Uma nova perspetiva sobre o microbioma e os seus metabolitos
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As dietas à base de vegetais fazem bem à saúde. Promovem a saúde intestinal, imunitária, metabólica e cardiovascular, em parte ao fomentarem uma comunidade diversificada de bactérias intestinais. Há muito que se sabe que estes benefícios resultam, em parte, da fibra presente nos alimentos à base de plantas — que é processada pelas nossas bactérias intestinais comensais — e dos «fitoquímicos», muitas vezes de cores vivas, que as plantas produzem para se protegerem das ameaças ambientais. Mas ainda há muito a aprender sobre como, exatamente, as bactérias no nosso intestino processam os constituintes dos vegetais para produzir um efeito tão benéfico para a saúde.
Dois estudos liderados por Jenna AbuSalim e pelo diretor Joshua Rabinowitz, do Instituto Ludwig de Princeton — um na edição atual da revista *Proceedings of the National Academy of Sciences* e o outro publicado na revista *Nature Metabolism* em junho — lançam uma nova luz sobre o assunto. Um dos estudos revela que as fibras e proteínas vegetais reprogramam o metabolismo microbiano para aumentar a produção de uma espécie benéfica de metabolitos, ao mesmo tempo que inibem a produção das suas contrapartes nocivas. O outro demonstra que muitos metabolitos fisiologicamente importantes, geralmente atribuídos aos micróbios intestinais, são, na verdade, produzidos em abundância também pelo metabolismo dos mamíferos.
«Existe um interesse crescente em todas as disciplinas médicas na manipulação do microbioma humano ou na utilização dos próprios produtos metabólicos para fins terapêuticos», afirmou Rabinowitz. «A alimentação é muito promissora para controlar o microbioma e os seus produtos. Mas, para conceber intervenções terapêuticas eficazes, precisamos de compreender quais os aspetos da alimentação que controlam quais produtos microbianos.»
Para o estudo publicado na PNAS, Rabinowitz, AbuSalim e os seus colegas exploraram como os alimentos de origem vegetal afetam os níveis de metabolitos fenólicos. Produzidos pela digestão bacteriana dos aminoácidos tirosina e fenilalanina, estes fenóis têm efeitos na saúde muito divergentes. Um conjunto, o fenilpropionato e o ácido hipúrico, resultantes do processamento bacteriano da fenilalanina, promove a saúde intestinal e um peso corporal saudável. O outro, o sulfato de p-cresol e o sulfato de fenol, deriva da tirosina e está associado a piores resultados para doentes com cancro e a toxicidade sistémica em doentes com doença renal.
«Os nossos estudos demonstraram que tanto a fibra como as proteínas não digeríveis de origem vegetal — a que chamamos “proteínas que imitam a fibra”, ou Prif — alteram o equilíbrio dos metabolitos fenólicos, deslocando-o da variedade prejudicial derivada da tirosina para a variedade benéfica derivada da fenilalanina», afirmou AbuSalim.
Embora os benefícios das fibras vegetais sejam bem conhecidos, as proteínas não digeríveis das plantas têm sido, até agora, amplamente ignoradas. AbuSalim, Rabinowitz e os seus colegas relatam aqui que essas proteínas são processadas pelos micróbios intestinais, remodelando a composição do microbioma e o metabolismo do hospedeiro. Além disso, atuam em conjunto com as fibras vegetais não digeríveis para reestruturar os programas metabólicos das bactérias intestinais de forma a favorecer a produção de fenóis «bons».
Ao marcar as proteínas com isótopos estáveis (não radioativos) e acompanhar a sua digestão no intestino de ratos, os investigadores descobriram que os fenóis «maus» são produzidos pelo consumo bacteriano de proteínas do hospedeiro, tais como as presentes no muco que reveste o intestino, enquanto os fenóis «bons» são produzidos quase exclusivamente a partir das proteínas alimentares não digeríveis (Prif). A fibra inibe o catabolismo bacteriano do muco que reveste o intestino, reduzindo a produção dos fenóis «maus». O Prif aumenta a quantidade de proteína alimentar que chega aos micróbios intestinais e, consequentemente, a produção dos fenóis «bons».
«Consideramos que os Prifs representam uma classe emergente de nutrientes alimentares que moldam a composição do microbioma intestinal e que poderão ter uma influência de longo alcance na saúde metabólica», afirmou AbuSalim.
«As embalagens dos alimentos poderão, eventualmente, indicar o Prif logo abaixo das fibras», afirmou Rabinowitz.
O estudo publicado na revista *Nature Metabolism* explorou as fontes dos metabolitos fenólicos e dos metabolitos indólicos, que são derivados do aminoácido triptofano. Tal como os fenóis, estes estão a ser ativamente investigados quanto ao seu potencial terapêutico. Os metabolitos de indol têm sido associados a doenças que vão desde a doença inflamatória intestinal até às doenças neurodegenerativas e ao cancro, onde se verificou que influenciam a metástase do cancro e as respostas imunitárias antitumorais, entre outras coisas.
Tanto os fenóis como os indóis eram geralmente considerados como sendo produzidos exclusivamente pelas bactérias intestinais, uma suposição que AbuSalim, Rabinowitz e os seus colegas decidiram pôr à prova. Tem havido grande interesse no desenvolvimento de estratégias alimentares ou baseadas em probióticos para aumentar os níveis de metabolitos de indol benéficos. Mas se o metabolismo dos mamíferos for o principal responsável pelos seus níveis circulantes, é necessário considerar abordagens alternativas.
Como se verificou, estudos de rastreio isotópico em ratos, ratazanas e células humanas revelaram que o metabolismo dos mamíferos é perfeitamente capaz de produzir muitos metabolitos de indol e fenol, incluindo vários que são fisiologicamente importantes, como o indol-3-lactato e o indol-3-acetato. Nos ratos, os níveis circulantes dos metabolitos mantiveram-se elevados após o tratamento com antibióticos, que perturbam o microbioma. Isto refletiu-se também em amostras de doentes, incluindo doentes oncológicos, sob tratamento com antibióticos. Entretanto, os metabolitos produzidos exclusivamente por micróbios, tais como o indol-3-propionato e o sulfato de p-cresol, diminuíram após o tratamento com antibióticos.
Em conjunto, as conclusões dos dois estudos constituem contribuições importantes para a nossa compreensão da origem e produção de metabolitos fenólicos e indólicos e têm implicações na conceção de ferramentas e estratégias para manipular os seus níveis para fins terapêuticos.
«Para além disso», afirmou Rabinowitz, «uma visão mais clara de como diferentes alimentos interagem com o microbioma para modular a produção de metabolitos bacterianos ajudará a aperfeiçoar as orientações que nutricionistas e médicos podem dar às pessoas para a prevenção e o tratamento de doenças.»
Estes estudos foram financiados pelo Instituto Ludwig para a Investigação do Cancro, pelos Institutos Nacionais de Saúde, pelo Instituto Nacional de Diabetes e Doenças Digestivas e Renais, pela Aliança de Princeton para a Investigação Colaborativa e Inovação e pela Universidade de Princeton.
Para além do seu cargo de diretor da filial de Princeton do Instituto Ludwig para a Investigação do Cancro, Joshua Rabinowitz é professor no Departamento de Química e no Instituto Lewis-Sigler de Genómica Integrativa, bem como membro do Instituto do Cancro da Rutgers.
Observação: Este artigo foi traduzido usando um sistema de computador sem intervenção humana. A LUMITOS oferece essas traduções automáticas para apresentar uma gama mais ampla de notícias atuais. Como este artigo foi traduzido com tradução automática, é possível que contenha erros de vocabulário, sintaxe ou gramática. O artigo original em Inglês pode ser encontrado aqui.
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