Os pesquisadores descobrem como a enzima bacteriana remove os carboidratos da carne que causam inflamação

A maioria dos mamíferos produz naturalmente um carboidrato conhecido como Neu5Gc-; os humanos não. Contudo, quando comemos carne vermelha, Neu5Gc animal é incorporado em nossos tecidos. À medida que o carboidrato se acumula, nossos sistemas imunológicos tratam Neu5Gc como um invasor estrangeiro, gerando anticorpos contra ele. É por isso que dietas ricas em carne vermelha estão associadas a inflamação crônica e doenças relacionadas, como câncer de cólon e aterosclerose.

Pesquisadores da Escola de Medicina de San Diego da Universidade da Califórnia descobriram recentemente como as bactérias intestinais empregam enzimas para retirar de nossas células o conteúdo de Neu5Gc para que possam se deliciar com os açúcares subjacentes, e ao fazer isso, liberar o carboidrato na corrente sanguínea.

O estudo, publicado em 23 de setembro, 2019 em Nature Microbiology , introduz a possibilidade de usar essas enzimas bacterianas, chamadas sialidases, para limpar Neu5Gc de nossos tecidos e potencialmente remover o carboidrato da carne vermelha antes de ser consumido.

Esperamos que essa abordagem possa ser usada como uma espécie de probiótico ou prebiótico para ajudar a reduzir a inflamação e o risco de doenças inflamatórias -; sem abrir mão do bife. "

Karsten Zengler, PhD, professor de pediatria e bioengenharia, UC San Diego e autor sênior

Os cientistas sabem há décadas que o câncer de cólon e a aterosclerose são mais comuns em pessoas que comem muita carne vermelha, mas não em carnívoros não humanos. Neu5Gc foi implicado como a ligação entre o consumo de carne vermelha e essas doenças humanas em estudos anteriores do coautor do estudo Ajit Varki, MD, Distinto Professor de Medicina e Medicina Celular e Molecular na UC San Diego School of Medicine, e colegas. Eles mostraram que Neu5Gc dietético promove inflamação, tumores e aterosclerose em camundongos deficientes em Neu5Gc (humanizados).

Em seu último estudo, A equipe de Zengler usou ratos humanizados semelhantes (modelos de ratos que foram geneticamente modificados para refletir a biologia humana de alguma forma) para determinar como a dieta influencia a composição dos microbiomas -; comunidades de micróbios, particularmente bactérias -; vivendo no intestino. Os ratos foram alimentados com uma dieta de carne vermelha rica em Neu5Gc ou uma das duas dietas de controle que não continham carboidratos.

Geral, a dieta semelhante à carne vermelha foi associada a menos diversidade bacteriana nos microbiomas intestinais dos camundongos. No entanto, havia vários tipos de bactérias que eram mais abundantes no intestino dos ratos alimentados com Neu5Gc do que os que não consumiam o carboidrato relacionado à carne. Um deles foi Bacteroides , um tipo de bactéria conhecida por sobreviver com carboidratos.

Mais especificamente, uma Bacteroides a enzima era especialmente abundante nos camundongos alimentados com Neu5Gc -; um novo tipo de sialidase que cliva Neu5Gc das células.

Para determinar como os resultados do mouse podem ser traduzidos para os humanos, Zengler originalmente esperava realizar um estudo em que as pessoas comeriam uma dieta vegetariana por dois meses, em seguida, mude para o consumo de carne por dois meses, ao mesmo tempo, a equipe rastreava como seus microbiomas intestinais e sialidases mudavam. Em vez de lançar tal estudo, o que teria sido caro, Zengler descobriu um experimento que ocorre naturalmente no estilo de vida dos Hadza, um grupo indígena de caçadores-coletores que vive em uma região remota da Tanzânia, na África Oriental. Na estação seca, os hadza caçam e comem carne. Na estação chuvosa, eles não podem caçar e, em vez disso, confiar em uma dieta basicamente de frutas vermelhas e mel.

Outros grupos de pesquisa já estudaram os Hadza e seus microbiomas. Examinando dados genômicos publicamente disponíveis de bactérias intestinais Hadza ao longo do tempo, A equipe de Zengler percebeu que Bacteroides contendo o gene da sialidase eram pelo menos duas vezes mais abundantes durante a estação seca (consumo de carne), em comparação com a estação chuvosa.

Mas só porque os genes da sialidase estão presentes não significa necessariamente que também estejam ativos. Assim, os pesquisadores sintetizaram o gene da sialidase bacteriana Hadza e produziram a enzima em laboratório. A sialidase resultante era ativa e preferia Neu5Gc não humano em relação a carboidratos humanos semelhantes.

Zengler então deu um passo adiante no estudo:para o supermercado. Sua equipe comprou bife e linguiça de porco em uma loja local e trouxe de volta para o laboratório. Eles esfregaram sua sialidase feita em laboratório na carne e, com certeza, a maior parte do Neu5Gc saiu imediatamente.

"A abordagem ainda não é perfeita -; a enzima sialidase prefere clivar Neu5Gc, mas ainda cliva um pouco de um carboidrato humano semelhante, "disse Zengler, que também é membro do corpo docente do Center for Microbiome Innovation da UC San Diego.

Ele e sua equipe agora estão trabalhando para otimizar a enzima para aumentar sua especificidade. A equipe também quer explorar métodos para produzir a enzima em massa e explorar ainda mais seu potencial para prevenir inflamação e doenças inflamatórias.

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