Encapsulação de simbióticos para a modulação do microbiota-gut-brain-axis

Abstract

Uma dieta pouco saudável e a falta de exercício produzem mudanças físicas e fisiológicas como a acumulação anormal de gordura corporal, modificações na secreção de hormonas e a perda de equilíbrio da microbiota intestinal, também conhecida por disbiose. A obesidade é uma condição médica cuja prevalência aumenta significativamente todos os anos. Além dos efeitos físicos, potencia o aparecimento de outras condições como doenças cardiovasculares, diabetes, e pode até conduzir à morte do indivíduo. Atualmente uma das vias mais estudadas para a promoção da saúde gastrointestinal é o consumo de simbióticos, uma mistura de probióticos e prebióticos que conseguem não só modular a microbiota intestinal para um estado mais saudável, como também reduzir a inflamação das mucosas e reduzir a resistência à insulina. No entanto, um dos grandes problemas com este tipo de tratamentos é a quantidade de células que sobrevivem ao processo de digestão e chegam ao intestino e ao cólon. O objetivo do trabalho desenvolvido durante esta dissertação foi a encapsulação de uma espécie com atividade probiótica, Bacillus coagulans, avaliação da sua viabilidade durante o percurso gastrointestinal e determinar a atividade inibitória da α-glucosidase. A compatibilidade do Bacillus coagulans com o prebiótico foi estudada utilizando vários meios de crescimento cuja fonte de carbono foi substituída na sua totalidade por uma fibra prebiótica. Após encontrar uma combinação satisfatória de probiótico e prebiótico, um simbiótico, foi encapsulado, sendo que a cápsula desempenha não só uma função protetora durante a digestão, como funciona como alimento assim que o probiótico chega à porção superior do intestino. Nos ensaios de digestão simulada a encapsulação do probiótico resultou numa sobrevivência melhorada comparativamente a células livres. No entanto, a encapsulação não resultou em aumentos de viabilidade quando comparado com o estado esporulado da espécie. Por fim, foi testada a atividade inibitória da α-glucosidase do simbiótico, sendo que a atividade, apesar de positiva, necessita de estudos futuros para aplicações clínicas.

An unhealthy diet and the lack of physical exercise can lead to physical and physiological changes like an abnormal buildup of bodily fat, hormone secretion modifications and an unbalanced intestinal microbiota, also known as dysbiosis. Obesity is a medical condition whose prevalence increases significantly every year. Besides the physical changes it catalyzes the appearance of other conditions like cardiovascular diseases, diabetes and can ultimately lead to death. Recent research indicates that one of the many ways to promote gastrointestinal health is the consumption of symbiotics, a mixture of probiotics and prebiotics that not only can modulate intestinal microbiota to a healthier state but can also reduce mucosal inflammation and insulin resistance. However, the main issue with this kind of treatment is the number of viable cells that can survive the harsh digestion conditions and reach the intestine and colon. The work described in this dissertation aimed to encapsulate a probiotic species, Bacillus coagulans in order to increase its viability along the gastrointestinal tract and determine α glucosidase inhibitory activity. Bacillus coagulans’s compatibility with a prebiotic fiber was evaluated using two different growth media whose carbon source was totally replaced with a prebiotic. After a successful match between probiotic and prebiotic, the symbiotic was encapsulated in a whey protein and alginate matrix. This capsule not only protects the cells during digestion, but the prebiotic used in its formulation serves as food when the cells arrive at the upper part of the intestine. In vitro digestion experiments demonstrated that encapsulation improves viability when compared to free cells. However, encapsulation did not significantly improve cell viability when compared to spores of the same species. Finally, experiments were conducted to determine α-glucosidase inhibitory activity and even though there was some activity detected, further studies are needed for a potential clinical application.