Butirato reduz a absorção celular de magnésio independentemente da regulação metabólica em Caco

Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 18551 (2022) Citar este artigo

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A digestão de fibras dietéticas pelas bactérias intestinais estimula a absorção intestinal de minerais [por exemplo, cálcio (Ca2+) e magnésio (Mg2+)]. Embora tenha sido sugerido que o pH local e as concentrações de ácidos graxos de cadeia curta (SCFA) determinam a absorção de cátions bivalentes, os mecanismos moleculares exatos ainda são desconhecidos. Portanto, este estudo teve como objetivo determinar os efeitos dos SCFAs na absorção intestinal de Mg2+. Mostramos que a concentração de butirato no cólon se correlaciona negativamente com os níveis séricos de Mg2+ em camundongos selvagens. Além disso, o Na-butirato inibiu significativamente a captação de Mg2+ nas células Caco-2, enquanto a captação de Ca2+ não foi afetada. Embora o Na-butirato tenha reduzido significativamente a taxa de produção total de ATP e tenha resultado no aumento da fosforilação da proteína quinase ativada por AMP (AMPK), a inibição da captação de Mg2+ pelo butirato precedeu essas consequências. É importante ressaltar que os exames eletrofisiológicos demonstraram que o butirato intracelular reduziu diretamente a atividade do complexo heteromérico de canais de Mg2+, potencial receptor transitório de melastatina (TRPM)6/7. O bloqueio da captação celular de butirato impediu seu efeito inibitório na captação de Mg2+, demonstrando que o butirato atua intracelularmente. Nosso trabalho identificou o butirato como um novo regulador da captação intestinal de Mg2+ que funciona independentemente da regulação metabólica. Esta descoberta destaca ainda mais o papel da fermentação microbiana na regulação da absorção de minerais.

A absorção de magnésio (Mg2+) no intestino é facilitada por diferentes vias de absorção1. O transporte paracelular passivo ocorre no intestino delgado, enquanto o transporte ativo no cólon é facilitado por canais da família de canais catiônicos de potencial receptor transitório de melastatina (TRPM), TRPM6 e TRPM7, no lado apical2,3 e ciclina M4 (CNNM4) no lado basolateral dos enterócitos4. Até o momento, pouco se sabe sobre os fatores que regulam a absorção intestinal de Mg2+.

A suplementação oral de Mg2+ é muitas vezes insuficiente para restaurar os níveis sanguíneos de Mg2+ em doenças com maior prevalência de deficiência de Mg2+, como diabetes mellitus tipo 2 (T2DM), hipertensão, doença cardiovascular e hipomagnesemia induzida por inibidores da bomba de prótons (IBP)5,6,7. Portanto, há uma necessidade urgente de opções alternativas de tratamento que estimulem a absorção intestinal de Mg2+. Direcionar a microbiota intestinal usando fibras alimentares é uma estratégia promissora, pois a fermentação de fibras alimentares por bactérias intestinais demonstrou melhorar a absorção intestinal de Mg2+8,9. No entanto, os mecanismos moleculares subjacentes ainda são desconhecidos.

Um possível mecanismo é que os ácidos graxos de cadeia curta (SCFAs; acetato, propionato e butirato), derivados da fermentação bacteriana de carboidratos complexos da dieta, estão envolvidos no aumento da absorção de Mg2+10. Há uma quantidade crescente de evidências de que os SCFAs atuam como moléculas de sinalização chave entre a microbiota intestinal e o hospedeiro10,11,12. De fato, os SCFAs fortalecem a integridade da barreira mucosa, modulam as respostas das células imunes e afetam o metabolismo do colesterol, lipídios e glicose em vários tecidos12. No contexto da fisiologia intestinal, o butirato tem sido estudado de forma mais intensa por seu papel como fonte primária de energia para os colonócitos e seus efeitos protetores contra inflamação e câncer colorretal13,14,15.

Fibras prebióticas (por exemplo, oligofrutose, inulina) aumentam a produção de SCFAs e diminuem o pH intraluminal do cólon. Esses fatores mostraram-se benéficos para a solubilidade e absorção do Mg2+ em diferentes modelos experimentais8,16,17. Como tal, acredita-se que os efeitos estimuladores da microbiota intestinal na absorção de Mg2+ sejam dependentes dos SCFAs, seja pela acidificação do lúmen intestinal ou afetando os mecanismos de transporte ativo. Embora esses conceitos tenham sido amplamente adotados na literatura científica atual, os efeitos diretos dos SCFAs na absorção intestinal de Mg2+ nunca foram esclarecidos.