Suplementação de minerais por meio da castanha-do-brasil pode modular a microbiota intestinal de indivíduos saudáveis / Mineral supplementation through Brazil nuts can modulate the intestinal microbiota of healthy individuals

RESUMO

A castanha-do-brasil é um alimento de alta complexidade nutricional, devido ao alto teor de selênio, micronutriente com ação antioxidante e anti-inflamatória, e de outros importantes componentes, como fibras, ácidos graxos insaturados, compostos fenólicos e diversos minerais, como zinco, cobre e magnésio. Essa noz é amplamente consumida pela população brasileira e mundial e seus efeitos à saúde devem ser compreendidos em todas as vertentes. Até o momento, não eram conhecidos os efeitos da ingestão dessa castanha na constituição de bactérias intestinais, cuja relevância vem sendo exponencialmente comprovada na literatura nacional e mundial devido sua participação em importantes processos no contexto saúde e doença. Nesse sentido, o objetivo deste trabalho foi avaliar a composição da microbiota intestinal e o perfil de minerais (metaloma) no organismo após a ingestão de castanha-do-brasil (Bertholletia excelsa H.B.K.). Este estudo prospectivo foi composto por 97 indivíduos sem doenças crônicas não transmissíveis, de ambos os gêneros, com idade média de 28,7 ± 8,5 anos. Os participantes foram avaliados antes e após a suplementação de uma unidade de castanha-do-brasil (~370 µg de selênio) por dia, durante 60 dias, quanto ao status de minerais (plasma, eritrócitos e fezes), atividade da enzima glutationa peroxidase (GPX), concentração de selenoproteína P (SEPP), avaliação da ingestão alimentar (recordatório alimentar de 24 horas) e caracterização do microbioma intestinal. Os dados brutos do microbioma foram analisados por meio do software Quantitative Insight into Microbial Ecology (v1.9.0) e a estatística foi realizada utilizando o pacote R (v1.1.463). Nossos resultados indicaram que a castanha-do-brasil melhorou significativamente o status de selênio da população, de acordo com o aumento expressivo das concentrações no organismo (plasma, eritrócitos e fezes) e de seus marcadores funcionais (selenoproteína P e atividade da GPX) (p<0,0001). A intervenção também alterou a concentração de outros elementos químicos (cobalto, arsênio, manganês, bário, chumbo, cobre, zinco, alumínio, ferro e magnésio) no plasma, eritrócitos e fezes (p<0,001). Esse estudo foi inédito em reportar os efeitos da intervenção com castanha-do-brasil na comunidade bacteriana intestinal. Apesar da composição global do microbioma intestinal não ter sido alterada após a ingestão de castanha, a abundância de gêneros importantes à saúde humana, como Faecalibacterium, Bilophila e Bulleidia, foi aumentada. Além disso, o perfil metalômico nas fezes também influenciou a constituição e distribuição de grupos bacterianos, após o consumo da noz. Observamos também correlações significativas entre os minerais avaliados e as bactérias produtoras de ácidos graxos de cadeia curta, como Prevotella, Ruminococcus, Oscillospira e Coprococcus. Portanto, pode-se concluir que a intervenção com castanha-dobrasil beneficiou a constituição e distribuição da microbiota intestinal e evidenciou a influência do perfil metalômico nas fezes sobre grupos bacterianos importantes à saúde humana

ABSTRACT

Brazil nut is a food of high nutritional complexity, due to the high selenium content, micronutrient with antioxidant and anti-inflammatory action, and other important components such as fibers, unsaturated fatty acids, phenolic compounds and various minerals, like zinc, copper and magnesium. This nut is widely consumed by the Brazilian and world population and its health effects must be understood in all aspects. To date, the effects of ingestion of this nut on the constitution of intestinal bacteria were unknown, whose relevance has been exponentially proven in the national and world literature due to its participation in important processes of health and disease. In this sense, the objective of this work was to evaluate the composition of the intestinal microbiota and the mineral profile (metalloma) in the organism after ingestion of Brazil nuts (Bertholletia excels H.B.K.). This prospective study consisted of 97 subjects without chronic noncommunicable diseases of both genders, with a mean age of 28.7 ± 8.5 years. Participants were evaluated before and after supplementation with one unit of Brazil nut (~ 370 µg selenium) per day for 60 days for mineral status (plasma, erythrocytes and feces), glutathione peroxidase (GPX), selenoprotein P (SEPP) concentration, assessment of food intake (24-hour dietary recall) and characterization of the intestinal microbiome. Raw microbiome data were analyzed using Quantitative Insight into Microbial Ecology software (v1.9.0) and statistics were performed using the R package (v1.1.463). Our results indicated that Brazil nuts significantly improved the selenium status of the population, according to the significant increase in concentrations in the body (plasma, erythrocytes and feces) and its functional markers (selenoprotein P and GPX activity) (p <0.0001). The intervention also altered the concentration of other chemical elements (cobalt, arsenic, manganese, barium, lead, copper, zinc, aluminum, iron and magnesium) in plasma, erythrocytes and feces (p <0.001). This study was unprecedented in reporting the effects of Brazil nut intervention on the intestinal bacterial community. Although the overall composition of the intestinal microbiome did not change after ingestion of nuts, the abundance of genera important to human health, such as Faecalibacterium, Bilophila and Bulleidia, was increased. In addition, the metallomic profile in faeces also influenced the constitution and distribution of bacterial groups after nut consumption. We also observed significant correlations between the evaluated minerals and short chain fatty acid producing bacteria, such as Prevotella, Ruminococcus, Oscillospira and Coprococcus. Therefore, it can be concluded that the intervention with Brazil nuts benefited the constitution and distribution of the intestinal microbiota and evidenced the influence of the fecal metallomic profile on bacterial groups important to human health