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!

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

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

Microrganismo de Sexta: quero ver você pronunciar o nome dele!

Desde que cursei a disciplina de “Bacteriologia de Anaeróbios”, quando escutei o nome dessa bactéria pela primeira vez, que essa bactéria não sai da minha cabeça… Não só por seu nome (estranho e praticamente inpossível de ser pronunciado logo de cara), mas também por seu peculiar aspecto ao crescer em um meio de cultura. Essa bactéria é frequentemente isolada na microbiota oral e uma das principais responsáveis pelas doenças periodontais.

Senhoras e senhores, apresento-lhes o…

 Aggregatibacter actinomycetemcomitans

 – mas você pode chamá-lo, carinhosamente, de “Aa”!

Fonte: Derren Ready, Wellcome Images

ps: A nomenclatura dessa bactéria sofreu alterações há alguns poucos anos. Antes ela era incluída no gênero Actinobacillus. O epíteto específico foi mantido.


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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

SUPERORGANISMO: acredite, você é! – 3 de 3

PARTE 3
Microrganismos patogênicos, isso existe mesmo?

Leia a parte 1 AQUI.

Leia a parte 2 AQUI.

ResearchBlogging.org

Terminei o tópico anterior comentando sobre a tolerância do sistema imune à microbiota e sua intolerância a patógenos e levantando a questão: O que poderíamos definir como sendo um microrganismo patogênico?

Recentemente surgiu uma tendência em classificar um patógeno não apenas baseado em suas estruturas, mas também em relação a seu comportamento, afinal muitas das estruturas apresentadas pelos ditos patógenos também são encontradas nas bactérias ditas comensais/mutualísticas. Assim, podemos dizer que, teoricamente, qualquer microrganismo pode, em determinado momento, apresentar um comportamento patogênico. Dessa forma, passamos a ver que um microrganismo patogênico não é patogênico per see, e que a patogenicidade é determinada pela interação com o hospedeiro (Fig.1).

Fig. 1 – Mostramos aqui um modelo contínuo que questiona os modelos duais estabelecidos baseados no próprio X não-próprio ou patológico X fisiológico. Aqui se fala em um continuum de respostas que são geradas de acordo com a interação entre o microrganismo e seu hospedeiro – ou seja, um microrganismo de comportamento tido como mutualístico, em um determinada condição pode tornar-se patogênico – e o oposto também é verdadeiro. Neste modelo, a resposta inflamatória desencadeada numa condição patológica passa a ser vista também como algo benéfico, pois atua com a finalidade de manter a homeostase.

Podemos citar como “padrões de patogênese” (em inglês, POP): a capacidade de crescimento no hospedeiro após a invasão do hospedeiro, a capacidade do patógeno em invadir a célula do hospedeiro e alteração da função normal do citoesqueleto da célula do hospedeiro

Assim, juntando o conceito de POP, com os conceitos de padrões moleculares de patógenos e os receptores capazes de reconhecê-los – que foram introduzidos no primeiro post – podemos, por exemplo, traçar uma explicação para a presença de receptores TLR-5 apenas nas membranas basolaterais das células epiteliais intestinais (Fig.2).

Fig. 2 – Os receptores TLR-5 (em verde) são capazes de reconhecer a flagelina – proteína constituinte dos flagelos bacterianos – e assim desencadear uma série de respostas que levam a ativação do sistema imune. Observe em que tanto bactérias simbiônticas (brancas) como as bactérias patogênicas (vermelhas) podem apresentar flagelo e, portanto, flagelina. Na condição (A) temos que os TLR-5 estão presentes no ápice das células epiteliais intestinais. Em (B) retratamos uma condição mais próxima à real, onde esses receptores estão localizados na membrana baso-lateral das células do epitélio intestinal. Observe que, nesse desenho temo uma bactéria que foi capaz de atravessar a camada epitelial, chegando ao tecido conjuntivo. Essa localização permite que as bactérias simbiônticas não desencadeiem uma resposta imune, e que apenas bacterias que apresentem um comportamento invasivo/patogênico sejam reconhecidas.

Temos assim, que o sistema imune nos protege contra a invasão microbiana. Mas há imprecisão em afirmamos que ele nos protege de patógenos.

Ficou confuso?

A partir do momento que consideramos a capacidade de membros da própria microbiota como capazes de apresentarem um “mau-comportamento”, podemos dizer que eles violam a contenção estabelecida – ou seja, há uma quebra na homeostase e esse microrganismo deve ser eliminado. É importante ressaltar que a contenção microbiana é feita via um quadro de inflamação fisiológica que apresenta características distintas da imunidade pró-inflamatória desencadeada contra “patógenos”. Assim, seja patógeno ou não, o microrganismo invasor deve ser contido!

CONCLUINDO…

A proposta do superorganismo engloba a associação do hospedeiro à sua microbiota. Assim surge uma nova perspectiva do conceito do que é “próprio” ao organismo e do corportamento da microbiota. A homeostase deve ser mantida – e isso é feito com a ajuda do sistema imune – que mais do que proteger contra patógenos, tem como função manter a microbiota no seu nicho e reestabelecer o equilibro quando ele é rompido.

REFERÊNCIA

Eberl, G. (2010). A new vision of immunity: homeostasis of the superorganism Mucosal Immunology, 3 (5), 450-460 DOI: 10.1038/mi.2010.20

SUPERORGANISMO: acredite, você é! – 2 de 3

PARTE 2
O superorganismo…

E um pouquinho de conceituação também é importante

Leia a primeira parte. Clique AQUI.

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Em um dos primeiros posts do blog, “100 trilhões ‘delas’ em nós”,  levantei a questão da adequação dos termos comensalismo e mutualismo na relação estabelecida entre a microbiota e seu hospedeiro. Tenho hoje um visão melhor sobre essas relações e, antes de prosseguirmos para a discussão sobre o superorganismo, é importante termos alguns conceitos bem estabelecidos.

Vamos denominar como SIMBIOSE a relação entre o hospedeiro e seus micróbios. Esse termo é amplo e indica uma inter-relação entre dois organismos – mostra-se como o mais adequado, pois abrange em si outras formas mais específicas de interação como:

MUTUALISMO: ocorre quando ambas as espécies são beneficiadas.
COMENSALISMO: uma das espécies é beneficiada, mas não há prejuízo para a outra.
PARASITISMO: um dos organismos (o parasita) se beneficia causando danos ao hospedeiro.

Considerando a microbiota e a relação de simbiose estabelecida com o hospedeiro, temos que há benefícios para ambas as partes envolvidas. Aos microrganismos é fornecido um ambiente regularmente abastecido com grande disponibilidade de alimento. Ao hospedeiro há complementação de vias metabólicas digestivas, degradação de xenobióticos, homeostase do epitélio intestinal e efeito barreira contra patógenos. A função da microbiota, portanto, vai muito além da contribuição nutricional. Quando consideramos os animais isentos de germes (germfree) observamos que o sistema imune desses animais é subdesenvolvido – e estudos tem demonstrado cada vez mais o papel que a microbiota desempenha no desenvolvimento e na maturação do sistema imune.

É neste ponto que introduzimos o conceito de SUPERORGANISMO.

Consideramos como organismo um sistema vivo autônomo dotado de metabolismo e potencial reprodutivo. Um superorganismo possui um nível maior de complexidade e consiste de mais de um organismo – uma coleção de agentes que podem atuar em conjunto produzindo um fenômeno governado pelo coletivo. No nosso caso ele é composto do hospedeiro e sua microbiota simbionte, mas as sociedades de formigas, cupins e abelhas também se encaixam nesse conceito.

Fig.1 – Observe que o superorganismo envolve não só o fato de viver em conjunto e estabelecer uma situação de equilíbrio, mas envolve um aumento do fitness evolutivo – e isso se deve ao fato da complementação dos metabolomas (todos os processos metabólicos) do hospedeiro e dos micro-organismos.

Podemos nos propor uma pergunta muito pertinente: “O que permite ao organismo aceitar uma quantidade gigantesca de microrganismo (microbiota) e rejeitar outros (“patógenos”)?

Quando no útero somos estéreis e nossa colonização por bactérias inicia-se tão logo ocorre o parto. Nosso sistema imune, porém, ainda é imaturo, e assim, durante seu período de maturação ele entra em contato com essa microbiota e aprende a tolerá-la. Após estabelecidos (tanto a microbiota quanto o sistema imune), a chegada de um microrganismo novo e com capacidade de invasão é visto pelo sistema imune como algo estranho e que deve ser combatido e eliminado.

Fig. 2 – O esquema mostra o modelo dualístico moderno, como apresentado no texto, ou seja, o sistema imune reage primariamente a situações de perigo. Ele é capaz de tolerar/ignorar o próprio – e aqui essa noção de próprio inclui tanto as células do próprio hospedeiro em condições normais como a microbiota simbionte (mutualística/comensal). Por outro lado, os sinais de perigo envolvem alterações nas células do hospedeiro (células mortas/cancerosas, por exemplo) e microrganimos “patogênicos”.

Mas quem são, realmente, esses microrganismos patogênicos? Ah… isso a gente discute no próximo post!

Clique aqui para ler a parte 3.

REFERÊNCIA

Eberl, G. (2010). A new vision of immunity: homeostasis of the superorganism Mucosal Immunology, 3 (5), 450-460 DOI: 10.1038/mi.2010.20

SUPERORGANISMO: acredite, você é! – 1 de 3

PARTE 1
Microrganismos… esses seres incompreendidos

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No século XIX, dois famosos cientistas – Robert Koch e Louis Pasteur – demonstraram formalmente que microrganismos eram causadores de muitas doenças. Essa proposição ficou conhecida como “Teoria do Germe da Doença”. Não que essa noção nunca houvesse aflorado anteriormente – muito pelo contrário, há relatos tão antigos quanto 36 a.C., quando Marcus Terentius Varro escreveu: “certas criaturas diminutas, que não podem ser vistas por nossos olhos e que flutuam no ar e entram no corpo pela boca e nariz, e então causam sérias doenças”. Essa concepção sofreu um grande abalo no século XX, quando Metchnikoff demonstrou que microrganismos também poderiam atuar como agentes benéficos e promotores de saúde. Estava, ali, lançada a base para o que hoje chamamos de probióticos.

No final da década de 1990 a descoberta dos Receptores de Reconhecimento de Padrão (PRRs) foi um grande marco para a imunologia inata. Os PRRs reconhecem os chamados Padrões Moleculares Associados a Microrganismos (MAMPs), que são moléculas não muito específicas de estruturas comuns a diversos tipos de microrganimos (como a flagelina do flagelo ou os lipopolissacarídeos – LPS – da parede celular). Como a ativação dos PRRs leva a um desencadeamento de uma resposta que busca detectar e destruir esses micróbios, costumamos chamar os MAMPs de PAMPs – Padrões Moleculares Associados a Patógenos.

Hoje sabemos que somos colonizados por microrganismos – que denominamos microbiota indígena. É muito claro que esses microrganismos estão presentes formando comunidades heterogêneas e em superfícies corporais bastantes específicas. Essa colonização ocorre basicamente na pele, superfícies mucosas (boca, vagina, olhos) e no trato gastrintestinal. Muito curioso e muito lógico é o fato de que existem grupos principais (filos) que habitam nosso corpo, e eles são 4: os bacteroidetes, os firmicutes, as actinobacterias e as proteobacterias. Quando analisamos a composição dessa microbiota em relação às espécies presentes e comparamos entre diferentes indivíduos, vemos que há uma grande variação – e isso depende de vários fatores e nos permite observar que, por exemplo, membros de uma mesma família possuem uma microbiota mais homogênea do que indivíduos não relacionados.

Fig. 1 – Esquema da distribuição sítio-específica dos filos bacterianos em um ser humano saudável. A área de cada setor do gráfico está relacionada ao número de diferentes espécies bactérias do filo no determinado sítio do hospedeiro.

Quando comparamos, porém, a nossa microbiota e a microbiota de ambientes naturais, como solo ou ambientes aquáticos, observamos um padrão de distribuição de filotipos completamente diferente.

Fig. 2 – A árvore da foto da esquerda mostra um padrão que seria observado em um dendograma da microbiota ambiental; observe como se mostra com várias ramificações principais (filos) que se ramificam novamente em diferentes pontos (espécies), criando uma árvore com ramificação bastante complexa. Por outro lado, a diversidade da microbiota associada aos vertebrados (foto da árvore da direita) exibe um padrão mais restrito de ramificações principais (filos), exibindo, porém, grande número de ramificações secundária (espécies).

Fig. 3 – Relação filogenética entre as espécies de bacterias da microbiota de humanos. Compare o padrão dessa imagem, com o apresentado na figura anterior.

É importante ressaltar a similaridade do padrão de distribuição dos filos bacterianos em humanos (fig. 3) com o de outros mamíferos como roedores, gado e suínos – considerando, ainda que são distintos a nível de família e gêneros. Considerado o exposto, não é de se espantar o contrate existente entre a diversidade reduzida considerando-se os filos e a grande diversidade quando falamos de família ou gênero da microbiota dos diferentes mamíferos, quando levamos em conta a longa trajetória co-evolutiva estabelecida entre cada grupo animal e suas bactérias.

Considerando tudo o que foi exposto até agora podemos traçar um linha clara entre duas classes de microrganismos: os patógenos que são capazes de induzir uma resposta imune que tende a levar a sua eliminação pelo hospedeiro; e os microrganismos inócuos (microbiota) que tendem a colonizar o corpo, com efeitos benéficos, dentre eles as respostas anti-inflamatórias.

Ocorre, porém, que está surgindo uma nova tendência que quer jogar por terra essa visão dualística de BEM x MAL e considerar uma relação flexível estabelecida entre o microrganismo e seu hospedeiro. Assim, o sistema imune não reagiria para combater o mal, mas com a finalidade de moldar o ambiente microbiano de forma a permitir que o organismo viva com seus micro-organismos. Uma relação tão intensa que determinaria um equilíbrio dinâmico, típico de um SUPERORGANISMO.

Leia a parte 2.

Leia a parte 3.

 

REFERÊNCIAS

Eberl, G. (2010). A new vision of immunity: homeostasis of the superorganism Mucosal Immunology, 3 (5), 450-460 DOI: 10.1038/mi.2010.20

Dethlefsen, L., McFall-Ngai, M., & Relman, D. (2007). An ecological and evolutionary perspective on human–microbe mutualism and disease Nature, 449 (7164), 811-818 DOI: 10.1038/nature06245

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