Oligossacarídeos do leite humano (HMOs) e microbiota intestinal, sistema imunológico na Antártida

O objetivo deste estudo é investigar o efeito da suplementação com prebióticos, uma mistura específica de carboidratos encontrados no leite materno (HMOs), como medida para melhorar a flora intestinal, processos inflamatórios no intestino, estado imunológico geral, regulação de carboidratos, gordura e metabolismo ósseo e alterações neurológicas na Antártida. A estadia de aproximadamente um ano na Estação Concordia (Antártica) a uma altitude de cerca de 3.200 m inclui uma longa viagem e subsequentes condições ambientais extremas, bem como mecanismos de adaptação correspondentes e é, portanto, um modelo terrestre muito bom (modelo analógico) para investigar mudanças durante o espaço fica. Longo prazo (ou seja, > 6 meses) a exposição à microgravidade leva a inúmeras respostas fisiológicas, incluindo diminuição da tolerância à glicose, redução da função imunológica e perda óssea, o que pode levar a consequências bastante graves para a saúde. Neste modelo análogo, são observadas alterações semelhantes, embora menos graves, no que diz respeito ao sistema imunológico ou à tolerância à glicose, como no voo espacial.

A composição da dieta influencia significativamente a composição da flora intestinal. Em particular, os hidratos de carbono da dieta fornecem o substrato para certas bactérias que podem ter um efeito positivo na saúde. Os prebióticos são definidos como substratos que são utilizados seletivamente pelos microrganismos hospedeiros e que proporcionam benefícios à saúde. Os prebióticos são digeridos apenas por microrganismos intestinais e estimulam o crescimento ou a atividade de bactérias no intestino que demonstraram benefícios à saúde ou melhoraram o bem-estar. Os principais nutrientes para o crescimento bacteriano são os carboidratos não digeríveis, que por definição não são digeridos pelo hospedeiro, neste caso o organismo humano (hospedeiro). Os carboidratos não digeríveis incluem, por exemplo, amido resistente e dextrinas, polissacarídeos não amiláceos (NSPs) (por exemplo, pectinas) e oligossacarídeos não digeríveis (por exemplo Rafinose, inulina, etc.). Esses carboidratos são fermentados pelas bactérias intestinais em ácidos graxos de cadeia curta (SCFAs), principalmente ácido acético, ácido propiônico e ácido butírico. Este processo ocorre principalmente no intestino grosso, mas também no intestino delgado. Os SCFAs são rapidamente absorvidos pela mucosa do intestino grosso e exercem efeitos em todo o corpo, contribuindo, por exemplo, para as necessidades energéticas do hospedeiro ou mediando a comunicação intestino-cérebro, o que tem um grande impacto na fisiologia e na saúde do hospedeiro.

Os HMOs também são prebióticos e são o terceiro componente sólido mais abundante no leite materno. A maior parte da investigação publicada até à data sobre os efeitos dos HMO foi, portanto, realizada em crianças. Os HMOs não são digeridos no intestino e são utilizados principalmente no intestino grosso pelas bactérias que ali residem. Em crianças, foi demonstrado que os HMOs não só promovem uma composição saudável da flora intestinal, mas também prejudicam o crescimento de patógenos e modulam a expressão de genes envolvidos na inflamação. Vários estudos in vitro e in vivo demonstraram propriedades antivirais de HMOs contra vários vírus, como rotavírus, norovírus, HIV e influenza. Os HMOs desempenham um papel significativo no sistema imunológico, aumentando a resposta imunológica. As aplicações iniciais de HMOs em adultos apoiaram estas descobertas.

Portanto, este estudo tem como objetivo investigar como a administração diária de 5,5 g de uma mistura de HMO durante a hibernação na Estação Concordia, na Antártica, afeta:

• tolerância a glicose
• processos inflamatórios
• função imune
• metabolismo de gordura e osso e
• Bem-estar

Procedimento do estudo Este é um estudo de intervenção randomizado, controlado por placebo, em desenho paralelo. Isso significa que os indivíduos serão selecionados aleatoriamente para receber a mistura de HMOs diariamente ou um placebo. A duração do estudo para uma pessoa de teste é de aprox. 20 meses. É dividido em uma fase de exames antes da partida para a Antártica, aproximadamente em setembro de cada ano, seis fases durante o inverno na Antártida e uma fase aproximadamente 6 meses após o retorno.

Cada fase individual é idêntica, um exemplo mostrado na Figura 1.

Dia 1 (dia de fim de semana) Dia 2 Dia 3 Dia 4 Dia 5 Coleta de sangue em jejum X Teste oral de tolerância à glicose X Amostra de saliva X Amostra de fezes X X X (X) Registro da dieta X X X Suplementação de HMO Diariamente, início após a primeira sessão no Concordia

Figura 1: Representação de cada fase (U conforme figura 1) do teste

Intervenção A intervenção, ou seja, a medida de tratamento utilizada neste estudo, em um grupo é a administração diária de 5,5 g de uma mistura de carboidratos análoga ao leite humano, mas produzida por bactérias. Esta quantidade é certificada pela Autoridade Europeia de Controlo como segura para consumo humano. O outro grupo recebe um placebo correspondente, Maltose.

Método de medição Exame de sangue e acesso venoso A coleta de sangue da veia periférica está associada aos riscos usuais de punção venosa. São hematomas ou infecções no local da punção. Quando é colocado um acesso venoso periférico, em casos raros pode haver lesões na veia (escleroterapia) e nos nervos periféricos. A coleta de sangue e o acesso venoso são realizados por médico experiente, o que minimiza o risco.

Coletas de sangue em jejum Amostras de sangue em jejum para análise de vários parâmetros sanguíneos são coletadas no mesmo dia do teste oral de tolerância à glicose (TOTG) (ver figura 1). Como são coletadas várias amostras de sangue para o TOTG, também após a coleta da bebida, um acesso venoso em forma de cânula venosa permanente (pequeno tubo de plástico) será colocado na região do antebraço para evitar punções repetidas de as veias do braço.

Tolerância à glicose por meio de um teste oral de tolerância à glicose O chamado teste oral de tolerância à glicose (TOTG) pode ser usado para determinar diferenças no metabolismo da glicose (metabolismo do açúcar) entre as fases de intervenção e controle. Aproximadamente no dia 3 de cada fase do estudo, uma bebida será consumida pela manhã, em jejum, que é preparada a partir de 75 g de glicose (pó Medicalfox Gluko 75) e 300 ml de água potável. O sangue é coletado a cada 15 minutos na primeira hora após a administração da bebida e a cada 30 minutos na segunda hora.

Amostra de saliva Amostras de saliva serão coletadas para testar certos hormônios que refletem os níveis de estresse, bem como a reatividade de certos vírus (vírus do herpes, rotavírus). Para tanto, um pequeno rolo de algodão de um recipiente preparado (saliveta) é mastigado na boca por vários minutos e devolvido ao tubo de coleta uma vez durante a fase de exame. A saliva obtida é congelada e posteriormente analisada em laboratório.

Coleta de fezes Para examinar as alterações na flora intestinal, são coletadas amostras de fezes em 3 dias consecutivos em cada fase. Para isso, um chamado 'Coletor de Fezes' é colocado sobre o vaso sanitário para melhor coletar as fezes. Três amostras são então retiradas dessas fezes em 3 tubos diferentes. A colher pequena em cada tubo é preenchida com fezes, colocada de volta no tubo, fechada e congelada.

Documentação da dieta alimentar Para poder estimar a influência da composição alimentar na flora intestinal, os alimentos consumidos são documentados em 2 dias úteis e um dia de fim de semana. Isso é feito em um diário de dieta preparado.