Microrganismos no comando da saúde
O microbioma intestinal é o mais importante do corpo humano e estudos confirmam sua influência em diferentes órgãos e sistemas
Adenilde Bringel
Cientistas de inúmeros países, incluindo o Brasil, trabalham para identificar o papel do microbioma intestinal humano e sua influência na saúde e na doença. Nos últimos anos, graças ao desenvolvimento de estudos metagenômicos sofisticados e ao acesso a técnicas inovadoras, os pesquisadores têm conseguido entender melhor as interações entre esse microbioma formado por trilhões de bactérias, fungos, vírus e arqueas (organismos unicelulares procariontes) e seu envolvimento em muitos processos biológicos básicos, como regulação do desenvolvimento epitelial, modulação do fenótipo metabólico e estimulação da imunidade inata. Além disso, os estudos avaliam as influências ambientais e dietéticas nas interações microbianas e, mais recentemente, o papel do eixo cérebro-intestino-microbiota para o desenvolvimento de doenças neurodegenerativas e neuropsiquiátricas, assim como nos distúrbios do neurodesenvolvimento como o transtorno de espectro autista.
Cada vez mais evidências confirmam que esse complexo ecossistema produz metabólitos, moléculas de sinalização, proteínas, peptídeos, polissacarídeos, ácidos nucleicos (DNA estrutural e RNA), elementos genéticos móveis, toxinas, moléculas orgânicas e inorgânicas que determinam uma série de atividades no organismo. Sem os microrganismos que compõem a microbiota intestinal o ser humano não poderia sobreviver, porque são fundamentais para a conversão dos componentes indigeríveis, regulação energética, síntese de vitaminas, produção de ácidos graxos de cadeia curta (AGCC), proteção contra patógenos e modulação do sistema imune. Embora a ciência já tenha conseguido identificar inúmeras conexões do microbioma intestinal com diferentes enfermidades, os pesquisadores seguem descobrindo novas funções e contribuições desse universo microbiano para melhorar a saúde, contribuir com tratamentos, auxiliar em diagnósticos e prevenir doenças.
O intestino é a maior superfície de contato do corpo com o ambiente externo e, se aberto, tem o tamanho de uma quadra de tênis (cerca de 260m2). Com vários papéis que extrapolam o da absorção de água e nutrientes, o órgão é considerado um laboratório vivo, porque as bactérias presentes na microbiota intestinal estão se comunicando o tempo todo e fazem parte de uma comunidade complexa. “Quando falamos em microbiota pensamos em bactérias, mas temos de lembrar dos fungos, que representam cerca de 1% desse ambiente, das arqueas e dos vírus. O viroma intestinal, aliás, é gigante e tem sido estudado mais recentemente, por isso, ainda não sabemos trabalhar muito bem com ele”, explica o professor titular do Departamento de Clínica Médica da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) e do Serviço de Gastroenterologia e Laboratório Multidisciplinar de Pesquisa da Instituição, Heitor Siffert Pereira de Souza.
Cada ser humano tem uma microbiota intestinal única, como uma impressão digital, que se forma a partir do nascimento, ganha características específicas de acordo com o tipo de parto e o tempo de amamentação, e permanece relativamente estável ao longo da vida em indivíduos sadios. Entretanto, fatores como idade, uso excessivo de antibióticos, estresse e alimentação, podem interferir na qualidade da microbiota e trazer consequências para a saúde. Estudos recentes também sugerem que o desenvolvimento da microbiota intestinal é influenciado por fatores biogeográficos humanos como raça, etnia, estilo de vida ou variações específicas da cultura e outras influências ambientais. Muitas evidências demonstram que a desregulação permanente (disbiose) desse ambiente pode alterar as respostas imunológicas, o metabolismo, a permeabilidade intestinal e a motilidade digestiva, levando o organismo a um estado pró-inflamatório que favorece o aparecimento de doenças metabólicas (como diabetes e obesidade), digestivas, neurológicas, autoimunes e até mesmo neoplásicas.
Mais de 1,5 mil espécies compõem a microbiota intestinal, distribuídas por cerca de 50 filos diferentes que correspondem a 90% desse ambiente, com destaque para Fusobacteria, Verrucomicrobia, Actinobacteria, Tenericutes, Proteobacteria, Bacteroidetes e Firmicutes – os dois últimos considerados mais representativos. Apesar desse conhecimento, ainda há dúvidas para determinar o que seria um padrão de eubiose (harmonia entre as espécies de bactérias presentes neste ambiente) intestinal. O pediatra imunologista Bruno Paes Barreto, professor de Pediatria do Centro Universitário do Estado do Pará e membro do Departamento Científico de Alergia na Infância e Adolescência da Associação Brasileira de Alergia e Imunologia (ASBAI), ressalta que a ciência não sabe definir o que é a microbiota ideal porque não tem como estabelecer esse padrão.
“Claro que alguns microrganismos são considerados mais saudáveis ou têm uma função mais interessante do que outros, no entanto, cada indivíduo tem a própria identificação microbiana e não é fácil estabelecer um padrão. O que imaginamos que vem acontecendo ao longo de séculos é uma perda gradual da diversidade microbiana, porque a sociedade moderna traz características ruins como parto por via cesariana, alimentação mais industrializada, pasteurizada e ultraprocessada, e uso de antibióticos em excesso que matam as bactérias do bem”, detalha. Para o pediatra, todas essas variáveis podem justificar a pandemia de doenças crônicas não transmissíveis e não infecciosas registradas atualmente, como alergias, diabetes e doenças inflamatórias. E isso pode estar ocorrendo devido a uma microbiota mal instalada ao longo dos séculos, à perda de diversidade e a uma interferência no desenvolvimento imunológico, metabólico e neurológico.
O professor Heitor Siffert Pereira de Souza acrescenta que condições disbióticas prolongadas, caracterizadas pelo aumento de cepas agressivas e diminuição de espécies regulatórias no intestino, resultam em disfunção da resposta imunitária da mucosa. Juntamente com uma barreira intestinal defeituosa, a disbiose pode sustentar a inflamação da mucosa e, potencialmente, levar ao desenvolvimento de enfermidades como as doenças inflamatórias intestinais, por exemplo. “A disbiose pode se consolidar como peça fundamental na etiopatogenia de algumas doenças, mas também pode representar uma oportunidade para maior precisão em tratamentos futuros mais individualizados, possivelmente baseados na manipulação dessa microbiota e de seus produtos ou da sua interação com o hospedeiro”, acentua.
Leite humano atua na modulação microbiana
O reconhecimento do papel da microbiota intestinal na saúde e na determinação de doenças trouxe a expectativa de que sua modulação poderia ser uma ação preventiva ou terapêutica. Nessa linha, abordagens com dietas específicas, suplementos dietéticos, prebióticos, probióticos, posbióticos e até mesmo transplante de microbiota fecal com emprego de parcelas do próprio microbioma vêm sendo avaliadas. No entanto, é consenso na literatura que os primeiros 1.000 dias de vida são fundamentais para a modulação da microbiota e, embora ainda se preconize que o parto vaginal é melhor para a colonização intestinal do recém-nascido, já há estudos mostrando que o leite humano é o fator mais importante. Isso porque é uma fonte de bactérias probióticas e compostos prebióticos para o intestino do bebê, como os oligossacarídeos que não são digeridos pelo intestino humano e aumentam a população de bactérias benéficas. Consequentemente, a microbiota intestinal de neonatos fica dominada por bifidobactérias e lactobacilos – espécies consideradas fundamentais para a modulação de uma microbiota saudável.
“Sempre vimos na literatura que o tipo de parto é um preditor da microbiota devido a essa primeira carga bacteriana que a criança recebe. No entanto, estudos mais recentes têm mostrado claramente que é a amamentação que modula essa microbiota e, portanto, se sobrepõe ao parto em importância”, enfatiza a pesquisadora Carla Taddei, professora associada do Laboratório de Microbiologia Molecular do Hospital Universitário da Universidade de São Paulo (HU-USP). A pesquisadora, que tem como principal linha de pesquisa a microbiota humana e sua interação com o hospedeiro na saúde e na doença, participou de um estudo realizado na Universidade Federal de São Paulo (Unifesp) que conseguiu caracterizar os oligossacarídeos do leite materno pela primeira vez no Brasil.
No estudo ‘Comparação da microbiota intestinal de bebês nascidos por via vaginal e cesariana amamentados exclusivamente por mães que secretam oligossacarídeos fucosilados α1-2 no leite materno’, a pesquisadora Karina Tonon caracterizou os oligossacarídeos das mães e, por meio de amostras de fezes dos recém-nascidos, avaliou o microbioma intestinal dos bebês. O resultado mostrou que a microbiota de mães com maior diversidade dos oligossacarídeos era muito parecida com a microbiota dos filhos, independentemente do tipo de parto. Os oligossacarídeos compreendem a terceira maior fração sólida do leite humano, depois da lactose e dos lipídeos, contendo mais de 150 moléculas diferentes com uma concentração total entre 5 e 20g/L no leite humano maduro.
A professora Carla Taddei explica que o oligossacarídeo do leite materno funciona como um prebiótico que alimenta as bactérias presentes no intestino da criança e garante uma proteção para o muco que reveste o intestino – que é produzido na medida em que o intestino do bebê vai sendo maturado. Por não serem digeridos, os oligossacarídeos chegam intactos ao cólon onde também atuam como antimicrobianos, previnem a ligação de patógenos e promovem a função de barreira intestinal. “O muco que reveste o intestino desses bebês tem os mesmos carboidratos do leite materno e a bactéria patogênica gruda nesse carboidrato e é eliminada pelas fezes, evitando uma possível infecção. Portanto, o oligossacarídeo do leite materno é um componente protetor da mucosa intestinal do bebê”, garante.
No estudo, os pesquisadores compararam a microbiota fecal de 48 lactentes nascidos a termo, saudáveis e exclusivamente amamentados por suas mães, de acordo com o modo de nascimento. Crianças nascidas de cesariana apresentaram menor abundância de Bacteroides, menor prevalência de Bifidobacterium longum e maior abundância de Akkermansia e Kluyvera. A composição geral da microbiota não foi diferente entre bebês nascidos de cesarianas e parto normal amamentados por suas mães. “Bifidobacterium e Bacteroides são as únicas bactérias intestinais que conseguem metabolizar o oligossacarídeo do leite humano. O Bifidobacterium quebra e disponibiliza metabólitos para outras bactérias e, assim, regula a microbiota. O mesmo ocorre com o leite humano pasteurizado, pois a pasteurização só mata bactérias patogênicas e não degrada o oligossacarídeo”, reforça a professora Carla Taddei. O trabalho foi orientado pelo professor Mauro Moraes, da Unifesp, e publicado na revista PLoS One em 2021.
Prematuros
Outro trabalho coordenado pela pesquisadora Carla Taddei foi desenvolvido com prematuros e mostrou que as crianças de UTI neonatal que tomavam leite materno na primeira semana tinham menos tempo de internação, independentemente de receberem leite da mãe ou leite pasteurizado do Banco de Leite do hospital. “É muito importante o papel do leite humano para a modulação da microbiota, mesmo para crianças saudáveis. Está comprovado cientificamente que a amamentação dá resiliência para a microbiota e, mesmo que a criança precise de antibiótico ou que ocorra alguma questão externa, a amamentação vai garantir a estrutura daquela comunidade microbiana”, assegura.
Ambiente é essencial ao sistema imune
O intestino abriga o maior exército de células imunitárias – linfócitos, macrófagos, células dendríticas –, mais do qualquer tecido linfoide, medula óssea, baço e fígado. A microbiota comensal desempenha um papel fundamental na educação do sistema imunitário, que ocorre muito cedo na vida, e os microrganismos e seus metabólitos modulam as respostas imunitárias através da indução de células imunitárias, vias de sinalização e mediadores inflamatórios. Em contraste, a exposição a determinados gatilhos ambientais, como componentes dietéticos, infecções gastrointestinais, medicamentos, estresse psicológico e tabagismo, entre outros, em indivíduos geneticamente suscetíveis, leva a uma disfunção imunitária associada à disbiose que pode determinar o desenvolvimento de uma série de doenças.
“A maior parte das nossas defesas está concentrada no intestino, logo abaixo do epitélio, que é um filtro muito sofisticado e tem o desafio de nos afastar de um meio nocivo e, ao mesmo tempo, absorver e aproveitar os nutrientes. Do contrário, a vida seria inviável. E as bactérias intestinais fazem parte desse filtro. Não há saúde sem bactérias intestinais”, acentua o professor Heitor Siffert Pereira de Souza. A prova disso é que o modelo de animal germ-free não é compatível com a vida e, por isso, depois de algumas semanas, morre. Estudos já mostraram que isso ocorre porque o camundongo livre de germes tem o intestino estreito, com a mucosa fina e as vilosidades baixas e, consequentemente, não apresenta superfície absortiva adequada para os nutrientes provenientes da alimentação.
Segundo o pediatra imunologista Bruno Paes Barreto, para ter um desenvolvimento imunológico adequado é fundamental ter uma colonização microbiana adequada, que acontece principalmente em nível intestinal. E não é possível dissociar o que acontece no intestino com o que vai ocorrer com os sistemas cerebral, imunológico e metabólico – e toda essa conexão é programada na infância. “O que precisamos entender como médicos é que tudo que se faz na infância vai refletir ao longo da vida. Uma programação imunológica errada nos primeiros 1.000 dias pode se manifestar com manifestações alérgicas; uma programação metabólica errada nesta mesma janela temporal pode se manifestar com obesidade ou síndrome metabólica; assim como uma programação neurológica errada pode se manifestar com transtorno do espectro autista ou com outra alteração comportamental. São situações que precisamos parar para pensar e rever os nossos conceitos”, argumenta.
A professora doutora Ana Maria Caetano de Faria, do Departamento de Bioquímica e Imunologia da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG), diretora do Departamento de Ciência e Tecnologia da Secretaria de Ciência, Tecnologia, Inovação e Complexo da Saúde do Ministério da Saúde e presidente da Sociedade Brasileira de Imunologia (SBI), afirma que há vários estudos epidemiológicos mostrando um aumento de doenças autoimunes e alergias, principalmente nos países mais industrializados, e um dos motivos pode estar relacionado com a hipótese da higiene. “Alguns trabalhos mostram que indivíduos que vivem em regiões muito limpas e não têm contato com os patógenos normais da infância têm mais propensão a doenças autoimunes e imunomediadas, exatamente porque essa fase da vida é o período de desenvolvimento do sistema imune. Além de todos os fatores que interferem para a modulação da microbiota, esses patógenos do ambiente também atuam moldando o sistema imune e fazendo com que seja um reforço desses mecanismos imunorreguladores durante a infância”, ensina. Embora sejam doenças de predisposição genética, em alguns indivíduos os sintomas podem ser mais precoces e mais graves, dependendo da microbiota.
Oportunidade
O artigo ‘A microbiota intestinal e sua interface com o sistema imunológico’, desenvolvido por pesquisadores de diferentes instituições no Brasil – incluindo o pediatra Bruno Paes Barreto – mostra evidências robustas na literatura de que a janela de oportunidade para intervenção e prevenção primária de doenças alérgicas, por exemplo, começa antes do nascimento e, provavelmente, ainda no período fetal – incluindo tipo de parto, alimentação nos primeiros meses de vida, fatores ambientais e uso de antibióticos.
O pediatra destaca que essa janela de oportunidade para fazer a modulação microbiana intestinal são os primeiros 1.000 a 2.000 dias de vida, quando a microbiota ainda tem plasticidade e é possível intervir com dieta adequada, probióticos, prebióticos e posbióticos, e menos uso de antibióticos. “Não podemos perder essa janela de oportunidade, mas, infelizmente, nós pediatras, os obstetras e todos os médicos de maneira geral ainda sabemos pouco sobre como, quando e por quanto tempo podemos intervir, porque as ciências ‘ômicas’ são novas e ainda temos muitas lacunas”, lamenta.
Efeito anti-inflamatório na colite experimental
Um trabalho de mestrado realizado pela nutricionista e pós-doutoranda Juliana de Lima no Departamento de Bioquímica e Imunologia do Instituto de Ciências Biológicas da UFMG, publicado neste ano no Brazilian Journal of Microbiology, mostrou que a administração da bactéria potencialmente probiótica Lactococcus lactis NCDO2118 – exclusiva da UFMG – melhorou parâmetros clínicos como diarreia, perda de peso e sangue nas fezes na fase ativa da colite crônica induzida em modelo experimental. Esses efeitos anti-inflamatórios foram verificados pela redução de citocinas pró-inflamatórias como TNF-α no intestino de camundongos doentes, redução da permeabilidade intestinal e parâmetros histológicos intestinais.
O trabalho de doutorado da aluna deu continuidade à pesquisa, desta vez avaliando os componentes do L. lactis envolvidos no efeito adjuvante da administração da cepa associada à ovalbumina (OVA) – uma proteína bastante alergênica presente na clara do ovo – na indução de tolerância oral em camundongos C57BL/6. O efeito adjuvante da L. lactis NCDO2118 na inibição de doenças inflamatórias tem sido estudado em alguns modelos pelo grupo de pesquisa da professora Ana Maria Caetano de Faria e por colaboradores, como encefalomielite autoimune experimental, artrite, colite e na inflamação induzida pela infecção por Leishmania.
O estudo com a colite dá continuidade a um trabalho desenvolvido há muitos anos em colaboração com os professores Vasco Azevedo e Anderson Miyoshi, do Departamento de Genética da UFMG. O grupo já realizou vários trabalhos tanto com a cepa selvagem quanto com a recombinante, que secreta a proteína Hsp65 e é uma heat shock protein, um grupo de proteínas induzidas por choque térmico. “Notamos que a cepa selvagem tem uma propriedade anti-inflamatória bem importante e a cepa recombinante expressando Hsp65 pode prevenir doenças autoimunes, como esclerose múltipla experimental em camundongo e artrite reumatoide. Neste estudo com colite, a propriedade dessa cepa foi comparada com outras cepas de Lactococcus e também mostrou ter um perfil anti-inflamatório significativo”, afirma a professora da UFMG.
No atual trabalho, os pesquisadores também notaram que a cepa poderia ser um adjuvante da indução de tolerância oral – mecanismo pelo qual o sistema imune desenvolve tolerância ao invés de reagir de forma inflamatória quando entra em contato com antígenos da dieta oral. O desenvolvimento da tolerância oral está diretamente relacionado com o sistema imune intestinal, uma vez que todo o mecanismo ocorre no intestino e nos tecidos linfoides associados ao intestino (GALT). “Meu trabalho utilizou a bactéria em modelo de tolerância oral a ovalbumina. Ao administrar L. lactis NCDO2118 via oral em camundongos, verificamos a redução de imunoglobulinas anti-OVA no sangue e aumento na frequência de células imunes anti-inflamatórias no intestino, como os linfócitos T reguladores e as células dendríticas tolerogênicas”, descreve a pós-doutoranda Juliana de Lima, autora do estudo.
Com esse resultado, os pesquisadores sugerem que o desenvolvimento da tolerância oral é dependente da microbiota e, por isso, probióticos e posbióticos são promissores para modulação imune. Segundo a pós-doutoranda, a quebra da tolerância oral gera enfermidades como doenças inflamatórias intestinais e alergias alimentares. “É importante que todo indivíduo apresente um mecanismo de tolerância oral bem estabelecido, para que não desenvolva tais doenças. Por isso esse trabalho é bastante relevante. Futuramente, a clínica vai se beneficiar com o uso de probióticos potencializando a tolerância oral, mas ainda são necessários ensaios clínicos e mais estudos que avaliem a dose e a forma de ingestão”, argumenta a professora Ana Maria Caetano de Faria.
O L. lactis NCDO2118 é uma bactéria homolática – 100% do seu produto de fermentação é ácido lático. Como a proteína GPR81 é um dos mais importantes receptores do ácido lático, está presente em células imunes como macrófagos e células dendríticas, e sua ausência está relacionada com inflamação intestinal. “Verificamos expressão aumentada de GPR81 em animais tolerantes que receberam a bactéria. Isso nos fez avaliar se o mesmo efeito seria observado com a administração do lactato, que é considerado um posbiótico, já que é um produto da bactéria e tem propriedades anti-inflamatórias”, ressalta a pós-doutoranda.
Além disso, foi observada a modulação da microbiota intestinal através do aumento na concentração de Akkermansia, bactéria que está relacionada à ausência de doenças. “Estamos buscando tratamentos complementares. Ninguém está afirmando que vai curar a colite, uma doença imunomediada e de predisposição genética. Também não estamos preconizando que pacientes parem de tomar os medicamentos. Mas, como o probiótico tem essa capacidade anti-inflamatória, pode ser uma ferramenta complementar no tratamento clínico”, enfatiza a professora Ana Maria Caetano de Faria.
Estudo com melatonina
Tanto a disbiose como os distúrbios na homeostase intestinal podem resultar em respostas desreguladas que são comuns nas doenças inflamatórias intestinais, e podem ser refratárias aos tratamentos (que incluem medicamentos biológicos). Para avaliar a hipótese de que o hormônio melatonina poderia ser uma alternativa terapêutica para essas doenças devido às interações conhecidas com respostas imunes e microbiota intestinal, pesquisadores do grupo da professora Cristina Ribeiro de Barros Cardoso, do Laboratório de Imunoendocrinologia e Regulação da Faculdade de Ciências Farmacêuticas de Ribeirão Preto da Universidade de São Paulo (FMRP-USP), avaliaram os efeitos da melatonina na colite experimental que evolui com disbiose intestinal, inflamação e translocação microbiana.
Nos camundongos com colite aguda, a melatonina aumentou os parâmetros inflamatórios clínicos, sistêmicos e intestinais. Durante a remissão, atrasou a recuperação, aumentou linfócitos efetores de memória e o mediador fator de necrose tumoral (TNF) – que é inflamatório – e diminuiu as células reguladoras do baço que fariam a regulação dessa inflamação excessiva. O tratamento com melatonina também reduziu Bacteroidetes, enquanto os filos Actinobacteria e Verrucomicrobia aumentaram. “Fizemos inúmeros experimentos e o fenótipo era sempre o mesmo e não batia com uma parte da literatura que afirma o benefício da melatonina para pacientes com colite”, relata a professora. No entanto, quando havia depleção da microbiota dos camundongos (que estava entrando em disbiose), ocorria a reversão da colite após administração de melatonina, incluindo uma contra-regulação da resposta imune, com redução de TNF e de macrófagos do cólon.
Além disso, houve diminuição de Actinobacteria, Firmicutes e, mais notavelmente, no filo Verrucomicrobia nos camundongos em recuperação, mostrando que o efeito prejudicial do hormônio estava relacionado à microbiota intestinal. Os resultados apontaram para uma potencialização da inflamação intestinal frente ao tratamento com o hormônio. “Parece que a melatonina no intestino age via microbiota de forma direta ou indireta. Pode ser que module o sistema imunológico no intestino e o sistema imune, por sua vez, module a microbiota de uma forma indireta, ou pode ser que aja diretamente nas bactérias. Esse é um achado muito importante e acendeu um alerta. Não podemos afirmar, com esses resultados, que todos os pacientes com doença inflamatória intestinal que usarem melatonina vão ficar piores, mas é uma bandeira vermelha que está levantada. Achamos muito importante que seja divulgado, porque a melatonina tem venda liberada no Brasil”, destaca.
A microbiota na doença obesidade
A prevalência de obesidade, diabetes e doenças crônicas não transmissíveis só aumenta no mundo e os cientistas têm procurado entender se haveria alguma relação entre as bactérias intestinais e seus subprodutos nessas enfermidades. Uma vez que a microbiota intestinal é reconhecida como um órgão endócrino envolvido na homeostase energética, uma das hipóteses é que o desbalanço da população de microrganismos desse ambiente poderia alterar a produção de peptídeos gastrointestinais relacionados à saciedade, resultando no aumento da ingestão de alimentos por parte desses indivíduos. Um dos fatores para essa associação pode ser o fato de o metabolismo de algumas bactérias intestinais facilitar a extração de calorias da dieta, aumentar a deposição de gordura no tecido adiposo, exacerbar processos inflamatórios hepáticos e fornecer energia e nutrientes para o crescimento e a proliferação microbiana. A afirmação faz parte das conclusões de uma revisão sistemática publicada na revista Gut Microbes, em 2018, de autoria de pesquisadores da Universidade Federal de Goiás (UFG) e do Departamento de Alimentos e Nutrição Experimental da Faculdade de Ciências Farmacêuticas da USP.
O professor associado da UFG, João Felipe Mota, um dos autores do artigo, enfatiza que essas hipóteses foram estabelecidas em estudos com animais, e relações causais em humanos são necessárias. Além disso, embora alguns cientistas já tenham caracterizado a microbiota de indivíduos obesos, os resultados não passam de associações e, por isso, alguns são discordantes. “Os estudos científicos têm relatado uma relação desse desbalanço da população intestinal por meio de vários mecanismos em que a microbiota poderia estar envolvida para levar ao desenvolvimento de obesidade e das comorbidades associadas”, acentua. Os estudos que avaliaram a microbiota de obesos indicam que a disbiose parece estar relacionada ao aumento do filo Firmicutes, do gênero Clostridium, e das espécies Eubacterium rectale, Clostridium coccoides, Lactobacillus reuteri, Akkermansia muciniphila, Clostridium histolyticum e Staphylococcus aureus.
O pesquisador – que também é coordenador sênior de pesquisa da APC Microbiome da University College Cork, na Irlanda – acrescenta que é difícil chegar a uma conclusão mais precisa sobre essa interface, porque o que se tem até o momento são estudos observacionais. “Ainda não temos estudos mostrando a causalidade, mas sabemos que o microbioma intestinal tem participação no desenvolvimento das doenças crônicas não transmissíveis com fundo imunológico. No entanto, temos de entender qual é o componente: bactérias, metabólitos, derivados como ácido biliar ou ácidos graxos de cadeia curta. Se conseguirmos desvendar a causalidade, poderemos direcionar a intervenção e obter resultados mais significativos”, avalia. A hipótese do grupo é que cada componente tem um efeito separadamente, seja metabólico, fisiológico ou imunológico.
Dos estudos avaliados na revisão, a maioria afirma que a melhora ocorre devido aos ácidos graxos de cadeia curta. No entanto, há contradições porque esses elementos contribuem com apenas 10% da caloria total que um indivíduo ingere. “Vários estudos sobre a ação dos ácidos graxos propionato e acetato mostram mecanismos que promovem e controlam a obesidade. O primeiro estudo clínico sobre o tema associou inulina a propionato e observou pequena melhora na obesidade, embora em indivíduos diabéticos tenha havido maior efeito. Portanto, estabelecer uma relação entre microbiota e obesidade ainda é bastante confuso”, acentua o pesquisador, que participa de estudos clínicos para reformulação de alimentos ultraprocessados e com simbióticos na University College Cork para avaliar os efeitos em indivíduos acima do peso.
Um dos estudos vai unir o consumo de prebióticos para fornecer uma alimentação para indivíduos com sobrepeso objetivando modular a microbiota e verificar potenciais efeitos positivos sobre a glicemia pós-prandial e saciedade. Outro visa formular esses alimentos associando diferentes tipos de fibras purificadas para verificar os efeitos sobre saciedade, microbioma e glicemia, para estabelecer diferenças quando os participantes fazem uso de um mix de fibras. “Em outro estudo, vamos trabalhar com obesos para testar probiótico, prebiótico, simbiótico e placebo. Queremos saber qual será o desfecho primário em relação ao sistema imune e aos marcadores inflamatórios, porque esse público tem esses marcadores em maior concentração”, detalha.
Estudos envolvem mulheres
Em 2017, o grupo da UFG publicou um artigo na revista Obesity relatando os resultados de um estudo clínico com a suplementação de um mix de probióticos (Lactobacillus acidophillus, Lactobacillus casei, Lactococcus lactis, Bifidobacterium bifidum e lactis) por oito semanas sobre a adiposidade corporal de 43 mulheres com sobrepeso, divididas em dois grupos. A análise da microbiota identificou que uma classe de bactérias de perfil inflamatório, denominada candidato a filo TM7, estava altamente associada com os marcadores de adiposidade. “As mulheres que receberam o mix de probióticos tiveram redução do TM7, o que mostra que os benefícios podem ter ocorrido devido ao declínio nessa população”, informa o professor João Felipe Mota. Em outro estudo, dois grupos de mulheres com percentual de gordura de 30% (elevado para indivíduos eutróficos) receberam lactobacilos, bifidobactérias e frutooligossacarídeo (simbiótico) ou placebo antes de uma refeição hiperlipídica. Duas horas depois, o grupo simbiótico atenuou a resposta insulínica, o que foi considerado um achado importante e com capacidade de se tornar preventivo para evitar diabetes e doenças cardiovasculares.
Um estudo transversal realizado por pesquisadores da Universidade Federal do Piauí (UFPI) – campus Senador Helvídio Nunes de Barros – avaliou o risco de disbiose e associou com consumo alimentar de 62 mulheres atendidas em unidades básicas de saúde na cidade de Picos, interior do Estado. Nutricionistas obtiveram dados como peso, altura, consumo alimentar e questionário de risco para disbiose, e o resultado mostrou que a maioria das participantes tinha percentual de massa gorda acima do preconizado (obesidade grau 1), e 98% apresentava risco metabólico alto, inclusive com histórico familiar marcante de hipertensão e cardiopatias ou a combinação dos dois, e associação para risco de disbiose intestinal. O padrão alimentar era composto por fontes de carboidratos simples, além de alto consumo de carne bovina, suína e de carneiro – que também têm correlação estatística com disbiose. “No questionário, vimos alguns pontos importantes relacionados à disbiose, como estilo de vida, tipo de parto e uso de antibióticos com frequência”, detalha a professora doutora Nara Vanessa dos Anjos Barros, que orientou o estudo. A partir dos resultados, foi desenvolvido um plano alimentar que poderá ajudar a modular a microbiota intestinal das mulheres, inclusive com probióticos e prebióticos.
A alimentação como aliada das bactérias intestinais
A literatura científica comprova que há uma íntima relação entre os componentes da dieta e a microbiota intestinal, e os alimentos se constituem em fator determinante das características da colonização desse microbioma. Além da alimentação saudável, estudos têm evidenciado que probióticos, prebióticos e simbióticos também auxiliam na modulação e manutenção da microbiota intestinal. Por outro lado, a dieta ocidentalizada é um dos principais fatores associados ao desequilíbrio desse ambiente. As pesquisas mais recentes destacam, ainda, a importância das fibras dietéticas e sua função benéfica, que vêm sendo associadas à prevenção de doenças inflamatórias intestinais, cardiovasculares, oncológicas e dislipidemias, principalmente devido à relação do consumo de fibras solúveis e à produção de ácidos graxos de cadeia curta (AGCC) – acetato, propionato e butirato – durante a fermentação feita por bactérias no intestino grosso.
A nutricionista Ana Carolina Franco de Moraes, pesquisadora da Faculdade de Saúde Pública da Universidade de São Paulo (USP), conta que os resultados dos estudos mais recentes têm reforçado que os nutrientes dos alimentos impactam de maneira diferente na microbiota, porque servem de substrato para os microrganismos intestinais. “O que temos conseguido identificar é que, ao mudar a alimentação, ocorre também uma mudança no ambiente intestinal. Portanto, cada indivíduo alimenta as suas bactérias. Temos essa responsabilidade”, enfatiza. Enquanto uma dieta saudável – a exemplo da Mediterrânea, que restringe o consumo de proteína de origem animal e estimula o consumo de azeite de oliva, frutas, vegetais, legumes, cereais integrais, sementes, frutos secos e peixes – é considerada ideal para deixar a microbiota saudável, a dieta baseada em fast-food, com muito doce, gordura saturada (inclusive a gordura vegetal de óleo de coco e óleo de palma, que faz parte da maioria dos produtos fit), sódio e embutidos irá fornecer substratos para bactérias, em especial as Gram-negativas, como E. coli, Salmonella e Shigella, que estão envolvidas em muitas doenças, incluindo as transmitidas por alimentos.
Bactérias Gram-negativas carregam na superfície celular uma endotoxina chamada lipopolissacarídeo (LPS), que se liga a receptores do tipo toll (TLR), especialmente o TLR4, e inicia o processo de cascata inflamatória. A ativação do fator nuclear Kappa β (NF-kβ), a partir da estimulação do TLR4, culmina com a produção de diversos mediadores inflamatórios, incluindo o fator de necrose tumoral (TNF-α) e a interleucina 6 (IL-6). Se o indivíduo consome mais substrato para essas bactérias, terá mais LPS circulando na luz intestinal. “Esse tipo de gordura também afeta a permeabilidade intestinal ao diminuir a integridade das tight junctions, que são as junções celulares que funcionam como conectores dos enterócitos. Dessa forma, haveria um favorecimento à translocação de bactérias e metabólitos bacterianos para a circulação sanguínea”, alerta a pesquisadora. Quando há muito LPS na circulação ocorre a endotoxemia metabólica que, entre outros, aumenta a inflamação subclínica de baixo grau e o processo inflamatório crônico. “Essa inflamação faz parte da gênese de praticamente todas as enfermidades, inclusive as cardiometabólicas como obesidade, diabetes, dislipidemia e hipertensão, e as doenças inflamatórias intestinais. Até mesmo as doenças neuropsiquiátricas podem estar associadas com essa inflamação subclínica crônica”, detalha.
Uma vez que a dieta é o estímulo que mais altera a microbiota para o bem e para o mal – exceção para o uso de antibióticos, que modificam de forma negativa o ambiente intestinal –, a pesquisadora Ana Carolina Franco de Moraes sugere aumentar o consumo de uva, cacau (chocolate >70%), cranberry, cebola, trigo, banana e alho, entre outros alimentos ricos em polifenóis. “Os polifenóis têm conquistado um grande espaço para a modulação intestinal nos últimos anos, exatamente devido à função prebiótica, que até então não conhecíamos. Sempre consideramos algumas fibras como prebióticos, no entanto, em 2017 foram incluídos outros compostos com a mesma função, inclusive vitamina D e ômega 3”, informa. A própria definição de prebiótico mudou e passou de polissacarídeos não digeríveis para substratos utilizados para o crescimento de bactérias que geram benefício ao hospedeiro.
Um desses substratos é a betalaína, um tipo de composto fenólico que pode se enquadrar na categoria de prebiótico. Um dos trabalhos coordenados pela professora Susana Saad, titular do Departamento de Tecnologia Bioquímica-Farmacêutica da Faculdade de Ciências Farmacêuticas da Universidade de São Paulo (FCF-USP) e do Food Research Center (FoRC-USP), envolve a polpa de pitaya, fruta rica em betalaína. Os pesquisadores tentam verificar se a adição de algumas cepas probióticas na polpa da pitaya ajuda, por exemplo, a estimular o receptor de vitamina D. “A população em geral é muito deficiente nesta vitamina, pela falta de sol ou pelo uso de protetor solar. E nem todos respondem à suplementação padrão, pois o receptor VDR, que está em vários órgãos, precisa estar ativo. E algumas cepas probióticas podem estimular esse receptor a responder à suplementação”, ressalta. O estudo ainda está em andamento, mas a professora considera que pode ser promissor.
Outra pesquisa avalia o bioenriquecimento de alimentos usando bactérias probióticas ou bactérias lácticas, como o Streptococcus thermophilus, que produz vitamina B (folato). As grávidas precisam de uma boa dose de folato ou ácido fólico para não comprometer o desenvolvimento do tubo neural do bebê, por isso, no Brasil as farinhas são enriquecidas. Porém, para algumas pessoas o consumo excessivo de ácido fólico pode ser prejudicial, e poucos países fazem esse tipo de suplementação na farinha. “Nossa tentativa é enriquecer os alimentos através de um folato sintetizado por microrganismo, que é um outro grupo de folato e não é tão tóxico”, acrescenta a docente.
Estudos com probióticos devem evoluir para efeito específico de saúde
Os cientistas afirmam que probióticos são auxiliares da microbiota saudável porque competem por sítio de adesão e por nutrientes, aumentam a produção de bacteriocinas, baixam o pH intestinal e, consequentemente, eliminam as bactérias patogênicas que não gostam desse ambiente. A professora Susana Saad lembra que, embora sejam promissores do ponto de vista da saúde para ajudar a microbiota, os estudos com probióticos mudaram muito nos últimos anos, e ainda não há muita evolução nessa área porque a maior parte dos estudos continua sendo desenvolvida com uma única cepa, buscando um efeito de saúde específico e utilizando um único método. “Ainda tem muito a ser descoberto sobre esses efeitos, e acredito que estejamos na metade do caminho para identificar as cepas mais promissoras para determinado benefício”, argumenta.
Além disso, é importante usar métodos independentes de cultivo de cada cepa, baseados em DNA e RNA, para verificar como esse probiótico influencia a população microbiana. Outro ponto considerado importante é a realização de estudos multicêntricos em diferentes países e regiões, porque a microbiota também é influenciada pelo clima, pela temperatura e umidade, além de todos os outros fatores, e cada população tem uma característica específica. “Descobrir que todas essas variáveis interferem na diversidade da microbiota é uma grande evolução. E, com as novas técnicas existentes, não só de biologia molecular, a tendência é ampliar ainda mais esse conhecimento”, avalia a docente da USP.
Segundo a professora Susana Saad, o fato de as definições sobre probiótico, prebiótico, posbiótico e até mesmo do que é alimento fermentado estarem mais claras também está ajudando os cientistas a entenderem e utilizarem todas essas informações de uma melhor forma, focando em questões mais específicas. Entretanto, uma das dificuldades é a reclassificação constante das bactérias lácticas, como os Lactobacillus, por exemplo, que hoje têm vários gêneros estabelecidos, o que leva os cientistas a reavaliarem alguns estudos e resultados. “Outra questão importante é que o probiótico tem efeito transitório. Além disso, se não afetar efetivamente a microbiota, não conseguirá ter tanta influência. Isso está muito desafiador”, sinaliza. A professora Ana Carolina Franco de Moraes complementa que o Brasil já é um dos países que mais usa probióticos e algumas pessoas estão depositando todas as esperanças nesses suplementos. Entretanto, é fundamental destacar que o probiótico faz parte de um processo que envolve hábitos e alimentação saudáveis, entre outros fatores.
Eixo cérebro-intestino desafia os cientistas
O intestino é chamado de ‘segundo cérebro’ porque o órgão é rico em neurônios, onde se produz serotonina e outros neurotransmissores fundamentais para a comunicação entre cérebro, sistema nervoso central e sistema nervoso entérico. A literatura científica indica que existem vias indiretas de circulação sistêmica por meio das quais o microbioma intestinal modula o eixo cérebro-intestino-microbiota, como as vias endócrinas (cortisol), imunes (citocinas) e neurais, através do sistema nervoso entérico, de nervos espinhais e do nervo vago. Desde que começaram os estudos sobre essa conexão, na década de 1990, evidências crescentes sugerem que a comunidade que habita o trato gastrointestinal é essencial para o desenvolvimento e amadurecimento dos sistemas cerebrais. Estudos recentes mostraram que diversas formas de transtornos neuropsiquiátricos – como depressão, ansiedade e esquizofrenia – podem estar associadas ou moduladas por variações no microbioma e por substratos microbianos. Além disso, esse universo microscópico pode ter um papel importante no aparecimento de transtornos neurodegenerativos e do neurodesenvolvimento, e interferir até mesmo no aprendizado e na memória.
Vários compostos neuroativos são gerados pelas bactérias intestinais, como catecolaminas, norepinefrina, dopamina, histamina, serotonina e ácido gama-aminobutírico (GABA), que podem interagir diretamente com receptores do sistema nervoso entérico. Além disso, alguns microrganismos intestinais são capazes de sintetizar neurotransmissores localmente, e metabólitos microbianos neuroativos podem modular o cérebro e o comportamento humano por meio de diversos mecanismos – que ainda não estão totalmente elucidados. Entre outros desafios, os cientistas querem comprovar se esses metabólitos atuam sobre as células epiteliais impactando a função da barreira intestinal e as células enteroendócrinas para liberar hormônios gastrointestinais, bem como células dendríticas para modular a função imunológica.
Ao envelhecer, há uma relativa redução da superfície mucosa, diminuição das vilosidades intestinais, alteração do tempo do trânsito intestinal e redução da resistência mecânica da parede colônica. A microbiota de idosos também tem um índice de 0,6 de Firmicutes/Bacteriodetes, muito baixo se comparado ao de um adulto (10,9), o que pode justificar a disbiose típica desta fase da vida. Além de levar a disfunções funcionais importantes, a ação do subproduto das bactérias patogênicas pode produzir metabólitos – hormônios, citocinas – que agem no hipocampo, e algumas hipóteses sugerem que as substâncias tóxicas produzidas por essas bactérias no intestino poderiam atravessar a barreira hematoencefálica e causar alterações no cérebro.
Para o geriatra Vinicius Ribeiro Leduc, pesquisador do Laboratório de Neurociências do Instituto de Psiquiatria do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da USP (IPq-FMUSP), a influência da microbiota intestinal nas doenças neuropsiquiátricas está muito clara nos estudos desenvolvidos nos últimos dois anos, e é necessário relacionar o que ocorre nesse ambiente com o envelhecimento e de que maneira essas alterações poderiam colaborar para o surgimento de doenças neurodegenerativas. “Excesso de medicamentos, falta de atividade física e baixa exposição solar, situações que acompanham muitos idosos, também têm influência negativa na microbiota e se retroalimentam pelo eixo intestino-cérebro”, acentua. Enquanto o superestímulo do nervo vago ajuda no controle de depressão e ansiedade, lesões nesse nervo diminuem a proliferação e sobrevivência de neurônios do hipocampo (aprendizado e memória), e aumento de micróglia (células de defesa) nesta região, levando a esses quadros comuns entre idosos.
Síndrome de Down
Um grupo de pesquisa do Instituto de Psiquiatria da USP, que atende pacientes idosos com transtornos neuropsiquiátricos, está iniciando um projeto para avaliar a microbiota intestinal de pacientes com síndrome de Down com mais de 20 anos de idade. Uma das características dessa população é o envelhecimento precoce, inclusive neurológico, e os pesquisadores querem entender quem envelhece primeiro: o organismo ou a microbiota. Para isso, pretendem avaliar a evolução da microbiota dos indivíduos ao longo da vida. “Pessoas com síndrome de Down apresentam muita apneia do sono, sonolência diurna, alteração cognitiva, risco elevado para sobrepeso e obesidade, ansiedade e depressão, além de serem sensíveis ao uso de medicamentos psiquiátricos. A partir dos 40 anos, como o organismo já está bem envelhecido, há risco aumentado para doença de Alzheimer precoce”, ressalta o geriatra. Outro braço do projeto analisa a microbiota oral desses pacientes.
Projeto germina vai avaliar o desenvolvimento
do sistema nervoso de 500 bebês
Como a microbiota é formada até os três primeiros anos da criança, alguns pesquisadores buscam entender se essa modulação poderia interferir com enfermidades ainda na infância e ao longo da vida. Um desses estudos é o Projeto Germina, desenvolvido por equipe multidisciplinar de pesquisadores de 15 grupos de diferentes áreas da USP que acompanhará o desenvolvimento de 500 bebês durante os 1.000 primeiros dias de vida, a partir dos três meses de idade. O objetivo é investigar o eixo cérebro-intestino em relação ao desenvolvimento do sistema nervoso, à nutrição da mãe e da criança e ao microbioma para entender como a interação de fatores genéticos e ambientais interferem para o desenvolvimento cerebral, cognitivo e emocional saudável. “Queremos avaliar quais são os riscos associados ao aparecimento de alguma alteração cognitiva e qual seria o fator: genética, microbioma, tipo de parto ou risco externo a que a criança está sendo exposta. Outra análise de risco inclui renda, moradia e escolaridade materna, entre outros fatores. A intenção é desenvolver um modelo preditivo de distúrbios do sistema nervoso central, e talvez isso possa servir para antecipar diagnóstico, acompanhamento e tratamento”, detalha a professora Carla Taddei, do Laboratório de Microbiologia Molecular do Hospital Universitário da USP e uma das coordenadoras do projeto. As crianças foram selecionadas no IPq-FMUSP, em rede social e no Hospital Municipal da Vila Santa Catarina – unidade pública da cidade de São Paulo financiada pelo Hospital Albert Einstein.
O primeiro objetivo é entender o modelo de aparecimento de alguma alteração cognitiva nessas crianças para avaliar se está relacionado ao microbioma intestinal, à genética ou ao risco externo, por meio de ferramentas de epigenética. Os pesquisadores também vão acompanhar as crianças por etapas para avaliar funções executivas como fala, coordenação motora e interação com o ambiente. A microbiota das crianças foi mapeada aos três meses de idade e os resultados estão sendo analisados. “Estamos usando a tecnologia Shotgun para essas análises, que permite sequenciar o DNA total. Temos um grande volume de sequenciamento e uma profundidade muito grande de análise. Também estamos analisando 400 amostras de leite materno das mães desses bebês, porque queremos relacionar o leite com o microbioma das crianças”, informa a pesquisadora. Outras informações a serem analisadas são a rota metabólica e o resistoma – genes de resistência que essas crianças carregam na microbiota e que são importantes para avaliar o risco do uso de antibiótico, por exemplo. Essas análises também permitirão, no futuro, a análise do viroma dos participantes. O projeto é financiado pela organização internacional Wellcome Leap, que envolve 10 grupos de pesquisadores de cinco continentes com os mesmos objetivos científicos.
Dietas interferem na cognição
Alguns cientistas têm sugerido que certos tipos de dieta podem ter impacto direto na perda de cognição e de memória, um dos primeiros sinais de alterações cognitivas que podem indicar o aparecimento da doença de Alzheimer, como as dietas hipercalóricas compostas de alimentos ultraprocessados e gordura. Esses resultados corroboram a hipótese de que o estilo de vida baseado na dieta está associado à alteração cognitiva e pode acelerar o desenvolvimento de doenças neurodegenerativas. “Em estudos com camundongos, a dieta rica em gordura, mesmo em períodos curtos, acelera esse processo e o animal perde a capacidade de reconhecer objetos novos, porque perde a capacidade de memorizar aquilo que já tinha visto. A hipótese é esse fenótipo estar associado a alterações da microbiota intestinal”, relata a professora doutora Angélica Thomaz Vieira, coordenadora do Laboratório de Microbiota e Imunomodulação do Departamento de Bioquímica e Imunologia do Instituto de Ciências Biológicas da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG), que desenvolve esse trabalho em colaboração com a professora Andreza de Bem, da Universidade de Brasília (UnB).
Nos estudos, o grupo quer identificar quais mecanismos e componentes da microbiota estão associados diretamente a esse processo. A docente ressalta que, graças às novas ferramentas genômicas e metabolômicas e à inteligência artificial, vários trabalhos estão mostrando que o bom funcionamento do cérebro é baseado em uma eficaz e coordenada sinalização metabólica entre os neurônios e as células vizinhas. “Podemos também considerar o intestino como um órgão metabólico, sendo o papel da microbiota fundamental nesse processo. A hipótese é que qualquer alteração metabólica ou disfunção que ocorra no neurônio e/ou entre as células que ajudam o neurônio teria um mecanismo compensatório, e a microbiota teria a capacidade de alterar esse metabolismo mesmo que sistemicamente”, detalha. Esse mecanismo poderia ser, por exemplo, devido à conexão direta cérebro-intestino através do sistema nervoso entérico.
Embora já se saiba que várias bactérias intestinais produzem neurotransmissores e muitos outros metabólitos que são importantes e podem afetar o cérebro, a professora destaca que vários desses mecanismos ainda são completamente desconhecidos. “Existem algumas poucas evidências, de alguns poucos trabalhos, mostrando que não é somente as alterações intestinais que levam a essas alterações cognitivas ou que estão associadas com doenças neurodegenerativas, mas também o microbioma pulmonar, pelo fato de as alterações pulmonares serem mais próximas da barreira hematoencefálica. No entanto, essa é uma hipótese meio difícil de validar, porque sabemos que qualquer alteração do pulmão afeta o intestino e é bidirecional. Precisamos de mais tempo para demonstrar isso”, enfatiza.