A contagem de calorias impressa na embalagem de um alimento pode parecer uma medida direta de quanta energia você obterá ao comê-lo. Mas os números no rótulo não correspondem às calorias realmente absorvidas pelo seu corpo. Um dos motivos é que a digestão envolve mais do que apenas quebrar os alimentos. Também depende dos trilhões de microorganismos que vivem dentro do seu sistema digestivo.
Pesquisadores da Arizona State University desenvolveram um modelo matemático que explora essa parte frequentemente esquecida da digestão. Conhecido como DAMM, abreviatura de digestão, absorção e metabolismo microbiano, este modelo rastreia como os alimentos se movem através do trato digestivo, quanta energia o corpo absorve diretamente e como os micróbios intestinais processam o que resta. Também estima quais produtos da digestão são absorvidos e quais deixam o corpo como resíduos.
Ao considerar as relações entre dieta, digestão humana e bactérias intestinais, os investigadores esperam melhorar a nossa compreensão da obesidade, diabetes e outros distúrbios metabólicos. Com um maior desenvolvimento, a abordagem poderá eventualmente ajudar os profissionais de saúde a adaptar regimes a pacientes individuais.
“A digestão não é apenas um processo humano – é uma colaboração entre os nossos corpos e os triliões de micróbios que vivem no nosso intestino”, disse a professora Rosa Krajmalnik-Brown. “A DAMM nos oferece uma nova maneira poderosa de medir como esses parceiros microbianos contribuem para a saúde humana e o equilíbrio energético, e também destaca a importância de alimentar adequadamente nossos micróbios intestinais.”
Krajmalnik-Brown é diretor do Centro de Biodesign para Saúde por Microbiomas da ASU e professor da Escola de Engenharia Sustentável e Ambiente Construído da universidade.
A equipe de pesquisa também incluiu o professor Bruce Rittman da ASU, diretor do BioDesign Swett Center for Environmental Biotechnology, e o professor Regents de Engenharia Ambiental, junto com o primeiro autor Taylor Davis, um assistente de pesquisa de pós-graduação da ASU. Cientistas do AdventHealth Translational Research Institute em Orlando, Flórida, colaboraram no projeto.
As descobertas foram publicadas em mais um.
Por que a contagem tradicional de calorias perde parte do quadro
Há mais de 100 anos, os cientistas têm utilizado um sistema baseado nos parâmetros de Atwater para estimar quanta energia as pessoas podem obter dos alimentos. Este método atribui um valor médio de calorias a cada grama de gordura, carboidrato e proteína e, em seguida, usa esses valores para calcular a energia total disponível.
Embora esta abordagem seja prática e amplamente utilizada, ela não consegue explicar completamente o que acontece durante a digestão. Em particular, não leva em consideração como os diferentes alimentos nutrem as bactérias intestinais ou como essas bactérias convertem materiais indigeríveis em substâncias que o corpo pode utilizar como energia.
Um exemplo importante envolve ácidos graxos de cadeia curta. Esses compostos são produzidos quando os micróbios do cólon quebram as fibras e outros componentes dos alimentos que passam pelo trato digestivo superior sem serem absorvidos. Alguns desses ácidos graxos podem entrar na corrente sanguínea e fornecer calorias extras.
Para entender melhor essas interações, os pesquisadores trabalharam primeiro estudo de dieta controlada A forma como o microbioma intestinal afeta o equilíbrio energético humano está sob investigação. O microbioma intestinal consiste na vasta comunidade de bactérias e outros microrganismos que vivem no trato digestivo.
Dieta rica em fibras absorve 116 calorias a menos por dia
Em estudos clínicos, adultos saudáveis seguiram um de dois planos alimentares cuidadosamente elaborados. A primeira foi uma dieta que melhorasse o microbioma e que incluísse quantidades adequadas de fibra e amido resistente (alimentos menos processados e alimentos com partículas maiores). O amido resistente é um tipo de carboidrato que escapa da digestão normal no intestino delgado, permitindo que chegue ao cólon, onde os micróbios podem decompô-lo.
O segundo plano alimentar era semelhante a uma dieta ocidental típica, com menores quantidades de fibras e amido resistente (mais alimentos processados e menor tamanho de partícula).
Apesar de ambas as dietas terem sido elaboradas para o estudo, os participantes absorveram diferentes quantidades de energia. Pessoas que seguem uma dieta ocidental absorvem cerca de 116 calorias a mais por dia do que pessoas que seguem uma dieta rica em fibras.
Talvez igualmente interessante, as pessoas que seguiram o plano alimentar rico em fibras não relataram sentir fome.
As descobertas mostram que a quantidade de energia que as pessoas obtêm dos alimentos depende, em parte, da sua composição e da forma como estes se movem através do trato digestivo. Diferenças no processamento dos alimentos, no conteúdo de fibras e na atividade microbiana podem afetar o resultado final.
“O que é realmente único no modelo DAMM é que ele liga quantitativamente o metabolismo humano ao metabolismo dos microrganismos no cólon de uma forma que corresponde aos resultados dos estudos clínicos e fornece informações fundamentais sobre como a comunidade microbiana funciona em parceria com o hospedeiro humano”, disse Rittman.
As bactérias intestinais podem fornecer cerca de 140 calorias por dia
O modelo DAMM fornece uma maneira mais detalhada de acompanhar a energia contida nos alimentos desde o momento em que eles entram no trato digestivo.
Primeiro, examina a quantidade de proteínas, carboidratos e gordura na dieta de uma pessoa e estima quanta energia útil é absorvida no trato gastrointestinal superior.
Ele rastreia o conteúdo restante à medida que passa pelos dois pontos. Aqui, os micróbios intestinais decompõem os nutrientes que anteriormente escapavam à digestão, produzindo compostos como ácidos graxos de cadeia curta. O corpo pode absorver alguns desses compostos através do cólon e usá-los como outra fonte de energia.
O modelo também inclui a produção de metano por certos microrganismos chamados metanógenos, que produzem metano como parte do seu metabolismo.
De acordo com cálculos dos pesquisadores, os ácidos graxos de cadeia curta absorvidos pelo cólon fornecem em média cerca de 140 calorias por dia. Isto representa cerca de 7,4% da energia total utilizável obtida dos alimentos.
De forma mais ampla, o modelo estima que cerca de 85% da energia utilizável vem do trato gastrointestinal superior, enquanto cerca de 15% vem do trato gastrointestinal inferior, onde os micróbios são particularmente importantes.
Essas descobertas esclarecem por que os cálculos tradicionais de calorias não conseguem descrever completamente a digestão humana. Uma parte significativa da energia disponível para o corpo é influenciada por processos microbianos que os cálculos tradicionais dos rótulos dos alimentos não medem claramente.
Quando a equipe comparou as previsões do DAMM com medições reais de um estudo dietético controlado, o modelo produziu estimativas que estavam mais próximas da absorção de calorias observada do que da absorção de calorias gerada usando a abordagem tradicional de Atwater.
O método antigo geralmente subestimava quantas calorias os participantes absorviam. Ao incorporar o metabolismo microbiano, o DAMM forneceu uma estimativa mais precisa da energia derivada de diferentes dietas.
Como a fibra altera a equação das calorias?
Uma das características mais proeminentes do modelo é a sua capacidade de levar em conta as diferenças entre as dietas.
A dieta que melhora o microbioma forneceu mais fibras e outros materiais fermentáveis ao cólon. Isto forneceu substâncias adicionais para os micróbios intestinais decomporem, levando ao aumento da produção de ácidos graxos de cadeia curta.
A DAMM previu este aumento, o que é consistente com o padrão observado em ensaios clínicos controlados. Os participantes que consumiram a dieta que melhora o microbioma apresentaram níveis mais elevados de ácidos graxos de cadeia curta em medições obtidas no soro sanguíneo e nas fezes.
Esses compostos são importantes porque revelam o quão intimamente a atividade microbiana e o metabolismo humano estão ligados. As bactérias intestinais podem converter componentes dos alimentos que, de outra forma, passariam pelo trato digestivo em moléculas que o corpo pode absorver e usar como energia.
No entanto, produzir mais destes compostos não significa absorver mais calorias em geral.
Na verdade, os participantes que seguiram uma dieta que melhorou o microbioma absorveram menos calorias líquidas do que aqueles que seguiram uma dieta ocidental, embora a dieta rica em fibras apoiasse uma maior atividade microbiana e aumentasse a produção de ácidos graxos de cadeia curta.
Esta aparente contradição torna-se mais fácil de compreender quando as várias fases da digestão são examinadas separadamente. Embora os micróbios intestinais possam produzir energia útil adicional, a quantidade absorvida diretamente dos alimentos no trato digestivo superior também é importante.
O DAMM ajuda os pesquisadores a distinguir entre essas contribuições. Ele estima quanta energia o corpo extrai antes que o alimento chegue ao cólon, quanta energia os microrganismos produzem a partir do material restante e quanta energia é finalmente absorvida ou eliminada.
Rumo a dietas mais personalizadas e melhor nutrição
Ao reunir a digestão humana e o metabolismo microbiano numa única estrutura matemática, os investigadores criaram uma ferramenta que pode ajudar a explicar porque é que diferentes dietas produzem efeitos diferentes no equilíbrio energético do corpo.
Esta abordagem poderia, em última análise, melhorar a compreensão dos cientistas sobre como a dieta afeta a obesidade, o diabetes e outras condições metabólicas. Também levanta a possibilidade de conceber planos nutricionais que considerem não apenas os nutrientes dos alimentos, mas também a forma como esses nutrientes interagem com os micróbios que vivem no intestino de cada pessoa.
Por enquanto, o modelo fornece uma estrutura de investigação em vez de um método fácil de usar para determinar dietas personalizadas. Mais estudos serão necessários para determinar o seu desempenho em diferentes populações, padrões alimentares e composições de microbiomas.
Os investigadores também esperam que o modelo se torne mais sofisticado à medida que os cientistas descubram detalhes adicionais sobre como os microrganismos e o corpo humano trocam nutrientes e energia.
“O modelo DAMM é mais do que apenas uma ferramenta para caracterizar a dieta”, disse Davis. “É uma estrutura projetada para evoluir. À medida que descobrimos mais sobre as interações entre dieta, metabolismo e micróbios, novos insights podem ser incorporados ao modelo, permitindo que ele evolua conosco à medida que aprendemos.”
