Saúde

Como metabolismo e imunidade caminham juntos? Vamos falar de imunometabolismo.

Fiquem tranquilos, não vou falar de uma dieta milagrosa para turbinar o seu sistema imune. Afinal, todos sabemos que uma dieta balanceada e rica em carboidratos, proteínas, gorduras, minerais e vitaminas, oriundos de alimentos saudáveis faz bem para o corpo como um todo, não somente para o sistema imune.

Em tempos de pandemia, entender como as pessoas respondem a infecções e como gerar imunidade virou tema importante em pauta. Por isso, é indispensável falar sobre como o metabolismo interfere na ativação e manutenção da resposta imune e como um processo inflamatório ou infeccioso pode alterar programas metabólicos das células.

O que é metabolismo?

O metabolismo é composto por reações químicas que governam todo o funcionamento das células. Um bom exemplo é a quebra da glicose (um tipo de açúcar) durante a respiração celular que, diferente daquela que fazemos com os pulmões, inspirando e expirando, ocorre dentro de cada uma das nossas células. A quebra dessa glicose, em um processo chamado glicólise, ocorre para gerar a moeda energética das células, o ATP (adenosina trifosfato), em uma reação de catabolismo (figura 1).

Figura 1: Catabolismo e Anabolismo. Catabolismo é processo metabólico de quebra de grandes moléculas (exemplo quebra dos açucares e geração de energia na glicólise) ou construção (síntese) de grandes moléculas. Criada com BioRender.com.

Um ponto importante na produção de ATP via glicólise ou via metabolização de lipídeos (vindo das gorduras) é o envolvimento de mitocôndrias. As mitocôndrias são organelas celulares onde ocorre uma sequência de reações bioquímicas que fazem parte da respiração celular aeróbica ou glicólise aeróbica, assim chamados pois ocorrem apenas na presença de oxigênio (figura 2).

Então, até agora falei que moléculas como glicose, lipídeo e oxigênio são importantes para gerar energia (ATP). Assim, a disponibilidade destas moléculas é essencial para balancear o aporte energético. Se a disponibilidade de oxigênio é reduzida ou ausente, as células podem produzir ATP via glicólise anaeróbica (sem ar), em uma cascata de reações metabólicas de conversão de glicose em lactato.

Ainda, o metabolismo envolve o processo de construção e transporte de moléculas, ou seja, o trabalho celular, como a produção das proteínas. Enquanto, o catabolismo gera ATP, o processo de construção ou até transporte gasta nossa moeda energética. O metabolismo e suas complexas redes de via metabólicas são essenciais para as funções celulares, entre elas as células do sistema imune.

Figura 2: Mitocôndrias como produtora de energia. Fonte: https://www.thoughtco.com/electron-transport-chain-and-energy-production-4136143
 

O que é o sistema imune?

O sistema imune é o sistema de vigilância e defesa do nosso corpo. Desde a barreira mais externa, como nossa pele e mucosa respiratória, até os órgãos, que são monitorados pelos componentes do sistema imune e, mais do que isso, se integram aos tecidos durante sua vigilância ou ficam recrutados como residentes. O sistema imune é composto por células, órgãos e moléculas com a função de reconhecer e eliminar células velhas, células tumorais e patógenos, como vírus, bactérias, fungos e parasitas.

Cada célula do sistema imune, tais como os macrófagos e células dendríticas – especialistas em capturar os microorganismos – e os linfócitos – com funções diversas, possuem vias metabólicas que participam na sua função. Os anticorpos são produzidos pelos linfócitos B após reconhecerem antígenos (pedaços muito pequenos de proteínas do patógeno) apresentados pelos macrófagos ou células dendríticas. As citocinas e quimiocinas produzidas por macrófagos, células dendríticas e linfócitos medeiam a migração de células para o foco de infecção tecidual e controlam a ativação das células do sistema imune em uma rede integrada de sinalização entre as células (figura 3).

Figura 3: Células do sistema imune. Criada com BioRender.com.

Como o metabolismo nessas células interfere na minha saúde?

O metabolismo de carboidratos, aminoácidos e lipídeos nas células do sistema imune pode regular como será a resposta a um microrganismo patogênico.

Um exemplo é o aminoácido arginina, uma molécula multifacetada, pois além de integrar a construção de proteínas, também participa do metabolismo das células do sistema imune. Arginina pode ser metabolizada em óxido nítrico (NO), molécula que tem a função de eliminar patógenos, tais como bactérias e parasitas que vivem dentro de células.

Mas também, a arginina pode ser metabolizada em poliaminas, moléculas muito versáteis que tem como função a regulação da ativação das células do sistema imune, proliferação das células e reparo tecidual.

A produção de NO ocorre em células que são capazes de fagocitar os patógenos intracelulares, restringindo e eliminando a infecção em células como os macrófagos, neutrófilos e células dendríticas. Já as poliaminas podem ser produzidas em linfócitos T e B, e também em células que fagocitam os patógenos. A disponibilidade de arginina em células fagocíticas como os macrófagos e células dendríticas interfere na capacidade dos linfócitos T em montar uma resposta efetora frente ao patógeno, regulando a proliferação dessas células e produção de moléculas pró-inflamatórias, como a citocinas (que são proteínas que sinalizam e regulam a inflamação e amaneira como as células do sistema imune funcionam).

A produção de NO depende tanto da disponibilidade de arginina quanto de oxigênio. Ainda a produção de poliaminas também pode interferir na disponibilidade de intermediários que compõem o ciclo do ácido tricarboxílico (também conhecido como ciclo de Krebs) nas mitocôndrias, essencial para o ciclo de geração da nossa moeda energética, o ATP, via glicólise aeróbica.

Ainda, o balanço entre a glicólise aeróbica e a glicólise anaeróbica podem regular como as células fagocíticas e linfócitos T e B irão responder a processos infecciosos e inflamatórios, delineando a resposta imune.

Quando patógenos levam a uma resposta mediada por macrófagos pró-inflamatórios (figura 4), utilizam a energia da glicólise anaeróbica, pois exigem uma resposta muito energética e rápida. Além disso, esse padrão de moléculas disponíveis nessas células leva à produção de citocinas e quimiocinas que induzem inflamação e produção de NO, com atividade microbicida. Estudos com culturas de macrófagos infectados com o vírus SARS-COV2 em laboratório e amostras de macrófagos do lavado pulmonar de pacientes com COVID severa mostram uma ativação excessiva dessas células, levando a uma tempestade de citocinas e desbalanço para gerar energia via glicólise anaeróbica.

Figura 3: Macrófagos. Criada com BioRender.com.

No entanto, patógenos que induzem uma resposta com macrófagos anti-inflamatórios (figura 4) utilizam a glicólise aeróbica para gerar o padrão de resposta de produção de citocinas, quimiocinas e poliaminas. Temos como geradores desse padrão de resposta dos macrófagos, a infecção pelo parasita Leishmania, causador da Leishmaniose, e também a bactéria Mycobacterium, causador da tuberculose.

O metabolismo celular é uma rede de vias metabólicas interligadas e complexa e que regulam como as células do sistema imune reconhecem um desafio e são ativadas, definindo a resposta imune.

Posso usar esse conhecimento a meu favor na minha alimentação?

A área de estudo de imunometabolismo ainda é jovem quando comparada a outras. A maior parte dos artigos científicos saíram nos últimos 10 anos e, portanto, ainda temos muito a aprender. A verdade é que nenhuma dieta milagrosa pode “ativar” o seu sistema imune, mas as recomendações de dietas saudáveis e com todos os nutrientes necessários são essenciais para o bom funcionamento desse sistema complexo. Por enquanto, cultivemos um estilo de vida saudável e o apoio à ciência!

Sandra Marcia Muxel – Universidade de São Paulo – Doutora em Imunologia e apaixonada por metabolismo

Edição: Ewerton Souza

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