Quando dizemos “fibra alimentar” estamos, na verdade, nos referindo a um grupo diversificado de carboidratos não digeríveis que diferem em estrutura, características físico-químicas e efeitos fisiológicos. Cada tipo de fibra alimentar tende a alimentar diferentes microorganismos que fazem parte da microbiota intestinal.
O que é a microbiota intestinal?
O termo microbiota intestinal refere-se a um ecossistema altamente complexo, variado e dinâmico que difere consideravelmente entre indivíduos e em resposta a factores extrínsecos e intrínsecos. Em outras palavras, é a coleção de todos os microorganismos que residem dentro do intestino, incluindo bactérias, archaea, protistas, fungos e vírus. Além da microbiota intestinal, existe a microbiota da pele, da boca, das narinas, da vagina…
Acredita-se que a composição da microbiota seja principalmente estável na idade adulta, mas são observadas mudanças na composição do microbioma em resposta a perturbações dietéticas, uso de medicamentos e estresse. O microbioma é outro termo importante e refere-se ao agregado de todo o material genético da microbiota.
A qualidade da microbiota influencia muito a saúde não só intestinal, mas de forma geral. Uma dieta variada é muito importante para que as bactérias boas do intestino tenham alimento suficiente para se desenvolverem. Existe muita interação entre espécies e grupos bacterianos no intestino; alguns colaborando no metabolismo de carboidratos e outras moléculas. A competição entre espécies de bactérias boas e aquelas causadoras de doenças intestinais pode ocorrer pela produção de bacteriocinas, metabólitos inibitórios e mudanças no pH, bem como pela ocupação e bloqueio de sítios de ligação em partículas de alimentos e mucosas.
A formação da microbiota
A dieta no início da vida, tanto a amamentação como o desmame, desempenha claramente um papel importante na colonização intestinal do bebê. Com a introdução de outros alimentos na dieta (frutas, verduras, cereais) a microbiota diversifica-se mais e mais. Um dos componentes mais importantes da dieta e que garantirá uma microbiota saudável é o das fibras alimentares.
Entre as fibras estão polímeros de carboidratos dentro das estruturas da parede celular vegetal que escapam da digestão e absorção no intestino delgado, polissacarídeos não digeríveis que não estão situados nas paredes celulares das plantas, incluindo polissacarídeos de armazenamento (galactomananos), exsudados (goma arábica) e mucilagens (ispagula). Há também uma proporção significativa de amido na dieta (aproximadamente 10%) que é resistente à digestão (amido resistente) por ficar preso na semente, na estrutura celular da planta ou de outra forma estruturalmente indisponível para a amilase no intestino. Além disso, existem carboidratos não digeríveis menores nos alimentos, como os oligossacarídeos, incluindo os da inulina. Outros carboidratos não digeríveis podem ser sintetizados quimicamente ou modificados a partir de carboidratos existentes, incluindo amido.
Existem também moléculas não-carboidratos, como a lignina e os polifenóis não extraíveis, que são difíceis de separar da fibra e que, além disso, influenciam e são metabolizados pela microbiota intestinal. Assim, as fibras dietéticas incluem:
Polissacarídeos não amiláceos, todos os amidos resistentes, todos os oligossacarídeos não digeríveis com três ou mais unidades monoméricas e outros componentes não digeríveis, mas quantitativamente menores, que estão associados aos polissacarídeos das fibras alimentares, especialmente a lignina.
Na União Europeia são descritas três categorias às quais as substâncias classificadas como fibra alimentar devem pertencer:
• polímeros de carboidratos comestíveis que ocorrem naturalmente nos alimentos consumidos,
• polímeros de carboidratos comestíveis que foram obtidos a partir de matérias-primas alimentares por processos físicos, enzimáticos ou químicos meios e que tenham um efeito fisiológico benéfico demonstrado por evidências científicas geralmente aceitas e
• polímeros de hidratos de carbono sintéticos comestíveis que tenham um efeito fisiológico benéfico demonstrado por evidências científicas geralmente aceites.
Ingestão recomendada de fibra
As diretrizes dietéticas atuais recomendam que os adultos consumam pelo menos 30 g de fibra diariamente. No ocidente, a média de ingestão é de cerca de 19g ao dia. Mesmo quando a recomendação diária de 30 g é atingida, muitas pessoas não consomem uma variedade de fibras capaz de manter uma boa diversidade de bactérias boas no intestino.
Idealmente, a ingestão de fibras deve ser proveniente de uma variedade de alimentos diferentes ao longo do dia, que fornecerão uma variedade de combustíveis e nutrientes para a microbiota e promoverão a diversidade bacteriana. Contudo, existem indivíduos com baixo acesso a frutas e verduras, outros indivíduos que possuem aversão a estes alimentos, além daqueles que apresentam dor, diarreia ou outros sintomas intestinais relacionados à produção de gases microbianos, desencorajando-os na ingestão de fibras.
Nestes casos, suplementos contendo fibras (incluindo as menos fermentativas), são muito interessantes. Mas é importante nos atentarmos ao fato das fibras não serem todas iguais em estrutura físico-química, solubilidade, presença na matriz alimentar, fonte (natural ou sintética), grau de pureza e dose recomendada.
Classificação das fibras
Tradicionalmente, as fibras são classificadas com base na solubilidade; as fibras solúveis incluem pectina, β-glucano e fibra de aveia, e as fibras insolúveis incluem celulose, farelo de trigo e amido resistente. A solubilidade não determina necessariamente como uma fibra se comportará no intestino.
Nem todas as fibras solúveis compartilham as mesmas propriedades físico-químicas e o mesmo ocorre com as fibras insolúveis. Em termos gerais, quando fibras solúveis como a pectina e o β-glucano se misturam com água, tornam-se viscosas (em graus variados, dependendo da fibra e da dose). Essa viscosidade determina em grande parte os efeitos das fibras solúveis na saúde, como a moderação dos níveis de glicose e colesterol no sangue, reduzindo a taxa de absorção no intestino delgado.
No entanto, os ácidos graxos de cadeia curta (AGCC) produzidos no cólon a partir da fermentação da fibra alimentar também podem impactar muitos aspectos do metabolismo lipídico e da glicose através da interação com os receptores FFAR2 e 3 ativados pelos AGCC no intestino, pâncreas e tecidos adiposos, ou influenciando o metabolismo do fígado.
As fibras insolúveis também podem reter água, mas não tanto quanto as fibras solúveis viscosas, como mucliagens e β-glucano. Isso pode ser benéfico para normalizar a forma das fezes e prevenir a constipação se a fibra não estiver totalmente fermentada no cólon. A mucilagem é um grande espessante de fezes, enquanto a pectina e a goma guar não o são, pois são mais facilmente fermentadas no cólon proximal e sua capacidade de retenção de água é perdida. Já o farelo de trigo é menos fermentado, por isso a sua presença no cólon pode estimular a propulsão e aumentar a produção de fezes, com uma capacidade de retenção de água relativamente baixa.
Fontes de fibras
Alimentos ricos em fibras, como cereais, legumes, leguminosas, frutas e vegetais, geralmente contêm uma mistura de fibras solúveis e insolúveis em diferentes proporções. Os alimentos com adição de fibra podem ter um ou vários tipos diferentes de fibra solúvel ou insolúvel adicionados por razões funcionais, estruturais ou sensoriais. A matriz alimentar estrutural determinará o impacto que a fibra tem no intestino e quão acessível ela é à microbiota intestinal para fermentação. A estrutura dos alimentos vegetais pode diferir da estrutura dos alimentos processados neste sentido. As fibras nos alimentos vegetais podem estar fortemente integradas na matriz estrutural da parede celular vegetal, ligadas a minerais, polifenóis ou combinadas quimicamente a outros componentes, limitando a exposição ao lúmen intestinal e à microbiota intestinal.
Por outro lado, em alguns alimentos processados, as fibras têm maior probabilidade de se dispersarem por toda a estrutura do alimento, facilitando o acesso e a degradação das bactérias. As fibras dispersas pelos alimentos ficarão mais expostas ao conteúdo da luz intestinal. Isto pode significar que têm um impacto aumentado sobre outros componentes dietéticos presentes no intestino e um maior potencial para exercer atividade osmótica einfluenciar a motilidade.
Oligossacarídeos de baixo peso molecular e oligossacarídeos fermentáveis, dissacarídeos, monossacarídeos e polióis, frequentemente usados em produtos alimentícios, mas também encontrados em frutas, legumes, trigo e cebola, terão um efeito osmótico maior no intestino do que fibras de alto peso molecular. Isto pode levar ao aumento da retenção de água no intestino, o que pode induzir sintomas em indivíduos, como aqueles com síndrome do intestino irritável, que são mais sensíveis ao aumento da pressão luminal. A acessibilidade da fibra em um alimento também determinará se podem ocorrer quaisquer interações físico-químicas entre as diferentes fibras.
A fibra está cada vez mais presente em alimentos processados com redução de açúcar/gordura e em alternativas de carne à base de plantas, onde a fibra é usada para fornecer textura e simular as propriedades sensoriais ou funcionais do ingrediente reduzido ou substituído. O uso de fibras com propriedades prebióticas, como inulina, FOS ou galacto-oligossacarídeos, em produtos alimentares ou suplementos também está se tornando mais popular à medida que crescem as evidências que apoiam os benefícios para a saúde da interação entre essas fibras e a microbiota intestinal.
Tanto a dose global como os tipos de fibra consumidos são importantes quando se considera o impacto na função intestinal. O peso exato da fibra pode ser menos importante do que o tipo de fibra consumida quando se consideram os efeitos individuais na saúde. Por exemplo, o β-glucano reduz os lipídios plasmáticos, enquanto o farelo de trigo pode ter muito menos efeito neste sentido.
Da mesma forma, o β-glucano é facilmente fermentado pela microbiota, enquanto o farelo de trigo pode ser apenas parcialmente fermentado. Você não pode igualar esses efeitos ao número total de g de fibra. β-glucanos e pectina são geralmente encontrados em cereais e grãos, aveia, frutas cítricas e maçãs, respectivamente.
No intestino grosso as fibras podem interagir umas com as outras. Assim, as combinações de fibras numa refeição podem afectar a microbiota de forma diferente de cada fibra consumida isoladamente. Por outro lado, a fibra presente no cólon em qualquer momento pode ser um acúmulo de fibra consumida ao longo de dias em diferentes refeições, dependendo do tempo de trânsito do indivíduo. O período de tempo que uma fibra permanece no cólon dependerá de muitos fatores, incluindo a fermentabilidade e as características físico-químicas da própria fibra e de outras fibras, e a presença de outros componentes dietéticos, incluindo água no cólon.
Impacto das fibra na microbiota intestinal
A fibra dietética é importante para a microbiota intestinal e para o funcionamento intestinal de várias maneiras diferentes. Como principal fonte de combustível para a fermentação bacteriana, a fibra promove o crescimento de populações bacterianas no intestino e estimula a produção de metabólitos benéficos, como AGCC e ácidos fenólicos bioativos. A fibra também é uma fonte de estruturas moleculares e fornece uma superfície sólida à qual as bactérias se ligam. Isto aumenta a capacidade das bactérias permanecerem no intestino e pode ser importante na produção de biofilmes.
Além disso, a fibra dietética funciona como modulador da motilidade intestinal. A fibra viscosa, ao retardar a mistura do conteúdo do intestino delgado e reduzir a absorção de uma variedade de moléculas, incluindo glicose, gorduras, polifenóis, cálcio e magnésio, pode trazer mais material para o intestino grosso do que o contido na própria fibra. Fibras mal fermentadas podem acelerar a motilidade, o que por sua vez pode reduzir o tempo disponível para fermentação e absorção de produtos microbianos. A presença de fibras também pode influenciar a espessura da camada mucosa intestinal, a eficiência da mistura luminal e a força do músculo liso .
Ácidos graxos de cadeia curta (SCFA, em inglês) impactam beneficamente a espessura e a integridade da mucosa intestinal através da indução da cicatrização da mucosa e da supressão da inflamação. Quando falta fibra na dieta, as bactérias degradam a camada de muco do cólon. Quando a dieta é rica em fibras, a proporção de bactérias degradadoras do muco diminui e a espessura da camada de muco do cólon é restabelecida. A presença de restos não fermentados e fibras com partículas grandes, como farelo de trigo, estimulará a motilidade colônica em todo o cólon (Thomson, Garcia, & Edwards, 2021)
As fibras individuais, se consumidas em quantidades suficientes, podem selecionar certas espécies bacterianas, principalmente atuando como fonte de energia para essas espécies. Ou seja, as fibras possuem efeitos prebióticos na microbiota. Os prebióticos são essencialmente ingredientes alimentares não digeríveis que podem conferir efeitos benéficos à saúde do consumidor, estimulando seletivamente o crescimento e/ou atividade de certas bactérias do cólon, na maioria dos casos aumentando os níveis de bifidobactérias ou lactobacilos.
Outras moléculas metabolizadas pelas bactérias, incluindo polifenóis e ácidos fenólicos, também podem atuar para aumentar ou inibir espécies bacterianas individuais. Ter uma diversidade de fibras na dieta promoverá uma população bacteriana mais diversificada e potencialmente mais estável. Isto é crucial para manter uma camada de muco colônico saudável que desempenha papéis importantes na defesa de patógenos, na proteção das células intestinais contra danos mecânicos e químicos e na manutenção da homeostase intestinal. Quando a dieta carece de fibras, a proporção de bactérias degradadoras do muco aumenta, reduzindo a espessura da camada de muco, o que compromete a sua funcionalidade. Se a dieta for rica em fibras, a qualidade da microbiota intestinal melhora (maior diversidade, estabilidade e redução de bactérias degradadoras do muco) e a camada de muco é restabelecida.
Para ser classificada como prebiótica, uma fibra deve demonstrar ser utilizada seletivamente pelos microrganismos hospedeiros, conferindo um benefício à saúde. As fibras mais extensivamente estudadas e classificadas como prebióticos são a inulina, os fruto-oligossacarídeos (FOS) e os galacto-oligossacarídeos (GOS). As fontes naturais dessas fibras incluem raiz de chicória, alcachofra de Jerusalém, trigo, cebola, alho e feijão. Os GOS também ocorrem naturalmente no leite humano.
Para promover uma população diversificada e estável da microbiota intestinal, a dieta deve ser rica numa seleção diversificada de fibras. Os alimentos que consumimos devem conter uma gama de fibras com diferentes propriedades físico-químicas: solubilidade, viscosidade, capacidade de retenção de água, capacidade de ligação, fermentabilidade, composição de monossacarídeos, peso molecular e comprimento da cadeia. Muitos alimentos fibrosos também contêm moléculas bioativas, como os polifenóis, que promovem a diversidade bacteriana no intestino, por ex. frutas vermelhas, cacau em pó e chocolate amargo, feijões e frutas, incluindo groselhas, ameixas e maçãs (Thomson, Garcia, & Edwards, 2021)
Fermentação das fibras
Os oligossacarídeos e a lactulose são rapidamente fermentados, enquanto a celulose dificilmente é fermentada. Geralmente, as fibras solúveis são fermentadas mais rapidamente do que as fibras insolúveis, no entanto, isto não se aplica ao gelano de fibra solúvel, que é fracamente fermentado. Grande parte da variação será devida à composição da microbiota.
Os AGCC são produtos da fermentação. A proporção de acetato é aumentada pela fermentação da pectina, a proporção de propionato é aumentada por β-glucano, pirodextrinas e laminarinas, entre outros, enquanto o amido resistente e o FOS aumentam a proporção molar de butirato. As razões para esta seletividade não são claras.
Os efeitos dos AGCC produzidos são também diferentes. O butirato é o principal combustível para os colonócitos e tem potenciais funções anti-inflamatórias e anticancerígenas. O acetato e o propionato podem influenciar a saciedade através da estimulação da energia acoplada à proteína G, receptores FFAR2, promovendo a liberação dos hormônios PYY e GLP-1. O acetato também pode aumentar a lipogênese hepática, enquanto o propionato pode inibir a síntese de colesterol e lipídios, aumentar a proliferação de células intestinais e aumentar a sensibilidade à insulina.
Os polifenóis frequentemente associados às fibras são metabolizados pelas bactérias em uma variedade de ácidos fenólicos, como o ácido 3,4-dihidroxifenilacético da quercetina, que pode influenciar funções-chave no corpo, como inibição da agregação plaquetária, supressão de citocinas pró-inflamatórias e inibição da glicação de proteínas. Muitos pesquisadores também estão interessados na forma como os produtos microbianos bioativos influenciam o eixo intestino-cérebro.