As dietas à base de plantas apoiam a saúde de várias maneiras, incluindo benefícios para o intestino, sistema imunológico, metabolismo e sistema cardiovascular. Parte desse efeito vem do incentivo a uma população diversificada de bactérias no intestino. Os cientistas sabem há muito tempo que a fibra alimentar contribui para esses benefícios porque os micróbios intestinais ajudam a decompô-la. As plantas também contêm “fitoquímicos” coloridos que ajudam a protegê-las de ameaças ambientais que podem afetar a saúde humana. No entanto, os investigadores ainda estão a trabalhar para compreender exatamente como os muitos componentes dos alimentos vegetais são processados pelas bactérias intestinais e como estas interações produzem efeitos benéficos.
Dois estudos liderados por Jenna Abu Salim, de Ludwig Princeton, e pelo diretor Joshua Rabinowitz, fornecem uma nova visão sobre esse processo. Um na edição atual da Anais da Academia Nacional de Ciênciasenquanto o outro em Metabolismo da natureza Em junho, o primeiro estudo mostrou que a fibra vegetal e certas proteínas vegetais podem alterar o metabolismo microbiano de forma a aumentar os metabólitos benéficos e, ao mesmo tempo, diminuir os prejudiciais. Este último mostrou que vários metabólitos biologicamente importantes comumente atribuídos aos micróbios intestinais também podem ser produzidos em quantidades significativas pelo metabolismo dos mamíferos.
“Há um interesse crescente na área médica em manipular o microbioma humano ou usar os seus produtos metabólicos para terapia”, disse Rabinowitz. “A dieta é promissora para controlar o microbioma e os seus resultados. Mas para conceber intervenções terapêuticas eficazes, precisamos de compreender quais os aspectos da dieta que controlam os resultados microbianos.”
Como os alimentos vegetais alteram os metabólitos intestinais
em PNAS No estudo, Rabinowitz, AbuSalim e colegas examinaram como os alimentos vegetais afetam os metabólitos fenólicos. As bactérias intestinais criam estes compostos quando digerem os aminoácidos tirosina e fenilalanina, mas os metabolitos resultantes podem ter efeitos muito diferentes na saúde.
O fenilpropionato e o ácido hipúrico são produzidos quando as bactérias processam a fenilalanina e estão associados à saúde intestinal e a um peso corporal saudável. Em contraste, o sulfato de p-cresol e o sulfato de fenol vêm da tirosina e estão associados a piores resultados em pacientes com câncer, bem como a toxicidade sistêmica em pacientes com doença renal.
“Nossos estudos mostraram que tanto as fibras quanto as proteínas vegetais não digeríveis – que chamamos de ‘proteínas que imitam fibras’ ou Prifs – alteram o equilíbrio dos metabólitos fenólicos do tipo prejudicial de tirosina para o tipo saudável derivado da fenilalanina”, diz Abu Salim.
A fibra é reconhecida há muito tempo como uma parte importante de uma dieta saudável, mas as proteínas vegetais indigeríveis têm recebido muito menos atenção. Abu Salim, Rabinowitz e colegas descobriram que estas proteínas são processadas por micróbios intestinais e podem alterar a estrutura e o metabolismo do microbioma do hospedeiro. Em cooperação com fibras vegetais indigeríveis, também podem alterar a atividade metabólica das bactérias intestinais de uma forma que favorece a produção de fenólicos benéficos.
Quando as bactérias intestinais são transformadas no revestimento do intestino
Para rastrear a origem desses compostos, os pesquisadores rotularam as proteínas com isótopos estáveis (não radioativos) e acompanharam sua digestão no intestino dos ratos. Eles descobriram que os fenóis “ruins” são produzidos quando as bactérias consomem proteínas do hospedeiro, incluindo proteínas do revestimento da mucosa intestinal. Em contraste, bons fenólicos são obtidos quase inteiramente a partir de proteínas dietéticas indigeríveis (Prif).
A degradação bacteriana da fibra reduz o revestimento da mucosa intestinal, o que por sua vez reduz a produção de fenóis prejudiciais. Prif aumentou a quantidade de proteína dietética que chega aos micróbios intestinais, dando-lhes mais material para produzir fenóis benéficos.
“Acreditamos que os prefs são uma classe emergente de nutrientes dietéticos que moldam a composição do microbioma intestinal e podem ter um amplo impacto na saúde metabólica”, disse Abu Salim.
“As embalagens dos alimentos podem acabar mostrando o Prif logo abaixo da fibra”, diz Rabinowitz.
Repensando de onde vêm os metabólitos intestinais
partícula para objeto direto Metabolismo da natureza Este estudo concentrou-se na origem dos metabólitos fenólicos, bem como nos metabólitos indol produzidos a partir do aminoácido triptofano. Tal como os fenóis, os indóis estão a ser estudados pelo seu possível valor terapêutico.
Os metabólitos do indol estão associados a uma ampla gama de doenças, incluindo doenças inflamatórias intestinais, distúrbios neurológicos e câncer. Na pesquisa do câncer, descobriu-se que eles influenciam processos que incluem metástase do câncer e respostas imunológicas antitumorais.
Os cientistas geralmente pensavam que os fenóis e os indóis eram produzidos apenas pelas bactérias intestinais. Abu Salim, Rabinowitz e seus colegas decidiram testar esta hipótese. Os pesquisadores estão particularmente interessados em abordagens dietéticas e probióticas que possam aumentar os metabólitos benéficos do indol. Mas se o metabolismo dos mamíferos, e não o dos micróbios, é responsável por grande parte do que se passa no corpo, estas estratégias poderão ter de ser reconsideradas.
Usando rastreamento isotópico em células de camundongos, ratos e humanas, os pesquisadores descobriram que o metabolismo dos mamíferos pode produzir muitos dos metabólitos de indol e fenol sozinhos. Estes incluíam compostos importantes como indol-3-lactato e indol-3-acetato.
Nos ratos, os níveis circulantes destes metabolitos permaneceram elevados mesmo após o tratamento com antibióticos que perturbou o microbioma. Um padrão semelhante surgiu em amostras de pacientes que tomavam antibióticos, incluindo pacientes com câncer. Ao mesmo tempo, os metabólitos produzidos exclusivamente por micróbios, incluindo indol-3-propionato e sulfato de p-cresol, diminuíram após o tratamento com antibióticos.
Novas pistas para terapia dietética e terapia de microbioma
Juntos, esses dois estudos fornecem uma imagem mais clara de onde vêm os metabólitos do fenol e do indol e como são produzidos. Estas descobertas podem influenciar o desenvolvimento de terapias destinadas a aumentar ou diminuir metabolitos específicos.
Eles também acrescentam detalhes importantes à compreensão dos cientistas sobre como a dieta interage com o microbioma. Saber quais alimentos afetam produtos microbianos específicos poderia, em última análise, ajudar os pesquisadores a projetar intervenções dietéticas, probióticas ou metabólicas mais precisas.
Além disso, uma imagem mais clara de como os diferentes alimentos interagem com o microbioma para modular a produção de metabolitos bacterianos ajudará a orientar nutricionistas e médicos para ajudar as pessoas a prevenir e tratar doenças, diz Rabinowitz.
Esses estudos foram financiados pelo Instituto Ludwig de Pesquisa do Câncer, pelos Institutos Nacionais de Saúde, pelo Instituto Nacional de Diabetes e Doenças Digestivas e Renais, pela Aliança de Princeton para Pesquisa Colaborativa e Inovação, pela Universidade de Princeton.
Além de atuar como diretor da filial de Princeton do Instituto Ludwig de Pesquisa do Câncer, Joshua Rabinowitz é professor do Departamento de Química e do Instituto Louis Sigler de Genômica Integrativa e membro do Rutgers Cancer Institute.
