Laboratorio de Nutrición Funcional (LINF)

La creación del Laboratorio de Investigación en Nutrición Funcional ocurre durante el año 2018 como una de las iniciativas del Centro de Investigación Avanzada en Alimentos para el Bienestar en el Ciclo Vital (ABC Vital), cuya idea central consiste en la creación de espacios interdisciplinarios capaces de abordar preguntas fundamentales que determinan el bienestar del individuo. Este laboratorio se enfoca en las interacciones presentes en el eje dieta-microbiota-huésped. 

Para la investigación de sistemas complejos como el ecosistema microbiano colónico contamos con un equipo único en su clase que simula la digestión y fermentación humana, TWINSHIME (Bélgica), cuya operación permite incorporar variables de la dieta y determinar cambios en la comunidad microbiana, tanto en su composición como en la interacción funcional de sus miembros.  El sistema TWINSHIME, corresponde a una serie de bioreactores conectados secuencialmente bajo el control automatizado de pH, ambiente anaeróbico y transferencia de fluidos, con fácil acceso al seno de los fermentos para la determinación de metabolitos de interés como los ácidos grasos de cadena corta. 

El quehacer de este laboratorio combina el trabajo con la microbiota humana y el seguimiento de la fisiología celular en modelos de epitelio intestinal en tiempo real. Mediante la incorporación de biosensores y sondas fluorescentes en células intactas, podemos investigar fenómenos de interacción molecular entre compuestos dietarios y epitelio intestinal en el orden de segundos a minutos y dilucidar los mecanismos de acción que son responsables de respuestas celulares.

 

Integrantes

Coordinador

• Omar Porras

Doctorandos

• Miltha Hidalgo (Doctorado en Nutrición y Alimentos de la Universidad de Chile)
• Sandra Soto (Doctorado en Nutrición y Alimentos de la Universidad de Chile)
• Alina Álvarez (Doctorado en Nutrición y Alimentos de la Universidad de Chile)

 

Postdoctorado

• Macarena Moreno

Magíster

• Felipe Peñaloza (Magister en Nutrición y Alimentos, INTA) 

Profesionales

• Martina Oyarzún
• Bárbara Railef

Asistente técnico

• José Luis Valdés

Líneas de Investigación

El LINF cuenta con un espacio dedicado a la investigación en interacciones dietarias, a nivel molecular, celular y sobre ecosistemas microbianos intestinales. Tenemos el desafio de implementar modelos celulares más complejos, como los organoides intestinales, para el estudio de los mecanismos moleculares en un contexto fisiológico que permita entender de mejor manera cómo los compuestos dietarios inducen respuestas del epitelio colónico que contribuyen al bienestar intestinal. Nuestro quehacer investigativo se perfila como una excelente oportunidad para la formación de estudiantes de los programas de Magister y Doctorado en Nutrición y Alimentos y el Doctorado en Ciencias Silvoagropecuarias y Veterinarias de la Universidad de Chile.

Fisiología celular en modelos de epitelio intestinal: Nuestro equipo es experto en la observación de fluctuaciones en los niveles citoplasmáticos de iones tales como Ca2+ y Na+, determinación del tono redox y función mitocondrial en tiempo real. Nuestra estrategia experimental nos permite descubrir interacciones moleculares con fitocompuestos que se desarrollan en segundos a minutos y que posteriormente, conducen a cambios celulares que definen el impacto biológico/fisiológico de componentes dietarios. 

Los estudios en célula única mencionados arriba pueden ser complementados con arreglos celulares que forman monocapas diferenciadas como modelos in vitro de barrera intestinal. El uso de este tipo de dispositivos celulares es ideal para el estudio de la biodisponibilidad y accesibilidad de compuestos de interés contenidos en matrices previamente digeridas. Actualmente, estamos trabajando en la incorporación de tipos celulares capaces de secretar mucinas y conferir resistencia a este modelo de barrera frente a la aplicación de digeridos y fermentos.

Digestión y fermentación de matrices alimentarias: El conjunto de procesos fisiológicos propios de la digestión constituyen un aspecto fundamental en el estudio de las interacciones moleculares entre los componentes de los alimentos y el epitelio intestinal. En colaboración con el profesor Igor Pacheco conectamos aspectos propios de la fisiología vegetal que determinan la abundancia de compuestos fenólicos, por ejemplo, con el impacto biológico observado en células intestinales.

 

Neurobiología y Microbioma Materno-Infantil: El desarrollo alterado de los circuitos cerebrales durante la primera infancia en hijos de madres obesas se asocia con la adquisición de una microbiota intestinal alterada proveniente de las propias madres. Varios microorganismos están subrepresentados en la microbiota intestinal de las madres obesas, siendo Lactobacillus reuteri uno de los más importantes. De manera intrigante, la alteración de la composición de la microbiota conduce a una disminución de las neuronas oxitocinérgicas. La oxitocina (OXT) es un neurotransmisor clave, fuertemente asociado con trastornos mentales, y el desarrollo de las neuronas oxitocinérgicas depende de una microbiota saludable.

Ejes centrales de la investigación: 

1. Microbioma intestinal y salud materna: Investigar cómo la suplementación con Lactobacillus reuteri durante el embarazo y la lactancia puede restaurar o mejorar la composición de la microbiota en madres obesas y sus efectos sistémicos y neurales en la descendencia.
2. Prevención en la generación de conductas tipo adictivas y depresivas en la descendencia: Explorar el papel protector que podría tener la modulación del microbioma en la vulnerabilidad de la descendencia a desarrollar comportamientos tipo adictivos y depresivos, estableciendo correlaciones con cambios en la función neuroinmunológica.
3. Eje oxitocina-central y desarrollo: Caracterizar la función del sistema de oxitocina en la mediación de respuestas al estrés, y la regulación del estado de ánimo en la progenie, evaluando cómo este eje se ve influido por los cambios en el microbioma materno y las intervenciones probióticas.

Proyectos de Investigación

• 2021-2024. OP, Co-Investigator FONDECYT 1212026 (ANID). “Molecular interaction between grapes flavonoids and lysyl oxidase by lysyl tyrosyl quinone quinone cofactor mimicking: implications for human dermal collagen cross-linking”.
• 2022-2025. OP, Co-Investigator FONDECYT 1220470 (ANID). “Blind Spot: Overlooked Fractions, Transformations, and Functions of Phenolic Compounds from Selected Plant Food Processing By-products”.
• 2024-2025. OP, Unidad Ejecutora proyecto CORFO titulado: “Desarrollo de simbiótico para superar el estreñimiento y su validación biocinética en SHIME, destinado a nefrópatas y constipados funcionales”, con el código 22CVC206518.
• 2023-2026 PI Gonzalo Jorquera- Dynamic Resilience program – Wellcome Leap - Intestinal microbiota transplant as a strategy to enhance the resilience capacity of the elderly aiming to retain muscular, cognitive, and metabolic functions in a stressful environment.
• 2024-2027 PI Macarena Moreno, Patrocinante Gonzalo Jorquera. FONDECYT Postdoctorado 3240669 (ANID). Restoration of gut microbiota with L. reuteri supplementation during pregnancy and lactation to prevent the vulnerability to develop drug addiction and depression-like behavior in offspring of obese mothers: Role of central oxytocin system
• 2023-2026 GJ, Co-Investigator – FONDECYT Regular project number 1231103- GSDMD/IL1 beta signaling pathway in skeletal muscle during insulin resistance: a trigger for impaired glucose uptake and muscle mass loss.
• 2022-2024 PI Gonzalo Jorquera- FONDECYT Initiation project number 11220927 - Gut microbiota-skeletal muscle axis: Potential role in the treatment of sarcopenia.
• Impacto del selenio sobre el redox de fibroblastos y el grado de entrecruzamiento de colágeno secretado: implicancias para la función endotelial. Christine Kreindl. 21180777-Gastos Operacionales, ANID  2021-2022. [5.356.000 CLP]
• Molecular interaction between grapes flavonoids and lysyl oxidase by lysyl tyrosylquinone quinone cofactor mimicking: implications for human dermal collagen cross-linking. Carolina Añazco, FONDECYT 1212026 (ANID). 2021-2024. [225.000.000 CLP]
• Empaquetamiento y puesta en marcha de Redoxcell, un servicio para evaluar el impacto antioxidante de matrices alimentarias en células vivas. Omar Porras, FONDEF IT18I10021 (ANID). 2019-2021. [150.000.000 CLP]
• Development of a core facility for the analysis of foods by incorporating physiological phenomena, such as digestion and fermentation, with Twinshime technology. Omar Porras, FONDEQUIP EQM170092 (ANID). 2017-2019. [291.000.000 CLP]
• Associated Researcher at Center for Advanced Research in Foods for Healthiness in life cycle (ABCVital). Rodrigo Troncoso, FIDA. Universidad de Chile. 2017-2021. [460.000.000]
• Redoxcell: a platform for evaluating the antioxidant impact in living cells. Omar Porras, FONDEF IT15I10048 (ANID). 2016-2018. [205.000.000 CLP]

Publicaciones

2025
The antioxidant property of CAPE depends on TRPV1 channel activation in microvascular endothelial cells.
Miltha Hidalgo, Bárbara Railef, Vania Rodríguez, Carolina Navarro, Vanessa Rubio, Jorge Meneses-Pacheco, Sandra Soto-Alarcón, Christine Kreindl, Carolina Añazco, Leandro Zuñiga, Omar Porras. Redox Biol. 2025 Jan 20; 80: 10350710.1016/j.redox.2025.103507.
Impact factor: 10.7

Fecal Microbiota Transplantation from Young-Trained Donors Improves Cognitive Function in Old Mice Through Modulation of the Gut-Brain Axis.
Cerna C, Vidal-Herrera N, Silva-Olivares F, Álvarez D, González-Arancibia C, Hidalgo M, Aguirre P, González-Urra J, Astudillo-Guerrero C, Jara M, Porras O, Cruz G, Hodar C, Llanos P, Urrutia P, Ibacache-Quiroga C, Nevzorova Y, Cubero FJ, Fuenzalida M, Thomas-Valdés S, Jorquera G. Aging Dis. 2025 Jan 3. doi: 10.14336/AD.2024.1089.
Impact factor: 7.0

2024

Phenolic Fractions from Walnut Milk Residue: Antioxidant Activity and Cytotoxic Potential.
Toledo-Merma PR, Arias-Santé MF, Rincón-Cervera MÁ, Porras O, Bridi R, Rhein S, Sánchez-Contreras M, Hernandez-Pino P, Tobar N, Puente-Díaz L, de Camargo AC.
Plants (Basel). 2024 Dec 11;13(24):3473. doi: 10.3390/plants13243473.
Impact factor: 4.0
 
Role of NLRP3 Inflammasome in Heart Failure Patients Undergoing Cardiac Surgery as a Potential Determinant of Postoperative Atrial Fibrillation and Remodeling: Is SGLT2 Cotransporter Inhibition an Alternative for Cardioprotection?
Castillo RL, Farías J, Sandoval C, González-Candia A, Figueroa E, Quezada M, Cruz G, Llanos P, Jorquera G, Kostin S, Carrasco R.
Antioxidants (Basel). 2024 Nov 14;13(11):1388. doi: 10.3390/antiox13111388.
Impact factor: 6.0

Antioxidant properties of phenolic extracts of murtilla pomace: First report on the importance of soluble and insoluble-bound compounds.
Ospina-Posada AC, Porras O, Rincón-Cervera MA, Frias J, Zielinski AAF, Bridi R, Arias-Santé MF, de Camargo AC. Food Res Int. 2024 Nov; 196:115114. doi: 10.1016/j.foodres.2024.115114. Epub 2024 Sep 23.
Impact factor: 7.0

Fecal microbiota transplantation from female donors restores gut permeability and reduces liver injury and inflammation in middle-aged male mice exposed to alcohol.
Lamas-Paz A, Mesquita M, Garcia-Lacarte M, Estévez-Vázquez O, Benedé-Ubieto R, Gutierrez AH, Wu H, Leal Lasalle H, Vaquero J, Bañares R, Martínez-Naves E, Roa S, Nevzorova YA, Jorquera G, Cubero FJ.
Front Nutr. 2024 Apr 18;11:1393014. doi: 10.3389/fnut.2024.1393014. eCollection 2024.
Impact factor: 4.0
                   
Soluble and insoluble-bound phenolic bioactive compounds of Tortola bean leaf and their antioxidant properties in chemical-based assays and Caco-2 cells. Samary da Silva, Raquel Bridi, María Fernanda Arias-Santé, Miguel Angel Rincón-Cervera, Lee A. Meisel, Samantha Rhein, Omar Porras, Catherine Márquez Calvo, Basílio Carrasco and Adriano Costa de Camargo. Food Bioscience. Feb; 57: 103616
Impact factor: 4.8

Selenium Compounds Affect Differently the Cytoplasmic Thiol/Disulfide State in Dermic Fibroblasts and Improve Cell Migration by Interacting with the Extracellular Matrix.Kreindl C, Soto-Alarcón SA, Hidalgo M, Riveros AL, Añazco C, Pulgar R, Porras O.Antioxidants (Basel). 2024 Jan 26;13(2):159. doi: 10.3390/antiox13020159.Impact factor: 6.0

2023
Central and Peripheral Inflammation: A Common Factor Causing Addictive and Neurological Disorders and Aging-Related Pathologies.
Escobar AP, Bonansco C, Cruz G, Dagnino-Subiabre A, Fuenzalida M, Negrón I, Sotomayor-Zárate R, Martínez-Pinto J, Jorquera G.
Int J Mol Sci. 2023 Jun 13;24(12):10083. doi: 10.3390/ijms241210083.
Impact factor: 4.9

2022

Hydrogen sulfide disrupts insulin-induced glucose uptake in L6 skeletal muscle cells.
Donoso-Barraza C, Borquez JC, Sepúlveda C, Díaz-Castro F, Sepúlveda-Quiñenao C, Rodríguez JM, Porras O, Troncoso R. Food Chem Toxicol. 2022 Jul; 165: 113083. doi: 10.1016/j.fct.2022.113083. 
Impact factor: 4.6

Nocturnal Light Pollution Induces Weight Gain in Mice and Reshapes the Structure, Functions, and Interactions of Their Colonic Microbiota.
Sarmiento J, Pulgar R, Mandakovic D, Porras O, Flores CA, Luco D, Trujillo CA, Díaz-Esquivel B, Alvarez C, Acevedo A, Catalán MA. Int J Mol Sci. 2022 Jan 31;23(3):1673. doi: 10.3390/ijms23031673.
Impact factor: 4.9

2021

• Bórquez JC, Hidalgo M, Rodríguez JM, Montaña A, Porras O, Troncoso R, Bravo-Sagua R.
  Sucralose Stimulates Mitochondrial Bioenergetics in Caco-2 Cells.
  Front Nutr. 2021 Jan 18;7:585484. doi: 10.3389/fnut.2020.585484.
  Factor de Impacto 5.67
• Leyva-Soto A, Alejandra Chavez-Santoscoy R, Porras O, Hidalgo-Ledesma M, Serrano-Medina A, Alejandra Ramírez-Rodríguez A, Alejandra Castillo-Martínez N.
  Epicatechin and quercetin exhibit in vitro antioxidant effect, improve biochemical parameters related to metabolic syndrome, and decrease cellular genotoxicity in humans.
  Food Res Int. 2021 Apr;142:110101. doi: 10.1016/j.foodres.2020.110101. 
  Factor de Impacto 6.40

2020

• Hidalgo M, Rodríguez V, Kreindl C, Porras O.
  Biological Redox Impact of Tocopherol Isomers Is Mediated by Fast Cytosolic Calcium Increases in Living Caco-2 Cells.
  Antioxidants (Basel). 2020 Feb 14; 9(2):155. doi: 10.3390/antiox9020155.
  Factor de Impacto 6.24

2019

• Carrasco-Wong I, Hernández C, Jara-Gutiérrez C, Porras O, Casanello P. Human umbilical artery endothelial cells from Large-for-Gestational-Age newborn have increased antioxidant efficiency and gene expression.
  J Cell Physiol. 2019 Aug; 234(10):18571-18586. doi: 10.1002/jcp.28494.
  Factor de Impacto 5.68

2018

• Helen Hernández, Alejandra Parra, Nicolas Tobar, Jessica Molina, Violeta Kallens, Miltha Hidalgo, Diego Varela, Jorge Martínez, Omar Porras. 
  Insights into the HyPer biosensor as molecular tool for monitoring cellular antioxidant capacity.
  Redox Biology, publicada, Mar2; 16:199208, ISSN 2213-2317. 
  Factor de Impacto 10.3.
• Bernal-Sore I, Navarro-Marquez M, Osorio-Fuentealba C, Díaz-Castro F, Del Campo A, Donoso-Barraza C, Porras O, Lavandero S, Troncoso R.
  Mifepristone enhances insulin-stimulated Akt phosphorylation and glucose uptake in skeletal muscle cells.
  Molecular and Cellular Endocrinology, publicada, Feb 5; 461:277-283, ISNN 03037207. Factor de Impacto 3.94

2017

• Román F, Urra C, Porras O, Pino AM, Rosen CJ, Rodríguez JP.
  Real-Time H2O2 Measurements in Bone Marrow Mesenchymal Stem Cells (MSCs) Show Increased Antioxidant Capacity in Cells From Osteoporotic Women.
  Journal of Cellular Biochemistry. Mar;118(3):585-593. doi: 10.1002/jcb.25739.
  Factor de Impacto 3.92
• Tobar N, Porras O, Smith PC, Barros LF, Martínez J.  
  Modulation of mammary stromal cell lactate dynamics by ambient glucose and epithelial factors.
  Journal of Cellular Physiology. 232(1):136-144, ISSN 0021-9541.
  Factor de Impacto 5.68
• Kallens V, Tobar N, Molina J, Bidegain A, Smith PC, Porras O, Martínez J.
  Glucose promotes a pro-oxidant and pro-inflammatory stromal microenvironment, which favors motile properties in breast tumor cells.
  Journal of Cellular Biochemistry, 118(5):994-1002, ISSN 0730-2312

Red de colaboración

• Laboratorio de Enfermedades Metabólicas del INTA, Universidad de Chile. Dra. Karen Fuenzalida.
• Genómica y Genética de interacciones biológicas LG²IB del INTA, Universidad de Chile. Dr. Rodrigo Pulgar.
• Laboratorio de Investigación en Nutrición y Actividad Física (LABINAF) del INTA, Universidad de Chile. Dr. Rodrigo Troncoso.
• Laboratorio de Biología Celular del INTA, Universidad de Chile. Dr. Nicolás Tobar
• Laboratorio de Microbiología y Probióticos del INTA, Universidad de Chile. Dra. Angélica Reyes.
• Laboratorio de Envejecimiento Resiliente del INTA, Universidad de Chile. Dra. Pamela Urrutia y Dr. Gonzalo Jorquera.
• Unidad de Investigación y Caracterización de Materiales Avanzados (UICMA) de la Facultad de Cs. Químicas y Farmacéuticas de la Universidad de Chile. Dra. Ana Luisa Riveros.
• Laboratorio de Fisiología Epitelial, Instituto de Fisiología de la Universidad Austral de Chile. Dr. Marcelo Catalán.
• Laboratorio de Biología, Centro de Estudios Científicos, Valdivia. Dr. Carlos Flores.
• Laboratorio de Neurofarmacología y Conducta, Centro de Investigación Biomédica aplicada, Universidad de Santiago, Chile. Dra. Georgina Renard. 
• Laboratory of Perinatal Imprintings and Neurodevelopment Disorders, Institut de Neurobiologie de la Méditerranée (INMED), Dra. Francia. Françoise Muscatelli. 
• Laboratorio de Tecnología Farmacéutica, Universidad de Valparaíso, Chile. Dr. Daniel Moraga.