Como o modelo DAMM revela calorias ocultas da microbiota intestinal

Os rótulos dos alimentos dão a impressão de que calorias são algo direto: basta olhar a embalagem, conferir o número e pronto - você sabe quanta energia está a consumir.

Só que, depois que a comida entra no corpo, a história fica bem menos simples.

No intestino, existem trilhões de microrganismos que participam da digestão. Essa comunidade pode alterar quanto da energia de facto é aproveitada, influenciando o total de calorias absorvidas.

Por isso, o valor calórico indicado no rótulo não explica tudo sobre a ingestão real de energia.

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

Um olhar mais de perto sobre a digestão

Uma equipa da Universidade Estadual do Arizona criou um modelo matemático chamado DAMM - sigla associada a digestão, absorção e metabolismo microbiano.

O algoritmo foi concebido para acompanhar o avanço do alimento ao longo do sistema digestivo, distinguindo o que o corpo absorve diretamente, o que segue para o intestino grosso e o que a microbiota intestinal passa a metabolizar a partir daí.

No trabalho, os cientistas atuaram em parceria com especialistas do Instituto de Pesquisa Translacional AdventHealth (TRI), em Orlando, Flórida.

Segundo os investigadores, esse novo modelo deve ajudar a compreender melhor a obesidade, a diabetes e, de forma mais ampla, as doenças metabólicas.

“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 Universidade Estadual do Arizona.

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

Contagens tradicionais de calorias têm limites

Há mais de um século, a forma clássica de medir o valor calórico dos alimentos baseia-se numa técnica conhecida como método Atwater.

Nessa abordagem, o total de calorias é estimado a partir das quantidades de proteínas, hidratos de carbono e gorduras presentes nos alimentos.

O método Atwater funciona bem para calcular o conteúdo calórico. No entanto, ele não considera o que as bactérias intestinais fazem ao decompor substâncias não digeríveis - como as fibras - em ácidos graxos de cadeia curta, que podem ser absorvidos.

Esse processamento bacteriano pode ajudar a explicar por que dietas semelhantes provocam efeitos diferentes em pessoas distintas.

O que o estudo mostrou

O novo modelo foi construído com dados de um estudo de dieta controlada realizado 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 maiores de alimento.

A outra reproduzia uma dieta ocidental mais típica, com níveis mais baixos de fibra e maior presença de produtos processados.

Quem consumiu a dieta ocidental absorveu cerca de 116 calorias a mais por dia do que o grupo da dieta rica em fibras. Ainda assim, as pessoas do grupo com mais fibras não relataram sentir mais fome.

Os resultados somam-se a um conjunto crescente de evidências de que a fibra interfere em muito mais do que a digestão: ela também modifica o comportamento dos micróbios e a forma como o corpo extrai energia dos alimentos.

As calorias que você nunca vê

O DAMM acompanha o alimento em etapas. Primeiro, estima quanta energia é absorvida no trato digestivo superior.

Depois, o modelo segue o que sobra até o cólon, onde os microrganismos continuam a degradar material que escapou à digestão anterior.

Nesse processo, os micróbios geram ácidos graxos de cadeia curta. Essas moléculas podem entrar na corrente sanguínea e fornecer energia adicional.

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

Cerca de 85% da energia utilizável veio do trato gastrointestinal superior, enquanto cerca de 15% teve origem no trato gastrointestinal inferior, onde a atividade microbiana tem um papel central.

O DAMM também incorpora a produção de metano por micróbios especializados conhecidos como metanógenos, oferecendo aos investigadores um retrato mais completo do fluxo de energia dentro do corpo.

Maior proximidade 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 refletir o número de calorias que as pessoas realmente absorveram durante o estudo dietético.

O modelo também captou diferenças entre as duas dietas. A alimentação rica em fibras enviou mais material ao cólon, onde os micróbios produziram níveis mais elevados de ácidos graxos de cadeia curta.

Esse padrão foi consistente com as observações feitas a partir de amostras de sangue e de fezes recolhidas ao longo do ensaio clínico.

O professor Bruce Rittmann dirige o Centro Biodesign Swette de Biotecnologia Ambiental e é professor regente de engenharia ambiental na Universidade Estadual do Arizona.

“O que é verdadeiramente único no modelo DAMM é que ele liga quantitativamente o metabolismo humano ao metabolismo dos microrganismos no cólon de um modo que corresponde aos resultados do estudo clínico e fornece uma visão fundamental de como a comunidade microbiana funciona em parceria com o hospedeiro humano”, disse Rittmann.

O que vem a seguir

Os cientistas ainda procuram compreender melhor os processos complexos envolvidos na digestão.

À medida que novas descobertas surgirem, a equipa pretende 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 pesquisa de pós-graduação da Universidade Estadual do Arizona.

“É uma estrutura concebida para evoluir. À medida que descobrimos mais sobre como a dieta, o metabolismo e os micróbios interagem, os novos conhecimentos podem ser incorporados ao modelo, permitindo que ele cresça connosco à medida que aprendemos.”

O estudo completo foi publicado na revista PLOS One.