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INTRODUÇÃO
A composição da microbiota intestinal é afetada por diversos fatores, nomeadamente, pelo genótipo individual, pH intestinal, dieta, peristaltismo, estado nutricional e idade (1, 2). Os componentes físicos, químicos, imunológicos e até microbianos, são estritamente necessários para que o intestino faça frente a ambientes internos e externos distintos (3). A disbiose intestinal, isto é, a perturbação temporária ou permanente da homeostase da microbiota, promove um estado inflamatório basal, aumentando desta forma a suscetibilidade a infeções virais e bacterianas e a doenças, como a obesidade, disfunção metabólica, distúrbios do sistema imunológico e doença do intestino irritável (2, 4 - 6).
Uma abordagem para modular positivamente a microbiota intestinal é através da administração de substratos que podem ser utilizados seletivamente pelas bactérias promotoras da saúde, conduzindo ao seu crescimento e à produção de metabolitos desejáveis (1, 7).
Devido à associação entre a microbiota intestinal, a fisiologia humana e o risco de doença, tem-se tentado caracterizar a identidade e a abundância relativa dos membros do habitat intestinal, bem como determinar de que forma se pode regular a microbiota e as suas relações com o hospedeiro (1, 4, 8).
Os Galactooligossacarídeos (GOS), os fruto-oligossacarídeos (FOS) e a inulina, são atualmente considerados os prebióticos mais aceites e estudados (6 - 11). São denominados “prebióticos”, uma vez que são hidratos de carbono não digeríveis que conferem benefícios à saúde do hospedeiro ao estimularem seletivamente o crescimento e/ou ou atividade de membros específicos da microbiota intestinal, dificultando a proliferação de bactérias patogénicas (2, 4, 6, 8 - 16).
Quanto à sua estrutura, os prebióticos são oligossacarídeos funcionais de cadeia curta, compostos por polímeros de galactose com um monómero terminal de glicose. Podem ser ingeridos naturalmente pelo consumo de alimentos que os contém na sua composição, principalmente hortofrutícolas, pelo consumo de alimentos enriquecidos nos mesmos ou por meio de suplementação, por exemplo, em laticínios, fórmulas infantis e pão (14, 17, 18).
Os β-GOS, são GOS que possuem glicose terminal β-ligada e são produzidos a partir da lactose usando β-galactosidases como substrato para catalisar as reações de transgalactosilação (8, 9, 17). Estes glicosídeos ligados a β são resistentes à digestão por enzimas secretadas no intestino delgado, de modo a atingirem o cólon intactos, tornando-se só aí disponíveis para que os membros da microbiota sejam capazes de os metabolizar (5, 9, 18 - 20). No cólon, os GOS podem ser fermentados por bifidobactérias e lactobacilos, o que estimula ainda mais o seu desenvolvimento, crescimento e atividade, sendo por isso comumente conhecidos como “fator bifidus” (9, 14, 18, 20, 21).
A estimulação do crescimento de bactérias benéficas, influencia o metabolismo através de imunomodulação por meio do aumento de imunoglobulinas específicas intestinais e interleucinas imunorreguladoras, por redução de interleucinas pró-inflamatórias e pela produção de acetato, propionato, butirato e lactato de ácidos gordos de cadeia curta (SCFAs), que reduzem o pH luminal e que são libertados na circulação sanguínea, afetando não só o trato gastrointestinal, mas também outros órgãos (4, 6, 14, 21). Os SCFAs modulam a saúde do hospedeiro e a atividade microbiana no intestino (16).
Neste sentido, os prebióticos representam uma das substâncias mais utilizadas para manter a microbiota saudável ou restabelecer o seu equilíbrio, em caso de disbiose (2, 4).
Para além disso, o uso de GOS é justificado pela sua capacidade de promover a função probiótica, prevenir o crescimento de microrganismos patogénicos, aumentar a absorção de minerais e proteger a barreira intestinal. Pode ainda atenuar as respostas pró-inflamatórias de citocinas induzidas e também tem efeitos anti-inflamatórios, de antienvelhecimento e anticancerígenos. Por fim, estudos em humanos mostraram que os GOS aumentaram significativamente a fagocitose, atividade de células NK e IL-10 anti-inflamatória em idosos saudáveis (3, 5, 8, 14, 17, 20, 22). A comprovada segurança e versatilidade tecnológica dos GOS, tornam-nos adequados para diversas aplicações em alimentos, embora até agora tenham sido usados principalmente em fórmulas infantis, pela sua semelhança com os oligossacarídeos presentes no leite humano (5, 8).
O facto das preparações de GOS serem estáveis em condições ácidas e a sua composição permanecer inalterada, mesmo após exposição a altas temperaturas, bem como os seus efeitos fisiológicos relatados, atraíram interesse significativo da indústria alimentar para o desenvolvimento de uma variedade de novos alimentos funcionais, ou seja que, quando consumidos regularmente dentro de uma dieta diversificada, têm efeitos positivos na saúde para além da nutrição básica, como por exemplo, produtos de panificação, evitando o seu ressecamento excessivo e proporcionando um melhor sabor e textura. Ainda o baixo impacto no sabor, tornam os GOS adequados para incorporação em bebidas, como sumos de frutas e refrigerantes e para potencial aplicação em produtos lácteos (8).
Em estudos de intervenção humana e animal, os prebióticos têm conferido amplos benefícios aos processos neurobiológicos, imunológicos, metabólicos e comportamentais (23).
Produção de GOS
O processo de produção de GOS consiste nas etapas indicadas na Figura 1.
A preparação do material de partida depende muito do substrato selecionado para a reação de biossíntese GOS específica (por exemplo, lactose ou soro de leite de qualidade alimentar). Consiste no ajuste de pH e temperatura e dissolução da lactose com base nas condições de reação, todas predominantemente ditadas pela enzima selecionada para a síntese de GOS. Juntamente com as condições de reação, determinam a composição e as estruturas da mistura de oligossacarídeos correspondente (8).
A alta concentração inicial de lactose facilita a síntese de GOS, portanto, uma concentração de substrato saturante é comumente usada. O produto da reação obtido a partir da transgalactosilação da lactose consiste numa mistura de GOS de cadeia e de comprimento variável, mas também contém monossacarídeos (galactose e glicose), vários dissacarídeos (em particular lactose), minerais e enzimas. Para fins de comercialização, uma etapa de purificação pode ser necessária para obter uma maior pureza de GOS. A remoção de cor e proteína (enzima), pode ser realizada por adsorção usando carvão ativado. Iões e sais podem ser removidos com ácidos fracos e resinas básicas. Finalmente, a remoção de galactose, glicose e lactose pode ser alcançada por fermentação seletiva com levedura (embora isso possa resultar na perda parcial do produto final GOS), cromatografia, carvão ativado e/ou nanofiltração. O produto final pode então ser convertido em xarope por concentração e, se necessário, pode ser posteriormente convertido em pó por secagem por pulverização (8).
METODOLOGIA
Para a execução do presente artigo foram utilizadas as bases de dados Pubmed, Google Académico e Science Direct para pesquisa bibliográfica, utilizando as palavras-chave ‘’galacto-oligosaccharides’ AND “effects’’ AND “microbiota’’ AND ‘’health’’. Para a escolha dos artigos, foram tidos em consideração critérios como a data de publicação, o livre acesso ao artigo, o idioma e a adequabilidade ao tema. A pesquisa e a revisão bibliográfica realizaram-se durante os meses de abril e maio de 2022, respetivamente. Não foram selecionados artigos publicados antes de 2017 e em idiomas que não inglês e português. Na Figura 2 encontra-se esquematizada sob a forma de fluxograma, o processo de seleção dos artigos utilizados.
RESULTADOS
O intestino é o principal órgão envolvido na digestão, absorção e transporte de nutrientes. Desta forma, é importante que a estrutura da mucosa deste órgão se mantenha saudável para que a função fisiológica, digestiva e desenvolvimento geral do corpo para que funcione corretamente (2).
Por esta razão, a microbiota assume uma relação direta com o estado de saúde-doença dos indivíduos, influenciando diversas patologias, tais como, obstipação, SII, doença de Chron, colite ulcerosa, autismo, depressão e ansiedade. De forma a promover uma microbiota mais saudável, surgem estudos sobre o efeito da suplementação de prébioticos, neste caso, os galacto-oligossacarídeos.
Os resultados verificados em adultos, lactentes e adolescentes e na população idosa são apresentados nas Tabelas 1, 2 e 3, respetivamente.
DISCUSSÃO DOS RESULTADOS
Efeito da Ingestão de Galactooligossacarídeos na População Adulta
Ingestão de GOS e Saúde Intestinal
Em pacientes obstipados foi observado que a microbiota apresenta uma diminuição de bactérias benéficas e um aumento de bactérias potencialmente patogénicas (10, 12). As novas abordagens terapêuticas contra a obstipação baseiam-se na modulação da microbiota intestinal de modo a influenciar o peristaltismo do cólon (10).
Schoemaker et al., 2022 no seu estudo clínico randomizado verificaram que 11 g de GOS aumentaram a frequência das fezes em indivíduos com baixa frequência de defecação e em adultos auto-relatados com obstipação. Foi ainda observado que 11 g de GOS aumentaram a abundância de Bifidobacterium fecal e de Anaerostipes hadrus (12). Os resultados do estudo realizado por Li et al., 2017 demonstram que os grânulos de estaquiose de Deshipu (uma preparação comercial de α-galacto-oligossacarídeos), na dosagem de 5 g d-1, aumentaram significativamente a frequência de defecação, alteraram a consistência das fezes, elevaram o número de bifidobactérias e lactobacilos e reduziram a concentração de Clostridium perfringens, em adultos saudáveis e obstipados (10).
Num estudo de revisão realizado por Yang et al., 2020 foi observado que a administração de 1,5 a 10 g/dia até 12 semanas de GOS em estudos realizados em adultos saudáveis, aumentou o nível fecal de Bifidobacterium (1).
Efeito da Ingestão de GOS na Intolerância à Lactose
A administração de GOS poderá ser uma estratégia interessante para indivíduos intolerantes à lactose, uma vez que originou alterações na composição da microbiota intestinal, nomeadamente um aumento na abundância relativa de bactérias metabolizadoras de lactose, como Bifidobacterium sp.,Faecalibacterium e Lactobacillus, nomeadamente no estudo realizado por Whisner et al., 2013 (1, 18).
Num ensaio clínico realizado por Azcarate-Peril et al., 2017 foi demonstrado que uma alimentação diária com 5 g de GOS de alta pureza (> 95% GOS) pode melhorar os sintomas de indivíduos intolerantes à lactose, atingindo mesmo a tolerância na maioria (18).
Efeito da Ingestão de GOS no Eixo Intestino-microbiota-cérebro
Em adultos, a microbiota intestinal tem sido relacionada ao autismo e sintomas de ansiedade e depressão. Deste modo, a suplementação prébiótica é vista como uma ferramenta potencial para melhorar a sintomatologia em doenças físicas e mentais (16).
Um estudo duplo-cego, realizado por Johnstone et al., 2021, em mulheres saudáveis dos 18-25 anos e controlado por placebo, demonstrou que a suplementação de GOS durante quatro semanas originou influência ansiolítica no bem-estar emocional, complementada por mudanças na composição da microbiota intestinal com aumento da abundância de Bifdobacterium. Uma vez que as intervenções nutricionais demonstraram fortalecer o eixo intestino-microbiota- cérebro, modificar a microbiota com ingestão de prebióticos, melhoraria a função cerebral e poderia ajudar a reduzir as respostas ao stress e os sintomas de ansiedade e depressão (16).
Efeito da Ingestão de GOS na População Lactente e Adolescente
Relativamente aos lactentes, sabemos que a microbiota intestinal é influenciada por diversos fatores, entre os quais o tipo de parto, tipo de alimentação (amamentação versus fórmula) e estilo de vida da mãe. Bebés nascidos por via vaginal e amamentados possuem uma maior abundância de bifidobactérias. Assim, como forma de se aproximar à composição do leite materno e como alternativa ao mesmo, surgiram fórmulas infantis enriquecidas com GOS, não comprometendo a sua segurança e estabilidade e beneficiando a microbiota dos lactentes alimentados com as mesmas (1, 8).
Deste modo, os resultados de um estudo de revisão realizado por Yang et al., 2020 sugerem que os bebés alimentados com fórmula infantil contendo 4 g de GOS/L tiveram um aumento na abundância de Lactobacillus e uma redução da abundância de Clostridium (1). Em concordância, vários estudos em lactentes demonstraram que as fórmulas lácteas enriquecidas com GOS promoveram o crescimento de bactérias benéficas, como bifidobactérias e lactobacilos, enquanto reduziam a abundância de Clostridium, protegendo os bebés contra episódios infeciosos. Além disso, a frequência das cólicas diminuiu e a consistência das fezes sofreu alterações, tornando-se mais macias (8, 22).
Ainda na revisão anteriormente mencionada, observou-se que no estudo realizado por Whisner et al., 2013 em adolescentes dos dez aos treze anos, a suplementação de 5 ou 10 g/dia de GOS, durante três semanas aumentou a abundância de Bifidobacterium (1).
Efeito da Ingestão de GOS na População Idosa
Em relação à população idosa, sabe-se que o envelhecimento da microbiota intestinal leva a uma diversidade bacteriana alterada, com diminuição na abundância de bactérias benéficas (5). Com o envelhecimento natural do organismo, surgem também alterações imunológicas que resultam do processo de deterioração gradual do sistema imunológico, como a alteração do equilíbrio entre citocinas inflamatórias e anti-inflamatórias favorecendo a produção excessiva de citocinas pró-inflamatórias, juntamente com diminuição da fagocitose e células NK, atividade celular que afeta diretamente a permeabilidade intestinal e promove um aumento do estado inflamatório (5, 25).
Tendo em conta estas alterações, a população idosa é caracterizada como tendo a fermentação sacarolítica diminuída e a fermentação proteolítica aumentada (25).
O facto de a idade ser um fator decisivo na atuação dos prebióticos no microbioma e na expressão das células epiteliais intestinais, foi demonstrado em estudos nos quais o GOS afetou a expressão intestinal de maneira diferente em camundongos jovens em comparação com camundongos velhos (5).
Liu et al., 2017 observou, num estudo numa população com idade superior a 60 anos e sob condições de alto teor de gordura, com uma dose de 1,063 g de β-GOS, um impacto positivo no cólon envelhecido, existindo uma maior quantidade de bactérias benéficas em detrimento de bactérias potencialmente negativas, aumentando a fermentação sacarolítica e modulando a imunidade (25).
No estudo de Yang et al., 2020 é ainda mencionado que a administração de 5,5 g de GOS/dia durante dez semanas em voluntários idosos saudáveis com idades entre os 65 e os 80 anos, aumentou a abundância de Bifidobacterium e Bacteroides (1).
Ainda num estudo de Wilson & Whelan, 2017 com quarenta voluntários idosos, observou-se que uma suplementação de 5,5 g/d β-GOS provocou um aumento significativo de bactérias benéficas, como as bifidobactérias, sem aumentar outras bactérias negativas para a microbiota (6).
Schoemaker et al., 2022 no seu estudo clínico randomizado em idosos que uma dose diária de 9 g de GOS, reportou de igual modo um alívio da obstipação (12).
ANÁLISE CRÍTICA
A dieta pode ter um grande impacto na composição da microbiota humana, tanto a curto, quanto a longo prazo, o que deve abrir novas possibilidades de manipulação da saúde por via da mesma (8).
Nesse âmbito, sabe-se que os prebióticos exercem uma influência notável na melhoria da qualidade da vida humana, fornecendo substrato e promovendo o crescimento de bactérias sacarolíticas específicas que produzem metabolitos benéficos para a saúde intestinal (7, 21). Os prebióticos, nomeadamente os GOS, parecem ser seguros e benéficos para a saúde, apresentando vantagens relativamente à sua produção e armazenamento, podendo ser, desta forma, utilizados como substituto ou em associação com probióticos (21).
A capacidade de normalizar a composição da microbiota intestinal por substâncias dietéticas prebióticas é um procedimento apelativo no controlo e cura de algumas doenças em todas as faixas etárias (8, 21).
Não obstante, são necessários mais estudos de intervenção dietética bem definidos que utilizem uma gama diversificada de indivíduos para entender melhor a variabilidade intra e interindividual entre estes e as suas microbiotas e de que forma respondem a padrões alimentares e componentes alimentares diferentes e específicos.
CONTRIBUIÇÃO DE CADA AUTOR PARA O ARTIGO
AB, FC, MM, MP: Contribuíram igualmente para a elaboração do artigo, nomeadamente na definição de tema e execução da pesquisa bibliográfica, na leitura e seleção da bibliografia obtida e na escrita do manuscrito; ALB: Acompanhou a realização do artigo e realizou a revisão crítica e científica.
