Os probióticos são microrganismos vivos que, em quantidades adequadas, conferem benefício à saúde do hospedeiro. A quantidade adequada varia conforme a cepa e o benefício pretendido para determinada condição de saúde ou modulação de quadro de doenças. Podem contribuir para metabolização de nutrientes, de substratos, restauração de integridade da barreira intestinal e redução de processos inflamatórios.

Uma função importantíssima do microbioma intestinal e dos probióticos é a fermentação de fibras com produção de ácidos graxos de cadeia curta (AGCC ou SCFAs do inglês), principalmente acetato, propionato e butirato. Estes possuem diferentes distribuições nos tecidos e exercem efeitos distintos no hospedeiro, o acetato produzido no intestino tem a capacidade de ser captado pela circulação sanguínea, onde é misturado ao acetato endógeno e liberado para os tecidos e órgãos; propionato atua como precursor da gliconeogênese no fígado e o butirato é preferencialmente usado como fonte de energia pelos colonócitos, convertido em acetil-CoA que fornece energia em forma de ATP pelo ciclo de Krebs.

Os AGCC ainda atuam na promoção da integridade de barreira intestinal, aumento de produção de mucina e na prevenção da síndrome do intestino permeável. Possuem propriedades anti-inflamatórias e regulam a resposta imune modulando a produção de citocinas. Influenciam a motilidade intestinal estimulando neurônios como o peptídeo YY e o GLP-1. Ainda atuam como moduladores epigenéticos regulando inibidores da histona desacetilase (HDAC). Interagem com os receptores acoplados à proteína G influenciando funções fisiológicas, como resposta imunológica e liberação hormonal. Embora os AGCC sejam produzidos para as necessidades bacterianas, eles atravessam o epitélio intestinal e são usados pelo hospedeiro como fonte de nutrientes, agem como moléculas de sinalização no hospedeiro que afetam a absorção, armazenamento e gasto de energia, bem como o apetite, fora a interferência como mediadores entre intestino-cérebro.

A microbiota intestinal tem a capacidade de produzir vitaminas que são aproveitadas pelo hospedeiro e é possível que probióticos selecionados consigam otimizar a absorção destes no intestino através de diferentes mecanismos, como redução de pH através de aumento de ácido lático intraluminal, modulação hormonal, alterações na microbiota intestinal e inibição de adesão de bactérias patogênicas reduzindo a competição por nutrientes disponíveis. A produção de vitaminas pode variar segundo as espécies, como a capacidade de diferentes cepas de L. reuteri têm de produzir cobalamina e de B. longum SP 07/3 e B. bifidum MF 20/5 de sintetizar tiamina, mas não de produzir folatos ou riboflavina; Lactobacillus gasseri PA 16/8 de produzir propionato e acetato. Bactérias produtoras de vitaminas e AGCC podem otimizar a produção de ATP no hospedeiro.

Algumas bactérias tem a capacidade de aumentar os níveis sanguíneos de folato , como Bifidobacterium adolescenteis MB 239, enquanto outras melhoram o status de folato e riboflavina em animais com deficiência. Em estudo com indivíduos obesos submetidos à cirurgia bariátrica a suplementação com Lacticaseibacillus casei, L. rhamnosus, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus bulgaricus, Streptococcus thermophilus, Bifidobacterium breve e B. longum associado à FOS (fruto-oligossacarídeos) melhoraram o status de vitamina D3 e B12 quando comparado com o placebo. Também a suplementação com L. acidophilus La-14 aumentou os níveis de B12 em pacientes com obesidade. 

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Figura 2. Mecanismos pelos quais os probióticos melhoram o ambiente intestinal para absorção de nutrientes. Figura retirada de Bermúdez-Humarán et al. (2024).

A sinergia existente entre L. rhamnosus GG e a vitamina D3 protegeu modelos animais de colite através da promoção da expressão do receptor de vitamina D e proliferação de células epiteliais. Em indivíduos com obesidade grave, em que a microbiota intestinal perdeu a capacidade produtiva de biotina, a suplementação conjunta de biotina e FOS exerceu efeito sinérgico na absorção de todas as vitaminas do complexo B, resultando na redução de ganho de peso e na diminuição da glicemia.

O uso de simbióticos demonstrou melhor efeito na absorção de minerais, Lactobacillus spp. e Bifidobacterium spp. têm efeitos benéficos na bioacessibilidade e biodisponibilidade dos principais minerais, incluindo ferro, zinco, magnésio, cálcio e selênio. A combinação selecionada de Lactiplantibacillus plantarum, L. acidophilus, Bifidobacterium infantis e Bifidobacterium lactis é eficaz no aumento dos níveis de cálcio, zinco e ferro se administrado por pelo menos 5 semanas. Em indivíduos com DM2, cepas probióticas melhoraram a concentração sérica de cálcio quando comparados com placebo; em mulheres na menopausa a densidade óssea e metabolismo ósseo foram melhorados com o uso de probióticos.

O papel da microbiota na promoção e manutenção da saúde intestinal e na imunidade está bem estabelecido, com foco nos efeitos imunomoduladores das bactérias probióticas e sua capacidade terapêutica. Um dos mecanismos de ação é na competição com patógenos por nutrientes e fixação, reduzindo o crescimento de patógenos. Outra forma é a produção de substâncias antimicrobianas, como ácido lático, peróxido de hidrogênio e peptídeos antimicrobianos que inibem bactérias nocivas. Há ação na modulação do sistema imune, com a produção de anticorpos e ativação de células imunes, promovendo equilíbrio imunológico. Melhoram a função de barreia com o estímulo à produção de muco, expressão de proteínas de junção estreita, reduzindo a permeabilidade intestinal, e assim, evitando que bactérias e toxinas nocivas entrem na circulação sanguínea.

Figura 3. Mecanismos pelos quais os probióticos atuam de forma sinérgica com micronutrientes. Figura retirada de Bermúdez-Humarán et al. (2024).

O acetil derivado de AGCC pode influenciar na expressão de genes das citocinas, e desta forma podem desempenhar papel interessante na modulação de doenças autoimunes. É essencial compreender que os probióticos podem desempenhar funções pró-inflamatórias ou anti-inflamatórias no hospedeiro. As vitaminas contribuem para o bom funcionamento imunológico, modulando as substâncias inflamatórias, apoiando a barreira epitelial e diversificando a microbiota intestinal. Vitaminas A e D modulam proteínas de junção estreita da mucosa, produção de peptídeos antibacterianos e crescimento de microbiota protetora; B6 e B9 melhoram a função imunológica, B12 alimenta a microbiota intestinal, C e E suprimem espécies reativas de oxigênio. Zinco e ferro podem melhorar a função de barreira, enquanto zinco e selênio possuem capacidade de imunomodulação. A deficiência em magnésio está associada a um ambiente pró-inflamatório relacionado ao desenvolvimento de resistência à insulina e DM2, obesidade e outras condições metabólicas. A interação entre microbiota e nutrientes é bidirecional, onde os micronutrientes impactam a composição e função da microbiota, enquanto a microbiota afeta a biodisponibilidade destes.

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REFERÊNCIAS

BERMðDEZ-HUMARÁN, Luis G.; CHASSAING, Benoit; LANGELLA, Philippe. Exploring the interaction and impact of probiotic and commensal bacteria on vitamins, minerals and short chain fatty acids metabolism. Microbial Cell Factories, [S.L.], v. 23, n. 1, p. 1-11, 12 jun. 2024. Springer Science and Business Media LLC. http://dx.doi.org/10.1186/s12934-024-02449-3.