Mecanismo conecta fibras alimentares ao equilíbrio intestinal
Metabolismo da inulina libera ácido graxo, que favorece a ativação de proteína reguladora do epitélio do intestino
Uma nova pesquisa do Instituto de Biologia (IB) da Unicamp amplia o conhecimento sobre os benefícios da ingestão de fibras para o intestino. Na edição 689, o Jornal da Unicamp havia apresentado estudos coordenados pelo professor Marco Aurélio Vinolo identificando que a interação entre a inulina — um tipo de fibra alimentar — e as bactérias pertencentes à microbiota intestinal afeta o funcionamento das células-tronco do epitélio do órgão.
Agora, a nutricionista e pesquisadora de pós-doutorado Pollyana Ribeiro de Castro conseguiu descrever um dos mecanismos por meio dos quais a inulina atua sobre essas células. A conclusão é de que o uso das fibras pela microbiota intestinal gera um tipo de ácido graxo de cadeia curta, chamado butirato. O composto, processado pelas células epiteliais que revestem o intestino, intensifica o consumo de oxigênio, de forma a reduzir a quantidade do gás no tecido. Esse ambiente com baixo nível de oxigênio, chamado hipóxico, favorece a microbiota, pois a maioria das bactérias é anaeróbia — vive e se multiplica em ambientes com pouco ou nenhum oxigênio. Além disso, a substância ativa uma proteína reguladora responsável por controlar a atividade das células-tronco intestinais, garantindo a manutenção das funções epiteliais.
As descobertas, publicadas na revista Gut Microbe, aprofundam o conhecimento sobre como a alimentação e a microbiota interagem com o epitélio intestinal, além de abrirem caminho para o desenvolvimento de tratamentos mais eficazes contra doenças intestinais, desde inflamações até câncer.
HIF-1 e regulação
O interior do intestino grosso é um ambiente naturalmente pobre em oxigênio devido à intensa atividade metabólica das células epiteliais. O oxigênio chega às camadas mais inferiores do epitélio por meio da circulação sanguínea. Ao longo desse processo, as células epiteliais consomem grandes quantidades do gás, fazendo com que sofra uma drástica redução ao atingir a região superior do epitélio, onde se localizam as bactérias da microbiota. Esse ambiente hipóxico contribui para o funcionamento adequado tanto dessas bactérias quanto das próprias células intestinais. “Isso ocorre naturalmente no intestino e é algo benéfico. Nosso estudo demonstra que esse processo é regulado por componentes da alimentação, em especial pelas fibras alimentares”, explica Vinolo.
Esse equilíbrio sustenta-se devido à atividade da microbiota. A digestão das fibras pelas bactérias gera moléculas de ácidos graxos de cadeia curta, que servem como fonte de energia para as células epiteliais. “Uma coisa leva à outra. Forma-se um ciclo”, sintetiza o docente. A pesquisa focou o butirato. “Elas [as bactérias] produzem o butirato a partir das fibras, e ele aumenta ainda mais o consumo de oxigênio pelas células, porque serve como fonte de energia”, diz Vinolo. Por isso, a ingestão das fibras alimentares mostra-se decisiva para a manutenção do ciclo.
Os experimentos demonstraram que esse ambiente hipóxico, propiciado pelo metabolismo do butirato e pela atividade das células epiteliais, ativa uma proteína chamada HIF-1 — sigla em inglês para fator induzível por hipóxia —, que regula a atividade das células-tronco. “O HIF-1 faz o controle da proliferação intestinal. É como se ele fosse o maestro de uma orquestra”, compara Castro. “A presença desse fator revela-se essencial para a homeostase do intestino.”
Os cientistas realizaram experimentos com modelos animais, nos quais parte dos camundongos recebeu uma dieta rica em inulina, enquanto outra parte recebeu uma dieta convencional, sem inulina, a fim de avaliar o papel da fibra na modulação intestinal desses roedores. Buscando avaliar os efeitos do HIF-1 na atividade das células, compararam-se os efeitos em camundongos cujo DNA expressava a HIF-1 de forma normal e em outros, modificados geneticamente, que não possuíam a proteína no epitélio intestinal. Também ocorreram testes em organoides intestinais, pequenos modelos 3D de intestino cultivados em laboratório.
Foi possível observar que o HIF-1 limita a atividade das células-tronco intestinais, evitando que se multipliquem em excesso. O contrário ocorre quando a proteína não está presente: nessa condição, as células se multiplicam de forma acelerada, provocando o crescimento exagerado do epitélio. “Esse é o primeiro trabalho que demonstra a atuação do HIF-1 no controle da proliferação das células do epitélio intestinal”, afirma Castro.
Na medida certa
Além de aprofundar a compreensão sobre a interação entre as fibras alimentares, seus metabólitos, as bactérias da microbiota e as células epiteliais do intestino, o estudo inova ao revelar o potencial do HIF-1 como regulador do epitélio intestinal. “Não há trabalhos que relacionem diretamente a proteína com o papel de freio molecular para a proliferação intestinal”, esclarece a pesquisadora. No caso das células do epitélio intestinal, o controle adequado de suas atividades mostra-se fundamental, pois se trata de células com uma alta taxa de proliferação, que renovam o epitélio a cada três ou quatro dias, em média. Caso essa renovação ocorra em um ritmo abaixo do ideal, podem surgir problemas ligados à absorção de nutrientes e às funções protetoras da barreira intestinal. Em contrapartida, a proliferação acima do ideal pode favorecer o surgimento de doenças inflamatórias e até de tumores.
As decobertas sobre o mecanismo de ação da proteína HIF-1 abrem espaço para o desenvolvimento de novas terapias e fármacos capazes de ativar ou inibir sua expressão, modulando a saúde intestinal de maneira precisa. “Ao trabalharmos com a ciência básica, abrimos um leque de opções a fim de que sejam criadas alternativas para tratamentos e terapias”, observa Castro.