Técnicas de análise de metabólitos

A metabolômica é o estudo sistemático dos metabólitos presentes em sistemas biológicos. As técnicas utilizadas para análise dos metabólitos variam em sensibilidade, especificidade, cobertura metabólica e custo.

A análise de metabólitos em amostras de sangue e urina é um processo fundamental na metabolômica, uma área da ciência que busca identificar e quantificar os produtos do metabolismo presentes em um organismo. Este tipo de análise pode ser utilizado para diagnóstico, monitoramento de doenças, estudos farmacológicos e muito mais.

Um espectrometrista é um profissional especializado no uso de técnicas de espectrometria para analisar e caracterizar a composição química de amostras. A espectrometria é uma ferramenta fundamental na química, física, biologia e ciências dos materiais, e o trabalho do espectrometrista inclui interpretar os dados obtidos para resolver problemas científicos, industriais ou médicos.

Diferentes técnicas tentam identificar os metabólitos dentro de amostras

Aqui está uma descrição de algumas técnicas possíveis, incluindo vantagens e desvantagens:

1. TLC (Cromatografia em Camada Delgada)

• Descrição: Técnica clássica baseada na separação de metabólitos em uma camada fina de sílica ou outro material adsorvente, seguida por visualização com reagentes químicos.

• Vantagens:

  • Simplicidade e baixo custo.

  • Não exige equipamentos complexos.

  • Rápida para triagem de misturas simples.

• Desvantagens:

  • Baixa resolução e sensibilidade.

  • Difícil quantificação precisa.

  • Limitada na detecção de metabólitos menos abundantes (cerca de 40 picos).

Análise de canabinoides na Cannabis (Liu et al., 2020)

2. NMR (Ressonância Magnética Nuclear)

• Descrição: Analisa os núcleos atômicos em um campo magnético forte para identificar a estrutura molecular.

• Vantagens:

  • Fornece informações estruturais detalhadas.

  • Alta reprodutibilidade e não destrutiva.

  • Capaz de quantificar diretamente cerca de 200 metabólitos.

• Desvantagens:

  • Baixa sensibilidade em comparação com MS.

  • Requer grandes volumes de amostras.

  • Alto custo inicial e de manutenção.

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3. GC-MS (Cromatografia Gasosa Acoplada à Espectrometria de Massas)

• Descrição: Separação de compostos voláteis ou volatilizáveis seguida de análise por espectrometria de massas.

• Vantagens:

  • Alta resolução para compostos voláteis.

  • Bases de dados bem estabelecidas para identificação.

  • Detecta cerca de 500 picos de compostos de baixa massa molecular.

• Desvantagens:

  • Limitado a compostos voláteis ou que possam ser derivatizados.

  • Requer etapas de preparo mais elaboradas.

  • Não ideal para metabólitos polares e não voláteis.

4. LC-APCI-MS (Cromatografia Líquida Acoplada à Espectrometria de Massas com Ionização Química à Pressão Atmosférica)

• Descrição: Utiliza cromatografia líquida para separação e APCI para ionização de moléculas menos polares.

• Vantagens:

  • Boa para compostos apolares ou moderadamente polares.

  • Alta especificidade e sensibilidade.

  • Menor dependência de solventes voláteis.

  • Detecta cerca de 1.000 picos.

• Desvantagens:

  • Menos eficiente para compostos muito polares.

  • Equipamento caro e complexo.

  • Menor cobertura em comparação com ESI.

Sensibilidade de diferentes plataformas usadas na metabolômica ( Socolsky,  Whitford, & Sourabié, 2022)

5. LC-ESI(+)MS e LC-ESI(+/-)MS (Cromatografia Líquida Acoplada à Espectrometria de Massas com Ionização por Electrospray em Modos Positivo e Negativo)

• Descrição: Utiliza electrospray para ionizar moléculas em solução, gerando íons positivos (ESI+) ou negativos (ESI-).

• Vantagens:

  • Alta sensibilidade para metabólitos polares e iônicos.

  • Grande cobertura metabólica, especialmente com modos positivo e negativo.

  • Compatível com análises quantitativas e qualitativas.

  • Detecta 6.000 a 11.000 picos.

• Desvantagens:

  • Requer otimização cuidadosa das condições de ionização.

  • Equipamento complexo e caro.

  • Pode sofrer interferência de compostos salinos ou contaminantes.

A maioria das técnicas mencionadas acima, exceto TLC, utiliza espectrometria como ferramenta central para a identificação e quantificação de metabólitos.

A escolha da técnica depende dos objetivos do estudo, do tipo de metabólitos e dos recursos disponíveis. Combinar técnicas pode ser uma abordagem eficaz para aumentar a cobertura metabólica.

Exemplos de aplicações na nutrição

A metabolômica tem aplicações importantes na nutrição, permitindo o estudo detalhado da interação entre dieta, metabolismo e saúde. Aqui estão alguns exemplos concretos:

1. Avaliação do impacto da dieta na saúde

• Exemplo: Identificação de biomarcadores associados ao consumo de alimentos específicos, como polifenóis de frutas, vegetais ou chá verde.

  • Técnica utilizada: LC-ESI(+/-)MS ou NMR para detectar metabólitos específicos de polifenóis ou ácidos graxos.

  • Aplicação prática: Monitoramento de dietas baseadas em plantas e seus efeitos antioxidantes.

2. Monitoramento de deficiências nutricionais

• Exemplo: Avaliação de deficiência de vitaminas ou minerais por meio de metabólitos específicos.

  • Técnica utilizada: LC-MS para detectar metabólitos dependentes de vitamina D ou vitamina B12.

  • Aplicação prática: Diagnóstico precoce de deficiências e orientação de suplementação.

3. Estudo de biomarcadores metabólicos de doenças relacionadas à nutrição

• Exemplo: Identificação de perfis metabólicos associados a doenças como obesidade, diabetes tipo 2 e síndrome metabólica.

  • Técnica utilizada: GC-MS para medir ácidos graxos livres e outros metabólitos lipídicos.

  • Aplicação prática: Desenvolvimento de dietas personalizadas para controle de glicose ou perda de peso.

4. Avaliação de metabolismo pós-prandial

• Exemplo: Estudo das mudanças metabólicas após a ingestão de refeições com diferentes composições (ex.: alta proteína vs. alta gordura).

  • Técnica utilizada: LC-APCI-MS para avaliar metabólitos lipídicos, e NMR para perfis gerais de metabólitos.

  • Aplicação prática: Otimização de dietas baseadas na resposta metabólica individual.

5. Nutrição personalizada

• Exemplo: Determinação de perfis metabólicos individuais para personalizar recomendações dietéticas.

  • Técnica utilizada: LC-ESI-MS e NMR para análise de metabólitos urinários ou plasmáticos.

  • Aplicação prática: Desenvolvimento de programas nutricionais adaptados ao perfil metabólico e genético do paciente.

6. Avaliação da microbiota intestinal e dieta

• Exemplo: Estudo de metabólitos gerados pela microbiota intestinal a partir de fibras alimentares ou polifenóis.

  • Técnica utilizada: GC-MS e LC-MS para detectar ácidos graxos de cadeia curta e metabólitos secundários.

  • Aplicação prática: Identificação de dietas que promovem saúde intestinal.

7. Estudos de envelhecimento e nutrição

• Exemplo: Investigação de metabólitos associados a dietas ricas em antioxidantes e seu impacto no envelhecimento.

  • Técnica utilizada: NMR para detectar metabólitos antioxidantes e produtos de estresse oxidativo.

  • Aplicação prática: Elaboração de estratégias alimentares para retardar o envelhecimento celular.

8. Segurança alimentar e análise de contaminantes

• Exemplo: Identificação de metabólitos tóxicos relacionados a contaminantes alimentares, como micotoxinas ou agrotóxicos.

  • Técnica utilizada: LC-MS e GC-MS para detecção de resíduos em alimentos ou metabólitos tóxicos no corpo.

  • Aplicação prática: Monitoramento da exposição alimentar a contaminantes e suas implicações à saúde.

Exemplos de aplicações na medicina

Na medicina, a metabolômica é amplamente utilizada para diagnóstico, monitoramento de doenças, e personalização de tratamentos, devido à sua capacidade de identificar biomarcadores e mapear alterações metabólicas associadas a diferentes condições de saúde. Aqui estão exemplos concretos:

1. Diagnóstico precoce de doenças

• Exemplo: Identificação de biomarcadores metabólicos para câncer, como ácido 2-hidroxiglutárico em glioblastoma.

  • Técnica utilizada: LC-MS para detectar metabólitos alterados em amostras de sangue ou urina.

  • Aplicação prática: Diagnóstico precoce e acompanhamento da resposta ao tratamento oncológico.

2. Monitoramento de doenças metabólicas

• Exemplo: Detecção de distúrbios metabólicos inatos, como fenilcetonúria, analisando metabólitos acumulados no sangue.

  • Técnica utilizada: GC-MS para análise de aminoácidos e ácidos orgânicos.

  • Aplicação prática: Triagem neonatal e monitoramento contínuo de pacientes com erros inatos do metabolismo.

3. Personalização de tratamentos (Medicina de Precisão)

• Exemplo: Ajuste de tratamentos oncológicos baseado no perfil metabólico do tumor, como a dependência de glutamina em cânceres agressivos.

  • Técnica utilizada: LC-MS para identificar metabólitos específicos do tumor.

  • Aplicação prática: Desenvolvimento de terapias-alvo que inibem vias metabólicas essenciais ao tumor.

4. Diagnóstico e monitoramento de doenças neurodegenerativas

• Exemplo: Identificação de metabólitos associados ao Alzheimer, como alterações em lipídios cerebrais ou metabólitos de neurotransmissores.

  • Técnica utilizada: NMR para perfis metabólicos globais e LC-MS para metabólitos específicos.

  • Aplicação prática: Diagnóstico precoce e acompanhamento do progresso da doença.

5. Identificação de biomarcadores para doenças cardiovasculares

• Exemplo: Detecção de trimetilamina N-óxido (TMAO), um metabólito ligado ao risco de aterosclerose.

  • Técnica utilizada: LC-MS para análise de metabólitos derivados da dieta e da microbiota.

  • Aplicação prática: Prevenção e personalização de terapias para pacientes com alto risco cardiovascular.

6. Monitoramento do impacto de terapias farmacológicas

• Exemplo: Avaliação de toxicidade hepática de medicamentos por meio de metabólitos relacionados à função hepática, como bilirrubina e ácidos biliares.

  • Técnica utilizada: NMR ou LC-MS para análise de perfis metabólicos.

  • Aplicação prática: Ajuste de doses e monitoramento de efeitos colaterais.

7. Estudos de doenças infecciosas

• Exemplo: Identificação de metabólitos específicos produzidos durante infecções, como aqueles associados à tuberculose ou COVID-19.

  • Técnica utilizada: LC-MS e GC-MS para análise de metabólitos relacionados à resposta imunológica.

  • Aplicação prática: Diagnóstico rápido e monitoramento da gravidade da doença.

8. Investigação de microbiota e saúde sistêmica

• Exemplo: Análise de ácidos graxos de cadeia curta (AGCCs) produzidos pela microbiota e seu impacto em condições como doenças inflamatórias intestinais ou obesidade.

  • Técnica utilizada: GC-MS para detectar AGCCs como butirato e propionato.

  • Aplicação prática: Desenvolvimento de intervenções probióticas ou prebióticas para equilibrar a microbiota.

9. Estudos de doenças autoimunes

• Exemplo: Identificação de perfis metabólicos específicos de pacientes com lúpus eritematoso sistêmico (LES).

  • Técnica utilizada: LC-MS para análise de metabólitos lipídicos e oxidativos.

  • Aplicação prática: Desenvolvimento de estratégias para monitorar a atividade da doença e prever surtos.

10. Diagnóstico de doenças raras

• Exemplo: Descoberta de metabólitos específicos para condições raras, como a Doença de Niemann-Pick.

  • Técnica utilizada: LC-MS para análise de esfingolipídios e colesterol.

  • Aplicação prática: Facilitação de diagnósticos rápidos e precisos, permitindo tratamento precoce.

11. Pesquisa em envelhecimento e longevidade

• Exemplo: Identificação de metabólitos associados ao envelhecimento saudável, como antioxidantes endógenos.

  • Técnica utilizada: NMR para análise metabólica global.

  • Aplicação prática: Desenvolvimento de intervenções para retardar o envelhecimento celular e prevenir doenças associadas.

A metabolômica médica é fundamental para diagnóstico precoce, estratificação de risco, e medicina personalizada, promovendo tratamentos mais eficazes e menos invasivos. Ela complementa outras abordagens "ômicas" (como genômica e proteômica), fornecendo informações diretamente ligadas ao estado funcional do organismo.

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Alimentação e suplementação para fertilidade

A fertilidade de homens e mulheres cai com a idade. A idade fértil refere-se ao período da vida de uma pessoa em que ela tem maior capacidade biológica de reproduzir. A fertilidade está diretamente relacionada a fatores biológicos, como a saúde dos órgãos reprodutivos, níveis hormonais, estilo de vida e genética.

Idade fértil nas mulheres

Nas mulheres, a fertilidade é mais alta entre os 20 e 30 anos, com um declínio gradual a partir dos 30 e mais acentuado após os 35 anos. Isso ocorre devido à diminuição na qualidade e quantidade dos óvulos disponíveis (reserva ovariana). Em média:

• 20 a 30 anos: Alta fertilidade.

• 31 a 35 anos: Fertilidade começa a diminuir.

• 35 a 40 anos: Declínio mais rápido.

• 40 anos ou mais: Fertilidade significativamente reduzida, mas ainda possível (com maiores riscos e dificuldade).

Idade fértil nos homens

Nos homens, a fertilidade é mais estável ao longo da vida, com maior capacidade reprodutiva geralmente até os 50 anos. No entanto:

• A partir dos 40-50 anos, a qualidade do sêmen pode diminuir, com impactos na motilidade e no DNA dos espermatozoides.

• Apesar disso, muitos homens podem ser férteis até idades avançadas.

Fatores que influenciam a fertilidade

Independentemente da idade, outros fatores podem influenciar a fertilidade:

• Saúde geral: Doenças, obesidade e hábitos prejudiciais, como tabagismo e consumo excessivo de álcool, podem afetar a fertilidade.

• Estilo de vida: Alimentação, prática de exercícios e estresse desempenham um papel importante.

• Fatores genéticos e condições médicas (como endometriose ou baixa contagem de espermatozoides).

Está pensando em engravidar? Adote uma dieta balanceada e rica em nutrientes.

• Grãos integrais: Evite cereais refinados e aposte pelos integrais pois fornecem energia estável e nutrientes importantes como vitaminas do complexo B.

• Proteínas magras: Priorize carnes magras, aves, peixes ricos em ômega-3 (como salmão), ovos e fontes vegetais como lentilhas e grão-de-bico.

• Frutas e vegetais variados: Ricos em antioxidantes, que combatem o estresse oxidativo e protegem os óvulos e espermatozoides. Exemplos incluem frutas cítricas, abacate, morango, espinafre e brócolis.

• Gorduras saudáveis: Inclua abacate, azeite de oliva extra virgem, castanhas e sementes para melhorar a qualidade celular.

• Laticínios integrais: Estudos indicam que o consumo moderado de laticínios integrais pode beneficiar a fertilidade, mas evite exageros.

Limite alimentos prejudiciais:

• Reduza o consumo de açúcares refinados e alimentos ultraprocessados, pois aumentam os níveis de insulina e prejudicam a implantação.

• Evite gorduras trans (presentes em margarinas e alimentos industrializados).

• Modere o consumo de cafeína (não mais que 200-300 mg/dia) e evite álcool durante o tratamento.

Suplementação para fertilidade

A suplementação deve ser feita com acompanhamento nutricional, pois as necessidades podem variar. No entanto, alguns nutrientes são amplamente recomendados:

Mínimo para mulheres

1. Ácido fólico: Essencial para prevenir defeitos do tubo neural e melhorar a qualidade dos óvulos.

2. Vitamina D: Deficiências estão associadas a menor taxa de sucesso na FIV.

3. Coenzima Q10: Melhora a qualidade dos óvulos, especialmente em mulheres acima de 35 anos.

4. Ômega-3: Ajuda a reduzir a inflamação e melhora o ambiente uterino.

5. Mio-inositol: Indicado para mulheres com síndrome dos ovários policísticos (SOP), pois regula os hormônios e melhora a qualidade dos óvulos.

6. Antioxidantes como vitamina C e E: Protegem os óvulos contra danos oxidativos.

7. Colina: a colina tem um papel significativo em várias fases da saúde reprodutiva, especialmente em mulheres que estão passando por tratamentos como a inseminação artificial (IA). Falei sobre ela neste outro artigo.

Mínimo para homens

1. Zinco com vitamina C: Melhora a produção de testosterona e a qualidade do esperma.

2. Selênio: Essencial para a saúde dos espermatozoides.

3. L-carnitina: Apoia a motilidade e energia dos espermatozoides.

4. Coenzima Q10: Beneficia a qualidade espermática.

5. Complexo B (com B12 extra): Crucial para a produção e integridade do DNA do esperma.

Estilo de vida complementar

• Manutenção do peso ideal: O excesso ou insuficiência de peso pode prejudicar a fertilidade.

• Hidratação adequada: Beber pelo menos 2 litros de água por dia.

• Redução do estresse: Práticas como ioga, meditação e terapia podem melhorar os resultados.

• Atividade física moderada: Exercícios leves e regulares ajudam na circulação e no equilíbrio hormonal.

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Microbiota no Parkinson

Akkermansia muciniphila é uma bactéria comensal do trato gastrointestinal humano, descoberta em 2004, pertencente ao filo Verrucomicrobia. Ela desempenha um papel fundamental na saúde intestinal, especialmente por degradar a mucina, uma proteína presente no muco que reveste o intestino.

Características principais:

1. Habitat e função:

   • Vive na camada de muco que reveste o intestino.

   • Contribui para a manutenção da integridade da barreira intestinal ao ajudar na regulação do muco e na interação saudável entre o sistema imunológico e a microbiota intestinal.

2. Efeitos benéficos:

   • Associada à melhora da saúde metabólica, redução de inflamação e proteção contra obesidade e diabetes tipo 2.

   • Aumenta a produção de ácidos graxos de cadeia curta, como o acetato e propionato, que possuem benefícios anti-inflamatórios e regulatórios.

3. Condições prejudiciais:

   • Enquanto uma redução de A. muciniphila está relacionada a doenças metabólicas e inflamação, um aumento excessivo foi observado em algumas condições, como a doença de Parkinson, possivelmente contribuindo para disfunções celulares no intestino.

4. Potencial terapêutico:

   • Estudos sugerem que a suplementação de A. muciniphila pode ser usada como um probiótico para melhorar condições metabólicas e inflamatórias, mas seu papel em doenças neurodegenerativas, como o Parkinson, ainda precisa ser melhor compreendido.

Estudo publicado em 2022 explorou a relação entre a bactéria Akkermansia muciniphila e a doença de Parkinson, especialmente como essa bactéria pode induzir efeitos negativos em células enteroendócrinas (EECs) que possuem propriedades semelhantes a neurônios (Amorim Neto et al., 2022).

Amorim Neto et al., 2022

Principais descobertas:

1. Presença de A. muciniphila em pacientes com Parkinson: Níveis elevados dessa bactéria foram encontrados em amostras fecais de indivíduos com a doença.

2. Efeitos em células: O meio condicionado pela A. muciniphila (sem mucina) foi capaz de:

   • Sobrecarregar as mitocôndrias com cálcio;

   • Aumentar a produção de espécies reativas de oxigênio (ROS);

   • Induzir a agregação da proteína alfa-sinucleína (relacionada ao Parkinson).

3. Mecanismo molecular:

   • A secreção de proteínas específicas pela bactéria modula receptores nas células, causando um desequilíbrio de cálcio.

   • Esse processo resulta em estresse mitocondrial e na formação de agregados de alfa-sinucleína, marcadores da patologia de Parkinson.

4. Resultados em camundongos: A administração oral de A. muciniphila em camundongos idosos aumentou a agregação de alfa-sinucleína nas células enteroendócrinas, mas sem causar déficits motores aparentes.

Implicações:

Esses achados reforçam a conexão intestino-cérebro e sugerem que mudanças na microbiota intestinal, como o aumento de A. muciniphila, podem estar ligadas ao início ou progressão do Parkinson. Estratégias para regular o microbioma intestinal podem, no futuro, contribuir para tratamentos ou prevenção da doença.

Nota final:

O estudo é um passo importante para entender o papel da microbiota no Parkinson, mas mais pesquisas são necessárias para confirmar esses efeitos em modelos mais complexos e avaliar possíveis intervenções terapêuticas.

Assim, nem suplementos de Akkermansia, nem suplementos que aumentem Akkermansia, como o fitoativo AKKERMAT® são indicados no Parkinson.

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