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1 ALIMENTOS FUNCIONAIS Maria Teresa Bertoldo Pacheco Dra. Ciência da Nutrição Pesquisadora Convidada do Instituto de Tecnologia de Alimentos Campinas - SP Valdemiro Carlos Sgarbieri Dr. Ciência da Nutrição Pesquisadora Científico do Instituto de Tecnologia de Alimentos Campinas - SP 2 • ALIMENTOS FUNCIONAIS FISIOLÓGICOS 1. Introdução Alimento funcional é aquele semelhante em aparência ao alimento convencional, consumido como parte de uma alimentação normal, capaz de produzir efeitos metabólicos ou fisiológicos desejáveis na manutenção da saúde. Adicionalmente as suas funções nutricionais como fonte de energia e de substrato para a formação de células e tecidos, possui, em sua composição, uma ou mais substâncias capazes de agir no sentido de modular os processos metabólicos, melhorando as condições de saúde, promovendo o bem-estar das pessoas e prevenindo o aparecimento precoce de doenças degenerativas, que levam a uma diminuição da longevidade (1, 2). Embora seja inegável a forte ligação entre dieta e saúde, apregoada há milênios, particularmente por populações orientais, esse conceito tem sido fortalecido e rapidamente propagado nos últimos anos, sob a égide dos chamados alimentos funcionais ou nutracêuticos. Essa nova Área das Ciências dos Alimentos e da Nutrição constitui, atualmente, uma tendência marcante na pesquisa e na indústria de alimentos. Além dos termos, alimentos funcionais e nutracêuticos, várias outras denominações têm sido usadas para designar alimentos que oferecem proteção especial à saúde, tais como alimentos planejados, alimentos saudáveis, alimentos protetores, alimentos farmacêuticos, entre outros (3, 4, 5, 6, 7, 8, 9,10, 11, 12). O termo Alimentos Funcionais foi inicialmente proposto no Japão, em meados de 1980, principalmente em função de uma população sempre crescente de idosos e da preocupação, tanto da população em geral como do governo, na prevenção das doenças crônicas e degenerativas (11). O termo nutracêutico foi introduzido pela Fundação para Inovação em Medicina, uma organização não-governamental sem fins lucrativos e dedicada em promover o avanço das terapias naturais (13, 14). Uma definição abrangente de alimento funcional seria qualquer alimento, natural ou preparado pelo homem, que contenha uma ou mais substâncias, classificadas como nutrientes ou não-nutrientes, capazes de atuar no metabolismo e na fisiologia humana, promovendo 3 efeitos benéficos à saúde, podendo retardar o estabelecimento de doenças crônicas e/ou degenerativas e melhorar a qualidade e a expectativa de vida das pessoas. São efeitos que vão além da função meramente nutricional há muito conhecida, qual seja, a de fornecer energia e nutrientes essenciais em quantidades equilibradas, para a promoção do crescimento normal e evitar desequilíbrios nutricionais. É importante atinar para o fato de que tais substâncias, fisiologicamente ativas, devem estar presentes nos alimentos funcionais, em quantidades suficientes e adequadas, para produzir o efeito fisiológico desejado. Em outras palavras, não é suficiente que um determinado alimento contenha determinadas substâncias com propriedades funcionais fisiológicas, para que ele seja imediatamente classificado como funcional. O fato dos setores industriais, de alimento e farmacêutico, demonstrarem interesse por esta questão, está ligado ao grande potencial de mercado desses alimentos, no mundo inteiro (1, 12). A estimativa de mercado é bastante variável, dependendo das definições utilizadas. Nos Estados Unidos da América as estimativas variam entre 8 e 80 bilhões de dólares (12), com um valor potencial para a venda total de alimentos no varejo de 250 bilhões de dólares. No Japão, atividades sobre pesquisa e desenvolvimento de alimentos funcionais estão em andamento em mais de 300 companhias, com um valor estimado de mercado de 3,5 bilhões de dólares, enquanto que na Europa, o atual mercado foi estimado em 1,7 bilhão de dólares americanos. Neste artigo o assunto será tratado do ponto de vista de substâncias funcionais isoladamente, de alimentos individualizados e de dietas funcionais. Pretende-se enfatizar, o desafio que essa "nova" ciência dos alimentos e da nutrição, representa para os cientistas de alimentos, nutricionistas e médicos nutrólogos, para o setor empresarial de alimentos e para as Agências reguladoras de registros e comercialização de novos alimentos. 2. Substâncias com Propriedades Funcionais Fisiológicas Várias classes de substâncias, naturalmente presentes nos alimentos, apresentam propriedades funcionais fisiológicas. Dentre essas substâncias, nutrientes ou não nutrientes, vamos destacar apenas, as que tiveram suas ações pelo menos parcialmente comprovadas. 4 Os nutrientes, aos quais se atribuem funções fisiológico-funcionais, além de suas funções nutricionais bem estabelecidas, aparecem na Tabela 1. Ácidos graxos ω-3. Os dois principais ácidos graxos ω-3, ácido eicosapentaenóico, EPA (C20:5ω-3) e o ácido docosahexaenóico, DHA (C22:6ω-3) são ácidos da série linolenato, derivados do ácido α-linolênico (C18:3ω-3), contrastando com o ácido graxo araquidônico, AA (C20:4ω-6) que pertence à série linoleato, formada a partir do ácido linoléico (C18:2ω-6) (15). EPA e AA originam no metabolismo, substâncias conhecidas como eicosanóides, que são prostaglandinas e prostacilinas, e leucotrienos. Os derivados do EPA são conhecidos como prostanóides da série-3 e leucotrienos da série-5, enquanto que os derivados do AA são conhecidos como prostanóides da série-2 e leucotrienos da série-4 (16). Pelo fato de os ácidos graxos ω-6, particularmente ácido linoléico, entrarem nas dietas atuais em grande proporção, os eicosanóides derivados do AA são formados em grande quantidade e contribuem para a formação de trombose, ateromas, desordens inflamatórias e alérgicas, particularmente em pessoas susceptíveis , além de promover a proliferação celular (17). 5 Tabela 1. Nutrientes com funções fisiológico-funcionais específicas. ____________________________________________________________________ Substância Ação Protetora ______________________________________________________________________ • Macronutrientes - Ácidos graxos ω-3 Reduz risco de doenças cardiovasculares, reduz colesterol sangüíneo, reduz risco de câncer. - Proteínas, peptídios, Ativação do sistema imunológico, ativação e aminoácidos, colina regulação do sistema gastrintestinal, regulação da pressão sangüínea, funcionamento do sistema nervoso. - Fibra alimentar Aumenta velocidade de trânsito intestinal, seqüestra e aumenta excreção de substâncias tóxicas, aumenta excreção de ácidos biliares e estrógenos, alivia a constipação, melhora qualidade da microflora intestinal, diminui incidência do câncer de cólon. • Micronutrientes - Cálcio Contra câncer de cólon - Selênio Câncer de próstata - Zinco Sistema imunológico - β-caroteno Câncer de pulmão, úlcera de estômago - Piridoxina (Vitamina B6) Sistema imunológico - Vitamina B12 ______________________________________________________________________ Sistema imunológico - Ácido ascórbico (Vitamina C) Doenças cardiovasculares,câncer - α-tocoferol (Vitamina E) Doenças cardiovasculares, câncer, artrite, doenças da pele. - Colecalciferol (Vitamina D) Câncer, sistema imunológico, sistema ósseo 6 Ingestão de EPA, a partir de peixes marinhos ou de seus óleos, promove uma substituição do AA por EPA nos fosfolipídios das membranas de praticamente todas as células. Portanto, a ingestão de maiores quantidades de EPA e DHA resulta em um estado fisiológico caracterizado pela maior produção de prostanóides e leucotrienos que, ao contrário dos derivados do AA, apresentam atividade antitrombótica, antivasoconstritora e antiinflamatória. Tem sido demonstrado, que a atividade de derivados dos ácidos graxos ω-3, pode influenciar favoravelmente no retardamento da instalação de várias doenças crônicas. Alguns dos efeitos fisiológicos importantes, descritos na literatura (16, 17), para os ácidos graxos ω-3 incluem: efeito hipolipidêmico, com redução dos níveis sangüíneos de triacilgliceróis, de colesterol e LDL-colesterol; efeito antitrombótico, através da diminuição da tendência de agregação de plaquetas; efeito hipotensivo, através da diminuição dos metabólitos da prostaglandina E2 (PGE2); produção, pelo endotélio, de um fator de relaxamento dos vasos e artérias; elevação dos níveis de prostaglandina I2 (PGI2); efeito antiateroma pela redução na formação dos trombos; diminuição das arritmias cardíacas; efeito antiinflamatório, pela diminuição da produção do leucotrieno LTB4, que é um pró-inflamatório; melhora da colite ulcerativa e das desordens cutâneas (psoríasis). Existem algumas evidências de que o EPA pode influenciar a expressão gênica e, desta forma, modular o desenvolvimento de tumores (18). O perfil de ácidos graxos ingeridos na dieta humana tem sido alterado, ao longo da evolução dos padrões alimentares. As sociedades primitivas ingeriam mais gorduras insaturadas, particularmente do tipo ω-3 (19). A diminuição da quantidade relativa na ingestão de ácidos graxos ω-3, em relação a ω-6, que era de 1-4:1 ω-6/ω-3, para o padrão de hoje que é de 20-30:1, parece ter ocasionado conseqüências funestas à saúde. O efeito maléfico tem sido atribuído ao aumento dos níveis de prostaglandinas e leucotrienos, derivados do metabolismo do AA, resultante da elevada ingestão de ácido linoléico dos óleos vegetais. Portanto, o que se preconiza, é uma elevação na ingestão de ácidos polinsaturados ω-3 (igual quantidade de ω-6 e ω-3), substituição da carne bovina pela de peixes marinhos, 2 a 3 vezes por semana, e redução na ingestão de óleos vegetais e margarinas. 7 Proteínas, peptídios e aminoácidos. Dentre as proteínas presentes nos alimentos, algumas apresentam propriedades fisiológicas importantes, no sentido de modular processos metabólicos que ocorrem nos sistemas de digestão e transporte, no sistema imunológico e sistema nervoso, dentre outros. Algumas proteínas e alimentos protéicos reconhecidamente funcionais, do ponto de vista fisiológico, são apresentadas na Tabela 2. Tabela 2. Proteínas e alimentos de natureza protéica com propriedades fisiológicas específicas. ______________________________________________________________________ Proteína/Alimento Ação Potencial ______________________________________________________________________ Imunoglobulinas Estímulo imunológico Soroalbumina Estímulo imunológico Caseinopeptídio Ativação de macrófago Caseínas α e β Peptídios com ação opióide Caseína κ Peptídios com ação antiopióide Caseínas α, β, κ Peptídios com ação hipotensora Gelatina Ação hipotensora Sardinha/Atum/Bonito Ação hipotensora α-zeína Ação hipotensora Levedura Ação hipotensora Plasma porcino Ação hipotensora Caseinofosfopeptídio Absorção de cálcio Proteínas de soro de leite Ação antitumoral, estímulo imunológico Clara de ovo, arroz (cistatinas) Ação antiviral ______________________________________________________________________ As imunoglobulinas, que aparecem em elevada concentração no colostro (1a secreção das glândulas mamárias, após parto) e contínua, em menor concentração no soro do leite, são importantes para promover a imunização dos recém-nascidos. 8 Além das imunoglobulinas, outras proteínas do soro de leite como soroalbumina, α- lactalbumina e β-lactoglobulina, ingeridas em determinadas concentrações, estimulam o sistema imunológico, produzindo efeitos benéficos, no sentido de retardar o estabelecimento precoce de várias doenças degenerativas e infecciosas, como ilustra o esquema da Figura 1 (20, 21, 22, 23). O mecanismo de ação fisiológica das proteínas do soro de leite parece ocorrer, através do estímulo à síntese de glutationa, um tripeptídio (γ-glutamil-cisteinil-glicina) presente no sangue e demais tecidos, com um forte poder redutor e antioxidante. Atua na desintoxicação das células e dos tecidos, neutralizando xenobióticos e radicais livres, particularmente radicais livres derivados do oxigênio (24). O estímulo à síntese de glutationa é acompanhado de estímulo ao sistema imunológico, resultando em proteção do organismo contra várias patologias como: a AIDS (21), a osteoartrite, o câncer (25, 26), a doença de Alzheimer, promovendo inclusive um aumento de longevidade em animais experimentais (27). A idéia central, emanada da literatura (28), é a de que a ação imunoestimulante das proteínas de soro de leite se deve à composição em aminoácidos e à possibilidade da absorção de peptídios, particularmente os que contêm a seqüência glutamil-cisteína. A ação imunológica dessas proteínas parece também depender da sua integridade estrutural, o que talvez seja fator importante relacionado à especificidade das proteases e peptidases digestivas (20). A lactoferrina, também encontrada no soro de leite, desempenha função fisiológica importante, seqüestrando o ferro, e dessa forma exercendo uma ação bacteriostática (protegendo recém-nascidos contra infecções) e ao mesmo tempo melhorando a biodisponibilidade e a absorção de ferro (29). 9 • Aumenta longevidade • Estimula sistema • Estimula síntese de imune glutationa Concentrado de proteínas de soro de leite • Combate infecções • Estimula síntese de IGF-1 • Combate e/ou melhora - Doenças coronárias - Imunodeficiência (AIDS) - Câncer - Doença de Alzhimer - Parkinson Figura 1. Efeitos benéficos à saúde atribuídos às proteínas de soro de leite. As caseínas podem liberar, no processo da digestão, peptídios com ações fisiológicas diversas, destacando-se: ação imunoestimulante, ação opióide e antiopióide, ação quelante (estimuladora da absorção do cálcio) e ação hipotensora. 10 Peptídios fisiologicamente ativos, originados na hidrólise das caseínas αS1, β e κ são mostrados nas Tabelas 3, 4 e 5 (30, 31, 32). A ação opióide dos peptídeos da caseína é semelhante à das endoencefalinas, naturalmente presentes nos tecidos. Se faz sentir tanto em nível de sistema nervoso central como periférico (33). Em nível de sistema nervoso central, os efeitos são analgesia, sedação e torpor, depressão respiratória, hipotensão, regulação da temperatura corporal, regulação da ingestão de alimentos, supressão da secreção gástrica, aumento ou diminuição nos níveis de certos hormônios, influência sobre o comportamento sexual. Em nível periférico,diminui a motilidade intestinal, estimula a absorção de água e eletrólitos exercendo uma ação antidiarréica, potencializa a atividade do hormônio estimulador de melanócitos (MSH). Tabela 3. Peptídios fisiologicamente ativos, derivados da caseína αS1. ______________________________________________________________________ Peptídio Resíduos de AA Atividade ______________________________________________________________________ Casomorfinas 90 - 95 Opióide 90 - 96 Opióide 91 - 96 Opióide Caseinofosfopetpídios(a) 43 - 58 Transporte de mineral 59 - 79 Transporte de mineral 106 -119 Transporte de mineral 66 - 74 Transporte de mineral Imunopeptídio 149 -199 Imunoestimulante ______________________________________________________________________ (a) Contém radicais fosfatos ligados à serina. 11 Tabela 4. Peptídios ativos derivados da hidrólise da β-caseína. ______________________________________________________________________ Peptídio Resíduos de AA Atividade ______________________________________________________________________ Casomorfinas 60 - 63 Opióide 60 - 63a Opióide 60 - 64 Opióide 60 - 65 Opióide 60 - 66 Opióide 60 - 70 Opióide Caseinofosfopetpídios(d) 1 - 28b Transporte de mineral 1 - 25 Transporte de mineral 1 - 28c Transporte de mineral Imunopeptídios 63 - 68 Imunoestimulante 191 -193 Imunoestimulante ______________________________________________________________________ a forma amídica; b proteólise da caseína; c isolado do suco intestinal; (d) contém radicais fosfatos ligados à serina. Os imunopeptídios resultantes da hidrólise das caseínas αS1 e β parecem agir, estimulando a ação fagocitária de macrófagos, elevando a resistência contra certas bactérias, em ratos e camundongos. Parecem estimular a proliferação e a maturação de células do sistema imunológico, particularmente as que são efetivas na defesa contra bactérias entéricas (31, 32). Ao contrário das caseínas α e β, a κ-caseína libera, por hidrólise, peptídios que são antagonistas dos opióides (antiopióides), além de um glicopeptídio que inibe a secreção gástrica (ação antigástrica), e que aparecem na Tabela 5. 12 Os peptídios antiopióides agem como bloqueadores da ação opióide, ligando-se aos receptores de opióide, na membrana das células, à semelhança da substância naloxana. Segundo Drewnowiski (34), a resposta prazeirosa a alimentos palatáveis, particularmente alimentos ricos em açúcar e gordura, poderá ser mediado pelo sistema de peptídios opióides endógenos. A preferência pelo sabor doce parece estar sob o controle dos opióides. Estudos citados por Drewnowiski (34), reportam redução não específica da ingestão de alimentos, associada com ingestão de opióides. Ingestão de carboidrato, proteína e gordura foi significantemente reduzida, contudo, a redução total da ingestão foi, principalmente, devida à redução na ingestão de açúcar e de alimentos ricos em gordura. A ingestão de chocolate e produtos contendo chocolate sofreu a maior redução. Tabela 5. Peptídios ativos, derivados da hidrólise da κ-caseína. ______________________________________________________________________ Peptídio Resíduos de AA Atividade ______________________________________________________________________ Casoxinas 35 - 35a Antiopióide 34 - 38a Antiopióide 33 - 38a Antiopióide 25 - 34 Antiopióide 35 - 41 Antiopióide 58 - 61 Antiopióide Glicopeptídio 186 - 169 Antigástrica ______________________________________________________________________ a Um número crescente de proteínas alimentícias tem revelado aptidão de produzir, pela hidrólise enzimática, peptídios hipotensores, por agirem como inibidores da enzima (ACE) que converte angiotensina I em angiotensina II (35). Essa enzima atua como parte do mecanismo de Metoxilado. 13 regulação da pressão sangüínea, no sistema renina-angiotensina, como ilustra o esquema da Figura 2. Na Tabela 6, são citados alguns dos peptídios encontrados em hidrolisados de proteínas alimentícias, com suas seqüências de aminoácidos e a concentração necessária, de cada um, para inibição de 50% da atividade da enzima ACE (IC50 RENINA (rins) + SUBSTRATO ). Os peptídios mencionados (Tabela 6) são apenas alguns exemplos, de peptídios hipotensores bastante ativos, derivados de proteínas alimentícias. ANGIOTENSINA I (Decaptídio inativo) PEPTÍDIOS Enzima conversora de Angiotensina I (ACE) ANGIOTENSINA II (Octapeptídio, vasoconstritor potente) Figura 2. Ação de peptídios hipotensores como inibidores da enzima ACE. 14 Tabela 6. Alguns exemplos de inibidores da enzima ACE, isolados de hidrolisados protéicos. ______________________________________________________________________ Fonte protéica(a) Seqüência de IC50 aminoácidos (b) (µM)(c) ______________________________________________________________________ Gelatina G P A G A H Y P 8,4 Caseína bovina F F V A P 6,0 Sardinha L K V G V K Q Y 11,0 Atum* P T H I K W G D 1 - 2 Levedura* G H K I A T F Q E R 0,4 Bonito I K P 1,7 α-zeína L R P 0,27 α-zeína L S P 1,7 α-zeína L Q P 1,9 ______________________________________________________________________ (a) Peptídios obtidos por hidrólise enzimática; * Obtidos por aquecimento em meio ácido; (b) Notação de uma letra para aminoácidos: A, alanina; C, cisteína; D, ácido aspártico; E, ácido glutâmico; F, fenilalanina; G, glicina; H, histidina; I, isoleucina; K, lisina; L, leucina; M, metionina; N, asparagina; P, prolina; Q, glutamina; R, arginina; S, serina; T, treonina; V, valina; W, triptofano; Y, tirosina; (c) Concentração que inibe 50% da atividade ACE. Alguns aminoácidos podem desempenhar funções fisiológicas específicas, em determinados tecidos ou condições de estresses. Pesquisas recentes demonstraram que elevadas concentrações de aminoácidos hidrofóbicos de cadeias ramificadas, como leucina, isoleucina e valina, podem ser benéficas na cicatrização de traumas múltiplos (36) e no tratamento de queimados (37). O mecanismo fisiológico deste efeito benéfico ainda não está completamente esclarecido. Nessas condições, o catabolismo dos aminoácidos de cadeias ramificadas compensa a diminuição das reservas de ácidos graxos e glicose, especialmente nos músculos, ajudando a preservar os processos metabólicos normais. A glutamina parece ser importante na manutenção da integridade gastrintestinal, tanto em indivíduos saudáveis como em enfermos. Estudos em animais (38) mostraram que dietas suplementadas com glutamina exercem um efeito trófico no trato gastrintestinal, melhorando sua integridade e funcionalidade. Este efeito parece ser importante em indivíduos com doenças intestinais crônicas, uma vez que a integridade dos tecidos intestinais, não somente previne a má absorção e a diarréia, mas também atua como barreira à entrada de bactérias para o sangue. 15 Aminoácidos como aspártico, glutâmico, fenilalanina, tirosina e triptofano, direta ou indiretamente, influenciam o funcionamento do sistema nervoso.Fenilalanina, tirosina e triptofano são transportados para o cérebro e convertidos, no tecido neural, em neurotransmissores como serotonina (triptofano), dopamina, norepinefrina e epinefrina (fenilalanina e tirosina). A composição de uma refeição afeta os níveis sangüíneos desses aminoácidos, portanto, seus níveis cerebrais. Dieta livre de proteína e rica em carboidrato aumenta os níveis de triptofano no cérebro mas não o de fenilalanina e tirosina. A dieta rica em proteína eleva a concentração sangüínea dos três aminoácidos, mas no cérebro, somente a concentração de tirosina se eleva. Embora a dieta possa alterar a concentração desses aminoácidos aromáticos no cérebro, ainda não foi possível demonstrar elevação dos níveis cerebrais de neurotransmissores, pela manipulação dietética (39, 40). Aspartato e glutamato estão usualmente presentes em elevadas concentrações no sistema nervoso central, onde agem como neurotransmissores excitatórios, provocando a despolarização das membranas neurais (41). Uma dieta balanceada mantém níveis adequados desses neurotransmissores, porque as proteínas contêm elevadas proporções desses aminoácidos. Aspartato e glutamato da dieta causam pequena elevação dos níveis plasmáticos desses aminoácidos, por serem rapidamente metabolizados antes de entrar no sistema circulatório (40). Fibra alimentar. A fibra alimentar também denominada dietética constitui um grupo de componentes funcionais dos alimentos dos mais importantes. A fibra alimentar é fornecida principalmente pelos alimentos de origem vegetal. Os principais componentes da fibra alimentar aparecem na Tabela 7. Do ponto de vista químico, os constituintes da fibra alimentar podem ser divididos em componentes não-glicídicos, polissacarídios não-amido e amido resistente. Os componentes não-glicídios somados à celulose, hemiceluloses e substâncias pécticas representam os componentes da parede celular vegetal. Gomas, muscilagens, polissacarídios, não-amido de 16 origem vegetal e bacteriana, juntamente com o amido resistente representam os demais componentes (42). Tabela 7. Principais componentes da fibra dietética. ______________________________________________________________________ Classificação Química Componente ______________________________________________________________________ Substâncias não-glicídicas Proteínas Cutina Cera Silício Suberina Lignina Quitina Polissacarídios não-amido Celulose Hemiceluloses Substâncias pécticas Gomas Muscilagens Polissacarídeos de origem vegetal Polissacarídeos de origem bacteriana Amido Amido resistente ______________________________________________________________________ Quanto às propriedades físico-químicas, a fibra alimentar é dividida em fração insolúvel e fração solúvel em água (43). Estudos epidemiológicos correlacionam a maior ingestão de fibra alimentar com a menor incidência de várias doenças, como câncer de cólon e de reto, câncer de mama, diabetes, aterosclerose, apendicite, doença de Crohn, síndrome de cólon irritado, hemorróidas e doença diverticular (44, 45). A fração insolúvel da fibra alimentar é formada principalmente de celulose, lignina e hemiceluloses insolúveis. Essa fração exerce um efeito físico-mecânico, aumentando o volume do bolo alimentar e das fezes, diminuindo o tempo de trânsito intestinal. Esses componentes, ao 17 se hidratarem, ligam não somente água, podendo ligar também elementos minerais, vitaminas, sais biliares, hormônios e lipídios (43). Com essas ações, as fibras insolúveis podem produzir efeitos benéficos à saúde, como aumentar o peristaltismo intestinal e aliviar principalmente as constipações intestinais, as hemorróidas, a síndrome de cólon irritado e a doença diverticular. Pelo fato de aumentar o bolo fecal, aumentar a velocidade de trânsito intestinal e poder ligar sais biliares, ácidos graxos, estrógenos e compostos fenólicos, as fibras podem arrastar com as fezes substâncias mutagênicas e pro-cancerígenas, aumentando o volume fecal e diminuindo a incidência de tumores intestinais, particularmente do cólon e reto. Os componentes da fibra insolúvel, particularmente celulose e lignina praticamente não sofrem degradação microbiológica no intestino grosso, sendo quase que totalmente excretados nas fezes (46, 47). Por outro lado, os componentes solúveis da fibra alimentar como gomas, muscilagens, substâncias pécticas ou outros polissacarídeos solúveis, adsorvem muita água, já a partir do estômago, formando sistemas viscosos de consistência gelatinosa, podendo retardar o esvaziamento gástrico e o trânsito do conteúdo intestinal. Esses polissacarídeos tendem a formar uma camada viscosa de proteção à mucosa do estômago e intestino delgado, dificultando a absorção, principalmente de açúcares e gorduras, sendo este, talvez, o mecanismo pelo qual esses polissacarídeos ajudam a baixar os níveis lipídicos sangüíneos e teciduais, assim como a glicemia (48, 49, 50). No intestino grosso, a fibra solúvel sofre fermentação anaeróbica pelas bactérias, principalmente do cólon, como a dos gêneros Bacterióides, Bifidobacterium, Clostridium, Streptococcus e Escherichia (51, 52). Em média, cerca de 70% da fibra alimentar pode ser fermentada no intestino grosso, entretanto, esse valor irá depender da fonte de fibra. Vários produtos de fermentação da fibra poderão ser aproveitados como fonte de energia (52). Os principais produtos da fermentação das fibras no cólon são ácidos graxos de cadeias curtas (acético, propiônico, butírico), metano, amônia e hidrogênio. Os produtos da fermentação podem ocasionar uma série de alterações no cólon como a diminuição do pH intraluminal, redução da solubilidade dos ácidos biliares e dos ácidos graxos livres, controle seletivo das 18 linhagens da microflora bacteriana e, conseqüentemente, dos ácidos graxos de cadeias curtas que se formam. Estudos experimentais realizados com animais têm indicado que existem vários mecanismos pelos quais as fibras podem contribuir com benefícios à saúde. Alguns tipos de câncer em humanos têm sido associados à alimentação como o de estômago, cólon, pâncreas, mama, ovário, endométrio uterino e próstata (53, 54). A maioria dos trabalhos, relacionando a alimentação com o câncer de cólon, indicam que existe uma redução dos riscos com a ingestão elevada de frutas, hortaliças e grãos integrais. Várias hipóteses procuram explicar a ação preventiva da fibra alimentar no câncer de cólon, a saber: 1) redução da exposição a agentes carcinogênicos pelo aumento do bolo fecal e/ou diminuição do tempo de trânsito do bolo intestinal; 2) redução da produção de ácidos biliares secundários (desoxicólico e litocólico) pela diminuição de bactérias produtoras de enzimas (7-α-desidroxilases) responsáveis pela conversão dos ácidos biliares primários (cólico e quenodesoxicólico) nos ácidos secundários que são pro-carcinogênicos; 3) efeito ligante da fibra a hormônios (estrógenos) promotores de câncer de cólon e mama (55, 56); 4) produção de ácidos graxos de cadeias curtas que contribuem para o abaixamento do pH do bolo intestinal e desempenham papel fisiológico importante em nível de tecido epitelial. Ácidos graxos de cadeias curtas, particularmente o butírico, desempenham funções importantes na prevenção do câncer de cólon como (57, 58): 1) inibe o crescimento e a proliferação de células tumorais (in vitro); 2) induz a diferenciação de células tumorais, promovendo seu retorno à normalidade; 3) restabelece, em células cancerosas,a morte celular geneticamente programada ou apoptose (59, 60). Dentre os elementos minerais, alguns deles (cálcio, selênio, zinco) têm assumido importância que vai além dos aspectos puramente nutricionais. Cálcio. A função nutricional do cálcio, juntamente com o fósforo é promover a formação e a saúde dos ossos (61). Cerca de 99% do cálcio do organismo se encontra nos ossos e apenas 19 1% nos tecidos moles. Além da formação óssea, o cálcio desempenha funções importantes na contração muscular, na coagulação sangüínea e na regulação de reações enzimáticas. Nas últimas duas décadas, resultados de pesquisas epidemiológicas e experimentais levantaram fortes evidências de que o cálcio, e também a vitamina D, desempenham papel importante na prevenção do câncer do intestino grosso, particularmente do cólon (62, 63). Enquanto que dietas ricas em gordura aumentam a incidência de câncer de cólon, dietas ricas em fibra, cálcio e níveis adequados de vitamina D exercem ação preventiva contra a doença. Um estudo com duração de 19 anos, realizado com 1965 homens na cidade de Chicago (64), revelou que o risco para câncer de cólon apresentou correlação inversa com a ingestão de cálcio e vitamina D. A ingestão diária de 150 UI, ou mais, de vitamina D foi associada a uma redução de 50% na incidência de câncer colo-retal, enquanto que a ingestão de 1200 mg diários, ou mais, de cálcio foi associada com uma redução de 75% no risco deste tipo de câncer. Na carcinogênese de cólon em rato, induzida pela 1,2-dimetilhidrazina e promovida por dieta rica em gordura, suplementação com cálcio e vitamina D3 Os ácidos biliares são compostos tensoativos sintetizados no fígado a partir do colesterol, onde formam conjugados com taurina ou glicina (63). Excretados com a bile, eles são essenciais para a digestão e absorção das gorduras da dieta. Mais de 95% dos ácidos biliares são reabsorvidos no íleo terminal e transportados para o fígado (circulação enterohepática). Cerca de 5% escapam a reabsorção passando para o cólon, onde são desconjugados e desidroxilados por bactérias anaeróbicas, transformando-se nos ácidos biliares secundários, (desoxicólico e litocólico) que se formam no cólon pela atividade microbiana sobre os ácidos biliares primários (cólico e quenodesoxicólico) respectivamente. Os ácidos reduziu a incidência de tumor (65). Hiperproliferação do epitélio do cólon foi inibida pela suplementação da dieta com cálcio (66). Estudos in vitro (67) têm demonstrado que o cálcio, além de atuar como mediador em muitos processos celulares, inibe a proliferação de células do epitélio do cólon e a toxicidade de ácidos graxos de cadeias longas e ácidos biliares. Por isso, esses estudos sugerem que o cálcio pode inibir a proliferação de células epiteliais alteradas no cólon, tanto por um efeito direto no metabolismo celular como por um efeito indireto, via complexação com compostos citolíticos. 20 biliares secundários são tóxicos para a mucosa e desempenham papel fundamental na promoção do câncer de cólon. Assim, alta ingestão de gordura causa um aumento dos níveis de ácidos graxos e ácidos biliares secundários, ambos citolíticos, provocando danos no epitélio do cólon e um aumento de proliferação desordenada de células. As evidências experimentais sugerem que o cálcio reduz o risco de câncer de cólon, diminuindo a atividade citolítica do conteúdo intestinal e inibindo a hiperproliferação de células epiteliais, como sugere o esquema da Figura 3. Carcinogênese < Hiperproliferação celular Gordura AB Solúveis Citólise AG Solúveis Ca + Pi Ca Pi + Complexação Precipitação Figura 3. Mecanismo hipotético da interação entre gordura e cálcio da dieta em relação ao risco para câncer de cólon. Pi, fosfato inorgânico; Ca Pi, fosfato de cálcio. AB, ácidos biliares secundários; AG, ácidos graxos de cadeisas longas. Selênio (Se). Há evidências na literatura, de que deficiência de selênio na alimentação, pode estar relacionada com diversas doenças degenerativas, incluindo o câncer, e 21 que níveis mais elevados de ingestão (150 - 300 µg/dia) podem oferecer proteção contra essas doenças (68). Nos últimos 20 anos, os esforços de pesquisa sobre a função bioquímico-nutricional do Se têm se concentrado em sua função antioxidante, na enzima peroxidase de glutationa. Essa enzima converte os peróxidos de hidrogênio e de lipídios em álcoois, acoplando a redução dos peróxidos à oxidação da glutationa. Esse mecanismo antioxidante tem sido a explicação provável do efeito protetor do Se contra o câncer e as doenças cardiovasculares. Numerosos estudos epidemiológicos têm demonstrado uma relação inversa entre ingestão de Se e risco de câncer (1). Em estudos com animais, o Se tem revelado um efeito protetor contra a formação de tumor em roedores, induzidos por vários tipos de carcinógenos (69). Associação do Se com a prevenção do câncer foi postulado pela primeira vez em 1969 (70). Em seguida, foi demonstrada inibição de tumores pelo Se em animais (71). Mais recentemente, em um longo estudo de prevenção de câncer, em humanos, realizado nos Estados Unidos, ficou demonstrado o efeito protetor do Se para o câncer de próstata (72). Tem havido um interesse crescente na inter-relação entre Se da dieta e doenças cardiovasculares, sendo reportada uma relação inversa entre níveis sangüíneos de Se e a incidência de doenças cardiovasculares (73). O Se parece atuar também como um agente estimulante do sistema imunológico, protegendo o organismo contra infecções. Tem sido demonstrado que a suplementação com Se, aumenta o nível de imunoglobulinas no sangue, e isto poderia proteger contra imunodepressão relacionada à idade (74). O Se é ainda importante para o metabolismo das glândulas tireóides. As enzimas iodotironina desiodinases, que convertem a tiroxina (T4) em triiodotironina (T3 Alguns países, como Austrália e Nova Zelândia, produzem alimentos especiais, enriquecidos com Se, para atividades esportivas. São principalmente bebidas formuladas para assistir ao atleta em seu desempenho máximo (76). No Japão e em vários países asiáticos, são comercializados alimentos enriquecidos com Se, baseados em suas propriedades de proteção à saúde. Na China, uma bebida rica em Se é comercializada com o propósito de prevenir o ), o mais abundante hormônio das tireóides, é uma selenoproteína (75). 22 envelhecimento precoce e doenças cardíacas e usa chá verde, rico em Se, como fonte desse elemento (77). Deve se ter o cuidado de evitar ingestão excessiva de Se. O Departamento de Saúde do Reino Unido (UK) assume que uma ingestão na faixa de 750 - 900 µg/dia é tóxica e que a ingestão máxima segura é de 450 µg/dia (78). Talvez a mais importante necessidade das células e dos tecidos seja a de se proteger contra o estresse oxidativo. Para essa tarefa os organismos dispõem, além do Se, de substâncias como glutationa, ácido ascórbico, tocoferóis, carotenóides, dismutase de superóxido, catalase, peroxidase de glutationa Se-dependente (79). Moléculas oxidativas, incluindo radicais livres, são suspeitas de participarem na etiologia de um grande número de doenças degenerativas, incluindo aterosclerose, câncer, diabetes, catarata, entre outras (1). β-caroteno e outros carotenóides. De aproximadamente 600 carotenóides caracterizados quimicamente, menos de 10% são precursores da vitamina A (80). Em humanos, β-caroteno, α-caroteno e criptoxantina são convertidos em vitamina A, na mucosa intestinal e no fígado. O mecanismo da atividadeantioxidante proposto para o β-caroteno envolve seu caráter hidrofóbico e a capacidade de intervir com a formação de radicais livres do O2 O interesse pelos carotenóides, em relação à carcinogênese, tem incentivado um grande número de estudos nas áreas da epidemiologia, experimentação com animais e intervenção em humanos (83). Estudos relacionando carotenóides ao câncer (84, 85, 86) têm evidenciado que o β-caroteno e não a vitamina A ou seus ésteres, estão associados com a diminuição da carcinogênese. Dois estudos diferentes revelaram que α-caroteno, β-caroteno e luteína, mas não o licopeno, estavam associados com a diminuição dos riscos de cânceres do epitélio, como da cavidade oral, faringe, laringe, pulmão, esôfago, estômago, pâncreas e cérvix. O licopeno mostrou associação com a diminuição do câncer de próstata (87). No conjunto, os estudos epidemiológicos, retrospectivos e prospectivos, realizados em vários países, mostram que a maior ingestão com a dieta de frutas e hortaliças e de β-caroteno está fortemente associada (81). Estudos in vitro têm demonstrado que a atividade antioxidante do β-caroteno é cerca de 100 vezes a do α-tocoferol (82). 23 com a redução do risco de câncer de pulmão, tanto em fumantes como em não-fumantes e em ambos os sexos (83). Vários estudos conduzidos com ratos, camundongos ou hamsters têm mostrado que β- caroteno, cantaxantina ou, mais recentemente, outros carotenóides como α-caroteno, licopeno, astaxantina, fucoxantina, podem retardar ou reduzir o desenvolvimento de tumores de pele, induzidos pela radiação ultravioleta, e tumores induzidos quimicamente, em vários órgãos como pele, glândulas mamárias, glândulas salivares, sistema respiratório, pulmões, estômago, cólon, pâncreas, bexiga urinária, fígado, tumores de pele transplantados e tumores espontâneos de mama e de fígado (88, 89). Doses bastante baixas têm se mostrado efetivas. Por exemplo, a incidência de tumores de cólon, induzidos em ratos com azoximetano, foi diminuída pela administração de apenas 10 mg de β-caroteno/Kg de dieta (90), enquanto que o licopeno, na concentração de apenas 0,5 mg/Kg de dieta, suprimiu o desenvolvimento de tumores de mama espontâneos em camundongos (91). Essas concentrações se assemelham às concentrações de carotenóides em dietas humanas. Estudos sobre o mecanismo de ação dos carotenóides, na inibição da carcinogênese, revelaram a existência de ações múltiplas. Proteção ao DNA contra a mutagênese e genotoxicidade (92); inibição da proliferação celular (92, 93); facilitação da comunicação intercelular (94); estímulo ao sistema imunológico (95). Estudos de intervenção em humanos tiveram início na década de 80 e os resultados de alguns desses testes foram recentemente relatados (96, 97). Esses estudos incluíram: ensaios primários, em que os participantes nunca haviam tido diagnóstico de câncer; ensaios secundários, em que os participantes tinham recebido tratamentos para vários tipos de câncer; ensaios em que os participantes apresentavam lesões pré-maligna. Quanto à abrangência, os ensaios foram classificados de pequena escala (20-500 participantes) ou de larga escala (> 10.000 participantes). Diversas combinações de β-caroteno, vitamina A e vitamina E, produziram efeitos positivos no tratamento de lesões pré-malignas, reduzindo o risco de câncer em pacientes fumantes e não-fumantes. Por outro lado, 1.805 indivíduos que tinham tido câncer de pele, previamente ao início do tratamento, não foram beneficiados pelo tratamento com vitamina C e vitamina E, isoladamente ou em combinação. Um teste com 30.000 participantes 24 primários, envolvendo homens e mulheres, foi conduzido em Linxian, China, por 5 anos. Quatro combinações de micronutrientes foram administradas: retinol e zinco, riboflavina e niacina, vitamina C e molibdênio ou β-caroteno, vitamina E e selênio. Vitamina E-Se reduziu em 21% as mortes por câncer de estômago (p < 0,05), observando-se ainda uma redução de 4% (NS) nos óbitos por câncer de esôfago e 13% (p < 0,05) na redução de todos os casos de câncer. Inesperadamente, os indivíduos que receberam β-caroteno, isoladamente ou em combinação com α-tocoferol, tiveram um aumento de 18% na incidência de câncer de pulmão (p < 0,05) e 8% de aumento na mortalidade total (p < 0,05). O resultado negativo da suplementação com β-caroteno foi marcadamente maior em fumantes inveterados. O estudo foi interrompido no início de 1996, depois de 4 anos, em virtude dos resultados negativos. Esses resultados levaram à hipótese de que uma ação pró-oxidante do β-caroteno, em virtude de sua auto-oxidação, sob condições de estresse oxidativo imposto aos pulmões em fumantes inveterados, ou pesada exposição à sílica (silicoses), poderia ter aumentado o poder pró- oxidante do β-caroteno sobre as células do pulmão e intensificado a promoção dos tumores. Também, nestas condições, deve-se evitar a suplementação com doses elevadas de β-caroteno, que pode bloquear a absorção de outros carotenóides, fenômeno que tem sido observado com a luteína (98). Em virtude de inúmeras dificuldades em explicar o exato mecanismo de ação dos carotenóides na carcinogênese, a alternativa recomendada até o presente é aumentar o consumo de frutas e hortaliças, como meio de prevenção de vários tipos de câncer e de outras doenças crônicas e/ou degenerativas (1, 83, 99). Vitaminas com ação antioxidante. As vitaminas C e E são importantes antioxidantes, que reduzem a velocidade de iniciação ou previnem a propagação de radicais livres (99). A vitamina E é especialmente importante na prevenção da peroxidação de lipídios, enquanto que a vitamina C reage efetivamente com superóxido e radicais hidroxilos. A vitamina C desempenha ainda papel importante na redução de radicais cromanoxil e na regeneração da vitamina E. 25 Experimentação com animais e em culturas de células sugerem que a vitamina C atua na prevenção do câncer, particularmente do esôfago e do estômago. Um mecanismo importante na prevenção do câncer pela vitamina C é a sua capacidade de inibir a formação de compostos N- nitrosos (N-nitrosaminas) (100). Essa propriedade da vitamina C poderá ser de grande significado na redução do risco de câncer em humanos. Sob certas condições, suplementação com ácido ascórbico pode reverter células transformadas em células morfologicamente normais, podendo ser este mais um mecanismo de atuação da vitamina C na prevenção de tumores (101). A vitamina C age ainda estimulando o sistema imunológico (102) podendo, por esse mecanismo, atuar beneficamente tanto na prevenção do câncer como dos processos viróticos, como gripes e resfriados. Estudos recentes (103) concluíram que a vitamina C tem o maior poder antioxidante de todos os antioxidantes naturais. Da mesma forma que a vitamina E, a vitamina C protege a LDL (lipoproteína de baixa densidade) da peroxidação. Ficou estabelecido que a vitamina C é particularmente efetiva em prevenir a peroxidação de lipídios no plasma e na LDL, devido a sua propriedade de inativar radicais peroxil em meios aquosos. Quanto a vitamina E (α-tocoferol), esta é reconhecida, como a melhor bloqueadora de radicais livres em membranas. Tem sido demonstrado que a vitamina E inibe reações de nitrosação na célula, sugerindo que ela possa exercer um efeito anticarcinogênico (104). O efeito anticarcinogênico da vitamina E somente foi observado em concentrações não- fisiológicas, bastante elevadas (105). Suplementação de alimentos com vitamina E e selênio tem se mostrado eficaz na inibição da carcinogênese (106). A suplementação com vitamina E não altera a progressão de tumores já instalados. Sugere-se que sua ação antitumoral estejaligada à sua capacidade de inibir a formação de radicais livres, que poderiam danificar o DNA (107). Da mesma forma que a vitamina C, a vitamina E pode atuar sobre o sistema imunológico aumentando a resposta imune. Em elevadas doses verificou-se ação benéfica da vitamina E em portadores da doença de Alzheimer, a qual envolve um processo inflamatório do cérebro, sugerindo uma ligação entre o sistema imunológico e esta doença. Recentemente demonstrou- se que a suplementação com vitamina E melhora a função imune em idosos. 26 Vitamina B12, Ácido fólico, Colina. Deficiência de vitamina B12 ou de ácido fólico aumenta a carcinogenicidade de vários produtos químicos, sugerindo que essas vitaminas têm propriedades anticarcinogênicas (108). A deficiência de B12 ou de ácido fólico pode resultar em uma hipometilação do DNA, que leva à ativação de oncogenes. A metilação do DNA é reconhecidamente um mecanismo de controle da expressão gênica. A deficiência dessas vitaminas provocam alterações no sistema imunológico, que também poderá ser uma causa importante no desenvolvimento de tumores (109). Deficiência de colina produz lesões patológicas em praticamente todos os órgãos e aumenta a potência de vários carcinógenos (110), aumenta ainda a proliferação de células no fígado, reduz o suprimento de grupos metilos e causa hipometilação do DNA. A conseqüência da hipometilação do DNA e a expressão de oncogenes na deficiência de colina foi estabelecida recentemente (111). A deficiência de colina por tempo prolongado aumentou o aparecimento de tumores hepáticos, possivelmente por permitir a expressão de oncogenes ou desenvolvimento de lesões pré-neoplásicas. As principais substâncias não-nutrientes com funções fisiológicas (funcionais) conhecidas são destacadas na Tabela 8. Compostos organosulfurados. Um grande número de compostos sulfurados existentes em alguns alimentos vegetais (alho, cebola, repolho, couve, couve-flor, couve de bruxelas, etc.) apresentam propriedades funcionais importantes na prevenção ou retardamento de processos patológicos. Os efeitos do alho na saúde têm sido bastante estudados. Tem sido encontrada uma relação inversa entre a ingestão de alho e mortalidade por câncer de estômago (112, 113). O alho não somente inibe bactérias e fungos promotores da síntese de nitrito e nitrosaminas, mas inibe diretamente a síntese espontânea de nitrosaminas (114). Investigações recentes (115, 116) demonstraram que a ingestão de alho com a dieta inibe a ligação de pró- carcinógenos ao DNA. Portanto, a propriedade de os compostos sulfurados do alho inibirem o desenvolvimento de tumores em animais e, possivelmente, em humanos, resultaria de uma redução na formação de nitrosaminas, mas também, por interferir no metabolismo de ativação/desintoxicação de compostos carcinogênicos. 27 Sulfeto dialítico, um composto aromático presente no alho, inibiu completamente a formação de tumores de esôfago induzido por N-nitroso-metilbenzilamina (117) e reduziu a incidência de câncer de cólon, induzido por dimetilhidrazina (118). A adição de alho processado em pó, na dieta para ratos, reduziu significativamente a incidência de tumores de mama induzidos por dimetilbenz(a) anthraceno (116). Introdução de alho em pó na dieta para ratos promoveu um aumento de glutationa e de glutationa-S-transferase (115, 116). De modo semelhante, S-alil cisteína, composto sulfurado hidrossolúvel encontrado no alho, estimulou um aumento de glutationa e de glutationa-S-transferase, no fígado e nos tecidos da glândula mamária (115, 116). Foi demonstrado por Amagase e Milner (1993) e reportado por Goldberg (1), que S-alil cisteína inibe, in vivo, a formação de complexos de dimetilbenz(a)antraceno com DNA (DMBA-DNA). Reportagem recente (119) descreve o isolamento, do composto sulforafano, do brócolis, com ação inibidora do câncer de mama, em animais experimentais. O sulforafano age no organismo estimulando a síntese de enzimas anticâncer, produzindo assim a interrupção do processo carcinogênico. Segundo a mesma reportagem, compostos análogos ao sulforafano, com forte ação inibidora do câncer de mama foram sintetizados por pesquisadores da Universidade de Hopkins (EUA). Plantas da família Cruciferae (repolho, couve de bruxelas, couve-flor, nabo) apresentam elevadas concentrações de isotiocianatos. Um desses compostos, o fenetil isotiocianato, foi efetivo na inibição do câncer de mama induzido pelo DMBA, em ratos (120). Wattenberg e colaboradores (121) demonstraram que isotiocianatos, e compostos afins, foram efetivos na inibição do desenvolvimento de tumores induzidos experimentalmente, nas glândulas mamárias, no estômago e nos pulmões. Tiocianatos e isotiocianatos, parecem ser importantes inibidores da formação de complexos carcinógenos - DNA, em vários tecidos (122). 28 Tabela 8. Principais classes de substâncias não-nutrientes com funções fisiológico-funcionais. ______________________________________________________________________ Compostos Propriedade Funcional ______________________________________________________________________ Organosulfurados - Combate o câncer - Combate doença cardiovascular - Elevação do nível de glutationa e de glutationa-S-transferase Fenólicos - Ação redutora - Reagem com radicais livres e substâncias carcinogênicas - Quelação de metais - Protege contra vários tipos de câncer - Reduz glicose sangüínea - Protege contra doenças cardiovasculares Terpenos (Limonóides) - Indução de glutationa-S-transferase - Inibe o desenvolvimento de tumores Indólicos - Prevenção do câncer - Induz síntese de enzimas de desintoxicação - Antimutagênico Oligossacarídeos - Proliferação de bactérias bífidas - Redução dos níveis de metabólitos tóxicos e de enzimas indesejáveis no cólon - Prevenção de diarréias patogênicas - Redução dos níveis de colesterol sérico - Redução da pressão sangüínea - Efeito anticâncer - Proteção contra infecções _____________________________________________________________________ 29 Substâncias fenólicas. Sob esta denominação são identificadas várias classes de substâncias como ácidos fenólicos (elágico, caféico, gálico, clorogênico, quínico, cinâmico, hidroxicinâmico), flavonóides (catequinas, teaflavinas, tearubiginas, quercitina, compeferol, flavonóis), isoflavonóides (genisteína, daidzeína, formononetina, cumestrol, matairesinol), lignanas e taninos (1, 123, 124, 125, 126). Muitas dessas substâncias têm em comum as seguintes propriedades: ação redutora; reagem com radicais livres e substâncias genotóxicas e/ou carcinogênicas; ligam metais; reagem com enzimas e proteínas, em geral. Em virtude de sua reatividade, particularmente com enzimas e elementos minerais, esses compostos são considerados fatores antinutricionais, pelo fato de poderem interferir com a digestão de proteínas e a absorção de minerais. Estudos mais recentes (123, 124, 125, 126) têm revelado propriedades funcionais fisiológicas importantes desses compostos, na proteção dos órgãos e tecidos contra o estresse oxidativo e contra a carcinogênese. Os flavonóides, cerca de 2.000 compostos já identificados, são potentes antioxidantes e sequestradores de metais. Com base nessas propriedades, flavonóides, como os encontrados no chá verde e chá preto, têm sido estudados quanto à sua possível ação protetora no que tange às doenças cardiovasculares (123, 127) e níveis lipídicos no sangue. Um aumento rápido dos níveis das lipoproteínas de baixa densidade(LDL) foi observado no plasma de ratos alimentados com uma dieta rica em gordura, porém, quando alimentados com a mesma dieta suplementada com 1% de catequina, principal substância antioxidante do chá verde, resultou em significativa redução dos níveis de LDL-colesterol. Contudo, a suplementação com catequina não alterou a concentração sangüínea de HDL-colesterol. A catequina é tida também como reguladora da pressão sangüínea e capaz de reduzir os níveis de glicose no sangue (127). Extratos de chá verde ou solução de catequina a 1%, quando administradas a ratos diabéticos, reduziu os níveis de glicose sangüínea de 20 a 35%. Estudos in vitro, com membranas celulares de eritrócitos, revelaram o grande poder antioxidante dos flavonóides presentes no chá, particularmente do galato de epicatequina e do galato de epigalocatequina (128), superior ao poder antioxidante do α-tocoferol. 30 Tem sido demonstrado que teaflavinas inibem a clivagem de DNA de timus de bezerro, pela ação do H2O2 Numerosos estudos têm sido publicados recentemente sobre a ação anticarcinogênica de substâncias fenólicas, particularmente as encontradas no chá verde e preto. Muitos desses , sugerindo que essa substância possa ser efetiva na proteção do DNA contra danos oxidativos (127). Com base em pesquisas que relacionam atividade-estrutura, concluiu-se que a porção da molécula do flavonóide representada pelo ácido gálico, é responsável pelas propriedades antioxidante e antimutagênica das teaflavinas. As substâncias fenólicas, encontradas na casca de uva e no vinho tinto, têm sido relacionada à baixa mortalidade por doenças cardiovasculares, em certas regiões da França. Apesar de essas populações ingerirem elevadas quantidades de gordura saturada e apresentarem altos níveis de colesterol sangüíneo, semelhante à dos Estados Unidos da América, a incidência e a morte por doenças cardíacas são muito menores nessas regiões. Estudos de análise multivariada conduziram à conclusão de que a única variável dietética, capaz de explicar essa diferença, é a maior ingestão de vinho tinto pelos franceses (127). Possíveis implicações das substâncias fenólicas do chá, tanto verde como preto, na etiologia das doenças cardiovasculares, foi revista recentemente (123). Algumas das conclusões dos autores dessa revisão foram: a) componentes fenólicos do chá inibe fortemente, a oxidação da LDL, in vitro; b) vários componentes fenólicos do chá são absorvidos (128), porém, as evidências de que o consumo de chá reduz a oxidação da LDL in vivo, não são conclusivas; c) alguns flavonóis, incluindo quercitina e rutina, são potentes inibidores de agregação de plaquetas e com ação antitrombótica, in vivo, quando administrados a animais por via intravenosa (129); d) administração intragástrica de extrato de chá preto (10 mL/Kg peso corporal), equivalente a três xícaras de chá para humanos inibiu, em cães, a atividade aglutinadora de plaquetas, prevenindo a trombose coronária experimental (130); e) alguns estudos epidemiológicos mostraram menor incidência de doenças coronarianas em populações com elevado consumo de chá, porém as evidências ainda não são conclusivas; f) o conceito de que a ingestão de chá pode oferecer proteção contra doenças cardiovasculares foi baseado principalmente em experimentações com animais em que as condições e/ou concentrações usadas dificilmente ocorrem em alimentação humana. 31 estudos foram revistos (124, 131). Segundo Dreosti e colaboradores (124), grande parte das evidências do efeito protetor dos componentes fenólicos do chá na carcinogênese foi obtida em experimentações em modelos animais, enquanto que estudos epidemiológicos em humanos são apenas sugestivos e não conclusivos. É importante ressaltar que a forte atividade anticarcinogênica do chá e de seus componentes fenólicos em animais tem sido observada em concentrações baixas, usualmente consumidas por humanos. A preponderância das evidências sugere que o chá, através de seus componentes, pode atuar de várias maneiras: como moduladores do metabolismo de carcinógenos; como antioxidante, protegendo o DNA de danos oxidativos; por último, como agentes inibidores da proliferação celular. A ação anticancerígena dessas substâncias tem sido demonstrada para tumores induzidos por vários tipos de carcinógenos, em diferentes órgãos: pulmão, induzido por N- nitrosodietilamina (NDEA) e 4-(metilnitrosamino)1-(3-piridil)-1-butanona (NNK), em camundongos (132); tumores de esôfago induzidos por N-nitrosometilbenzilamina (NMBZA) (133); tumores de pele induzidos pela luz ultravioleta, em camundongos (134); tumores de estômago e intestino provocados por vários carcinógenos como dietilnitrosamina, N- metilnitrosouréia, dimetilhidrazina e N-butil-N-(4-hidroxibutil) nitrosamina em ratos (135) . Enquanto estudos experimentais com animais têm mostrado, consistentemente, que o chá e seus compostos fenólicos inibem a indução do câncer (136, 137), os estudos epidemiológicos não conseguiram estabelecer correlações confiáveis entre ingestão de chá e diminuição do risco de incidência ou morte por câncer (125). A ingestão de chá, na Irlanda e na Grã Bretanha, dez vezes superior à dos Estados Unidos da América e trinta vezes à da Itália, não produziu redução da mortalidade por câncer, naqueles países (125). Artigo recente (138), reporta-se ao hábito de os ingleses e irlandeses adicionar leite ao chá e que a adição de leite ao chá poderá interferir com as propriedades antioxidantes e anticarcinogênicas dos compostos fenólicos do chá, hipótese que vale a pena ser testada, em animais. Há alguns anos, vários trabalhos foram publicados atribuindo propriedades cancerígenas aos compostos fenólicos, particularmente aos taninos (139, 140). Infusões de chás ou ervas, ingeridas a temperaturas elevadas, foram responsabilizadas pela elevada incidência de câncer de esôfago, no Caribe e na Ásia (141). O potencial de irritação térmica de bebidas servidas muito 32 quentes foi também identificado como fator que aumenta a incidência de câncer de esôfago em regiões da América do Sul, onde a ingestão de infusões de erva mate é bastante elevada (142, 143). Portanto, recomenda-se que o chá seja tomado a temperaturas não muito acima da ambiente ou preferencialmente gelado. Sementes de plantas da família Leguminosae contêm quantidades importantes de substâncias fenólicas fisiologicamente ativas (126). Destacam-se os isoflavonóides com ação fitoestrogênica (genisteína, daidzeína, cumestrol) e lignanas como secoisolariceresinol (SECO) e metairesinol (MAT). Estas substâncias têm despertado muito interesse pela suas ações estrogênica, antiestrogênica, anticarcinogênica, antiviral, antifungo e antioxidante (144, 145, 146, 147). De cerca de 50 tipos de sementes (leguminosas) analisadas (126), a soja apresentou os maiores teores de daidzeína, genisteína e da lignana SECO. Os feijões comuns (Phaseolus vulgaris L.) apresentaram concentrações menores, mas considerável, da lignana SECO. Tem sido demonstrado, há bastante tempo, que os grãos de soja contêm isoflavonas mas só recentemente foi sugerido que as isoflavonas podem prevenir doenças crônicas, incluindo cânceres hormônio-dependentes, aterosclerose e doenças cardíacas (148, 149, 150). Lignanas como enterolactona (ENL) e enterodiol (END) são normalmente excretadas na urina por mulheres e animais do sexo feminino (151, 152) . As lignanas dos mamíferos são formadas pela ação da microflora intestinal a partir de precursores de planta. A lignana secoisolariceresinol (SECO) dá origem à enterodiol (END) enquanto que a substância metairesinol (MAT) é transformada em enterolactona (ENL). SECO e MAT ocorrem nas plantascomo glicosídios, que são rapidamente hidrolisados no cólon proximal e suas agliconas subseqüentemente são absorvidas (153). Essas lignanas de plantas, bem como seus metabólitos (END e ENL) apresentam, nos mamíferos, propriedades fisiológicas importantes como na prevenção dos tipos de câncer hormônio-dependentes, como o de mama, agindo também na prevenção de doenças cardiovasculares (149, 150). São encontradas em concentrações relativamente altas no plasma humano, podendo atuar na prevenção do câncer e de outras doenças crônicas (154). 33 Terpenos (Limonóides). Os limonóides constituem um grupo de derivados de triterpenos, presentes na laranja, na cidra e no limão. Limonina, nomilina e o glicosídio da limonina, 17-β-D-glicopiranosídio (LG), são os mais abundantes. O glicosídio LG é encontrado no suco de laranja na concentração de 176-180 ppm, enquanto que monelina e nomilina somadas perfazem 1-2 ppm (155, 156). Esses limonóides apresentam como propriedade fisiológica, a indução da enzima glutationa-S-transferase (GST), quando administrados a animais (157). A GST é a principal enzima de um sistema de desintoxicação, que catalisa a conjugação de glutationa com compostos eletrofílicos que incluem carcinógenos ativados (158). Esse mecanismo de proteção contra xenobióticos da limonina e da nomilina foi correlacionado com a inibição do desenvolvimento de tumores no estômago, pulmões e pele. O composto D-limoneno é um terpeno encontrado em óleo de citrus. Tem sido demonstrado que esse composto pode inibir o carcinoma de pele induzido pelo benzo(a)pireno (120) e tumores de mama, em ratos, induzidos pelo DMBA (159). É interessante notar que esse composto pode, inclusive, promover a regressão de tumores de mama induzidos. Adição de limonemo e de óleo de citrus (laranja, limão, cidra, tangerina) a uma dieta semipurificada, para ratos, promoveu a indução da enzima GST no fígado e na mucosa do intestino delgado. Ingestão continuada dos referidos óleos resultou em inibição da formação de tumores no estômago, pulmões e glândulas mamárias (160). Compostos indólicos. Estudos epidemiológicos sugerem que os glicosinolatos indólicos, ou seus metabólitos, desempenham papel importante na prevenção do câncer. O efeito protetor dos glicosinolatos indólicos é devido a produtos de hidrólise, promovida pela enzima mirosinase. Mais especificamente, a ação anticâncer se deve a produtos resultantes do rearranjo do radical indólico, particularmente, indol-3-carbinol, 3, 3-diindolil metanol e indol-3- acetonitrila (161, 162). Indol-3-carbinol tem sido identificado como um potente indutor de enzimas da chamada Fase 2 de desintoxicação e de várias outras enzimas no tecido hepático (163).O indol-3-carbinol inibiu a ligação dos carcinógenos benzo(a)pireno e da N- nitrosodimetilamina ao DNA, agindo assim como agente antimutagênico. Pesquisa recente (164) sugere que o indol-3-carbinol atua como agente protetor, em certos tipos de cânceres 34 induzidos por hormônios, particularmente cânceres de útero e de mama, induzidos por estrógenos. Oligossacarídios. Uma série de benefícios à saúde decorrem da ingestão de vários tipos de oligossacarídeos. Dentre esses benefícios, têm sido citados: proliferação de bactérias bífidas e redução de bactérias indesejáveis no cólon; redução dos níveis de metabólitos tóxicos e de enzimas indesejáveis no cólon, prevenção de diarréias patogênicas; prevenção de constipação; proteção da função hepática; redução dos níveis de colesterol sérico; redução da pressão sangüínea; efeito anticâncer (165, 166). Oligossacarídeos fisiologicamente funcionais são polissacarídeos de cadeias curtas, de estrutura peculiar, que não são digeridos por humanos, mas que são seletivamente utilizados pelas bifidobactérias, um grupo de microrganismos que são antagonistas de bactérias indesejáveis, no trato digestivo. Os benefícios à saúde oriundos do consumo de oligossacarídeos está, principalmente, ligado ao aumento de bactérias bífidas no cólon (167, 168). Diversas hortaliças como raízes de chicória, alcachofra, aspargo, banana, tomate, alho, cebola contêm oligossacarídeos, porém, as quantidades ingeridas com esses alimentos é da ordem de miligramas/dia (168) . Por esse motivo, tem sido recomendada a ingestão suplementar de fruto-oligossacarídeos. Estudos em animais e humanos mostraram que a adição de fruto-oligossacarídeos à dieta estimula a proliferação de bactérias bífidas e outras bactérias úteis ao organismo, reprimindo bactérias indesejáveis, como espécies do gênero Clostridium (165, 166). Aumento de bactérias bífidas resulta em maior produção de ácido acético e ácido lático, abaixamento do pH intestinal, inibindo o desenvolvimento de bactérias que produzem substâncias tóxicas e mal cheirosas, como aminas, amônia e gás sulfídrico. As aminas contribuem para elevar a pressão sangüínea e podem reagir com nitritos para formar nitrosaminas. As bactérias bífidas são conhecidas por degradarem nitrosaminas. As bifidobactérias oferecem ainda proteção contra infecções por secretarem compostos antimicróbios (169, 170). Bifidina, um antibiótico produzido pela Bifidobacterium bifidum tem ação efetiva contra Shigella dysenteriae, Salmonella typhosa, Staphylococcus aureus e Escherichia coli (165, 166). 35 O consumo de 6 - 12 g de oligossacarídeos/dia, por 2 a 3 meses, reduziu o colesterol sérico total de 20 - 50 mg/dL (171). A redução foi atribuída ao aumento da população de Lactobacillus acidophilus, o qual assimila colesterol para o seu metabolismo e inibe a absorção de micelas de colesterol através da parede intestinal (172, 173). Tem sido demonstrado que o consumo de 3 - 10 g de oligossacarídeos/dia, durante uma semana alivia a constipação. O efeito anti-constipação tem sido atribuído ao aumento da população de bactérias bífidas no intestino, acompanhado de uma elevação da concentração de ácidos graxos de cadeias curtas, que estimulam o peristaltismo intestinal (165, 166). Por outro lado, o consumo de grandes quantidades de oligossacarídeos não-digeríveis poderá causar diarréia, distenção abdominal e flatulência. 3. Alimentos e/ou Dietas Funcionais Com base no conceito de que a substância ou substâncias fisiológico-funcionais devem estar presentes nos alimentos e serem ingeridas em quantidades suficientes para promoverem seus efeitos, é oportuno destacar alguns alimentos ou grupos de alimentos naturais, que vêm sendo recomendados pelas suas virtudes funcionais. Foi dito, no início deste artigo, que o alimento funcional poderá ser natural ou fabricado, desde que ele tenha suas propriedades de proteção à saúde comprovadas. Alimentos como grãos de cereais e de leguminosas, particularmente a aveia, os feijões (Phaseolus) e a soja, além das farinhas integrais ou farelos de trigo e de arroz, constituem excelentes fontes de fibra alimentar (2), tanto em sua forma natural como processada. Frutas e hortaliças naturais têm sido altamente recomendadas (1, 2, 174, 175, 176) pela riqueza desses alimentos em vitamina C, carotenóides, substâncias fenólicas, substâncias sulfuradas, glicosídios indólicos, fruto-oligossacarídios, dentre muitos outros, que pela ação antioxidante, "limpadoras" de radicais livres e seqüestrantes de carcinógenos e de seus metabólitos, exercem ação protetora contra a evolução de processos degenerativos que conduzem às doenças e ao envelhecimento, precocemente. Atualmente recomenda-se a participação de frutas e hortaliças na dieta, em quantidades generosas, algo como cinco vezes ao dia. Da mesma forma, sucos e néctares de frutas naturais são altamente recomendados, 36 como parte da dieta diária, pela presença dassubstâncias fisiologicamente ativas, já mencionadas. O chá (chá verde e preto) e o vinho tinto têm sido reconhecidos como benéficos à saúde, em quantidades moderadas, por conterem substâncias fenólicas com propriedades antioxidantes (antiaterogênicas) e anticancerígenas (130 a 141). Peixes e outros produtos do mar têm sido altamente recomendados (2, 177) pela predomionância dos ácidos graxos poliinsaturados da família ω-3 e pela qualidade nutritiva e funcional de suas proteínas. O leite é o primeiro e único alimento na fase inicial da vida dos mamíferos. Apresenta em sua composição componentes com propriedades fisiológico-funcionais importantíssimas, destacando-se várias de suas proteínas, ácidos graxos de cadeias curtas como o ácido butírico na forma de tributirina, minerais como cálcio e fósforo e vitaminas como a vitamina A e a riboflavina (178) . As proteínas do leite apresentam elevado valor nutritivo e excelentes propriedades funcionais, tanto as de interesse tecnológico (179) como fisiológico (20, 21). Dentre as propriedades fisiológico-funcionais, a ação sobre o sistema imunológico de algumas das proteínas do soro, particularmente as imunoglobulinas e peptídios imunomoduladores, que se formam a partir da hidrólise das caseínas e das proteínas do soro de leite. Peptídios das caseínas apresentam também atividade opióide e antiopióide e de complexação e transporte de minerais, particularmente do cálcio (29). As proteínas do soro de leite têm apresentado efeito protetor contra a manifestação de várias patologias como infecções, câncer e imunodeficiência (21, 25, 26). A gordura do leite se caracteriza por apresentar ácidos graxos de cadeias curtas, particularmente o ácido butírico, na forma de tributirina. No trato digestivo, a maior parte dos triacilgliceróis do leite são emulsificados pelo suco biliar, no duodeno, onde as ligações nas posições 1- e 3- são rapidamente hidrolisadas por lipases pancreáticas, com liberação de ácidos graxos livres e 2-monoacilglicerol. É possível que os triacilgliceróis de cadeias curtas já sejam hidrolisados, a partir da boca e no estômago, liberando seus ácidos graxos de cadeias curtas, particularmente ácido butírico que, por ser solúvel em água, é imediatamente absorvido pelas 37 células vizinhas, sem a necessidade de formar micelas. Os ácidos graxos do leite liberados na parte superior do intestino delgado são rapidamente absorvidos e liberados na corrente sangüínea, chegando rapidamente ao fígado. O leite contém cerca de 3 - 5 mmoles de ácido butírico por 100 gramas e o queijo 30 mmoles/100 g. Trabalho recente (180) revela que o ácido butírico tem ação fisiológica importante na prevenção de alguns tipos de câncer, particularmente do trato digestivo e das glândulas mamárias, além de oferecer vantagem no tratamento de algumas doenças como a β-talassemia e anemias decorrentes de anomalias da hemoglobina (181). A partir do leite, a indústria de laticínios produz os queijos, que em seus vários tipos alcançam a mais alta popularidade. Os produtos láticos fermentados, adicionados ou não de probióticos e/ou prebióticos, têm ocupado a maior atenção por parte dos pesquisadores e da indústria de laticínios (178, 182, 183, 184). Metchnikoff (185), já em 1908, lançou a teoria de que os produtos lácteos fermentados apresentavam benefícios à saúde, resultando em maior expectativa de vida para o consumidor. Em contraste às substâncias fisiologicamente ativas encontradas no próprio leite, o efeito promotor de saúde dos produtos lácteos fermentados se deve à atividade biológica de bactérias usadas na produção desses produtos ou de seus metabólitos, produzidos no processo fermentativo. Produtos lácteos adicionados de culturas selecionadas como leite fermentado, kefir e especialmente os iogurtes, têm se tornado o foco de interesse em relação às propriedades funcionais. Alimentos ou suplementos alimentícios contendo células vivas, que beneficiem a saúde humana ou de animais, passaram a ser chamados de probióticos. As principais linhagens de bactérias usadas nos probióticos são o Lactobacillus acidophilus e várias espécies de Bifidobacterium, por serem hóspedes naturais dos intestinos delgado e grosso, respectivamente. Os produtos probióticos devem conter cerca de 106 organismos viáveis por mililitro e a quantidade ingerida, da ordem de 100 mL, duas vezes por semana (186). Entre os benefícios creditados aos produtos de laticínio probióticos incluem-se: promoção do crescimento, em estudos com ratos e aves (187) ; produção de vitaminas (riboflavina, niacina, tiamina, vitamina B6, vitamina B12, ácido fólico) (188); aumento na absorção de minerais (189); aumento da 38 resposta imune, pela elevação na produção de imunoglobulina A (188); diminuição da população de patógenos, através da produção de ácido acético e ácido lático e de bacteriocinas (190, 191); redução da intolerância à lactose pelo consumo de produtos contendo Lactobacillus acidophilus (178); supressão de enzimas microbianas potencialmente prejudiciais, associadas com o câncer de cólon em animais (192, 193); estabilização da microflora intestinal, especialmente após severos problemas intestinais ou uso de antibióticos (190); alívio da constipação (186); redução do colesterol sangüíneo (194, 195); efeito inibitório contra a mutagenicidade (196). Mais recentemente, a lactose tem sido usada como substrato para a produção de fatores bifidogênicos, nas formas de lactulose, lactitol ou lactosacarose. Fatores bifidogênicos são também encontrados em muitas fontes vegetais como em "chicória", alcachofra de Jerusalém, cebola e outras plantas. Em geral, os fatores bifidogênicos são oligossacarídeos de cadeias curtas (3 a 10 unidades de monossacarídeos), com a propriedade funcional única de não serem digeridos no estômago e intestino delgado. Servem de substrato e estimulam o crescimento de bactérias bífidas e lactobacilos, no intestino grosso, e promovem aumento da biodisponibilidade do Ca2+ e do Mg2+ Evidências de que o iogurte atua como fator anticancerígeno no intestino grosso foram descritas recentemente (198, 199, 200). Verificou-se que o iogurte exerce importante ação inibitória sobre o desenvolvimento do câncer de cólon, induzido em camundongo pela 1,2- dimetilhidrazina (DMH). Com a administração da DMH, observou-se uma forte resposta inflamatória de células mononucleares do intestino grosso. O processo inflamatório que precede o desenvolvimento do tumor, deverá ser devido às alterações das células epiteliais induzidas por pro-carcinógenos, que chegam ao intestino grosso como glicuronídios e sofrem desconjugação por enzimas produzidas pela microflora do cólon. No câncer de cólon observa- se que macrófagos infiltrantes do tumor produzem um aumento do fator de necrose α e de prostaglandina E , além de retardar ou inibir alguns estágios da carcinogênese (167, 197). O termo prebiótico tem sido aplicado a substâncias como os oligossacarídeos, que promovem o crescimento de microrganismos benéficos. Produtos que contêm ambos, prebióticos e probióticos, às vezes, têm sido chamados de simbióticos. 2 (201). Foi demonstrado que a carcinogênese de cólon induzida pela DMH 39 pode ser inibida pela administração de iogurte à dieta para roedores. Essa atividade inibitória parece ser devido à capacidade imunomodulatória das bactérias lácticas (202) ou iogurte (203). Foi sugerido que o aumento de células secretoras de imunoglobulina A(IgA), mas não IgC, no intestino grosso de roedores alimentados com iogurte, deveria contribuir para controlar a resposta imuno-inflamatória, uma vez que a IgA é considerada como uma barreira imune em neoplasia
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