Fitato e mioinositóis e efeitos anticâncer

A atividade anticâncer é uma das mais importantes atividades relacionadas ao ácido fítico (BOHN; MEYER; RASMUSSEN, 2008). Ela foi demonstrada em vários tipos de câncer como cólon, fígado, pulmão, mama, próstata, pele e tecidos moles de ratos e camundongos e em diversas linhagens celulares, inclusive de humanos (SCHLEMMER et al., 2009). Entretanto a comparação entre esses estudos é difícil pelo uso de diferentes métodos de

suplementação de ácido fítico. A maioria dos estudos utiliza 1 a 2% de fitato puro adicionado à água ou a uma dieta pobre em fibras, enquanto um número menor utiliza farelo de cereais como fonte natural de fitato, mas não é possível estabelecer qual método é mais eficaz (JENAB; THOMPSON, 2002). Contudo, concentrações menores de fitato adicionados à água exibem forte inibição tumoral (GREINER; KONIETZNY, 2007).

O ácido fítico aumenta a atividade das células natural killers, correlacionadas com a supressão de tumores, bem como inibe a proliferação de células tumorais humanas in vitro. Por outro lado, os fitatos de sódio e de potássio promovem a atividade de células de tumores em bexiga e rins, mas o fitato de magnésio e o ácido fítico puro não exibem essa atividade carcinogênica (PLAAMI, 1997).

A efetividade do fitato na prevenção do câncer de cólon induzidos em ratos e camundongos está relacionada ao efeito dose-dependente, além de que uma dieta com alimentos ricos em fibras de fitato apresentou correlação inversa ao desenvolvimento desse tipo de câncer (GRAF; EATON, 1985).

Células de diferentes origens possuem sensibilidade variada ao fitato, sugerindo diferentes mecanismos de ação. Foi demonstrado ainda que o fitato induz a diferenciação e maturação de células malignas (eritrócitos leucêmicos), frequentemente revertendo-as para o fenótipo normal (SHAMSUDDIN; BATEN; LALWANI, 1992). Um efeito sinergístico entre fitato e inositol foi demonstrado em diversos cânceres em experimentos com animais como mama e pulmão (VUCENIK e SHAMSUDDIN, 2003).

Figura 10. A. Possíveis mecanismos de ação do ácido fítico na prevenção de doenças (adaptado de

JENAB; THOMPSON, 2002).B. Algumas funções do fitato e mioinositóis no organismo (adptado de

KUMAR et al., 2016). IP6 IP5 IP4 IP3 IP2 IP1 Mioinositol - Agente anticâncer - Prevenção de doenças cardiovasculares - Envolvido na expressão de genes - Segundos mensageiros para uma variedade de sinais extracelulares - Envolvido na inibição do câncer - Inibição da angiogênese tumoral - Participa na liberação de cálcio no citoplasma - Ativador de receptores para metabolismo A B

Variados mecanismos estão relacionados às propriedades anticarcinogênicas do fitato e mioinositóis. IP6 e suas formas menos fosforiladas são

encontradas nas células de mamíferos e têm importante papel como sinalizadores celulares. Estas vias estão envolvidas em mecanismos transducionais, incluindo metabolismo, secreção, contração, atividade neural, proliferação e apoptose celular. A administração oral de uma solução de 1 a 2% de ácido fítico reduziu focos de aberrações criptas induzidas em ratos, além disso, ensaio in vitro com células Caco- 2 tratadas com ácido fítico sugeriu que sua ação anticâncer está relacionada com mecanismos de apoptose (VERGHESE et al., 2006). É proposto que o IP6 age no

controle da divisão celular, embora o mecanismo não seja conhecido (PLAAMI, 1997). O mioinositol (1,3,4,5,6) pentaquisfosfato inibe a enzima fosfatidilinositol 3- quinase responsável pela angiogênese relacionada ao crescimento tumoral e o sequestro de Zn2+ _{e Mg}2+ _{pelo fitato afeta a atividade de enzimas essenciais para a}

síntese de DNA, bloqueando a proliferação de células tumorais (GREINER; KONIETZNY, 2007). A inibição da digestão do amido no intestino delgado pelo fitato contribui na formação do bolo fecal e eliminação de potenciais carcinogênicos presentes ou pode ser fermentado para produção de ácidos graxos de cadeia curta. O aumento desses ácidos graxos baixa o pH alterando o metabolismo da microbiota e inibindo a produção e absorção de amônia (NEWMARK; LUPTON, 1990). Em particular, o butirato promove a proteção do cólon contra a carcinogêse, uma vez que diversos estudos in vitro mostraram que este reduz o crescimento de células cancerígenas de linhagens coloretais (CORADINI et al., 2000). A Figura 10 resume os possíveis mecanismos de ação do fitato na prevenção de doenças e seu papel no organismo.

5. Micro-organismos Paecilomyces variotii e Rahnella aquatilis como produtores de enzimas

5.1. Paecilomyces variotii

O gênero de fungos filamentosos Paecilomyces era relacionado ao gênero Penicillium, tendo sido separado deste por Bainer em 1907 (PITT; HOCKING, 2009). Esse gênero pertence à classe Hiphomycetes e está incluído no filo Ascomytcota (SEIFERT; GAMS, 2011). Existem cerca de 140 epítetos para o gênero Paecilomyces, sendo que a maioria são sinônimos ou dúbios. Aceita-se que

64 destes são espécies diferentes (HAN; LIANG; CHU, 2007). Paecilomyces é reconhecido como um fungo patógeno de nematódeos, e por isso é utilizado para controle biológico. Este gênero é cosmopolita e está amplamente distribuído no solo e no ar, sendo que as espécies P. lilacinus e P. variotii são as mais comuns e já foram isoladas de alimentos e madeira, podendo apresentar certa resistência ao calor (50 a 60°C). P. variotii (Figura 11 A e B) apresenta condições ideais de crescimento à temperaturas entre 30 e 40°C e pode se desenvolver mesmo sob baixas concentrações de oxigênio (PITT; HOCKING, 2009). P. variotii é relacionado ainda aos gêneros Talaromyces e Thermoascus, considerados como sua forma teleomorfa (fase sexual) (INGLIS; TIGANO, 2006). Este fungo é considerado como G.R.A.S. (Generally Recognized as Safe) pela FDA (Food and Drug Administration) e salvo poucas cepas, não produz micotoxinas. Além disso é de grande interesse por produzir uma grande variedade de enzimas.

Entre as principais enzimas produzidas por P. variotii destacam-se as celulases, xilanases, quitinase, amilases, tanase e fitase (LAGUNA; TOLEDO MARANTE; MIOSO, 2015). Celulases e xilanases compreendem um grupo de enzimas capazes de degradar a celulose e hemicelulose, o polímero mais abundante na natureza. Entre essas enzimas, estudos citam a prod_{ução de α e β-} glucosidases (JOB; SUKUMARAN; JAYACHANDRAN, 2010; OGUMA et al., 1992), xilanase e β-xilosidase (KELLY; O’MAHONY; FOGARTY, 1989; YANG et al., 2006). Além disso, foi relatada a capacidade do fungo em degradar lignocelulose em xilose e glicose e sua consequente fermentação para produção de bioetanol, confirmando a produção de todo o complexo enzimático necessário para o processo (ZERVA et al., 2014). Em relação às amilases foram descritas produção de α-amilase e glucoamilase (MICHELIN et al., 2008 e MICHELIN et al., 2010). Produção de exopoligalacturanases foram reportadas (DAMÁSIO et al., 2010, PATIL et al., 2012), bem como quitinase (NGUYEN et al., 2009).

A produção de enzimas degradadoras de fatores antinutricionais também foi reportada. Obteve-se a produção de tanase (enzima que hidrolisa o grupo éster do ácido tânico e libera glicose e ácido gálico) por FS utilizando-se meio mínimo de sais (MAHENDRAN; RAMAN; KIM, 2005). Nosso grupo de pesquisa reportou a produção de tanase tanto em FS em meio mínimo de sais adicionado de 3% de ácido tânico (BATTESTIN; MACEDO, 2007a), quanto por FES em uma mistura 1:1 de farelo de trigo e casca de café (BATTESTIN; MACEDO, 2007b). Essa mesma

enzima foi utilizada para aumentar o poder antioxidante em chá verde (BATTESTIN; MACEDO; DE FREITAS, 2008) e melhorar a composição fenólica de chás verde, preto e mate (ROBERTO et al., 2016), extratos de uvas (MARTINS et al., 2016, in press) e resíduos de frutas cítricas (MADEIRA JR; MACEDO, 2015). Foi reportado ainda, por nosso grupo, a produção simultânea de tanase e fitase por FES em bagaço de laranja e em torta de mamona com concomitante detoxificação (MADEIRA JR; MACEDO; MACEDO, 2012; 2011) e produção de fitase por FES em torta de tungue com simultânea remoção dos ésteres de forbol (ZANOVELLO, 2013). Assim, este fungo pode ser considerado um importante micro-organismo para uso em processos biotecnológicos e aplicações na área de alimentos.

Figura 11. Fungo P. variotii cultivado por nosso grupo de pesquisa (Laboratório de Bioprocessos,

Faculdade de Engenharia de Alimentos, Unicamp). A. Colônia plaqueada em meio BDA. B. Micrografia em aumento de 1000 vezes.

5.2. Rahnella aquatilis

Gavini et al. (1976) isolaram um grupo de bactérias com características fenotípicas diferenciadas. Essas cepas foram isoladas a partir de água na França. Posteriormente Izard et al. (1979) classificaram esse grupo no gênero Rahnella. O gênero é composto por bactérias Gram-negativas em forma de bastonete da família Enterobacteriaceae e possui apenas uma espécie descrita, chamada R. aquatilis e mais outros dois genomas relacionados (BRENNER et al., 1998). Como característica bioquímica, essa bactéria é anaeróbia facultativa, fenilalanina

deaminase positiva, lisina e ornitina negativa e arginina dihidrolase negativa. A espécie é amplamente distribuída na natureza, sendo encontrada também no solo de rizosferas (fixadora de N2) e raramente isolada em humanos, geralmente

imunocomprometidos (BRENNER et al., 1998; EL-HENDAWY; OSMAN; SOROUR, 2003).

Essa bactéria não é muito relacionada à produção de enzimas na literatura sendo a mais citada a produção de levansacarase (enzima que hidrolisa sacarose em glicose e frutose e subsequentemente forma polímeros de sacarose) (OHTSUKA et al., 1992; SONG et al.,1998). Outras enzimas reportadas foram a β- galactosidase (FAN et al., 2015), β-lactamase (degrada o anel β-lactâmico de antibióticos) (BELLAIS et al., 2001) e a 5-enolpiruvilshiquimate-3fosfato sintase (enzima chave na formação de aminoácidos aromáticos pela via de Shikimate) (PENG et al., 2012). Alguns estudos têm relacionado a R. aquatilis com a degradação de fitato e sua utilização como fonte de fósforo em comunidades microbianas isoladas de rizosfera (JORQUERA et al., 2014; LI et al., 2013) e em compostagem de serragem e resíduos de café (EIDA et al., 2013) e de esterco de gado leiteiro (FUENTES; JORQUERA; MORA, 2009). Entretanto em nenhum desses casos estudou-se a produção de fitase a partir de processos fermentativos por essa bactéria.

CONSIDERAÇÕES FINAIS

Durante muitos anos o fitato foi considerado apenas como um fator antinutricional nos alimentos, porém com as descobertas relacionando o ácido fítico e os produtos da desfosforilação com benefícios à saúde e prevenção de doenças, incluindo diferentes tipos de cânceres, um novo olhar é lançado sobre esses compostos. Diante disso, as fitases ganham ainda mais importância no cenário mundial de enzimas e abrem novas perspectivas de mercado além da suplementação de rações animais, como um produto de alto valor agregado. Micro- organismos se destacam como produtores de fitase pela facilidade e rapidez na obtenção da enzima e por suas características bioquímicas desejáveis como a termotolerância e atividade em meio ácido, por exemplo. Enzimas recombinantes também se destacam nesse aspecto. Portanto, é necessário a busca por novas

fontes microbianas de fitase, bem como os estudos para purificação e caracterização dessas enzimas e sua aplicação biotecnológica.

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