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 nos intestinos. 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 dos perigos ambientais e podem afetar a saúde humana. No entanto, os investigadores ainda estão a trabalhar para compreender como as bactérias intestinais processam os muitos componentes dos alimentos vegetais e como essas interações produzem efeitos benéficos.
Dois estudos liderados por Jenna AbuSalim, de Princeton, e pelo diretor Joshua Rabinowitz, fornecem novos insights sobre esse processo. Um deles aparece na edição atual da Anais da Academia Nacional de Ciênciasenquanto o segundo foi publicado metabolismo da natureza Em junho. O primeiro estudo descobriu que a fibra vegetal e certas proteínas vegetais podem alterar o metabolismo microbiano de forma a aumentar os metabólitos benéficos e, ao mesmo tempo, reduzir os metabólitos prejudiciais. A segunda revelou que muitos metabólitos biologicamente importantes, geralmente atribuídos a micróbios intestinais, também podem ser produzidos em quantidades substanciais pelo metabolismo dos mamíferos.
“Há um interesse crescente em todas as disciplinas médicas na manipulação do microbioma humano ou na utilização dos seus produtos metabólicos para terapia”, disse Rabinowitz. “A dieta é uma grande promessa para controlar o microbioma e os seus resultados. Mas para conceber intervenções terapêuticas eficazes, precisamos de compreender quais os aspectos da dieta que controlam a produção microbiana”.
Como os alimentos vegetais alteram os metabólitos intestinais
Em PNAS No estudo, Rabinowitz, AbuSalim e colegas examinaram como os alimentos vegetais afetam os metabólitos do fenol. As bactérias intestinais produzem 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 ligados à saúde intestinal e ao peso corporal saudável. Em contraste, o sulfato de p-cresol e o sulfato de fenol vêm da tirosina e têm sido associados a resultados desfavoráveis em pacientes com câncer, bem como a toxicidade sistêmica em pacientes com doença renal.
“Nosso estudo mostra que tanto as fibras quanto as proteínas indigeríveis das plantas – o que chamamos de ‘proteínas que imitam fibras’ ou PRIFs – alteram o equilíbrio dos metabólitos do fenol do tipo prejudicial derivado da tirosina para a variedade saudável derivada da fenilalanina”, disse AbuSalim.
As fibras são reconhecidas há muito tempo como uma parte importante de uma dieta saudável, mas as proteínas vegetais indigeríveis têm recebido muito menos atenção. AbuSalim, Rabinowitz e seus colegas descobriram que estas proteínas são processadas por micróbios intestinais e podem alterar tanto a composição do microbioma como o metabolismo do hospedeiro. Trabalhando em conjunto com fibras vegetais indigeríveis, podem alterar a atividade metabólica das bactérias intestinais de forma a promover a produção de fenóis benéficos.
Quando as bactérias intestinais se voltam para o revestimento intestinal
Para descobrir de onde vieram esses compostos, os pesquisadores rotularam as proteínas com isótopos estáveis (não radioativos) e acompanharam sua digestão no intestino do rato. Eles descobriram que fenóis “ruins” eram produzidos quando as bactérias consumiam proteínas do hospedeiro, incluindo proteínas encontradas no revestimento mucoso do intestino. Em contraste, os bons fenóis provêm quase inteiramente de proteínas indigeríveis (PRIF) da dieta.
A fibra reduziu a degradação de bactérias na camada mucosa do intestino, reduzindo assim a produção de fenóis prejudiciais. O PRIF aumentou a quantidade de proteína dietética que chega aos micróbios intestinais, dando-lhes mais material para produzir fenóis benéficos.
“Acreditamos que os PRIFS representam uma classe emergente de nutrientes dietéticos que moldam a composição do microbioma intestinal e podem ter efeitos de longo alcance na saúde metabólica”, disse AbuSalim.
“As embalagens de alimentos poderiam eventualmente listar as preferências até as fibras”, disse Rabinowitz.
Repensando de onde vêm os metabólitos no intestino
metabolismo da natureza Os estudos se concentraram na origem dos metabólitos do fenol, bem como dos metabólitos do indol, que se originam do aminoácido triptofano. Tal como os fenóis, os indóis estão a ser estudados pelo seu potencial valor terapêutico.
Os metabólitos do indol têm sido associados a uma variedade de doenças, incluindo doenças inflamatórias intestinais, distúrbios neurodegenerativos e câncer. Na pesquisa do câncer, descobriu-se que eles influenciam processos que incluem metástase do câncer e respostas imunológicas antitumorais.
Os cientistas geralmente presumiam que os fenóis e os indóis eram produzidos apenas pelas bactérias intestinais. AbuSalim, Rabinowitz e os seus colegas decidiram testar essa suposição. Os pesquisadores estão particularmente interessados em abordagens dietéticas e probióticas que possam aumentar os metabólitos benéficos do indol. Mas essas estratégias poderão ter de ser reconsideradas se o metabolismo dos mamíferos, e não o dos micróbios, for responsável pela maior parte do que circula no corpo.
Usando rastreamento isotópico em camundongos, ratos e células humanas, os pesquisadores descobriram que o metabolismo dos mamíferos pode produzir muitos metabólitos de indol e fenol por si só. 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 ter perturbado o microbioma. Um padrão semelhante apareceu em amostras de pacientes que tomavam antibióticos, incluindo pacientes com câncer. Ao mesmo tempo, os metabólitos produzidos especificamente por micróbios, incluindo indol-3-propionato e sulfato de p-cresol, diminuíram após o tratamento com antibióticos.
Novas pistas para dieta e terapia de microbioma
Juntos, ambos os 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 reduzir metabolitos específicos.
Eles também acrescentam detalhes importantes à compreensão dos cientistas sobre como a dieta interage com o microbioma. Saber quais alimentos afetam determinados produtos microbianos pode, em última análise, ajudar os pesquisadores a projetar intervenções dietéticas, probióticas ou metabólicas mais precisas.
“Além disso”, disse Rabinowitz, “uma imagem mais clara de como os diferentes alimentos interagem com o microbioma para regular a produção de metabólitos bacterianos ajudará a aprimorar a orientação que nutricionistas e médicos dão às pessoas para prevenção e tratamento de doenças”.
Esses estudos foram financiados pelo Instituto Ludwig de Pesquisa do Câncer, Institutos Nacionais de Saúde, Instituto Nacional de Diabetes e Doenças Digestivas e Renais, Aliança de Princeton para Pesquisa e Inovação Colaborativa, Universidade de Princeton.
Além de sua posição como Diretor da Filial de Princeton do Instituto Ludwig de Pesquisa do Câncer, Joshua Rabinowitz é professor no Departamento de Química e no Instituto Lewis-Sigler de Genômica Integrativa, e membro do Rutgers Cancer Institute.
