Dando descarga em mais um mito?

ResearchBlogging.orgNós temos cerca de 100 trilhões (1014) de células no nosso corpo. Dessas, 10 trilhões (1013) seriam células humanas mesmo, o restante seria de células bacterianas, a famosa proporção de 10:1. Essas bactérias fazem parte da nossa microbiota indígena , inclusive já falei disso aqui no blog, veja o post “100 trilhões ‘delas’ em nós”. Esses valores foram estimados em 1972, pelo microbiologista Thomas Luckey e continuam sendo, até hoje, divulgados na comunidade científica

Acontece que cientistas de Israel e do Canadá submeteram um artigo [que encontra-se em revisão e cujo manuscrito encontra disponível nos servidores do bioRxiv], praticamente dizendo:

 

ESQUEÇAM ESSE MITO!
A PROPORÇÃO É DE CERCA DE 1:1

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[A gente sabe que é Thomas Lukey, e não o Luke Skywalker… mas ficou legal, vai!]

Os autores dizem que um homem padrão (70 kg, 20-30 anos, 1,70m) possui cerca de 30 trilhões de células humanas e cerca de 39 trilhões de bactérias. Claro que esses números variam, pessoas podem ter muito mais ou menos bactérias, o dobro, por exemplo. Mesmo, assim, esses valores estão longe, bem longe da razão de 10:1 que nós adotamos.

Essa alteração nas taxas possui um efeito tão significativo que os autores concluem o resumo do artigo dizendo que “os números são tão parecidos que a cada evento de defecação pode alterar a razão em favor das células humanas sobre as bactérias”.

Para chegar a essa conclusão, os autores do trabalho fizeram uma revisão de trabalhos recentes relacionados ao tema para calcularem os novos valores estimados de células e o volume de cada órgão.

O que eles concluíram, em relação as células humanas, pode ser visto na figura abaixo:


Apresentação1

 

Estimativa de T. Luckey (1972): Para estimar os valores das células bacterianas no nosso intestino, os autores consideraram a média de 1011 bactérias em cada 1g de fezes e correlacionaram esses valores ao volume total do trato gastrointestinal (da boca ao ânus), que seria de 1L. Assim, os valores seriam de 1014 (100 trilhões) bactérias no trato gastrointestinal. O valor de 1013 células humanas é citado como tendo fonte desconhecida.

Estimativa de Stender et al (2015): Neste atual trabalho, os autores consideram o fato de que a maioria das bactérias residentes no nosso corpo estão localizadas no cólon (o chamado intestino grosso, que possui um volume de cerca de 0,4L. O que daria cerca de 4 x 1013 (40 trilhões) células bactérias. Ao colocar esse valor na proporção, junto ao número de células humanas encontradas pelos autores (3 x 1013, 30 trilhões) temos a proporção de 1,3:1.

A comparação entre as estimativas pode ser vistas na figura abaixo:

 


Apresentação1

 

Como disse lá em cima, esse trabalho ainda encontra-se sob revisão… Outros pesquisadores da área estão avaliando a acurácia dos novos dados…

  • Como será que a comunidade científica vai reagir a essa significativa alteração de valores?
  • Será que conseguiremos entender melhor como a relação da microbiota e nosso corpo?
  • O que é necessário para causar uma disbiose (alteração no equilíbrio entre a microbiota e seu hospedeiro) pode ser muito mais sutil do que imaginamos atualmente?
  • Será que é justo considerarmos plaquetas e hemácias como “células” (elas não têm núcleo, por exemplo)? Nesse caso, haveria apenas cerca de 3 ou 4 trilhões (3 ou 4 x 1012) de células nucleadas um ser humano padrão, o que faria a proporção permanecer em 10:1 – como deixou escrito na pagina da nature um leitor.

 


 

Alison Abbott (2016). Scientists bust myth that our bodies have more bacteria than human cells Nature : 10.1038/nature.2016.19136

Ron Sender, Shai Fuchs, & Ron Milo (2015). Revised estimates for the number of human and bacteria cells in the body bioRxiv DOI: http://dx..org/10.1101/036103

Quanto mais queijo…

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Já dizia aquela famosa falácia lógica

Considere um queijo suíço… um daqueles cheios de buracos.
Quanto mais queijo, mais buracos.
Onde há buracos deveria haver queijo.
Assim, quanto mais buracos, menos queijo.
Quanto mais queijo, mais buracos; e quanto mais buracos, menos queijo.
Logo, quanto mais queijo, menos queijo.

Acontece, porém, entretanto, contudo, todavia, que, nos últimos anos, essa falácia tornou-se ainda mais falaciosa. O motivo? Os queijos suíços estão ficando com menos e menores buracos… logo, com mais queijo do que antes!

Queijos suíços de diversos tipos como Emmental, Gouda, Appenzeller e Tilsit são famosos por apresentarem buracos em sua estrutura. O número, o tamanho, a forma e a distribuição desses buracos pelo queijo são importantes parâmetros para se avaliar a qualidade desses queijos. A formação dos buracos nos queijos suíços é devida à fermentação do ácido propiônico durante o processo de maturação. Esse processo envolve a conversão do lactato em propionato, acetado e gás carbônico.

Há mais de um século a formação das olhaduras (esse é o nome técnico) atrai a atenção dos cientistas. Antes mesmo da descoberta dos processos de fermentação como importante fontes de produção de gás à ação das bactérias era creditada a formação de gás e, consequentemente, daquelas estruturas. Uma dúvida, porém, ainda pairou por muito tempo: diversos experimentos mostravam que todo o queijo possuía consideráveis quantidades de gás carbônico, então o que permitiria que algumas regiões do queijo favorecessem a formação de bolhas de gás!? Várias hipóteses foram citadas, mas “a identificação da natureza do núcleo da olhadura permaneceu como uma questão não-resolvida” (a frase é tão bonita que tive que citar como no artigo).

Acontece que, com a modernização dos processos e aplicação de novas práticas e técnicas da ordenha à maturação, bem como na avaliação das propriedades dos queijos começou-se a observar que os buracos estavam com tamanho reduzido.

O que acontece é que pequeninas partículas de feno caíam no leite cru e essas partículas que possuem uma estrutura capilar (veja a foto abaixo) possibilitam a captação e difusão do gás carbônico do corpo do queijo, formando, então os núcleos das olhaduras!

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Assim, nas últimas décadas, com a substituição da ordenha tradicional no estábulo com baldes de leite pelos sistemas de ordenha mecanizados em ambientes separados, fechados e limpos; além da aplicação de filtros com poros estreitos nesses sistemas de ordenha resultaram numa queda drástica das micropartículas de feno no leite cru.

Dessa forma, para que os suíços possam novamente brincar dizendo que “quanto mais queijo, menos queijo” (eles dizem isso!?), há a necessidade de adicionar ao leite micropartículas sólidas micropartículas sólidas que atuem como núcleo de olhaduras.


um pouquinho da teoria…

As bactérias do ácido propiônico (gênero Propionibacterium) foram descobertas no queijo Emmental, e são responsáveis não apenas pela produção do CO2 que leva à formação das olhaduras, bem como pela produção do ácido propiônico que é, em parte, responsável pelo gosto característico desse queijo. Elas são bactérias Gram-positivas anaeróbias e que fermentam ácido lático (lactato) e produzem primariamente, ácido propiônico, ácido acético e CO2 (veja a figura abaixo).

Fermentação do ácido propiônico

A utilização do lactato é de grande interesse uma vez que esse é o produto final da fermentação de diversas bactérias (dentre elas os estreptococos e os lactobacilos). O processo ocorre então da seguinte forma: as bactérias dos gêneros Steptococcus e Lactobacillus, que são homofermentadoras são responsáveis pela fermentação inicial da lactose em lactato – esse processo acontece durante a formação da coalhada. Após esse processo, quando o queijo é deixado para maturar, as propionibactérias conseguem se desenvolver e utilizam o lactato como fonte de energia. Por utilizar como substrato um produto resultante de um processo fermentativo, o processo realizado pelas propionibactérias é chamado de fermentação secundária.

Considerando isso, os pesquisadores suíços fizeram diversos queijos experimentais do tipo Emmental. Para isso eles coletaram o leite da forma como eles são coletados atualmente (utilizando ordenhadeiras automáticas e filtrando o leite em membranas com poros de 100 µm). O leite cru foi inoculado com Streptococcus thermophillus e Lactobacilus delbrueckii e após um pequeno intervalo de tempo, a cultura de Propionibacterium freudenreichii foi adicionada. A partir desse momento, foram feitas 8 variações do queijo: o controle e 7 variações nas quais foram adicionadas diferentes concentrações de pó de feno.

Mas de onde eles tiraram a ideia do pó de feno?

Como falei lá em cima, desde o início de século passado pipocavam hipóteses para explicar a localização das olhaduras. Algo que há muito se sabe é que essa localização não está relacionada ao crescimento bacteriano. O que se propunha era que os olhos surgiam em pontos específicos onde haveria núcleos que favoreceriam a formação das estruturas. A ideia é semelhante à dos núcleos de condensação (como partículas de poeira e fumaça) que favorecem a condensação da água e a formação de nuvens.

A formação dos buracos nos queijos foi monitorada por tomografia computadorizada de raios-X, nos dias 30, 45, 60 e 130 dias após o início do período de maturação do queijo. Na figura abaixo, podemos ver claramente o aumento do tamanho e volume das olhaduras ao longo do tempo.

tempo

A figura abaixo, por outro lado, mostra que os oito queijos fabricados para o experimento tiveram suas olhaduras influenciadas (quantidade e volume das mesmas) pela concentração de pó de feno adicionada.

influencia da concentracao

Assim, as partículas de feno (que são os vasos do tipo xilema) atuam como núcleo da olhadura, por aprisionarem o gás produzido até formarem essas estruturas.

 


REFERÊNCIAS

Guggisberg, D., Schuetz, P., Winkler, H., Amrein, R., Jakob, E., Fröhlich-Wyder, M., Irmler, S., Bisig, W., Jerjen, I., Plamondon, M., Hofmann, J., Flisch, A., & Wechsler, D. (2015). Mechanism and control of the eye formation in cheese International Dairy Journal, 47, 118-127 DOI: 10.1016/j.idairyj.2015.03.001

Madigan MT, Martinko JM, Bender KS, Buckley DH, Stahl DA. Brock Biology of Microorganisms. 14th ed. Pearson Education, 2015.


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Ajude a salvar vidas… é simples: lave as mãos!

Hoje, dia 05 de Maio de 2014, a Organização Mundial da Saúde (OMS) celebra sua campanha para higienização das mãos.

Com o lema: “SALVE VIDAS: limpe suas mãos” (SAVE LIVES: clean your hands), a OMS propõe que que se não agirmos logo, e de forma simples, a disseminação de microrganismos resistentes pode chegar a ter consequências ainda mais graves no futuro (bem próximo)!

A campanha é voltada principalmente para profissionais da saúde, mas que também pode e deve ser levada em consideração por outros segmentos da sociedades como escolas, restaurantes – e todos nós, na verdade.

A ideia baseia-se na premissa simples de se evitar a contaminação cruzada que tanto ocorre no ambiente hospitalar e é responsável por ajudar a mantar os microrganismos em circulação naquele ambiente. Um esquema de rotas de transmissão cruzada está representado abaixo:

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Figura traduzida do artigo: Arias CA, Murray BE. (2012). The rise of the Enterococcus: beyond vancomycin resistance. Nature Reviews Microbiology, 10:266-278.

A proposta campanha propõe 5 pequenos passos para mudar o mudo
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Os cuidadores devem lavar as mãos:

1. Antes de tocar o paciente.

2. Antes de procedimentos de limpeza e assepsia do paciente.

3. Após a exposição a fluidos corporais do paciente.

4. Após tocar o paciente.

5. Após tocar os entornos do paciente.

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Sempre que cito esse assunto, gosto de falar de um post de o Karl (do blod Ecce Medicus, aqui do SbBr): “Infecções e seres humanos”. Ali ele apresenta as taxas de infecções de corrente sanguínea (ICS) que uma UTI de um hospital de São Paulo que apresentou um período no qual as taxas de ICS chegaram a zero. E o que causou essa redução!? A melhoria da higiene das mãos dos profissionais da saúde durante o surto de influenza A H1N1.

Como falei no último post do blog, sobre o VRSA: “Ela está entre nós!” e nas edições 11 e 12 do #Scicast sobre superbactérias, não é para entrarmos em pânico. Mas o estado de alerta está aí e não pode ser ignorado. Eu não acredito que vamos vencer a luta se combatermos de frente com essas bactérias, mas se agirmos com cautela, podemos ter resultados a longo prazo mais positivos.

5maioCCartaz do CDC (orgão estadunidense semelhante à ANVISA) incentivando as pessoas a lavarem as mão após saírem do banheiro, afinal, “1 trilhão de germes podem viver em 1g de cocô”.

 

 

Ela está entre nós! Descrição brasileira de uma superbactéria rara

Palavrinhas iniciais…

Vamos falar de coisa boa!? Vamos falar de… ehhhr… Bem que eu gostaria de começar o post assim, mas infelizmente, depois de um tempinho parado, estou voltando para um noticia que não apenas é ruim, como é bastante preocupante.

Em janeiro, participei de um podcast sobre Superbactérias (que, não, não são de Kripton). Foram as edições 11 e 12 do #Scicast (que você pode ouvir aqui e aqui) e esses episódios são uma boa introdução para o que vamos falar hoje aqui… Além disso, já comentamos aqui várias vezes sobre bactérias resistentes a antibióticos e como elas adquirem e passam pra frente essa resistência.

 

Vamos começar…

ResearchBlogging.org Já se fala há algumas décadas do MRSA, siga em inglês para Staphylococcus aureus resistente à meticilina. A meticilina é um antibiótico e essa resistência torna o MRSA uma bactéria difícil de ser tratada, e uma das poucas opções para o tratamento de infecções pelo MRSA é o antibiótico vancomicina.

Acontece que existem bactérias resistentes à vancomicina, dentre elas, o VRE, sigla em inglês para Enterococcus resistente à vancomicina, merece destaque. Isso principalmente porque os enterococos tem uma grande facilidade para transmitir e receber genes de resistência.

Acho que a partir daí já começa a ficar claro o tema do post de hoje… A tranferência da resistência à vancomicina para estafilococos foi descrita pela primeira vez em 2002 nos Estados Unidos e, desde então, outros pouquíssimos casos por lá, além da Índia e do Iraque, foram descritos. A perda da vancomicina como possibilidade de tratamento dessas bactérias faz com que o tratamento do MRSA torne-se mais difícil e bm mais caro.

Na última quinta-feira (dia 17/04/14), a revista “The New England Journal of Medicine” publicou um artigo que relata o primeiro caso de um VRSA no Brasil. VRSA?! Sim, um Staphylococcus aureus resistente à vancomicina.

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Como tudo aconteceu?

Em Novembro de 2011, um paciente masculino de 35 anos foi admitido em um hospital paulistano, e apresentava micose fungoide (um tipo de lifoma de pele), vício em cocaína, diabete mellitus, além de depressão e recente tentativa de suicídio. Ele desenvolveu um quadro de celulite na perna e foi tratado com antibióticos, sendo liberado em Fevereiro de 2012.

Aqui precisamos abrir parênteses:
A celulite que estamos falando aqui é uma doença infecciosa bacteriana, que atinge a pele e os tecidos adjacentes e é causada por diferentes bactérias, sendo a mais comum o estreptococo – nesses casos, a bactéria produz enzimas que ajudam na sua disseminação pelo tecido. Ela também pode ser causado por estafilococos, mas apresenta área de extensão mais reduzida. A outra celulite é um acúmulo de gordura e tecido fibroso sobre a pele, e não tem nada a ver com esse post.
Aqui fechamos nossos parênteses.

Em Junho de 2012, foi readmitido no hospital. Ele apresentou uma piora no quadro psiquiátrico e, não bastasse isso, apresentou reincidência do quadro de infecções de pele e tecidos moles e foi novamente tratado com antibiótico. Um pouco do sangue foi coletado e plaqueado em meio de cultura para ver a presença de bactérias no sangue (chamamos isso de hemocultura), e não houve crescimento (hemocultura negativa). O paciente continuou internado, devido à quimioterapia para tratar do câncer de pele

Em Julho de 2012, o paciente começou a apresentar febre recorrente e foi tratado com antibiótico (dentre eles vancomicina). Dessa vez a hemocultura deu positiva para MRSA. A antibioticoterapia foi alterada (teicoplanina) e, em Agosto, quando o antibiótico foi retirado, a febre retornou. A hemocultura foi positiva para dois diferentes isolados de MRSA sendo, um deles, ainda, resistente à teicoplanina e à vancomicina (além de eritromicina, clindamicina, ciprofloxacina, gentamicina, trimetoprima-sulfametoxazole). O paciente foi então isolado, foi iniciado um tratamento com daptomicina e foi realizada uma cultura de swab retal, que deu positiva pra VRE. [swab ou zaragatoa é um instrumento estéril, semelhante a um cotonete, utilizado para a coleta de secreções e amostras]. Após algumas semanas, diversas complicações associadas a múltiplas infecções, o paciente veio a óbito.

A figura abaixo, retirada do artigo, resume e esquematiza curso clínico apresentado acima.

 

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O que os pesquisadores fizeram com esse VRSA?

A primeira coisa foi estabelecer a relação entre os dois isolados de MRSA, que vamos passar a chamar de S. aureus sensível (VSSA) e resiste (VRSA) à vancomicina. E eles observaram que eles possuem um perfil genético semelhante, sugerindo que a seleção ocorreu in vivo, durante a administração dos glicopeptideos (vancomicina e teicoplanina) e dos outros antibióticos.

O VRSA, porém, apresentou um plasmídio que VSSA não possuía. Esse plasmídio, foi denominado pBRZ01 e possui os genes que conferem a resistência à vancomicina (vanA e outros) e à gentamicina (acc(6’)-aph(2”)). O VRSA, porém, apresentou taxa de crescimento semelhante a do VSSA, sugerindo que o plasmídio não afeta o fitness da linhagem resistente.

A análise mais a fundo desse plasmídio mostrou que ele sofreu alterações genéticas importantes no transposon Tn1546 (que carreia os genes de resistência à vancomicina), além de que a comparação da seqüência desses genes indicam que a origem desses genes é enterocócica – sem, entretanto, terem sido originados do isolado de VRE do swab retal. Eles chegaram a essa conclusão por meio de experimentos que mostraram que o VRE era incapaz de transferir o plasmídio para outros enterococos ou estafilococos.

 

Precisamos entrar em pânico?

Pânico não… Mas ficar preocupados, sim!

Geralmente as linhagens multirresistentes são restritas a hospitais, principalmente, porque é comum terem uma taxa de replicação mais lenta, o que as deixam com vantagem competitiva apenas em situações que envolvem pacientes com saúde comprometida e que estão sob terapia antimicrobiana.

Essa linhagem brasileira de MRSA, porém, além de ter origem na comunidade, não ficou em desvantagem após a aquisição do plasmídio… É aqui que está o ponto que merece atenção! Uma bactéria dessas tem um elevado poder de disseminação, pois tem capacidade comoetitiva com outras bactérias da comunidade, não precisando do ambiente hospitalar e de um paciente com saúde comprometida para poder colonizá-lo.

Nesse caso que apresentamos aqui, o paciente foi identificado e isolado como medida de segurança para evitar a disseminação da bactéria pelo ambiente hospitalar e, consequentemente para a comunidade.

Apesar de serem raros e restritos os casos descritos, isso não é motivo para descuidar. Muito pelo contrário, deve servir de alerta para o uso incorreto de antibióticos e para o cuidado da equipe médica para evitar a transmissão interna e para fora do hospital.

 

Referência

Rossi, F., Diaz, L., Wollam, A., Panesso, D., Zhou, Y., Rincon, S., Narechania, A., Xing, G., Di Gioia, T., Doi, A., Tran, T., Reyes, J., Munita, J., Carvajal, L., Hernandez-Roldan, A., Brandão, D., van der Heijden, I., Murray, B., Planet, P., Weinstock, G., & Arias, C. (2014). Transferable Vancomycin Resistance in a Community-Associated MRSA Lineage New England Journal of Medicine, 370 (16), 1524-1531 DOI: 10.1056/NEJMoa1303359

amigos ou inimigos…

AMIGOS OU INIMIGOS

papel da microbiota nas doenças inflamatórias intestinais

Existe uma classe de doenças que são denominadas Doenças Inflamatórias Intestinais (DII – ou IBDs, do inglês Inflammatory Bowel Diseases), que são marcadas por quadros de melhoras (remissões) e pioras (recidivas) e que, apesar de serem conhecidas e estudadas há bastante tempo, ainda possuem dúvidas a cerca de sua origem. As duas formas de DII são a Doença de Crohn e a Colite Ulcerativa – que apresentam muitas similaridades, mas ao mesmo tempo muitas diferenças (não só de intensidade e local das lesões, mas também na fisiologia da inflamação). Existe, inclusive, algumas hipóteses que propõem que o Crohn e a Colite não seriam doenças distintas, mas estágios diferentes de uma mesma doença.

 

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Figura 1: Aspectos observados da Doença de Crohn (preto) e na colite ulcerativa (verde). Em azul estão pontos de semelhanças entre as duas doenças.

 

A grande questão aqui, é que apesar de não sabermos a etiologia (o que causa, desencadeia) essas doenças, temos fortes evidências de fatores de contribuem para a cronificação desses quadros patológicos. De forma bastante simplificada, podemos dizer que as DII derivam de uma resposta desregulada do sistema imunológico do paciente contra componentes da microbiota intestinal, contando ainda com fatores predisponentes do hospedeiro (susceptibilidade genética) e do ambiente (alimentação, hipótese da higiene).

 

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Figura 2: Diversos fatores influenciam a cronificação das IBDs.

 

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Figura 3: Dstribuição mundial da incidência de colite ulcerativa. Observe: a) os maiores índices estão nos países desenvolvidos e ocidentais (América do Norte e Europa Ocidental). Atribui-se a isso dois principais fatores. O primeiro seria a dieta ocidental, muito rica em gordura e pobre em fibras. O segundo seria a hipótese da higiene, que propõe que o excesso de higiene na infância contribuiria para uma má maturação do sistema imunológico da criança, que tenderia a desenvolver doenças imunológicas no futuro, como asma e as doenças inflamatórias intestinais. b) os baixos indices apontados no Brasil, acreditamos que se deve ao fato de os casos serem subnotificados.

 

Durante o mestrado trabalhei com colite ulcerativa, com o propósito de propor uma terapia com a utilização de um microrganismo para reduzir o quadro inflamatório observado nos momentos de recidiva da doença.

Mas como assim!? Um microrganismo pra reduzir uma inflamação!?

Sim, é isso, mesmo… E não é uma ideia tão estranha quanto parece… Acompanha o raciocínio.

Não existe cura para as DII, os tratamentos envolvem terapias anti-inflamatórias. Essas drogas, porém, possuem efeitos sistêmicos, e muitas vezes os pacientes desenvolvem resistência. Além disso, o uso de antibióticos em quadros graves mostra eficácia na melhora do quadro (esse é um dos fatores que justificam uma participação da microbiota na origem e agravamento das DII). Considerando o que falei e o fato de que nos últimos anos existe uma tentativa crescente no incentivo ao uso de micro-organismos probióticos (como lactobacilos e bifidobactérias) para tratarem desordens intestinais, dentre eles quadros de infeção e inflamação, não é de se estranhar a proposta do meu projeto.

E como é possível que isso aconteça?!

Para isso temos que entender um pouquinho da fisiologia e da imunologia da mucosa intestinal.

Se esticados completamente, os intestinos humanos possuem uma área de aproximadamente 100-300mˆ2. Isso só é possível pois eles apresentam uma série de estruturas (dobras, viosidades e microvilosidades) que ampliam a superfície para a absorção dos nutrientes. As células epiteliais que delimitam essa área, estão fortemente unidas entre si e formam uma barreira física, que impede o fluxo aleatório de molécula ou de microrganismos do lúmen intestinal.

Associada a essa superfície, existe um muco que é secretado, formando proximalmente uma camada estéril, e externamente uma camada mais frouxa que é habitada por microrganismos mucolíticos. Esse muco não só protege as células da mucosa contra danos mecânicos do processo de digestão, como tem papel dificultando a chegada de microrganismos patogênicos..

Além disso, existe um sistema imune associado a essa mucosa, que é muito bem regulado de forma a interagir com uma gama gigantesca de moléculas exógenas e ao mesmo tempo não desencadear resposta contra elas. Como isso acontece ainda não se sabe completamente, mas essa tolerância e a supressão ativa são extremamente importantes para uma resposta rápida em quadros de necessidade.

Nos pacientes com colite ulcerativa, a susceptibilidade genética pode influenciar tanto na regulação do sistema imunolégico, quando na camada de muco, quando das junções das células da mucosa… Ou seja: nos três pontos de barreira contra a invasão de patógenos. O que acontece no final das contas é que, assim, a microbiota acaba entrando em contado com a mucosa e, assim, há uma forte resposta imunológica e um quadro inflamatório crônico se instala. Ocorre a liberação de anticorpos e moléculas antimicrobianas e ocorre alteração no perfil da microbiota intestinal.

Probióticos por sua vez atuam por meio de diferentes mecanismos:

  1. como barreira, colonizando o epitelio e atuando como barreira (por inibição competitiva por nichos) impedindo a colonização por patógenos
  2. promovem o aumento da produção e alteram a consistência da camada de muco, protegendo o hospedeiro contra bactérias invasivas
  3. Induzem uma maior secreção, no hospedeiro, de defensinas (moléculas antimicrobianas) e imunoglobulinas (anticorpos)
  4. produzem eles mesmos substâncias inibitórias como ácidos orgânicos e bacteriocinas
  5. regulam funções do sistema imune de mucosa, tornando-o mais anti-inflamatório e menos pró-inflamatório, por meio de estimulação de células específicas do sistema imune

A lista mostra os mecanismos de ação de diferentes probióticos. Cada um age de uma forma distinta, inclusive linhagens diferentes de uma mesma espécie podem ter ações opostas. Dois probióticos já são bastante utilizados no tratamento da colite. Um é a Escherichia coli linhagem Nissle 1917 e o outro é o VSL#3, uma preparação que contem 8 espécies de probióticos.

Só pra finalizar, por motivos obvios (os dados não foram publicados ainda) não vou falar dos meus resultados aqui além do fato de que tivemos dados muito interessantes.

Quorum sensing: novas possibilidades

No congresso de micro (em outubro do ano passado – 2012), uma palestra que tinha tudo pra ser interessante (e que não ficou nem um pouco abaixo das expectativas) foi a sobre quorum sensing na área de alimentos.

Já falei de quorum sensing aqui no blog… mas acho que vale a pena demais falar de novo, acrescentando as novidades e possibilidades apresentadas na palestra.

Pra começar, o quorum sensing (QS) é a forma como os microrganismos conseguem identificar sua densidade populacional, algo como um censo do IBGE só que funciona de uma forma muito diferente… Enquanto usamos pessoas que passam de casa em casa perguntando quantas pessoas moram em cada casa, as bactérias liberam moléculas que são percebidas por outras bactérias da mesma espécie… A idéia é a seguinte: quanto mais bactérias, mais moléculas estão presentes no meio e, consequentemente, elas percebem se estão em grande ou em pequena quantidade. E qual a importância disso? Bom essas moléculas são capazes de iniciar uma cascata reações celulares que levam a expressão de diferentes genes, dependendo do contexto. É legal falar que tanto as bactéria Gram+ quanto as Gram- realizam QS, mas as moléculas envolvidas são bem diferentes.

Algo que eu ainda não sabia é que além dessa “comunicação” intraespecífica (dentro da mesma espécie), há também QS interespecífico (entre bactérias de espécies diferentes)! Não bastasse isso, ainda há relatos de QS em Candida albicans, um fungo!

Os genes regulado por QS também diferem em cada espécie, veja alguns exemplos de quando falamos em QS intra-específico:

– em Vibrio fisheri e em V. harvey o QS leva a ativação de genes de bioluminescência
– em Pseudomonas, uma bactéria que causa pneumonia em pacientes com fibrose cística, o QS ativa fatores de virulência e induz a formação de biofilme. Em espécies dos gêneros Staphylococcus (patógeno humano) e Erwinia (patógeno vegetal) genes de virulência também são ativados.
– curiosamente, na bactéria causadora do cólera (Vibrio cholerae) o grande número de indivíduos leva a uma redução na patogenicidade do microrganismo. Isso pode estar relacionado com a forma de dispersão do micróbio, que causa uma doença aguda.
– o Staphylococcus aureus, merece um destaque especial pois de acordo com a molécula que a bactéria produz, pode ser classificado em um dos quatro grupos. O mais curioso disso é que as bactérias de um determinado grupo só ativam bactérias do mesmo grupo, podendo inclusive chegar a inibir a produção das moléculas por bactérias de grupos diferentes

Nesse último exemplo vemos uma possibilidade de criar estratégias de combate a um microrganismo utilizando inibidores de QS… Mas porque essa poderia ser uma estratégia interessante, principalmente se considerarmos a preocupante situação da resistência aos antibióticos?

Os antibióticos agem inibindo o crescimento de microrganismos (ou mesmo levando a sua morte) e assim, as bactérias que não são inibidas são selecionadas e se tornam dominantes na população. Por outro lado, utilizando inibidores de QS não estaríamos, a princípio, promovendo uma seleção, pois as bactérias continuariam crescendo e se multiplicando, mas não perceberiam que estão em quantidades elevadas e assim não expressariam muitos dos fatores de virulência.

Apesar de bacteriocinas já serem utilizadas industrialmente, por exemplo a lisina no caso de alimentos processados, podemos persar em novas aplicações a partir dessas novas descobertas. Elas vão desde aplicações na indústria de alimentos, na qual poderia se utilizar de bacteriocinas nas embalagens de alimentos (batatas, por exemplo) visando um maior tempo de prateleira… Em estações de tratamento e empresas que utilizam tubulações, um problema muito comum é a formação de biofilmes que devem ser removidos… A idéia aqui seria associar as bactericinas a detergentes e, assim, facilitar a remoção dessa estrutura bacteriana!

Muita pesquisa ainda deve ser feita para se testar as possibilidades e segurança dessas técnicas… Vamos aguardando!

A capa da revista

.

Então um dia você chega no lab e se depara com a seguinte cena:

Sim… você encontra uma capa de revista no quadro de avisos. Você faz o que? Vai olhar pra ver o que é, claro!

Então você olha de perto, abre a folha, olha a contra capa… E o que você descobre?

NADA!

Era só a capa da revista. Não tinha índice, não tinha nada que indicasse o motivo dela estar ali. Fui então perguntar para o pessoal do lab o que era aquilo: ninguém sabia…

Resolvi tirar a minha dúvida (e a de todo mundo que estava no laboratório naquela hora) e perguntei ao professor. Descoberto o motivo, escrevi um bilhetinho para avisar os desavisados. Ficou curioso? Olha o bilhetinho que eu!!!

Pessoal, este é o volume da revista na qual o artigo da Fabs foi publicado. Aí você deve estar se perguntando: por que colocar a capa da revista e não a primeira página do artigo? A resposta é simples: tá vendo estas fotos na capa? Então, são do artigo da Fabs! Legal, né!?

(E não, bilhetes de laboratório não precisam ser chatos e formais)

É claro que eu também não deixaria de comentar o que são as fotos. Dá só uma olhadinha…

As imagens são de microscopia eletrônica do intestino delgado de camundongos “germ-free” que:

A) foram desafiados com Salmonella. Repare como a bactéria está dispersa pela mucosa.

C) os animais foram tratados com um probiótico (Saccharomyces boulardii) comercial e desafiados com Samonella.Reparem que a bactéria tende a se ligar na levedeura ao invés de se ligar no intestino dos camundongos.

B) aqui, utilizamos uma linhagem da levedura S. cerevisiae isolada da produção de cachaça como probiótico. Os resultados com essa levedura foram semelhantes aos apresentados pelo probiótico comercial.

A ideia é conseguir no futuro transformar essa levedura em produto para que possamos ter aqui no Brasil um produto nacional tão eficiente quando o outro que já está estabelecido comercialmente, e que tenha um custo significativamente mais baixo!

Um “VIVA!” às bactérias

Já falei isso aqui no blog uma vez – e inclusive uso uma versão dessa frase na minha descrição ali na barra lateral direita do blog… Mas essa foto que chegou às minhas mãos hoje à tarde (Obrigado, Roberto e Ísis!!!)…

Infelizmente não sei de quem é a autoria, nem a origem da foto.


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Parede celular bacteriana: você realmente sabe sobre ela?

No ano passado, escrevi o post “Genoma bacteriano – por uma visão menos simplista…“, como resultado de um seminário que apresentei em uma disciplina de morfologia e fisiologia bacteriana…

Um outro tema muito curioso que me chamou a atenção nessa mesma disciplina foi um seminário sobre parede bacteriana… Sim, esta estrutura tão conhecida ainda tem coisas que podem nos surpreender.

Foi por isso, que pedi ao Rafael Bastos, que é biólogo pela UFV e está fazendo mestrado no meu lab, para escrever um pouquinho sobre esse tema, já que na disciplina desse ano o grupo dele foi responsável pelo tema!

Vamos quebrar mais um paradigma da microbiologia!?


Parede celular bacteriana: você realmente sabe sobre ela?

por Rafael Bastos

Acredito que a estrutura da parede celular seja um dos temas mais abordados em qualquer disciplina básica ou avançada de microbiologia. No entanto, será que realmente conhecemos a estrutura da parede celular bacteriana? E as diferenças entre Gram positiva e Gram negativa?

Todos os livros de microbiologia caracterizariam a parede celular bacteriana da seguinte maneira:

Composta por uma rede macromolecular de peptideoglicano, cuja parte sacarídica é constituída de dois açúcares, N-acetilglicosamina(NAG) e N-acetilmurâmico (NAM), ligados um ao outro e formando uma fileira de dissacarídeos repetidos. As fileiras adjacentes são ligadas por polipeptídeos e esses polipeptídeos, ainda, podem estar ligados a uma ponte interpeptídica em algumas espécies.

E as diferenças entre Gram positiva e Gram negativa?

As Gram positivas possuem ácidos teicóicos e muitas camadas de peptideoglicano, enquanto as Gram negativas não possuem ácidos teicóicos, possuem uma ou poucas camadas de peptideoglicano, além de possuírem a camada de lipopolissacarídeo (LPS) e o periplasma.

Comparação clássica das paredes de bactérias Gram-positivo e Gram-negativo, imagem do livro “Microbiologia de Brock” – clique para ampliar

Contudo, recentes publicações têm demonstrado que a estrutura pode ser muito mais complexa e diversificada do que nós imaginávamos e que ainda não conhecemos algo que parece tão trivial em um primeiro momento que é a parede celular bacteriana.

Na verdade, parecem existir dois principais modelos de parede celular:

O primeiro é conhecido como modelo em camadas e seria esse que nós estamos habituados, com a camada de dissacarídeos repetidos sendo paralela ao eixo principal da célula.

O outro modelo é conhecido como “Scaffold” (andaime). Nesse caso, a camada sacarídica seria perpendicular ao eixo principal da célula. Acredita-se que a parede celular do Staphylococcus aureus poderia ser assim, mas os estudos ainda não são totalmente conclusivos.

Modelo em camadas e em andaime. (Gan et al., 2008)

Além disso, outras novidades seriam a presença do periplasma (ou um espaço semelhante ao periplasma) em bactérias Gram positivas e o fato que a fileira formada pelos dissacarídeos repetidos não é contínua e sim interrompida. Essas fileiras, portanto, podem possuir diferentes tamanhos, o que pode indicar se a parede celular de uma determinada bactéria se encaixa em um modelo ou outro.

Outro fato que às vezes não está muito claro nos livros didáticos é que a camada mais externa de LPS praticamente não possui fosfolipídeo, ao contrário da camada mais interna e das membranas plasmáticas. Essa camada (camada externa da membrana externa) possui apenas lipopolissacarídeos.

Mas o mais interessante sobre esse assunto é o que descobriram sobre a parede de Bacillus subtilis. Os pesquisadores descobriram que as fileiras formadas pelos dissacarídeos nessa bactéria eram muito grandes, bem maior que o comprimento e a largura da célula. Dessa forma, ela não se encaixaria em nenhum dos dois modelos já citados ( camadas e andaime).

Através da microscopia de força atômica eles observaram e concluíram que o peptideoglicano de B. subtilis se enrola sobre ele mesmo e circunda toda a célula, semelhante a uma corda, por isso esse modelo ficou conhecido como “modelo em corda”.

Parede de B. subtilis: modelo em cordas. (Hayhurst et al., 2008)

Essas descobertas são interessantes por si só, contudo, elas também nos fazem pensar como a ciência é dinâmica e que nós ainda sabemos pouco sobre assuntos que muitas vezes podem parecer bem estabelecidos.

ResearchBlogging.org Gan, L. et al. (2008). Molecular organization of Gram-negative peptidoglycan Proceedings of the National Academy of Sciences DOI: 10.1073/pnas.0808035105

Hayhurst, E.J. et al. (2008). Cell wall peptidoglycan architecture in Bacillus subtilis Proceedings of the National Academy of Sciences DOI: 10.1073/pnas.0804138105

Menos… Bem menos… Quase nada!

Você já se perguntou quantos microrganismos existem no planeta Terra? Pode ser que você nunca tenha se feito esse questionamento, mas tem gente que já fez… E é sobre isso que vamos falar aqui hoje!

 Já falei algumas vezes aqui mesmo no blog que temos cerca de 10 vezes mais bactérias no nosso corpo do que o número de células humanas! Isso só é possível porque esses microrganismos são muito menores que uma célula humana… Com isso, 10^14 células microbianas estão espalhadas por nosso corpo e pesam cerca de 1,5 kg. A interação entre o hospedeiro e sua microbiota associada é tão intensa que alguns autores sugerem o termo superorganismo para se referir a esse complexo biológico! Estamos agora numa fase de tentar descobrir quais são esses microrganismo que compõem essa microbiota para assim conseguirmos entender um pouco melhor essas relações – é o que chamamos de projeto microbioma humano. Esse nome provavelmente não deve soar muito estranho… Se você fez uma associação com o projeto genoma humano, a ideia é mais ou menos essa, mas ao invés dos genes humanos estamos falando de genes microbianos!

Pois bem… Imagine agora se os cientistas não satisfeitos em descobrir quais micróbios habitam nosso corpo resolvessem tentar descobrir a diversidade de microrganismos que habitam o nosso planeta… Pois então, eles estão fazendo isso!

Um grupo de geomicrobiologistas da Universidade de Potsdam (Alemanha), estudando a microbiota de sedimentos marinhos, desenvolveu um modelo acurado para verificar a distribuição desses microrganismos. O artigo foi publicado conceituada PNAS (27/08/12) e os resultados são bem surpreendentes.

Estimativas antigas, mas não tão antigas assim (Whitman et al, 1998) sugeriam que deveria haver cerca de 35.5×10^29 microrganismos no solo oceânico. Esses valores são incrivelmente contrastantes com os encontrados por Kallmeyer e colaboradores…

Quer saber quanto? Bem pense em menos… Bem menos… Quase nada!

Tudo bem, eu admito, 2.9×10^29 não é “quase nada”… Mas veja bem… Esse valor, apesar de gigantesco, representa apenas 8% da estimativa anterior! Mesmo assim, seriam cerca de 10 milhões de trilhões de micróbios para cada humano no planeta [e corresponderia a ~0,6% da biomassa total da Terra]. Pare e reflita sobre isso!

Projetando a nível global (não só os oceanos), eles sugerem que haveria uma redução de 50%-78% no número de microrganismos (de 41,8-64,3×10^29 para 9.2-21,7×10^29 células).

É aquele negócio… esses números são quase nada comparada aos valores de 1998, mas continuam sendo números exorbitantemente grandes!

Atualização (31/09): É claro que uma alteração tão drástica no número de células microbianas impactaria as estimativas da biomassa total da Terra. Os autores sugerem que haveria uma redução de 915-1.108 Pg de carbono, para 614-827 Pg de C [uma média de (713 Pg)]. Só pra constar, um petagrama (Pg) equivale a 10^15 g.


ResearchBlogging.orgJens Kallmeyer, Robert Pockalny, Rishi Ram Adhikari, David C. Smith, & Steven D’Hondt (2012). Global distribution of microbial abundance and
biomass in subseafloor sediment PNAS DOI: 10.1073/pnas.1203849109

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