Hot Talks Parte 7 de 7: Especialista Kostas Mountzouris - Como medir o estresse oxidativo e a inflamação?

Phytobiotics: Bom dia, Kostas, agradeço por ter aceitado o convite para trocar ideias sobre um tópico interessante, porém desafiador: Como medir o estresse oxidativo e a inflamação em animais de produção.

A medição de uma defesa imunológica, incluindo processos inflamatórios e oxidativos, não é simples. Ao contrário do crescimento, do consumo de ração ou da FCR, não podemos simplesmente aplicar uma única métrica que forneça um valor numérico claro. Para entrar no assunto, você poderia explicar a relação entre o estresse oxidativo e a inflamação?

Kostas Mountzouris: Obrigado, Tobias, pelo convite. Em relação à sua pergunta, primeiramente vamos considerar que a geração controlada de espécies reativas de oxigênio (ROS) e moléculas inflamatórias é fisiológica durante o metabolismo e a função celular. Por exemplo, sabe-se que o intestino saudável está em um estado de inflamação leve e contínua, por meio do qual as células intestinais neutralizam os desafios e mantêm a homeostase intestinal.

No entanto, sempre que a concentração celular de ROS excede a capacidade antioxidante do animal, ocorre uma desregulação do status redox intracelular. Esse último, se não for pronta e adequadamente controlado, levará ao estresse oxidativo. Por sua vez, o estresse oxidativo resultará em oxidação de proteínas celulares e peroxidação de lipídios, danos ao DNA e ativação do fator de transcrição NF-κB. Esse último regula as respostas imunológicas celulares à infecção e ao estresse oxidativo de ordem superior, induzindo a expressão de vários genes pró-inflamatórios. A resposta pró-inflamatória, se não for regulada, pode levar a uma inflamação moderada a grave, resultando em danos aos tecidos e falência de órgãos. Felizmente, os animais possuem um sistema de defesa antioxidante e de desintoxicação inato, dominado pelo fator de transcrição Nrf2, adequado para combater o estresse oxidativo e a inflamação.

PB: Esses mecanismos ocorrem em todas as partes do corpo?

KM: De fato, a literatura científica contemporânea fornece evidências de que eles ocorrem em todas as partes do corpo, como no fígado, intestino, pulmões, rins e plasma.

PB: Há um ditado que diz que “toda saúde começa no intestino”. Suas pesquisas nas últimas décadas confirmam isso, considerando que os desafios oxidativos/inflamatórios geralmente aparecem no TGI?

KM: Sim. O intestino está na linha de frente da exposição e em contato com estressores desafiadores de origem alimentar e ambiental (por exemplo, xenobióticos, patógenos, calor). Por exemplo, no intestino, o estresse oxidativo afeta negativamente as proteínas de junção estreita que reforçam a barreira intestinal, abrindo caminho para o aumento da permeabilidade paracelular e da translocação microbiana. Isso pode levar a uma grave inflamação local e sistêmica. Portanto, é importante que os estressores sejam prontamente e eficazmente neutralizados no nível intestinal. Nesse sentido, a estimulação e a ativação imediata das vias de sinalização celular endógena relacionadas ao sistema de defesa antioxidante e desintoxicante inato são fundamentais.

PB: Quais são os possíveis mecanismos pelos quais o animal neutraliza o estresse oxidativo?

KM: Os animais podem neutralizar o estresse oxidativo por meio de mecanismos diretos e indiretos. O mecanismo direto envolve a inativação de radicais livres por compostos antioxidantes da dieta, como vitaminas, fitoquímicos, minerais, carotenoides e cofatores, como o ácido fólico. O mecanismo indireto envolve a ativação induzida de duas vias de sinalização conhecidas como AhR e Nrf2, responsáveis pela expressão gênica de enzimas citoprotetoras com funções desintoxicantes, antioxidantes e anti-inflamatórias. AhR significa “receptor de hidrocarboneto de arila” e Nrf2 é a abreviação de “fator nuclear eritroide 2 relacionado ao fator 2”.

PB: Aprofundando-se mais no assunto, você pode explicar o AhR e o Nrf2 em termos simples?

KM: O AhR e o Nrf2 são fatores de transcrição das vias de sinalização celular endógena relacionadas ao sistema inato de desintoxicação e defesa antioxidante. Eles funcionam como interruptores que ligam/desligam os mecanismos de proteção celular contra o estresse oxidativo e a inflamação. Por exemplo, o interruptor AhR mobiliza uma via responsável pela desintoxicação de compostos xenobióticos, como dioxinas, micotoxinas, fitoquímicos nocivos e patógenos bacterianos. Por outro lado, o Nrf2 é um fator de transcrição crítico sensível a redox, conhecido como o principal regulador da defesa celular contra a oxidação e a inflamação. Essencialmente, quando o Nrf2 é ativado, ele aciona a transcrição do gene de uma bateria de poderosas enzimas antioxidantes, desintoxicantes e anti-inflamatórias que combatem o estresse oxidativo e a inflamação.

PB: Os mecanismos antioxidantes e anti-inflamatórios são distribuídos uniformemente em todos os segmentos do trato intestinal?

KM: Uma distribuição “uniforme” dos mecanismos de proteção e de sua resposta pode não ser o caso no intestino. O motivo é que a motilidade intestinal, os processos digestivos e vários fatores de estresse formam um ambiente dinâmico que difere ao longo do intestino. Isso explica as diferenças observadas em vários biomarcadores medidos ao longo do intestino. Além disso, destaca a necessidade de entender mais sobre a função fundamental da capacidade adaptativa do intestino para a manutenção da homeostase. Além disso, é importante entender como vários compostos (por exemplo, dietéticos, xenobióticos) e estressores (por exemplo, calor, ambiente) afetam a capacidade adaptativa do intestino para montar respostas protetoras específicas do local e/ou sinalização em nível sistêmico (por exemplo, fase pós-absortiva).

PB: Há novas técnicas e genes marcadores no horizonte que podem melhorar ainda mais nossa compreensão da regulação dos processos oxidativos e inflamatórios?

KM: Sim, há certas baterias de genes que podem fornecer informações úteis sobre o status intestinal e se correlacionar com as respostas de desempenho. Os exemplos incluem e não se limitam aos genes que codificam as enzimas da Fase I (por exemplo, família do citocromo P4), família do citocromo P450 tipo 1 - CYP1s), bem como várias enzimas antioxidantes e desintoxicantes da Fase II, como catalase (CAT), superóxido dismutase (SOD), glutationa redutase (GSR), glutationa peroxidase (GPx), glutationa S-transferase (GST), NAD(P)H: quinona oxidoredutase 1 (NQO1), uridina 5-difosfo (UDP)-glucuronosiltransferase e tioredoxina (TXN). A proteína resultante é capaz de prevenir o estresse oxidativo crônico, aumentar o metabolismo de toxinas e preservar a homeostase celular.

Espero que, em um futuro próximo, o mapeamento das respostas dos animais sob uma série de eventos fisiológicos e de desafios estressantes permita a seleção e a promoção dos melhores conjuntos de biomarcadores adequados por espécie animal.

PB: Existe algum método não invasivo para determinar o status oxidativo/inflamatório de animais de produção sem precisar coletar amostras de sangue ou tecidos?

KM: Esse é, de fato, um tópico de P&D muito desafiador. Por um lado, o monitoramento científico rigoroso dos índices de desempenho zootécnico por meio da digitalização e dos biossensores poderia informar sobre casos problemáticos. A demanda contínua por indicadores de bem-estar e resiliência que se correlacionam com a saúde e a qualidade do produto também pode ser útil. Por outro lado, em uma fazenda, o tempo é fundamental e, portanto, as ferramentas de previsão do estado de saúde dos animais são claramente necessárias no momento. É aqui que a análise invasiva do sangue, como um check-up representativo do rebanho, usando biomarcadores adequadamente validados, é muito promissora. De fato, nosso grupo está atualmente interessado em expandir nossa plataforma intestinal e colaborar com outros parceiros nesse sentido.

PB: Por fim, qual é a sua opinião sobre as tecnologias relacionadas à alimentação, como a composição da dieta ou aditivos específicos para modular a resposta oxidativa/inflamatória?

KM: Definitivamente, as intervenções nutricionais com aditivos bioativos cuidadosamente selecionados poderiam oferecer soluções contra o estresse oxidativo e a inflamação. Nesse sentido, são claramente necessários estudos nutrigenômicos que abordem os efeitos dos compostos bioativos da dieta, como os compostos bioativos à base de plantas, sobre a ativação e a magnitude da capacidade adaptativa do animal para combater os fatores de estresse que levam à inflamação. Espera-se que esses estudos forneçam as ferramentas necessárias para a avaliação mecanicista da eficácia de tecnologias e aplicações citoprotetoras dietéticas promissoras na nutrição animal.

PB: Obrigado pela entrevista.

Especialista Kostas Mountzouris
Professor de Biotecnologia Nutricional Animal, Universidade Agrícola de Atenas, Grécia
Kostas Mountzouris é professor de Biotecnologia Nutricional Animal no Laboratório de Fisiologia Nutricional e Alimentação da Universidade Agrícola de Atenas (AUA), na Grécia.

Ele é bacharel em ciência animal pela AUA, mestre e doutor em Biotecnologia Agrícola e de Alimentos pela Universidade de Reading, no Reino Unido.

Suas principais áreas de pesquisa concentram-se nos efeitos de componentes funcionais e bioativos de alimentos/rações e microrganismos benéficos nas funções fisiológicas dos animais, como desempenho de crescimento, digestão e absorção de nutrientes, capacidade de resistir à oxidação, composição da microbiota intestinal e atividade metabólica, resposta imune - inflamação, integridade intestinal e expressões gênicas relevantes.
Kostas é autor e coautor de 156 artigos revisados por pares e resumos de conferências.