mano debido a la acumulación de carotenoides en la piel. Y pensamos:'¿Podemos usar eso como un nuevo enfoque para medir los carotenoides en el cuerpo de forma no invasiva?'".
El dispositivo es un giro moderno en una tecnología de hace décadas conocida como espectroscopia Raman de resonancia (RRS), que mide los cambios en los niveles de energía de los electrones en las moléculas después de que han sido excitados por la luz láser. Consiste en una sonda de fibra óptica flexible conectada a una máquina central en forma de caja; la sonda se sostiene contra la palma de la mano de un voluntario del estudio durante unos 30 segundos mientras la luz interactúa con los carotenoides en la piel. Luego, el software en una computadora portátil adjunta procesa los resultados, lo que lleva otros 30 segundos. Los estudios iniciales han demostrado que esta máquina RRS proporciona resultados muy precisos, atrayendo la atención de muchos investigadores de nutrición.
Un largo vuelo, colaboración
Como epidemióloga nutricional, Mayne no esperaba trabajar con láseres. Pero hace varios años, durante un vuelo a Australia para asistir a una conferencia internacional sobre carotenoides, se encontró sentada junto a un hombre que hojeaba un programa de la misma conferencia. Después de intercambiar algunas bromas, Mayne se enteró de que era físico láser de la Universidad de Utah.
“Pensé:‘Este va a ser un vuelo muy largo. No creo que tengamos nada en común’”, recuerda. “Pero fue porque estuvimos atrapados en un avión durante 16 horas [que] traté de entender qué hacía, cómo lo estaba usando [y] cuáles eran las aplicaciones. De hecho, ahí es donde comenzó todo este proyecto”.
Se enteró de que el físico y su equipo habían estado experimentando con RRS para medir los carotenoides en la retina, ya que se cree que los niveles altos en la retina protegen contra la degeneración macular. Los carotenoides, señala Mayne, se adaptan perfectamente a la medición mediante RRS. "Si usamos una longitud de onda de luz específica, ahí es donde estos compuestos particulares resuenan de manera muy fuerte y única", dice ella. "No hay otros compuestos en la piel u otras matrices que tengan el mismo perfil de resonancia".
Para cuando el avión aterrizó, Mayne y su compañera de asiento habían discutido una idea para una propuesta de subvención para colaborar. Se financió la subvención, el grupo de Utah construyó dos prototipos y Yale los probó.
En su estudio del primer prototipo de dispositivo RRS, publicado en 2010 en The American Journal of Clinical Nutrition, Mayne, Cartmel y sus colegas de Utah compararon las mediciones de RRS de carotenoides en la piel con métodos de medición de biopsia de piel y suero, el estándar de oro actual. (También examinaron la capacidad del dispositivo para medir el licopeno, un carotenoide que la población de EE. UU. obtiene principalmente de los tomates y los productos derivados del tomate).
El equipo encontró que entre los sujetos del estudio, los niveles de carotenoides medidos por RRS cayeron a lo largo de una curva en forma de campana, como era de esperar. Dentro de un solo individuo, las medidas altas en un área del cuerpo, como la palma de la mano, coincidieron con niveles altos en otras partes. Los resultados de RRS también se correlacionaron razonablemente bien con los métodos estándar de oro, así como con los datos de autoinforme dietético, lo que confirma la validez del dispositivo.
Los físicos de Utah continúan refinando los primeros prototipos. “El dispositivo [láser de argón] original que teníamos no era portátil”, dice Cartmel, citando su tamaño de 19 por 16 por 13 pulgadas y su sensibilidad al movimiento y al vapor de agua. “Después desarrollaron un instrumento que usa un láser de estado sólido, por lo que es mucho más robusto. Ahora podemos llevar eso al campo”. En un estudio actualmente en revisión para su publicación, Stephanie Scarmo, estudiante de doctorado de YSPH, usó el dispositivo RRS de estado sólido para obtener mediciones de carotenoides de un gran grupo de niños de 3 y 4 años.
"Entró en un entorno preescolar, tratando de sortear la hora de la siesta", dice Mayne, y "pudo escanear a 60 niños en una tarde". (Por el contrario, el método de prueba de suero, como uno podría imaginar, habría involucrado mucha sangre, sudor y lágrimas). “Estoy particularmente interesado en usar esta tecnología con niños porque hay mucho interés en la obesidad infantil relacionada con la dieta. .”
Nuevas aplicaciones
A raíz de la publicación del estudio, Mayne dice que los investigadores la contactaron para usar RRS como una medida objetiva en estudios que animan a las personas a comer más frutas y verduras. Ella entiende su entusiasmo.
“Es muy difícil usar el autoinforme en el contexto de un cambio en la dieta cuando has estado trabajando con personas que les dicen que necesitan cambiar”, explica. Los sujetos del estudio se inclinan a tratar de complacer a los investigadores diciéndoles que han cambiado su forma de ser para mejor, introduciendo el llamado sesgo de deseabilidad social en los estudios.
Pero la técnica Raman no está lista para el horario de máxima audiencia. Por un lado, nadie conoce la vida media de los carotenoides en la piel, por lo que se desconoce cuántos días o semanas refleja la ingesta de una medida. Por otro lado, no está claro qué tan bien detectará el dispositivo los cambios en los niveles de carotenoides en la piel después de un cambio en la ingesta de frutas y verduras.
Lo que se necesita a continuación, dice Mayne, son "los llamados estudios metabólicos, en los que controlan cuidadosamente la ingesta dietética de carotenoides y hacen un seguimiento de las personas a lo largo del tiempo para ver cómo responde su piel, qué tan rápido responde, cuánto cambia y si todos cambian de manera similar". .” Ese tipo de investigación es costosa, ya que implica muchas semanas de alimentar a las personas con dietas pobres en carotenoides y enriquecidas mientras se repiten las mediciones. Para lograr esto, Mayne se asoció con un laboratorio del Departamento de Agricultura de los EE. UU. en Dakota del Norte que cuenta con las instalaciones de prueba necesarias.
También es importante saber cómo tener en cuenta las variaciones entre los individuos. "Todavía tenemos que evaluar si la melanina, un pigmento de la piel, tiene algún efecto en las lecturas", señala Cartmel.
¿Qué depara el futuro para el enfoque RRS en la investigación dietética? Una vez que se resuelven los problemas, y después de que los investigadores verifiquen las asociaciones entre los carotenoides de la piel y los resultados de salud, el dispositivo RRS podría proporcionar información objetiva sobre el estado nutricional de una persona.
El dispositivo podría incluso encontrar su camino en el trabajo de política urbana. Si un centro de la ciudad introduce mercados de agricultores de vecindario que ofrecen productos frescos, por ejemplo, los investigadores podrían medir los carotenoides en la piel de los residentes antes y después de que aparezcan los mercados. Las mediciones con RRS, dice Mayne, "podrían proporcionar algunas herramientas para evaluar si la intervención está mejorando la ingesta de vegetales en un área en particular". Ese es realmente el objetivo final, dice ella. “Queremos mejorar el estado nutricional”.
