Por L.N. Isabel Adriana
Santoyo Riva Palacio
Universidad Autónoma
de Durango campus Zacatecas
Cada uno de estos factores, genéticos y
ambientales, varían ampliamente entre individuos, por una parte, cada persona
tiene características genéticas que lo diferencian de las demás y por otra, la
ingesta de determinados nutrientes siempre dependerá de su disponibilidad y de
que sean consumidos. Las observaciones anteriores deben considerarse al
estudiar la relación que hay entre el estado nutricio y el riesgo de padecer
una enfermedad.
Las características
genéticas de la raza humana se han modificado muy poco desde la era paleolítica
(hace aproximadamente 40,000 años). Suponiendo una tasa de mutación de 0.5% por
cada 106 años, se puede asumir que desde entonces no se han
producido cambios importantes en el genoma, lo que indica que nuestros genes
son semejante a los del hombre de esa época. Sin embargo, los seres humanos de
la actualidad se enfrentan a situaciones ambientales muy diferentes a las que
se enfrentó en aquella época.
Es evidente que, en los
últimos 150 años, además de las variaciones en la alimentación también han
ocurrido cambios en el estilo de vida así como la exposición a sustancias
tóxicas que influyen en el metabolismo que es controlado genéticamente,
lo que favorece la aparición de enfermedades que involucran componentes
genéticos y nutricionales como cáncer, diabetes y obesidad entre otras. Por lo
tanto, es muy probable que la aparición de las patologías señaladas responda más
a los cambios en la alimentación y estilo de vida que a modificaciones en el
genotipo de la población.[i]
GENOTIPO Y FENOTIPO
Un
organismo se desarrolla a partir de una célula primitiva con toda la dotación
genética propia de su especie en interacción con el medio que le rodea. Los
genes, sometidos a un delicado sistema de regulación, inciden en el organismo en
desarrollo para dictarle unas normas generales, pero es el medio ambiente el
que condiciona el curso real y definitivo de la acción. En este sentido, ya en
las primeras fases del desarrollo, la polaridad a lo largo de los ejes
principales del huevo se establece mediante gradientes de proteínas maternas
que controlan la activación transcripcional local de genes, que a su vez
codifican para proteínas reguladoras.
Por lo tanto, los individuos heredan sólo las
estructuras moleculares del huevo a partir del cual se formaron, pero no los
resultados finales de su desarrollo ontogénico individual que es modificable en
función de factores ambientales. Muchos de los mecanismos reguladores afectados
por esa interacción con el medio ambiente, pueden actuar sobre los gametos y
ser trasmitidos a generaciones posteriores. En definitiva, a pesar del factor
condicionante que constituye el genotipo, en cada etapa del desarrollo celular
existe un espectro de posibilidades determinado por sistemas de
retroalimentación que modulan, dentro de ciertos límites, posibles variaciones
respecto del desarrollo ideal.
Este proceso
de regulación génica se realiza esencialmente mediante determinados factores
que responden a señales ambientales que aumentan o disminuyen la tasa de
transcripción de genes específicos. Este sistema, sobre el que actúa claramente
la nutrición, limita las posibles desviaciones de la normalidad en cada una de
las etapas del desarrollo, aunque mantiene un cierto grado de incertidumbre
respecto al fenotipo exacto que acabará manifestándose. En cualquier caso, el
conocimiento de la constitución genética
heredada,
y de la sucesión histórica de ambientes a los que el organismo se verá expuesto
desde su concepción hasta su muerte, permitiría predecir en cierto grado de qué
forma se desarrollará un determinado ser vivo.[ii]
NUTRICIÓN
Y ENFERMEDAD
El estudio de las enfermedades metabólico-hereditarias
y la disponibilidad de animales transgénicos, ha permitido conocer las
modificaciones de determinados genes durante diferentes estadios de desarrollo
del individuo y su interacción con el entorno. La nutrición es un factor que puede
influir sobre la función biológica de síntesis proteica determinada por los
genes, suministrando además la materia prima por la que un organismo puede
generar un proceso ordenado que transforma los alimentos en su propia materia viva.
La comprensión de estos fenómenos y la caracterización de genes responsables de
determinados procesos metabólicos, permite conocer la capacidad metabólica de
un individuo determinado y posiblemente será de gran ayuda para indicar la
alimentación más favorable en cada situación.
En relación a las
enfermedades crónicas y degenerativas, factores ambientales entre los que
destaca la dieta se combinan con una determinada predisposición favoreciendo el
desarrollo de las mismas. La identificación de marcadores genéticos asociados a
dichas patologías permitirá realizar acciones terapéuticas y preventivas en
función de la susceptibilidad individual a determinadas enfermedades.
Esta aproximación
individualizada a cada enfermo, probablemente sea más efectiva que la
estrategia actual de realizar recomendaciones dietéticas generales para grandes
grupos poblacionales en los que se encuentran tanto personas susceptibles como
no susceptibles.[iii]
INTERACIÓN ENTRE GENES Y
NUTRIENTES
El
estudio de la interacción entre genes y nutrientes, reciente y vertiginoso
conllevará cambios en la investigación y la práctica de la nutrición humana
tanto a nivel individual como a nivel poblacional.
Las interacciones entre genes y nutrientes
son complejas y variadas, existen 3 grandes grupos conceptuales:
1.-
variaciones genéticas y necesidades de nutrientes
2.- Interaciones
directas nutriente-gen
3.-
interacciones epidemiológicas.[iv]
Nutrición, genes y salud
Los alimentos
ingeridos tienen miles de sustancias biológicamente activas, muchas de las
cuales pueden tener un potencial benéfico para la salud y, en algunos casos
especiales, incluso pueden ser deletéreos.
De esta manera, la salud o la enfermedad dependen de la
interacción entre la genética y el medio, lo que da lugar al fenotipo como ya
se menciono anteriormente.
Los componentes de la dieta pueden alterar la
expresión genómica de manera directa o indirecta. Así, celularmente hablando,
los nutrientes pueden:
Ø Actuar como ligandos para la activación de factores de
transcripción que favorezcan la síntesis de receptores
Ø Metabolizarse por rutas metabólicas primarias o
secundarias, y de ese modo alterar la concentración de substratos o
intermediarios.
Ø Influir de modo positivo o negativo en las rutas de señalización.
Así pues, la concentración de cualquier ligando
dependerá de combinaciones específicas de alelos en genes que codifiquen
proteínas de las rutas enzimáticas. El número de individuos heterocigóticos
puede variar de una subpoblación respecto a otra, lo que constituye un principio
básico en la genómica nutricional. Los componentes de la dieta también pueden
afectar directamente a las rutas de transducción de señales. El té verde
contiene polifenoles, como el 11-epigalocatequin-3-galato (EGCG), que inhibe la
fosforilación de la tirosina del receptor Her-2/neu y del receptor del factor
de
crecimiento epidérmico, por lo que se inhibe la vía de
señalización del fosfatidilinositol 3-cinasa → Akt cinasa → ruta NF-κB. La
activación de la ruta NF-κB está asociada con algunas formas de cáncer de mama.
La fosforilación
del receptor para el factor de crecimiento derivado de
plaquetas está también inhibida por el EGCG y sus derivados. Algunos cereales,
como el arroz, contienen inositol hexafosfato, capaz de inhibir la
transformación celular inducida por el factor de crecimiento celular por sus
acciones en la fosfatidilinositol 3-cinasa. El resveratrol, el fenetil
isotiocianato, la genisteína o los retinoides también afectan a las rutas de
señalización celular.
El hecho de que
algunos componentes de la dieta desempeñen un papel clave en la regulación de
la expresión genética está fuera de dudas. El genoma humano es sensible al
entorno nutricional, de modo que algunos genes pueden modificarse en respuesta
a los componentes de la dieta, ya sean de origen vegetal o animal.[v]
Genómica
nutricional
Las diferencias fenotípicas del ser humano en salud y
enfermedad se deben principalmente a esta diversidad e individualidad genética propia
de todos los miembros de la especie, y de forma también importante a las
diferentes experiencias ambientales de cada uno. La variabilidad genética inter-individual
es un determinante crítico de los distintos requerimientos nutricionales.
El uso de diferentes técnicas
moleculares ha permitido la identificación de marcadores de diferente tipo (polimorfismos
del largo de los fragmentos de restricción, marcadores de microsatélites, polimorfismos
de un solo nucleótido) que frecuentemente se utilizan para el desarrollo de la
cartografía cromosómica, y que van a permitir seleccionar individuos susceptibles
a dietas específicas.
La información para
los procesos fisiológicos involucrados en la nutrición
se encuentran en el genoma, y determina qué nutrientes
y en qué cantidades son necesarios para las respuestas homeostáticas, teniendo como
determinante de su expresión final la interacción con la dieta.
La genómica
nutricional establece como principal objetivo aportar el conocimiento que
permita hacer un diagnóstico y establecer un tratamiento
nutricional basado en el genotipo individual, mediante
2 ramas principales: la nutrigenética y la nutrigenómica[vi]
Nutrigenética
La nutrigenética desarrolla el conocimiento científico
que explica el impacto de las variaciones genéticas individuales en los
requerimientos óptimos de un determinado nutriente, para un determinado
sujeto, frente a los principios
tradicionales en nutrición basados en recomendaciones de ingesta a nivel
poblacional con bases epidemiológicas y
resumidas como recomendaciones diarias de alimentos que cubren del 97 al 98% de los requerimientos diarios de una población de una determinada edad, sexo y una
determinada etapa de la vida[vii]
La nutrigenética es
una ciencia aplicada marcada por los paradigmas de la farmacología nutricional
en relación con los polimorfismos y la experiencia clínica. Así como la
farmacogenética busca mejorar el diseño de fármacos, según la influencia de las
variaciones genéticas en el metabolismo de los xenobióticos y en las dianas de
fármacos en el paciente, esta ciencia ofrece la posibilidad de personalizar la
nutrición de acuerdo con la constitución genética de los consumidores, teniendo
en cuenta el conocimiento de las variantes genéticas que afectan al metabolismo
de los nutrientes.
En definitiva, la
nutrigenética hace referencia al análisis de variaciones genéticas entre
individuos y su respuesta clínica a nutrientes específicos. Un ejemplo serían
los individuos con diferentes valores de colesterol sérico y presión arterial
por variaciones genéticas, aun con dieta estándar. Estas variaciones
individuales se dan como polimorfismos, definidos como la diferencia en la
secuencia del ADN en individuos, que pueden determinar el estado de salud y que
se presentan en más del 1% de la población.
El tipo más común de estos polimorfismos es el polimorfismo
de un solo nucleótido, que además ha demostrado ser una herramienta útil para
investigar el papel de la nutrición en la salud o enfermedad y su integración en
estudios epidemiológicos, metabólicos y clínicos, que puede contribuir a
definir una dieta óptima en poblaciones, grupos o individuos.
La evidencia de
interacciones gen-nutriente se identificó por primera vez en los errores
innatos del metabolismo. Un ejemplo de éstos es la fenilcetonuria, que es un
modelo monogénico. Sin embargo, en las enfermedades poligénicas, la expresión
genética se determina por varios genes en combinación con otros factores no
genéticos; esta última situación es la que se da en la hipertensión arterial. Se
han identificado varios polimorfismos de importancia para la nutrición; así,
por ejemplo, aquí se incluyen los polimorfismos en genes que controlan el
metabolismo del folato, los polimorfismos en genes asociados al metabolismo
lipídico y los polimorfismos en genes asociados al remodelado óseo. A medida
que se incremente la información sobre estos polimorfismos y su relación con
condiciones mórbidas, la información nutricional y las recomendaciones se
centrarán en poblaciones más específicas.
Los requerimientos de
los distintos nutrientes no son iguales para una persona que para otra; parte
de esta variabilidad se debe a diferencias en el tamaño corporal, la edad, el
sexo, la actividad física y la presencia de embarazo o lactancia. No obstante,
aun cuando se lograse homogeneizar estos factores, permanece una variabilidad residual
que se ha atribuido a diferencias genéticas.
Las recomendaciones de
ingestión de nutrientes pretenden cubrir las necesidades del 95% de la población
sana; sin embargo, para la realización de recomendaciones individualizadas, la
complejidad aumenta y se requiere de información de subgrupos con perfiles
genéticos diferentes y sus interacciones con las dietas. Estos resultados están
actualmente disponibles en relación con
Algunos genes y sólo para pocos nutrientes.[viii]
Nutrigenómica
Un concepto básico es
que la progresión desde un fenotipo sano a un fenotipo de disfunción crónica
puede explicarse por cambios en la expresión genética o
por diferencias en las actividades de proteínas y
enzimas, y que los componentes de la dieta directa o indirectamente regulan la
expresión de la información genética. En este sentido, hay varias vías por las
que los componentes bioactivos de la dieta alteran la acción de los genes. Un
mecanismo primario para la modulación de la expresión de los genes es el factor
de transcripción.
Un ejemplo es la
síntesis de mediadores inflamatorios que desempeñan un papel crítico en
numerosas enfermedades crónicas; la interleucina 1 es la primera en activarse y
estimula la producción de muchas otras moléculas de la cascada de inflamación.
En algunas personas, se dan variaciones en los alelos de los genes de la
interleucina 1, que se relacionan con la gravedad en que se presentan algunas
enfermedades, como el Alzheimer y las enfermedades cardiovasculares. Por otro lado,
hay componentes bioactivos de la dieta como el α-tocoferol y algunos
constituyentes del té verde que disminuyen los valores de mediadores
inflamatorios. Actualmente, las investigaciones se están centrando en la
identificación de más componentes bioactivos de la dieta, pues a medida que se
incremente la información disponible, ésta podrá utilizarse para desarrollar
alimentos funcionales que prevengan o intervengan de forma específica en las
diferentes enfermedades.
Las interacciones del
nutriente con el gen pueden variar dependiendo de la etapa vital del organismo,
por lo que es indispensable considerar su naturaleza dinámica. Más aún, tenemos
constancia de que el ambiente prenatal puede influir en la fisiología posnatal.
En este sentido, estudios experimentales en varias especies de mamíferos
demuestran que la manipulación del ambiente periconcepcional, embriológico,
fetal o neonatal puede alterar las funciones cardiovasculares y metabólicas posteriores.
El desarrollo de «plasticidad» provee a los organismos de la habilidad para
cambiar su estructura y función en respuesta indirecta al ambiente, lo que
permite un rango de fenotipos a desarrollar a partir de un solo genotipo. Esto
ha llevado a la necesidad de promover la salud y la nutrición en mujeres en
edad reproductora como un elemento importante para la prevención de
enfermedades crónicas.
La epigenética analiza la disponibilidad de
nutrientes para el producto, que, aunque en períodos cortos, pero críticos,
como en el desarrollo intrauterino, programa el metabolismo del individuo
haciéndolo susceptible de tener enfermedades comunes en el futuro. Esta
información sustenta un nuevo concepto, el denominado “rescate embrionario”,
que emerge como criterio para establecer los límites superiores de consumo
durante los períodos reproductivos. Algunos nutrientes, cuando se administran
en ventanas temporales de susceptibilidad, pueden rescatar
a embriones de defectos genéticos.
Para las ingestas recomendadas
hay que considerar, como se acaba de mencionar, en qué etapa del ciclo de vida
se encuentra el individuo, ya que las variaciones en los requerimientos no sólo
dependen de factores genéticos, sino que también están ligados a otros
factores, como el sexo, las condiciones prenatales, el crecimiento, el embarazo
y la vejez. Otras variaciones que desempeñan un papel importante son la
composición corporal y la capacidad aeróbica.[ix]
La nutrición y las enfermedades crónicas
Es innegable que patologías como la
obesidad, cáncer, diabetes, enfermedades cardíacas, etc. tienen componentes
genéticos no muy bien documentados dados su naturaleza multigénica y son
fuertemente influenciadas por el ambiente. Como ya se describió, el
genotipo de la raza humana se fijó hace 40,000 años y en ese tiempo las
características ambientales a las que estaba expuesto el hombre eran muy
diferentes a las actuales; el promedio de vida era menor, el estilo de vivir
era menos sedentario y el tipo de alimentación difiere sustancialmente del
actual. Tenía una alimentación con mayores cantidades de proteínas,
calcio, potasio y ácido ascórbico y con menor cantidad de sodio que en la
actualidad.
Hoy en día, la alimentación se caracteriza por
un mayor aporte energético, mayor consumo de ácidos grasos saturados, omega 6 y
trans, aunada a una disminución del gasto energético y del consumo de azúcares
complejos, fibras y ácidos grasos omega 3.
Esta forma de alimentación moderna puede contribuir
a la aparición de enfermedades en las personas genéticamente predispuestas.
Esto explica parcialmente la aparición de las enfermedades de la era moderna
tales como la diabetes, obesidad y algunos tipos de cáncer entre otras, que se
deberían entonces a los cambios importantes sufridos en nuestra alimentación,
sobre todo en los últimos 150 años, la exposición a sustancias tóxicas producto
del desarrollo industrial así como el incremento del promedio de vida debido a
los adelantos en la medicina.
Un ejemplo de las
enfermedades crónicas de origen multifactorial y debidas tal vez a la
participación de varios genes es la obesidad. Los cambios culturales, la
urbanización del México actual, y del mundo en general, se reflejan en cambios
en el estilo de vida donde se presenta una disminución del gasto energético por
una baja en la actividad física; a la par con la urbanización también se han
presentado modificaciones en los patrones de alimentación entre otros
factores. La obesidad se presenta debido a que el organismo recibe una
mayor cantidad de energía que la que consume, y dadas las características de
prevalencia en México, actualmente se le considera una pandemia.
Los estudios para
demostrar las bases genéticas de la obesidad se basan en estudios clínicos,
estudios en gemelos, estudios en familias y estudios moleculares en animales de
experimentación, a nivel molecular se han identificado varios genes
involucrados con la obesidad en roedores, sin embargo la participación de estos
genes en la obesidad humana es controversial ya que se considera una enfermedad
poligénica multifactorial. La obesidad en animales puede ser producida por
genes únicos y algunos ejemplos se muestran en la Tabla 3. Cada uno de los
genes produce componentes con características funcionales muy diversas por lo
que se concluye que la obesidad es un cuadro patológico por el que puede llegar
a traves de diversas vías. En particular, basta señalar el gran revuelo
que causó el descubrimiento del gen ob que produce a la leptina una hormona que
al parecer estimula la señal de saciedad en ratones, sin embargo al parecer
esta forma de obesidad no es la más frecuente en humanos. [x]
GENES
VICULADOS CON EL METABOLISMO DE LA ENERGÍA
El creciente conocimiento de la interacción gen-nutriente
está revolucionando el manejo de las grandes epidemias que se avecinan para
este siglo. Se ofrecen aquí ejemplos concretos sobre genes vinculados con el
metabolismo de la energía, los ácidos grasos, el ácido fólico, el control del
apetito, el gasto energético, la tolerancia a la glucosa y la deposición grasa
en el organismo.
Para
el 2025 se pronostican 333 000 000 de
diabéticos en el planeta. Obesidad abdominal, hipertensión arterial,
dislipidemia aterogénica y resistencia a la insulina, se combinan en el
síndrome metabólico para conformarse como una entidad generadora de la elevada
prevalencia de enfermedad y mortalidad por afecciones crónicas en la adultez.
Adicional al
componente genético en el desarrollo de la obesidad, la influencia de factores
ambientales es indiscutible y factores como nutrición materna, velocidad de
crecimiento en el primer año de vida, bajo nivel de actividad física y dieta,
desempeñan adicionalmente una influencia determinante. En 1
200 000 generaciones del ser humano, el genoma ha sido siempre el mismo y solo
en 2-3 generaciones con abundancia energética y modificación de los hábitos de
vida, se ha producido el cambio en dieta, actividad física, figura corporal y
prevalencia de enfermedades crónicas
El
Nurses Health Study de Iowa, EE. UU. fue
el primero en demostrar, en 2001, en 84 204 mujeres de 34-59 años, de forma
indiscutible, la relación directa de la ingestión de ácidos grasos trans
(adicional a la de ácidos grasos saturados) con la diabetes tipo 2. Este
estudio demostró además una relación inversa de la ingestión de PUFAs y grasa
vegetal no hidrogenada con la diabetes tipo 2.
La
leptina es una hormona segregada por el tejido adiposo blanco (grasa
abdominal), pero también por mucosa gástrica y muchos otros tejidos, la cual,
mediada por el neuropéptido Y del hipotálamo, tiene efecto anorexígeno, es
decir, mucha grasa abdominal provoca su elevación en sangre, la cual envía
mensajes anorexígenos, reduce la ingestión de alimentos y estimula el gasto
energético. Posterior a su descubrimiento se pensó haber tenido la clave del
tratamiento de la obesidad. El posterior descubrimiento de que los obesos
tienen niveles manifiestamente elevados de leptina, dio al traste con este
sueño. Los obesos muestran un estado de resistencia a la leptina, estado de
resistencia determinado genéticamente.
Las
proteínas desacopladoras de la termogénesis (UCPs) de las membranas
mitocondriales ofrecen evidencias adicionales del determinismo genético en las
discusiones etiológicas de la obesidad. La UCP1 del tejido adiposo marrón se
encuentra en la zona 4qp28-q31 del genoma humano.La variante 3826 a-G en la
región del promotor de este gen se encuentra asociada con reducción del mRNA de
la UCP1 y
una menor pérdida de peso en sujetos sometidos a una dieta hipocalórica,
alteraciones típicas del fenotipo obeso. También ha sido observada una
interacción del receptor β3-adrenérgico y el gen de la UCP1 con
respecto a la tasa metabólica basal y la ganancia y pérdida de peso en sujetos
obesos.
Dentro de los genes adrenoreceptores, se
encuentra a la familia de proteínas catecolamina-sensibles (β2, β3) que
estimulan la lipólisis al nivel de grasa visceral. Estas proteínas desempeñan
un papel determinante sobre el gasto energético mediante la estimulación de la
termogénesis mediada por UCP
La glucoproteína PC-1 (ENPP1)
es una glucoproteína de membrana que inhibe la actividad tirosin-cinasa del
receptor de la insulina. Variantes en el gen de ENPP1 (cromosoma 6q22-23) se
encuentran asociadas a obesidad, incremento del riesgo de intolerancia a la
glucosa y diabetes tipo 2. La variante Lys121Gln (k121q) en el exón 4
del gen de ENPP1 se encuentra asociada con hiperleptinemia,
hipertrigliceridemia, resistencia a la insulina y otros componentes del
síndrome metabólico.
El factor de fragmentación del DNA que
induce muerte celular o CIDEA (cell death-inducing DNA fragmentation
factor-like effector A) es una familia de proteínas proapoptóticas
implicadas en la regulación del peso corporal. Este también ha sido considerado
como gen candidato en la patogénesis de la obesidad en humanos (18p11.21). Los
ratones knockout para el gen CIDEA son resistentes a obesidad y diabetes
inducidas por la dieta. El cromosoma 18p11.21 está en una región que contiene
un locus de susceptibilidad para diabetes tipo 2 en conexión con la obesidad.
Existe una asociación entre obesidad y la variante V115F del gen de CIDEA
Toda esta información
reciente, pone en evidencia que las poblaciones incluidas en el cambio de
hábitos de vida de las últimas 2-3 generaciones del ser humano, están equipadas
de desigual forma con un genoma diferente para afrontar el cambio. Los
programas de intervención que se estructuren para sobrepeso corporal de
poblaciones, deben considerar estas diferencias genéticas.[xi]
BIBLIOGRAFÍA
[i] CANTÚ
MARTINEZ, Pedro Cesar; JÍMENEZ SALAS, Zacarías. GENETICA Y NUTRICIÓN CLÍNICA. Rev. Salud Pública y nutrición, Vol
3, No. 2, Abril- Junio 2005. P 2, 3
[ii] GONZÁLEZ-LAMUÑO,A;
GARCÍA FUENTES, M. GENETICA Y NUTRICIÓN.
BOL PEDIATR Vol 38 No. 64 Febrero 2004 P. 95
[iv] SILVIERA RODRIGUEZ, Manuela;
PIÑEIRO MUÑOZ, Lourdes; CARRARO CASEIRI,
Rafael. NUTRIGENOMICA, OBESIDAD Y SALÚD
PÚBLICA. Rev. Española Salud
Pública 2007; 81:475-487 No. 5
Septiembre- Octubre 2007 Pág. 477
[v] GÓMEZ AYALA, Adela. NUTRIGENOMICA Y NUTRIGENETICA. Rev
Ámbito Farmacéutico y nutrición, Vol. 26
No. 4 Pág. 78-80.
[xi] HERNANDEZ TRIANA,
Manuel; RUIZ ALVAREZ Bladimir. OBESIDAD UNA EPIDEMIA MUNDIAL IMPLICACIONES DE
LA GENETICA. Rev Cubana Invest Biomed 2007;26(2) Pág. 8
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