Artigo e vídeos destinados aos profissionais de saúde
Crédito: Trevor Adeline/Caiaimage/Getty Images
Leite humano é espantoso. É a primeira refeição de um bebé, e contém todos os ingredientes essenciais e nutritivos de que este necessita. Além de água, o leite contém os três macronutrientes primários: gordura, hidratos de carbono e proteínas1. Mas há mais. Dentro desta mistura, o terceiro maior componente é um ingrediente que é, bizarramente, indigestível2. Acontece que este ingrediente – uma classe de moléculas chamadas oligossacarídeos do leite humano (HMOs) – não existe de todo para alimentar o bebé.
Quando estas moléculas intrigantes foram caracterizadas pela primeira vez na década de 1930, o seu papel não era conhecido3. À medida que a investigação vai descobrindo os seus segredos, os cientistas vão percebendo cada vez mais que os HMOs têm muitas funções importantes, não só no intestino, mas também em todo o corpo e cérebro3.
Um mundo de recém-nascidos
“Os bebés têm um enorme desafio – como sobrevivem ao ataque de micróbios?” pergunta Ardythe Morrow, director do Laboratório de Investigação do Leite Humano da Universidade de Cincinnati, e investigador de leite humano há mais de 30 anos.
Fala no Abbott’s HMO em Paris em Março de 2018 Morrow descreveu como, desde o nascimento, um bebé é empurrado para um mundo cheio de vírus, bactérias e fungos – alguns dos quais são amigáveis, outros menos. Para além de evitar os piores agentes patogénicos, o bebé também precisa de povoar o seu próprio intestino com micróbios benéficos. E o sistema imunitário do bebé precisa de saber distinguir os bons dos maus – que é onde entra o leite.
p>Manhã observou em primeira mão em todo o mundo como os bebés amamentados prosperam, com melhor saúde e sobrevivência. Têm menos infecções e uma recuperação mais rápida do que os bebés alimentados com leite materno. O leite materno proporciona claramente protecção contra doenças infecciosas e também contra condições inflamatórias. Mas como?
Observações da viragem do século passado forneceram as primeiras pistas. “Nos orfanatos de Chicago nos anos 1900 – quando alimentavam os bebés independentemente do tipo de fórmula que tinham – havia uma enorme mortalidade”, diz Morrow. Os bebés eram mais susceptíveis de adoecer ou morrer se não tivessem leite materno. Por volta da mesma altura, os cientistas descobriram diferenças nas bactérias das fezes dos bebés amamentados versus bebés alimentados com leite materno. Na década de 1920, confirmaram que havia algo no leite humano que alimentava bactérias saudáveis, protectoras e benéficas. E deram-lhe o nome dessas bactérias como o ‘factor bifidus’3.
Em paralelo, os investigadores estavam a investigar os componentes do leite humano. Os químicos identificaram inicialmente uma grande fracção de hidratos de carbono não-lactose, a que chamaram gynolactose, na década de 1930. O seu papel permaneceu desconhecido, e só nos anos 50 é que foi identificado como a mesma entidade que o factor bifidus3. Os avanços químicos e biológicos revelaram subsequentemente que havia de facto centenas destes factores, de diferentes comprimentos, que pareciam estar presentes para alimentar as bactérias intestinais do bebé. Esta descoberta inspirou o campo, e a investigação sobre os recém renomeados oligossacarídeos do leite humano arrancou. Em 2000, os investigadores tinham descoberto mais de 100 HMOs, que fornecem alimentos para Bifidobacterium bifidus e outras espécies de bactérias. Este efeito prebiótico dos HMOs tornou-se bem estabelecido, mas não era a história completa4.
P>Até agora, a investigação sobre o leite humano tinha sido uma busca de nicho. Mas agora tinha atraído a atenção das pessoas que investigavam a microbiota intestinal5. “Quando este trabalho começou a transcender a típica investigação sobre o leite humano”, recorda Morrow, “tornou-se muito fixe no mundo da investigação de microbiomas humanos”. E acontece que ser cool ajuda a acelerar a ciência.
Immune-side story
Rachael Buck é director de investigação pré-clínica, Gut Health Platform, no negócio de nutrição da Abbott, e tem estudado o sistema imunitário desde o início dos anos 90. “O momento mais importante para o desenvolvimento imunitário é durante a infância”, disse Buck, falando na palestra do HMO em Paris.
Com a sua formação em imunologia surgiu a suposição de que as HMOs, que compreendem até 10% do peso seco do leite materno1, eram mais do que apenas alimentos para bactérias. E assim, ela dedicou-se a si própria, à sua equipa e aos seus parceiros de investigação a estudar porque são importantes, o que fazem, e como interagem com o sistema imunitário da criança. Isto era mais do que uma mera busca académica. “O leite humano é um tesouro de benefícios”, diz Buck. “O meu objectivo era estudar todos os componentes do leite materno e determinar se podemos adicioná-los à fórmula”
Um conceito chave a emergir do florescente corpo de pesquisa neste campo era o ‘fosso imunitário’ entre bebés amamentados e bebés alimentados com fórmula6.
Buck e a sua equipa de investigação encontraram diferenças significativas nos níveis das moléculas de sinalização circulantes chamadas citocinas. Os bebés amamentados têm menos citoquinas inflamatórias do que os bebés alimentados com fórmulas. Embora não fosse claro o significado desta diferença, era amplamente conhecido que a inflamação – especialmente a hiperinflamação – está subjacente a muitas condições de saúde graves, incluindo a enterocolite necrosante, em que o intestino começa a morrer dentro do bebé (tipicamente prematuro). E se a inflamação persistir ao longo da vida, mesmo a um nível inferior, pode contribuir para outras doenças, incluindo a doença inflamatória intestinal, asma e artrite. Assim, a modulação da resposta inflamatória no início da vida é provavelmente benéfica.
Outros grupos descobriram mais diferenças entre os bebés alimentados com leite materno e biberão. Em 2008, um grande ensaio na Bielorrússia7 descobriu que os bebés amamentados ao peito tinham uma vantagem cognitiva sobre os seus contemporâneos alimentados a biberão, um efeito que era visível no QI aos seis anos de idade. Havia claramente ingredientes no leite humano que estavam a ter efeitos profundos em todo o corpo – e que estavam ausentes da fórmula.
Como é que estes efeitos eram mediados? O microbioma intestinal é extremamente importante para modular o sistema imunitário – 70-80% das células imunitárias do corpo traçam os intestinos8 – pelo que algumas das diferenças provinham dos efeitos do leite humano no tracto digestivo do bebé. Mas, numa descoberta surpreendente, a equipa de Buck encontrou HMOs em bebés amamentados fora do tracto gastrointestinal9. Os HMOs foram capazes de deslizar através do intestino, para a corrente sanguínea e circulação mais ampla, para ter efeitos directos sobre as células imunitárias e outras. Estavam a surgir os primeiros sinais de um eixo cérebro-imune do intestino.
Embora os HMOs fossem os principais suspeitos dos benefícios do leite humano para a saúde, a investigação laboratorial foi dificultada pela falta de material para testes. “Houve um acordo unânime de que os HMOs têm múltiplos benefícios, mas ninguém conseguia fazê-los em quantidade suficiente”, recorda Buck.
Narrowing down the field
Com cerca de 200 HMOs à escolha, os investigadores enfrentaram uma tarefa muito grande se quisessem desembaraçar os seus efeitos e adicioná-los à fórmula. Várias linhas de evidência ajudaram Buck, Morrow e outros investigadores a convergir para um candidato principal. De todos os HMOs, a mais abundante é 2′-fucosilactose (2′-FL), que é também uma das mais pequenas, compreendendo apenas três moléculas10.
P>Embora ser abundante seja um bom sinal de que uma molécula é importante, os investigadores precisam de mais provas biológicas para terem a certeza de que algo é clinicamente útil. Os estudos epidemiológicos forneceram pistas. Acontece que apenas 75-80% das mulheres secretam 2′-FL no seu leite; quando testados, os bebés destas mães secretoras tinham mais bactérias benéficas nas suas entranhas do que os bebés das mães não secretoras. 2′-FL parecia ser um componente importante do leite materno11.
Mais provas convincentes vieram de estudos sobre os efeitos das HMOs contra doenças infecciosas. A equipa da Morrow descobriu que os bebés de mães secretoras de 2′-FL pareciam estar protegidos contra a diarreia infecciosa12. Outras equipas descobriram que 2′-FL era eficaz contra Campylobacter jejuni13 – uma das causas mais comuns de diarreia bacteriana e mortalidade infantil – e Pseudomonas aeruginosa14 – uma bactéria desagradável oportunista que pode infectar muitas partes do corpo. Os testes mostraram que 2′-FL poderia impedir a interacção destas bactérias com células humanas da parede intestinal e do tracto respiratório. Tecnicamente conhecida como uma molécula ‘anti-adesiva’, parecia que 2′-FL estava a impedir que estas bactérias causadoras de doenças se ligassem às células, o que potencialmente poderia impedi-las de se fixarem no corpo (ver ‘Efeitos a nível do sistema’). Sabe-se que muitos vírus comuns, incluindo norovírus, rotavírus e E. coli, utilizam um mecanismo de infecção semelhante, pelo que também poderiam ser abortados por 2′-FL3.
mas a investigação foi lenta sem uma versão sintética de 2′-FL de qualidade suficiente e em quantidades suficientes. Vários grupos tinham tentado abordagens diferentes. “Durante muitos anos, as pessoas tentaram sintetizá-la quimicamente a partir do zero, usando uma abordagem de ‘força bruta'”, diz Morrow. Os investigadores analisaram a utilização de enzimas e leveduras para criar 2′-FL, mas sem sucesso. Um dos principais obstáculos era que os processos eram demasiado demorados ou trabalhosos; se o 2′-FL fosse adicionado à nutrição essencial para um recém-nascido, não poderia ser caro. O avanço veio na sequência do desenvolvimento de métodos para adaptar as bactérias a serem fábricas biológicas durante a última década15. “A molécula que fazem é idêntica em estrutura ao 2′-FL encontrado no leite materno”, diz Buck.
p>Having a ready source of high-quality 2′-FL permitiu aos investigadores esclarecer quão versátil é esta molécula. Estudos com animais mostraram que 2′-FL poderia atenuar a gravidade da enterocolite necrosante16, acelerar a recuperação após cirurgia intestinal17, e reduzir os sintomas de alergia alimentar18. A equipa e colaboradores de Buck também mostraram19 que esta pequena molécula tinha um efeito biológico directo na motilidade intestinal, sugerindo que poderia reduzir o desconforto causado por cólicas ou síndrome do intestino irritável.
“O corpo de investigação foi tão convincente”, diz Buck, “estávamos empenhados em lançar uma fórmula infantil com 2′-FL”. Abbott já tinha conduzido o primeiro ensaio clínico de sempre de uma fórmula infantil com HMO20, e estava agora em posição de criar uma versão melhorada de 2′-FL. Estudos mostraram que este produto era seguro. O grande teste seria como se empilhava contra o leite materno.
A equipa do Buck comparou bebés amamentados contra bebés alimentados com uma fórmula de controlo e aqueles alimentados com fórmulas experimentais contendo diferentes quantidades de 2′-FL. As taxas de crescimento foram semelhantes para todos os bebés, mas houve diferenças mais subtis. Quando os investigadores analisaram os marcadores imunitários no sangue dos bebés, verificaram que os alimentados com a fórmula contendo 2′-FL tinham certos níveis de citocinas quase idênticos aos dos bebés amamentados – e ambos eram significativamente mais baixos do que os do grupo de controlo21. As taxas de infecções das vias respiratórias eram mais baixas no grupo 2′-FL do que no grupo de controlo22, e as taxas de eczema23 eram também mais baixas no grupo 2′-FL e nos grupos amamentados do que no grupo de controlo. A lacuna imunitária começava a diminuir (ver ‘Resultados importantes’).
Em 2016, Abbott teve o lançamento nos EUA das suas fórmulas infantis contendo 2′-FL HMO. Foi a primeira empresa no mundo a lançar uma fórmula contendo HMO, e os Prémios de Inovação de Chicago reconheceram-na como uma inovação de topo em 2017. Desde então, a Abbott tem continuado a introduzir a fórmula com 2′-FL HMO em novos mercados em todo o mundo. “Agora que a tecnologia está lá para o fazer”, diz Morrow, “incluindo HMOs tornar-se-á padrão para a forma como a fórmula infantil deve ser”
Uma fórmula pioneira
As empresas de nutrição têm vindo a refinar o leite artificial há décadas, adicionando alguns dos micronutrientes encontrados no leite materno, incluindo nucleótidos, luteína, vitamina E e ácidos gordos (nomeadamente ácido docosahexaenóico, DHA, e ácido araquidónico, ARA). A adição de 2′-FL é um avanço significativo, mas não é o fim da história do HMO ou do leite de fórmula. “Sabemos que o leite materno é um fluido vivo único que se adapta às necessidades do bebé”, diz Hakim Bouzamondo, chefe global de investigação e desenvolvimento nutricional da Abbott. “Este aspecto único do leite materno ainda não foi totalmente replicado por uma fórmula. Mas continuaremos a ser pioneiros na investigação e a mover a fórmula na direcção certa”
p>Há outros grupos que poderão beneficiar de 2′-FL e produtos relacionados com HMO. Os bebés nascidos prematuramente correm um risco elevado de certas doenças inflamatórias. “A enterocolite necrotizante é uma inflamação fugitiva”, explica Morrow. “Há muito boas provas de que a disbiose da microbiota está envolvida, e pode ser um condutor dessa resposta hiperinflamatória”
Bebés muito prematuros que passam as suas primeiras semanas na unidade de cuidados intensivos neonatais não têm acesso garantido ao leite humano, diz Ethan Mezoff, Professor Assistente de Pediatria Clínica na Faculdade de Medicina da Universidade do Estado do Ohio. Este grupo de alto risco, que muitas vezes nasce antes dos seus órgãos estarem maduros, poderia beneficiar de leite de fórmula que continha prebióticos para encorajar o crescimento de bactérias boas e dissuadir as más, e que poderia também modular a sua resposta imatura24. “Os bebés pré-termo têm uma barreira intestinal incompleta”, diz Mezoff. “Juntamente com a disbiose, é possível ver como a situação se descontrola”
Estudos anímicos já sugeriram que 2′-FL poderia ser capaz de atenuar a inflamação e diminuir a gravidade da enterocolite necrosante e abriram a possibilidade de um papel futuro para as HMOs na prevenção e tratamento desta doença em bebés25.
Eixo do cérebro intestinal-imune
Outras pistas tentadoras da investigação pré-clínica apontam para áreas onde as HMOs em geral, e 2′-FL em particular, podem vir a dar apoio. Notavelmente, estes sinais centram-se em torno do eixo do sistema tribo-cérebro-imune (ver ‘Eixo tribo-cérebro-imune’). A equipa de Buck encontrou provas de que a suplementação com 2′-FL aumenta as moléculas associadas à força do sinal da função sináptica26. As sinapses são os pontos de junção entre os neurónios; sinapses mais fortes sugerem um melhor funcionamento do cérebro. E de facto, os ratos que receberam um suplemento com 2′-FL imediatamente após o nascimento mostraram melhor aprendizagem e memória com um ano de idade do que os seus companheiros de ninhada sem HMO27.
Não é claro como estes efeitos neurológicos são mediados, mas é improvável que 2′-FL vá directamente para o cérebro. O corpo tem uma “auto-estrada de informação” que liga o intestino e o cérebro. Conhecido como o nervo vago, ele envia sinais entre os dois órgãos. E estes não são apenas sinais sobre se o indivíduo está cheio ou esfomeado. O intestino é um órgão rico com os seus próprios neurónios e células imunitárias. É capaz de enviar e receber mensagens sofisticadas. E muito possivelmente, a microbiota no intestino ajuda a mediar toda esta informação.
Há muito trabalho a fazer aqui para ver se estes sedutores resultados pré-clínicos se traduzem em benefícios do mundo real. Mais investigação irá perguntar como 2′-FL e outros HMOs comunicam com o cérebro e o sistema imunitário – particularmente, o que estão a fazer na circulação longe do tracto gastrointestinal. Além disso, as respostas a estas perguntas poderiam ajudar a fornecer uma melhor nutrição para pessoas de todas as idades, especialmente os idosos e aqueles com desafios alimentares.
Com as suas fórmulas melhoradas 2′-FL a pavimentar o caminho, Abbott começou a estreitar o fosso imunitário entre os bebés amamentados e os bebés alimentados a biberão. A continuação deste caminho ajudará a assegurar que os bebés que, por qualquer razão, não recebem leite materno, ainda tenham o melhor início de vida possível.