Como o modelo DAMM da Arizona State University revela calorias ocultas da microbiota intestinal

Rótulos de alimentos fazem as calorias parecerem algo direto: basta olhar a embalagem, ver o número e pronto - você supostamente sabe quanta energia está consumindo.

Só que, depois que o alimento entra no corpo, essa conta fica bem menos óbvia.

No intestino, trilhões de microrganismos participam da digestão e podem alterar quanto dessa energia acaba, de facto, a ser absorvida.

Por isso, o valor calórico impresso no rótulo não descreve todo o consumo real de energia.

Para lidar com essa diferença, investigadores desenvolveram um modelo matemático capaz de estimar a dinâmica energética após as refeições, incorporando a contribuição dos microrganismos.

Um olhar mais de perto sobre a digestão

Investigadores da Arizona State University criaram um modelo matemático chamado DAMM - sigla para digestão, absorção e metabolismo microbiano.

O algoritmo funciona acompanhando o percurso do alimento no sistema digestivo para distinguir o que é absorvido diretamente pelo organismo, o que segue para o intestino grosso e, depois disso, o que passa a ser processado pela microbiota intestinal.

Para construir o trabalho, a equipa cooperou com especialistas do AdventHealth Translational Research Institute (TRI), em Orlando, Florida.

Segundo os autores, esse novo modelo deve ajudar cientistas a compreender melhor a obesidade, a diabetes e as doenças metabólicas de forma geral.

“Digestão não é apenas um processo humano - é uma colaboração entre os nossos corpos e trilhões de micróbios que vivem no intestino”, afirmou a professora Rosa Krajmalnik-Brown, da ASU.

“O DAMM dá-nos uma nova forma poderosa de quantificar como esses parceiros microbianos contribuem para a saúde humana e para o equilíbrio energético, e também aponta a importância de alimentar corretamente os nossos micróbios intestinais.”

Contagens tradicionais de calorias têm limitações

Há mais de um século, a medição do valor calórico dos alimentos é feita, em geral, por uma técnica conhecida como método Atwater.

Essa abordagem estima as calorias com base nas quantidades de proteínas, hidratos de carbono e gorduras presentes nos alimentos.

O método Atwater é eficiente para calcular o conteúdo calórico. No entanto, ele desconsidera o trabalho das bactérias intestinais ao degradar substâncias não digeríveis, como a fibra, transformando-as em ácidos gordos de cadeia curta que podem ser absorvidos.

É possível que esse processo bacteriano explique por que dietas semelhantes podem ter efeitos diferentes entre pessoas.

O que o estudo mostrou

O novo modelo foi construído com dados de um estudo de dieta controlada com adultos saudáveis. Os participantes seguiram um de dois padrões alimentares.

Uma das dietas era rica em fibra e amido resistente, com menos alimentos processados e partículas alimentares maiores.

A outra refletia uma dieta ocidental mais típica, com menor teor de fibra e maior presença de alimentos processados.

Quem seguiu a dieta ocidental absorveu cerca de 116 calorias a mais por dia do que quem seguiu a dieta rica em fibra. Ainda assim, o grupo de alta fibra não relatou sentir mais fome.

Os resultados somam-se a evidências crescentes de que a fibra influencia muito mais do que a digestão: ela também altera o comportamento dos microrganismos e a forma como o corpo extrai energia dos alimentos.

As calorias que você nunca vê

O DAMM acompanha o alimento por etapas. Primeiro, estima quanta energia é absorvida na porção superior do trato digestivo.

Em seguida, o modelo segue o que sobra até ao cólon, onde os microrganismos continuam a degradar o material que escapou da digestão anterior.

Durante esse processo, a microbiota produz ácidos gordos de cadeia curta. Esses compostos podem entrar na corrente sanguínea e fornecer energia adicional.

De acordo com o modelo, os ácidos gordos de cadeia curta contribuíram, em média, com cerca de 140 calorias por dia, aproximadamente 7.4% do total de energia utilizável.

Cerca de 85% da energia utilizável veio do trato gastrointestinal superior, enquanto aproximadamente 15% veio do trato gastrointestinal inferior, onde a atividade microbiana desempenha um papel central.

O modelo também incorpora a produção de metano por microrganismos especializados conhecidos como metanogénios, oferecendo aos investigadores uma visão mais completa do fluxo de energia dentro do corpo.

Um encaixe melhor com resultados do mundo real

Ao comparar o DAMM com a abordagem tradicional de Atwater, os investigadores observaram que o modelo mais recente ficou mais próximo de reproduzir a quantidade de calorias que as pessoas realmente absorveram durante o estudo de dieta.

O DAMM também captou as diferenças entre os dois padrões alimentares. A dieta rica em fibra enviou mais material para o cólon, onde os microrganismos produziram níveis mais elevados de ácidos gordos de cadeia curta.

Esse comportamento coincidiu com o que foi observado nas amostras de sangue e fezes recolhidas durante o ensaio clínico.

O professor Bruce Rittmann dirige o Biodesign Swette Center for Environmental Biotechnology e é Regents Professor de engenharia ambiental na ASU.

“O que é verdadeiramente 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 do estudo clínico e fornece uma visão fundamental de como a comunidade microbiana trabalha em parceria com o hospedeiro humano”, disse Rittmann.

O que vem a seguir

Cientistas ainda procuram compreender melhor os processos complexos envolvidos na digestão.

À medida que novas descobertas surgirem, os investigadores pretendem ampliar o modelo para representar um número maior dessas ligações.

“O modelo DAMM é mais do que apenas uma ferramenta para caracterizar a dieta”, afirmou o primeiro autor do estudo, Taylor Davis, assistente de investigação de pós-graduação da ASU.

“É uma estrutura pensada para evoluir. À medida que descobrimos mais sobre como dieta, metabolismo e micróbios interagem, essas novas perceções podem ser incorporadas ao modelo, permitindo que ele cresça connosco à medida que aprendemos.”

O estudo completo foi publicado na revista PLOS One.