Resumo. Os probióticos são descritos como microrganismos capazes de conferir efeitos benéficos à saúde e bem-estar de um indivíduo, sendo consumidos em formulações específicas ou presente naturalmente em alimentos fermentados. As bactérias ácido-láticas representam um grupo heterogêneo de bactérias que são conhecidas por suas propriedades probióticas. Entretanto, o potencial probiótico de uma espécie não é inerente a todas as linhagens, e mesmo linhas probióticas de uma mesma espécie podem apresentar efeitos distintos. Sendo assim, a probiogenômica representa um domínio da genômica que se concentra em não apenas elucidar os mecanismos de probiose a nível molecular, mas também prever novas linhagens probióticas em potencial a partir de seus respectivos genomas, quando disponíveis. O presente estudo foca na prospecção do potencial probiótico de Streptococcus thermophilus, uma BAL utilizada amplamente como cultura iniciadora na indústria de laticínios. A anotação funcional de uma coleção diversa de genomas de S. thermophilus revela que os genomas acessórios e únicos armazenam a maior parte dos genes responsáveis pelo potencial probiótico. Além disso, de um ponto de vista de biossegurança, genes descritos como fatores de virulência na verdade podem atuar positivamente num contexto de probiose, representando um viés dos bancos de dados. Finalmente, observa-se que a espécie possui grande potencial probiótico e linhagens podem ser triadas para utilização em produtos probióticos específicos.
Juan Carlos Ariute1.2
Palavras-chave: genômica; probióticos; laticínios.
1. Introdução
O estilo de vida de um indivíduo possui impacto direto nos quadros patológicos que podem ser desenvolvidos pelo mesmo. A Organização Mundial de Saúde (OMS) estipulou em 2002 que, até 2020, pelo menos ¾ de todas as mortes no mundo seriam causadas por doenças crônicas, sendo necessários esforços governamentais para que medidas econômicas e sociais minimizem os impactos na saúde pública [1]. Desta mesma forma, associado a hábitos de vida mais saudáveis, a alimentação é tida como um meio eficaz para a prevenção e melhoramentos dos impactos negativos à saúde desencadeados por tais doenças [2]. Dentre eles, os produtos fermentados são considerados alimentos funcionais processados cujos benefícios à saúde não estão restritos à aquisição de nutrientes e energia, se estendendo a aliviamento de quadros diarreicos, aumento de diversidade da microbiota intestinal, melhora na digestão e inflamação locais, e outros [3–5].
A fermentação é em grande parte decorrente da ação de microrganismos específicos que ocorrem naturalmente no ambiente e/ou são adicionados durante o preparo, tais como as bactérias ácido-láticas (BALs), um grupo heterogêneo de bactérias Gram-positivas que são amplamente aplicadas nas indústrias alimentícia e farmacêuticas pelo seu alto grau de segurança (GRAS/QPS). Muitas linhagens bacterianas dentre as espécies de BALs são considerados probióticos, microrganismos vivos que, quando consumidos em doses adequadas diárias, podem conferir benefícios à saúde de seus hospedeiros [6]. Ressalta-se, todavia, que apesar de ser frequentemente observado em certas espécies, o efeito probiótico é linhagem específico; ademais, duas linhagens probióticas de uma mesma espécie podem apresentar efeitos distintos por possuírem mecanismos diferentes de ação.
Na bioinformática, a probiogenômica é um domínio de estudos genômicos voltados para associação de características responsáveis pelo efeito probiótico observado nestas linhagens [7]. Adicionalmente, a probiogenômica também pode avaliar a biossegurança de uma linhagem probiótica buscando por possíveis genes de resistência e virulência, para assegurar o consumo dos isolados em produtos. Tendo em vista que o fenótipo é intrinsecamente um produto do arcabouço genômico de um organismo, a aplicação de tais “pipelines” a um conjunto em larga escala de genomas com linhagens que pertencem a um mesmo grupo taxonômico pode auxiliar não apenas na compreensão dos mecanismos atrelados à probiose, mas também na prospecção de novas linhagens que possam apresentar um potencial probiótico a serem utilizadas pela indústria.
2. O potencial probiótico de culturas iniciadoras
Ao realizar anotação funcional do pangenoma de 109 genomas de Streptococcus thermophilus, uma cultura homofermentativa amplamente utilizada na indústria láctea para a produção de iogurte natural, leite fermentado, e diversos tipos de queijos, percebe-se que características atreladas à probiose estão presentes nos genomas acessórios e únicos. Isso corrobora com o postulado de que o potencial probiótico é linhagem específico e que as linhagens apresentam potenciais diferentes em suas aplicações.
Especificamente na categoria de metabólitos secundários foram preditas diversas sequências com potencial antimicrobiano, importante na competitividade por exclusão durante atuação no intestino contra microrganismos nocivos, por exemplo. A gama variada de mecanismos antimicrobianos preditos indica que algumas linhagens possuem a capacidade de interagir de maneira antagonista contra alguns microrganismos específicos. Isso também, pode ser um reflexo da pressão seletiva sofrida por linhagens em matrizes mais competitivas.
Finalmente, a predição do panviruloma e panresistoma da coleção corrobora com o perfil seguro da espécie, como a ausência de fatores de resistência que são comuns a todos os isolados. Interessantemente, os dois prováveis fatores de virulência comuns a todos os genomas estão atrelados à aderência e imunomodulação, que também são importantes em um contexto de probiose.
3. Conclusão
Observa-se que existe um grande potencial probiótico contido em culturas iniciadoras como S. thermophilus. Por estar presente em produtos comuns da dieta, pesquisas que focam na busca de novas linhagens probióticas proporcionam o desenvolvimento de novos produtos focados em alimentos funcionais. Além disso, a probiogenômica se apresenta como uma ferramenta indispensável para as análises de segurança, visando que as linhagens não causem risco à saúde.
Agradecimentos. Os autores agradecem às agências de fomento à pesquisa: CAPES, CNPq e FAPEMIG.
4. Referências
1. WHO, W.H.O. Diet, Nutrition, and the Prevention of Chronic Diseases: Report of a Joint WHO/FAO Expert Consultation; World Health Organization, 2003; ISBN 978-92-4-120916-8.
2. Milner, J.A. Functional Foods and Health Promotion. J. Nutr. 1999, 129, 1395S-1397S, doi:10.1093/jn/129.7.1395S.
3. Guandalini, S. Probiotics for Prevention and Treatment of Diarrhea. J. Clin. Gastroenterol. 2011, 45, S149, doi:10.1097/MCG.0b013e3182257e98.
4. Vonk, R.J.; Reckman, G.A.R.; Harmsen, H.J.R.; Priebe, M.G. Probiotics and Lactose Intolerance. In Probiotics; Rigobelo, E., Ed.; InTech, 2012 ISBN 978-953-51-0776-7.
5. Abraham, B.P.; Quigley, E.M.M. Probiotics in Inflammatory Bowel Disease. Gastroenterol. Clin. 2017, 46, 769–782, doi:10.1016/j.gtc.2017.08.003.
6. Probiotics in Food: Health and Nutritional Properties and Guidelines for Evaluation; FAO, F. and A.O. of the U.N., WHO, W.H.O., Eds.; FAO food and nutrition paper; Food and Agriculture Organization of the United Nations : World Health Organization: Rome, 2006; ISBN 978-92-5-105513-7.
7. Ventura, M.; O’Flaherty, S.; Claesson, M.J.; Turroni, F.; Klaenhammer, T.R.; van Sinderen, D.; O’Toole, P.W. Genome-Scale Analyses of Health-Promoting Bacteria: Probiogenomics. Nat. Rev. Microbiol. 2009, 7, 61–71, doi:10.1038/nrmicro2047.