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

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.

A capa da revista

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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!

Se sujar faz bem?

A imunologia e a microbiologia são duas disciplinas que andam de mãos dadas. No início da década de 1990 começou-se a falar na “Hipótese da Higiene” (HH), que embasada por dados epidemiológicos indicava uma maior prevalência de doenças auto-imunes e inflamatórias nos países mais desenvolvidos, onde as taxas de sanitização são melhores… – a mesma relação estabelecida entre países desenvolvidos e subdesenvolvidos pode ser observada quando consideramos áreas urbanizadas e rurais, e o motivo é o mesmo: na área rural o cuidado com a higiene costuma ser menor.

Então quer dizer que quanto mais anti-higiênico nós formos, melhor?

O Cascão está certo!?

Bem, não é bem assim… Porém, a importância de se entrar em contato com microrganismos desde a tenra idade (o que é uma das ideias centrais da HH) ganhou força com um estudo publicado na Science do dia 27 de abril de 2012.

Considerado como um “dos estudos sobre mecanismos mais rigorosos da área como há muito tempo não se via“, pelo microbiologista Sarkis Mazmanian, o paper consiste na comparação da susceptibilidade de camundongos isentos de germes (germ-free, GF) e livres de patógenos específicos (specific pathogen free, SPF) a duas doenças de caráter imunológico: colite e asma.

Os resultados mostraram uma maior susceptibilidade dos GF a essas doenças. Essa comparação não é completa e poderíamos pensar: mas será que se reestabelecermos a microbiota nesses animais GF conseguíamos reduzir o quadro citado anteriormente?

E foi isso que os autores fizeram, e de duas formas diferentes.

Na primeira, eles colonizaram GF recém-nascidos, e observaram redução no desenvolvimento das doenças (semelhante aos SPF). Na segunda forma de colonização, GF adultos foram colonizados e os animais continuaram a desenvolver as doenças com o mesmo perfil dos animais GF.

EXPLICAÇÃO IMUNOLÓGICA

Essas diferenças estão relacionadas a um tipo específico de células (invariant natural killer T cell, iNKT) que está aumentada no intestino e nos pulmões dos animais GF – e diminuída nos SPF e nos GF-colonizados precocemente; porém permanecem em quantidades elevadas mesmo quando os GF já adultos são colonizados. Os pesquisadores mostram, ainda, que o aumento dessas células está relacionado a um aumento na quimiocina pró-inflamatória CXCL16 (promove o acúmulo de células iNKT), que tem sua expressão aumentada na ausência da microbiota! O que exatamente leva a essa regulação ainda não é conhecido, podem ser microrganismos específicos ou moléculas produzidas por eles. E esse deverá ser o alvo dos próximos estudos: descobrir quais microrganismos seriam essenciais para uma correta maturação do sistema imunológico.

Resumindo…

Mas então isso significa que temos que deixar nossa higiene de lado? Não… dentre as principais causas de mortalidade infantil está a diarreia, que pode ser causada por muitas bactérias, dentre elas o Vibrio cholerae, a Shigella e a Salmonella (que também pode causar a febre tifoide). A transmissão desses patógenos é muito mais fácil em ambientes com baixa sanitização, e o que vemos é um elevado numero de mortes por esses patógenos nos países subdesenvolvidos.

E como fica a HH? Na verdade, aqui falamos da importância da aquisição de uma microbiota saudável… Essa aquisição ocorre a partir da hora do parto, e por meio do contato com os cuidadores (a mãe, por exemplo). Nos países desenvolvidos, porém, o excesso de higiene poderia estar provocando uma diminuição da diversidade dos microrganismos que são adquiridos pelo neonato e, como já foi dito, a presença de microrganismos específicos poderia estar relacionada à correta maturação do sistema imunológico.

Com a elucidação do microbioma humano estamos descobrindo nos grupos de bactéria que nem imaginávamos fazer parte desse ecossistema. Assim, não é de se estranhar, também que funções desconhecidas de microrganismos conhecidos ainda estejam por serem elucidadas.

A meu ver, a grande questão não é que se sujar faz bem (pode ser até perigoso), mas que o *excesso* de higiene pode fazer mal!

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ResearchBlogging.org Torsten Olszak, Dingding An, Sebastian Zeissig, Miguel Pinilla Vera, Julia Richter, Andre Franke, Jonathan N. Glickman, Reiner Siebert, Rebecca M. Baron, Dennis L. Kasper, & Richard S. Blumberg (2012). Microbial Exposure During Early Life Has Persistent Effects on Natural Killer T Cell Function Science, 336 (6080), 489-493 DOI: 10.1126/science.1219328

Aspectos privados da microbiologia

Após intimação sugestão feita pelo Luiz Bento, finalmente sai o post sobre o artigo publicado pela PLoS One no dia 23/11 sobre aquele lugarzinho que a gente só gosta de ir na casa da gente… O Breno, do “Discutindo Ecologia”, passou na frente, e fez um post sobre esse artigo, mas eu tenho algumas coisinhas para acrescentar.

Ao contrário do banheiro do Breno, o meu é limpinho!

ResearchBlogging.org Estamos, atualmente, numa corrida para conhecer o nosso próprio microbioma (o conjunto das bactérias que habitam o nosso corpo)… Imagine então, se mal conhecemos as bactérias que moram no nosso próprio corpo, o que pensar sobre as bactérias que habitam os lugares por vivemos e (por que não?) fazemos nossas necessidades?

O que esses pesquisadores fizeram, então, foi utilizar de métodos de biologia molecular para conseguirem descobrir a diversidade das bactérias que habitam as diferentes superfícies de um banheiro – na verdade, de doze (Fig 1)! O uso de técnicas modernas no estudo da microbiota vem para suprir uma grande lacuna deixada pelos “métodos dependentes de cultura” – isso porque muitas bactérias dependem de condições muito específicas que não permitem que sejam cultivadas artificialmente em meio de cultura. Assim, as técnicas de biologia molecular utilizam o material genético dessas bactérias e, consequentemente, podemos identificar mesmo as bactérias que não conseguimos cultivar!

Fig 1. Superfícies examinadas pelos pesquisadores para a análise biogeográfica das bactérias dos banheiros. Foram analisadas 10 diferentes superfícies de 12 banheiros públicos – 6 femininos e 6 masculinos. 

Pois bem, curiosamente – ou não – o resultado apresentado não é tão surpreendente, porém isso não diminui o mérito do trabalho. Vamos entender o porquê disso agora.

Das sequências obtidas, 92% pertencem a 4 filos bacterianos: Actinobacteria, Bacteroidetes, Firmicutes e Proteobacteria. Se vocês derem uma olhadinha aqui e aqui vocês verão que esses são os grupos bacterianos que habitam nosso corpo. Esses dados suportam outros estudos que mostram que ambientes fechados são comumente habitados por bactérias componentes da microbiota humana.

Por comparação, as diferentes comunidades bacterianas de cada superfície podem ser agrupadas em 3 grandes categorias de similaridade (Fig 2).

Fig 2. Relação entre as diferentes comunidades bacterianas associadas a diferentes superfícies de banheiros públicos. Cada ponto representa uma amostra.

Vamos observar, agora, com um pouco mais de detalhes a composição das diferentes comunidades bacterianas analisadas (Fig 3):

Fig 3. Relação de contribuição média de diferentes fontes de microrganismos para as diferentes comunidades bacterianas. Veja que em todas as superfícies foram encontrados micro-organismos provenientes de diferentes as fontes. Ressalto aqui as seguintes fontes: intestino (Gut – em marrom) e Urina (Urine – em amarelo)

— As comunidades do chão compreendem a maior diversidade (mas não necessariamente o maior número) de bactérias. Isso ocorre, pois parte dessas bactérias são provenientes dos sapatos dos usuários da “casinha” que, por sua vez, caminham por diversos outros locais e acabam carreando e distribuindo essas bactérias por onde andam.

— Bactérias que habitam a pele humana (Propionibacteriaceae, Corynebacteriaceae, Staphylococcaceae e Streptococcaceae) foram encontradas em maior proporção naquelas superfícies que são rotineiramente e exclusivamente tocadas pelas mãos [e dificilmente tocadas por outras partes do corpo ou fluidos – pelo menos é o que a gente prefere imaginar]*

— As superfícies da cabine (descarga e assento da privada) por sua vez foram caracterizadas por bactérias tipicamente do intestino humano. Prestou atenção – se não, leia de novo! Acho que esse é um resultado que merece um pouco mais de atenção pois mostra que há contaminação fecal nessas superfícies. E a preocupação reside no fato de que entre essas bactérias intestinais pode haver bactérias enteropatogênicas – ou seja: há risco de transmissão de doença (não que pelas outras superfícies não haja esse risco, mas aqui essa questão se torna bem mais evidente). A presença dessas bactérias pode ser explicada tanto por contado direto das mãos contaminadas, quanto pelo aerosol formado quando a descarga é acionada.

Um dado muito curioso é que em algumas das descargas foram encontradas bactérias tipicamente encontradas no chão, ou seja, parece que tem gente que está dando descarga com o pé! [você pode observar isso na figura 2: na área delimitada em amarelo, ou seja, as comunidades de chão (triângulo), existem três pontos de comunidades isoladas em superfícies de cabine (asteriscos)].

Uma diferença, também bastante lógica, que foi identificada é que a presença de lactobacilos foi notavelmente maior nos banheiros femininos – afinal esse grupo de micro-organismos compreende a microbiota vaginal. Esses micróbios foram encontrados inclusive em maçanetas o que sugere dispersão manual pelas mulheres após o uso do toalete.

Fiquei um bom tempo analisando o gráfico (Fig 3) tentando achar uma explicação para a diferença da contribuição das bactérias da urina nos diferentes ambientes do banheiro, principalmente nas superfícies da cabine: assento do vaso (toilet seat), descarga (toilet flush handle) e chão da cabine (toilet floor). Pensem em como os homens fazem seu xixi que vocês entenderão porquê é estranho não haver grande contribuição de bactérias de urina no chão. Pensou? Então, poderíamos pensar que talvez o chão seja um lugar que seja limpo com maior frequência, e isso fosse responsável por essa diferença – tem lógica, mas não temos dados para afirmar isso. Mas parte da explicação pode estar relacionado ao que foi falado no parágrafo anterior (sobre microbiota vaginal). A grande questão aqui é que não falamos que um homem tenha uma microbiota peniana – como o pênis é um órgão externo, sua microbiota é semelhante a microbiota da pele, e consideramos a ureta como um órgão praticamente estéril. Assim, a identificação de bactérias de urina em praticamente todas as superfície do banheiro deve estar relacionada à forma de higienização das mulheres após o uso do banheiro!

Como disse anteriormente, tirando os pontos que ressaltei acima, os resultados de fato não surpreendem. E antes de finalizar o post, tenho que ressalter que o que o artigo e, por consequência, esse post, pretendem não é levar um quadro de pânico para a população, mas mostrar existem padrões reais de transmissão bacteriana nesses ambiente e, principalmente, como eles ocorrem. Dessa forma, não tem como não citar a importância da higiene para reduzir os possíveis riscos do quadro apresentado – uma medida extremamente simples e que pode ajudar muito, esteja você usando o seu banheiro, um banheiro público, ou mesmo o da casa do Pedrinho: lavar as mãos!

Para finalizar, quero sugerir a leitura de dois outros, ambos aqui no SbBr. O primeiro, no Rainha Vermelha, onde o Atila comenta sobre a utilidade dos sabonetes bactericidas (clique AQUI). O segundo, no Ecce Medicus, em que o Karl comenta sobre como as práticas decorrentes da epidemia da gripe-A H1N1 alteraram o quadro de infecções de corrente sanguínea em uma UTI (veja AQUI).

*O crédito dessa piadinha vai para os próprios autores do artigo – eu tive que reproduzí-la aqui! No paper vemos outras parecidas – é a primeira vez que leio um paper cujos autores explicitam seu senso de humor no texto!

Referência
Flores GE, Bates ST, Knights D, Lauber CL, Stombaugh J, Knight R, & Fierer N (2011). Microbial biogeography of public restroom surfaces. PloS one, 6 (11) PMID: 22132229

my.microbes – uma nova rede social

Não bastasse as várias rede sociais que estão disponíveis, mais uma apareceu recentemente: a my.microbes.

A ideia por trás da rede é interessante: a corrida por desvendar o microbioma humano e, assim, desvendarmos as características da microbiota cerne dos seres humanos e suas variação – bem como essas variações podem afetar na saúde do hospedeiro. Dessa forma, “conhecendo quais micróbios vivem em nós, podemos desenvolver melhor dietas personalizadas, diagnósticos precoces e tratamento de doenças” – como pode ser lido no site do projeto.

O estudo busca, portanto responder 4 perguntas fundamentais:

  1. Quais são os microrganismos que compõem nosso microbioma?
  2. Do que esse microrganismos são capazes?
  3. Quão variável é microbioma entre dois indivíduos (considerando-se os aspector das perguntas 1 e 2)?
  4. Qual é o potencial do diagnóstico que pode ser feito a partir do conhecimento do nosso microbioma?

Apesar de parecer brincadeira, esse estudo é coordenados por pesquisadores do Laboratório Europeu de Biologia Molecular (EMBL) na Alemanha e do Instituto Nacional de Pesquisa Agrícola (INRA) na França. Sendo o coordenador do projeto o pesquisador Peer Bork do EMBL.

Os resultados serão fornecidos de modo a contemplar os seguintes aspectos:

  • classificação do indivíduo em um dos 3 enterotipos pré-definidos de acordo com a composição da microbiota;
  • análise funcional da microbiota
  • comparação de similaridade entre a microbiota dos participantes do projeto

Achou interessante? Quer participar?

Para isso você deve enviar para os pesquisadores uma amostra fecal (sim, você tem que enviar seu cocô para a Alemanha) e contribuir com uma simbólica quantia mínima de 1.451 euros (o que, em reais, seria aproximadamente R$3.630,00 – considerando o euro a R$2,50) – para auxiliar o projeto com gastos da análise do seu cocô.

E então, vai entrar pra mais uma rede social!?

as figuras foram retiradas do site http://my.microbes.eu/

Diga-me o que comes, que te direi quem és

ResearchBlogging.org

AQUECIMENTO…

“Imagine-se sendo servido de uma comida exótica que, devido a sua natureza estranha, não pode ser comida utilizando-se utensílios convencionais. Agora, imagine que uma pessoa nativa (do mesmo local de origem da estranha comida) lhe fornece um artefato que lhe permitirá comer o alimento sem esforço – como, por exemplo, uma comida enlatada e um abridor de latas”.

Agora volte à realidade e, com aquela situação em mente, atente-se ao seguinte caso…

O CASO…

Hehermann et al estavam estudando a bactéria marinha Zobellia galactanivorans, quando identificaram uma nova classe de enzimas (porfiranases) que degradam um grupo de carboidratos complexos (as porfiranas). Esses carboidratos são encontrados, por exemplo, na alga nori (do gênero Porphyra) que é utilizada na preparação do famoso sushi!

Os pesquisadores resolveram então procurar em bases de dados outras bactérias que também possuíssem as porfiranases, ou seja, as enzimas que degradam porfiranas. E eles encontraram mais 6! Mas, curiosamente, uma não era bactéria marinha como a Z. galactanivorans… mas uma espécie encontrada na microbiota de seres humanos! E, mais especificamente, de japoneses.

O nome dessa bactéria é Bacteroides plebeius. Mas o que isso tem de tão interessante?

Analisando o genoma de espécies de bactérias próximas à B. plebeius, os cientistas concluíram que essa enzima não estava presente em nenhuma das bactérias parentes da dita bactéria.

OS MECANISMOS ENVOLVIDOS…

Peraí. Como essa bactéria então conseguiu essa enzima? O que os autores do artigo propõem é que tenha sido através de um mecanismo que chamamos de “transferência horizontal (ou lateral) de genes“. Isso significa que uma bactéria pode adquirir genes de outras bactérias que não sejam suas ancestrais diretas!

  • A transferência horizontal de genes seria como se  uma pessoa que tem olhos azuis se aproximasse de você e, gentilmente, te passase os “genes-olhos-azuis”. Você, então,  intenalizaria esses genes e… (supresa!) você passa a ter olhos azuis”!
  • Esse mecanismo de transferência gênica é um dos culpados para disseminação da resistência bacteriana à antibióticos e, consequentemente, do surgimento de linhagem multirresistentes como o MRSA (Staphylococcus aureus resistente à meticilina – e a mais um monte de antibióticos)
  • Já a transferência vertical de genes, é a que acontece com a gente: herdamos os genes dos nossos pais, nossos ascendentes diretos.)

Em outras palavras, isso significaria que genes da bactéria marinha Zobellia galactanivorans (do início do post, e que se alimenta de algas que são utilizadas na fabricação do sushi) acabam (via sushi) chegando ao intestino dos japoneses. Ali, as bactérias da microbiota (Bacteroides plebeius) se apropriaram de alguns genes (no caso, o da enzima porfiranase) que permitem às bactérias se alimentarem de mais uma fonte de alimento!

E DAÍ…?

Para verificarem se era um evento comum, os pesquisadores examinaram as bactérias intestinais de 13 volutários japoneses em busca de porfiranases. E acharam pelo menos 7 enzimas do mesmo tipo, além de outras 6 com papel semelhante. Além do microbiona dos “japas”, 18 americanos também foram analisados, e em nenhum o gene foi encontrado.

As enzimas humanas não digerem muitos dos polissacarídeos vegetais e, assim, eles passam ao final do tubo digestório onde, ali, as bactérias da microbiota (já falei sobre isso AQUI e AQUI) fornecerão uma ajudinha. Isso acontece, pois essas bactérias obtém energia degradando polissacarídeos da dieta do seu hospedeiro. Agora, com esse estudo, temos a evidência de que os alguns japoneses possuem uma ajudinha extra para digerir, com maior eficiência, o sushi – enquanto nós, meros ocidentais, nos contentamos em eliminar a alga sem digeri-la.

É muito relevante ressaltarmos que há tempos fala-se na possibilidade de a microbiota intestinal trocar genes com microrganismos do ambiente. Mas isso era apenas uma hipótese provável, mas nunca demonstrada… até este paper.

Sabemos que um dos indivíduos da pesquisa, foi uma bebezinha que, com certeza, ainda não comeu sushi em grandes quantidades, mas que apresenta em seu microbioma, os genes da porfiranase. O que isso significa? Se eu disser que sua mãe também possui bactérias que produzem a enzima fica mais claro? Sim… Transmissão mãe-filha da microbiota!

Ainda não sabemos quando ocorreu esta transferência de genes. Acredito que já tenha algum tempo, por dois amplos motivos: 1) é um processo raro de acontecer e; 2) antes as algas não eram esterilizadas, e hoje passam por processos de cozimento e preparo que podem dificultar ainda mais o processo.

Apesar disso, essa descoberta nos dá uma ideia de como a microbiota pode ter se adaptado durante  as alterações na dieta humana – ou mesmo como a própria microbiota pode direcionado a evolução humana – de forma a, com o passar do tempo, podemos obter um melhor aproveitamento nutricional da nossa alimentação. Podemos, então, pensar como nossos hábitos alimentares contemporâneos estão colocando em teste nossa microbiota, direcionando o microbioma humano a um novo padrão para as próximas gerações.

“Na próxima vez que você der uma bicadinha em um alimento diferente, pense nos microrganismos que podem estar ali, que você irá provavelmente ingerir e que, possivelmente, estarão fornecendo novas ferramentas aos seus 100 trilhões de amigos microscópicos!”

Ah, e então!? Conseguiu fazer a relação com o textinho do início da postagem?

ARTIGOS
Hehemann, J., Correc, G., Barbeyron, T., Helbert, W., Czjzek, M., & Michel, G. (2010). Transfer of carbohydrate-active enzymes from marine bacteria to Japanese gut microbiota Nature, 464 (7290), 908-912 DOI: 10.1038/nature08937

Jermy, A. (2010). Environmental microbiology: You are what you eat Nature Reviews Microbiology, 8 (6), 387-387 DOI: 10.1038/nrmicro2372

Sonnenburg, J. (2010). Microbiology: Genetic pot luck Nature, 464 (7290), 837-838 DOI: 10.1038/464837a

LEIA TAMBÉM:

100 trilhões “delas” em nós – parte II

No episódio anterior vimos que…

  1. A proporção entre microrganismos e células humanas é de cerca de 10:1.
  2. A essa coleção de microrganismos damos o nome de “microbiota” ou de “comensais”.
  3. A microbiota exerce uma série de funções benéficas para seu hospedeiro.
  4. Muitos microrganismos transitam no continuum mutualismo-patogenicidade

…episódio de hoje.

Somos cerca de 7 bilhões de humanos vivendo na Terra. Juntos, representamos um reservatório intestinal de cerca de 1024 células microbianas. Esse número é 105vezes menor do que a magnitude de microrganismos que se estima para os oceanos (1029).

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Os números são impressionantes, não?! Mas… de onde vem os membros da nossa microbiota? De vários lugares… afinal, os microrganismos são ubíquos – ou seja, eles são encontrados nos mais variados ambientes.

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É importante saber que antes do nascimento não temos microrganismos habitando nosso corpo – mas isso muda rapidamente após o parto. O primeiro contato com esses seres microscópicos acontece, geralmente, durante o parto normal – quando o bebê entra em contato com a microbiota vaginal da mãe. Mas nem todos os micróbios vêm dali – inclusive, se fosse assim, os bebês que nascem via cesariana continuariam a ser isentos de germes até a idade adulta. O que acontece é que estes bebês possuem o processo de colonização mais lento e o processo de sucessão (a ordem das espécies que colonizam o hospedeiro) é um pouco diferente. Além do parto, o processo de colonização é influenciado pelo ambiente (particularmente o materno) e outros fatores aleatórios.

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Um fato muito curioso é que a microbiota residente de uma espécie consiste em tipos relativamente fixos de microrganismos. Ou seja, a maior parte da minha microbiota é extremamente semelhante à sua. Por outro lado, possuímos em menor quantidade alguns microrganismos que muitas vezes passam um período (horas, dias ou semanas) no nosso corpo e depois são eliminados; essa é a microbiota transitória e, essa sim, varia muito entre os indivíduos.

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A microbiota sofre alterações devido à idade, à distribuição geográfica, à dieta, ao estresse, às mudanças hormonais, ao comportamento sexual e por aí vai. Porém, de todos esses fatores, os antibióticos são os responsáveis pelas mudanças mais rápidas e drásticas na microbiota normal. Além disso, a utilização excessiva e inadequada de antibióticos é também associada com a ocorrência cada vez maior de multirresistência nos microrganismos patogênicos.

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Pode parecer que a vida seria impossível sem esses minúsculos organismos que como já vimos desempenham diversas funções. Porém, não é isso que mostram diversos estudos. Nesses estudos são utilizados animais isentos de germes (chamamos de germ-free). Para isso, esses animais são mantidos em uma condição especial, no qual o ar é filtrado, a comida e a água são esterilizados. Eles vivem dentro de bolhas plásticas – e completamente isolados do contato com o mundo externo.

Isolador do Biotério de Gnotobiologia da UFMG. A foto é antiga (1997), mas os isoladores atuais são bem parecidos com estes. Observe na frente do isolador as luvas pretas utilizadas para a manipulação dos animais e materiais. Dentro do isolador, vemos 3 gaiolas brancas, uma garrafinha com água e um saquinho - provavelmente com ração. Do lado de fora, tem uma mangueira azul que é responsável pelo fluxo de ar que é enviado ao filtro, o cilindro marrom. (Foto: Beatriz Dantas)

Isolador sendo manipulado. (Foto retirada da "The desk encyclopedia of microbiology" (2004), de M. Schaechter (ed.)

**Saiba Mais

Hooper LV (2009) Do symbiotic bacteria subvert host immunity? Nature Reviews Microbiology 7:367-374.  doi:10.1038/nrmicro2114
Nicoli JR, Vieira LQ (2000) Probióticos, prebióticos e simbióticos: moduladores do sistema imune. Ciência Hoje 28:34-38
Rambaud JC, Buts JP, Corthier G, Flourié B (Eds.) (2006) Gut Microflora: Digestive physiology and pathology. John Libbey Eurotext, Montrouge, 247 p.

100 trilhões “delas” em nós

Você já se olhou no espelho hoje?

Não!?

Uhmm… corre lá, que ainda dá tempo. Depois deste post você não vai se ver do mesmo jeito. Depois não diga que não avisei…

Pablo Picasso, Mulher Ao Espelho, 1932

Já foi?!

Bom… alguma vez você já se perguntou quantas células você possui no seu corpo? Cientistas fazem uma estimativa de cerca de 100 trilhões de células [escrevendo em números seria um número “1” seguido de 14 “zeros”] (vamos considerar 110 trilhões, para ficar mais fácil). Outra estimativa muito interessante é a de que apenas 10 trilhões de células do nosso corpo são células humanas.

Pausa.

Sim, façamos as contas:

110 trilhões 10 trilhões = 100 trilhões

Ou seja: Há 100 trilhões de células no nosso corpo que não são células humanas… Uai,  então somos só ~10% nós mesmos?

—-–> Sim.

Edvard Munch, O grito (detalhe), 1893

Mas isso não é motivo para  crise existencial, muito menos para pânico (mesmo quando eu contar que esse tantão de células são, na verdade, bactérias – e outros microrganismos em menor quantidade).

Essas bactérias colonizam nossas superfícies e mucosas – ou seja: a pele, a boca, tratos urinário, olfatório e [principalmente] digestório – pesam cerca de 1,2 Kg e possuem uma atividade metabólica altíssima (como um fígado). Hoje [e nos proximos posts] eu vou falar essencialmente da microbiota do trato gastrointestinal.

Esse conjunto de bactérias que habitam nosso corpo é o que nós conhecemos como “flora normal” – mas na verdade, os pesquisadores da área preferem chamar de “microbiota” ou de “comensais”. Esse segundo termo [COMENSAIS] é derivado do latin “commensalis”, que literalmente significa (em inglês) “at table together” – o que eu traduziria como “juntos em uma mesma mesa” (ou “almoçando juntos”, ou ainda “convidado para a refeição” – e outras variações)

Faz sentido? Em seu artigo, a pesquisadora Lora Hooper diz que sim! Isso, porque o alimento tanto para os micróbios quanto para o hospedeiro são provenientes da dieta do hospedeiro. Ou seja, o que a gente come está influenciando não só o nosso metabolismo, mas também o desses seres que convivem conosco.

E o que essas bactérias estão fazendo ali? Ah… muita coisa. Que vai desde a proteção contra outros microrganismos invasores (patógenos), passando pela estimulação do sistema de defesa do corpo, e chegando à contribuição nutricional (produção de vitaminas K e do complexo B, produção de enzimas, digestão de certos substratos, etc.).

Em ecologia, comensalismo é uma interação que no qual apenas uma das espécies envolvidas é beneficiada, sem, contudo, que a outra seja beneficiada ou prejudicada. Por outro lado, no mutualismo há benefícios para todos os envolvidos. (Sadava et al. Vida – Vol II. 8 ed. Artmed, 2009). Considerando o que foi exposto, talvez, o mais correto seria dizer que a relação entre homem-microbiota é de mutualismo, pois as bactérias exercem diversas funções para o hospedeiro que, por sua vez, fornece hábitat e alimento para as bactérias.

É bom ressaltar que a grande maioria dos membros da microbiota gastrointestinal estabelece relações simbióticas benéficas com o hospedeiro. Porém, alguns desses micróbios transitam entre o mutualismo e a patogenicidade. Assim, em caso de desequilíbrio na homeostase entre os simbiontes e o hospedeiro pode levar a estados patogênicos, como inflamação do trato digestivo e diarréia – são os chamados oportunistas.

Bifidobactérias - membros da microbiota intestinal normal, sendo dominantes nos bebês (lactentes) e presentes em menor quantidade nos adultos

 

 

 

 

Clique aqui para ler a parte 2.

**Saiba Mais

Savage DC (1977) Microbial ecology of the gastrointestinal tract. Annual Review of Microbiologi 31:107-133
Nicoli JR, Vieira LQ (2000) Probióticos, prebióticos e simbióticos: moduladores do sistema imune. Ciência Hoje 28:34-38
Hooper LV (2009) Do symbiotic bacteria subvert host immunity? Nature Reviews Microbiology 7:367-374

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