microbiota

Tradicionalmente, as comunidades microbianas que habitam o corpo humano e os ambientes circundantes são caracterizadas através da cultura em placas seletivas. No entanto, essa abordagem mostra uma baixa sensibilidade e não permite explorar a fração inculturável do microbioma que pode representar entre 60% e 80% das bactérias observáveis.

Embora métodos independentes de cultura baseados na caracterização dos genes do ácido ribossômico 16S ribonucleico (rRNA) e sequenciamento de espingarda de todo o genoma tenham sido desenvolvidos, entender a complexidade do microbioma em ambientes humanos e não humanos permanece um alvo distante.

Na tentativa de aprofundar nosso conhecimento, Andrew Maltez Thomas e Nicola Segata, da Universidade de Trento (Itália), abordam os “incógnitos” na pesquisa contemporânea em microbiomas humanos.

A metagenômica aumentou o número de genomas de microrganismos que são mapeados em até 85%, o que significa que eles podem ser priorizados para análise. Com base em um recente estudo metagenômico em larga escala do microbioma em diferentes locais do corpo em indivíduos com estilos de vida ocidentalizados e não ocidentalizados, a diversidade do microbioma humano foi estimada em 25 filos, uma média de 2.000 gêneros e 5.000 espécies e 316 milhões de genes.

No entanto, a diversidade de uma grande fração do microbioma humano permanece inexplorada.

Existem membros da comunidade microbiana que podem ser taxa potencialmente cruciais, mas que não são facilmente detectáveis com abordagens metagenômicas de ponta. Por exemplo, células hospedeiras e seu DNA nas amostras analisadas podem dificultar a descoberta de taxa microbiana relevante. Freqüentemente, micróbios e vírus eucarióticos são subamostrados por protocolos metagenômicos. É o caso, por exemplo, dos bacteriófagos, pois os protocolos reprodutíveis para análise por metagenômica surgiram recentemente e são considerados colonizadores relevantes do trato gastrointestinal humano.

O fato de que uma fração do material genético das espécies de microbiomas ainda não é mapeável torna difícil para os cientistas caracterizar taxa escondida e diversidade de microbiomas no nível de deformação. Os genes que estão presentes apenas em um pequeno número de linhagens ou mesmo genes exclusivos de uma única linhagem - também chamada de genoma variável, que é adquirido por mecanismos laterais de transferência de genes - superam os genes presentes em todas as linhagens de uma espécie na proporção de 10 para 1.

Por último, mas não menos importante, é difícil ter uma imagem completa do potencial de diversidade funcional do microbioma humano, principalmente devido à natureza inerente às metodologias de alto rendimento que mostram uma relação custo-benefício desequilibrada. Segundo os autores, esta é provavelmente a advertência mais importante no campo.

Thomas e Segata finalmente abordam como as tecnologias emergentes ajudarão a lidar com as incógnitas atuais do microbioma humano. Mudanças de paradigma no estudo do microbioma humano podem surgir do desenvolvimento e aprimoramento de tecnologias que incluem cultura microbiana, análise genética de célula única de micróbios raros e não cultivados e caracterização aprofundada de conjuntos de dados metagenômicos em populações em larga escala.

De um modo geral, compreender o potencial funcional do microbioma, incluindo o transcriptoma microbiano, metaboloma e proteoma, continua sendo o maior desafio enfrentado pelos cientistas no campo.

As aplicações de tais avanços incluem uma melhor seleção de amostras de doadores para transplante de microbioma fecal, expansão de assinaturas de microbioma preditivo de doença e melhor caracterização de populações e ambientes não humanos, que atualmente não estão sujeitos a extensos estudos.

Thomas AM, Segata N. Multiple levels of the unknown in microbiome research. BMC Biol. 2019; 17(1):48. doi: 10.1186/s12915-019-0667-z.

Bebês prematuros correm um alto risco de falha no crescimento que pode afetar seus resultados de saúde a longo prazo. Diferentes fatores estão envolvidos na etiologia da falha de crescimento pós-natal em prematuros, mas, apesar dos esforços de pesquisa em relação ao manejo clínico, as taxas de falha de crescimento continuam aumentando.

Embora tenham sido encontradas diferenças na composição da microbiota intestinal em bebês prematuros em comparação com bebês a termo, a extensão em que a falha no crescimento pós-natal afeta a microbiota intestinal e o desenvolvimento metabólico em prematuros permanece indefinida.

Um novo estudo de coorte prospectivo, liderado pela Dra. Patricia L. Ashley, do Departamento de Pediatria da Universidade de Duke (EUA), descobriu que a falha no crescimento de bebês extremamente prematuros está associada a uma composição e metaboloma alterados da microbiota intestinal durante as primeiras 9 semanas de vida.

Comparados com bebês prematuros com crescimento adequado (n = 22), aqueles com falha no crescimento (n = 36) mostraram maturação interrompida da microbiota intestinal envolvendo baixa diversidade, maior abundância de Staphylococcaceae, seguida por dominância persistente de Enterobacteriaceae e falta estritamente bactérias anaeróbias.

Por meio de uma abordagem baseada em aprendizado de máquina gerada a partir de amostras fecais que calcula um índice de maturidade da microbiota e um escore de microbiota por idade, os autores descobriram que bebês prematuros com falha no crescimento mostraram uma maturação interrompida de sua microbiota intestinal em comparação com bebês que apresentaram crescimento adequado. Esses resultados não puderam ser explicados pela influência da idade gestacional do nascimento e complicações secundárias à prematuridade extrema, incluindo sepse tardia, enterocolite necrosante e perfuração intestinal espontânea.

Apesar de ambos os grupos terem ingestão calórica semelhante, os prematuros com falha no crescimento também mostraram um perfil metabolômico sérico alterado, caracterizado por aumento da lipólise e oxidação de ácidos graxos, semelhante ao jejum.

Especificamente, os pesquisadores relataram um aumento de acilcarnitinas de cadeia curta e média no grupo com falha de crescimento, enquanto bebês com crescimento apropriado exibiram acilcarnitinas de cadeia longa mais altas. Além disso, os bebês com insuficiência de crescimento apresentaram níveis mais altos de ácidos graxos causados pela oxidação, juntamente com um aumento no glicerol, que reflete o aumento da lipólise.

Da mesma forma, o Dr. Jeffrey Gordon e colegas relataram anteriormente que a transferência do microbioma de crianças desnutridas para ratos livres de germes resultou em um enriquecimento das vias metabólicas relacionadas à mobilização e oxidação aprimoradas de ácidos graxos.

Junto com a observação dos autores da interrupção da maturação da microbiota intestinal em bebês com falha no crescimento, eles também mostraram que a falha no crescimento estava associada ao atraso na maturação metabólica.

Finalmente, a microbiota intestinal foi agrupada em diferentes aglomerados, dependendo de quais vias do metabolismo foram enriquecidas, dos diferentes grupos (lactentes com falha no crescimento vs. lactentes com crescimento apropriado) e pontos no tempo. Consequentemente, foram encontradas algumas correlações entre Veillonella e Peptostreptococcaceae, juntamente com aminoácidos individuais e acilcarnitinas.

No total, esses achados mostram uma maturação alterada da composição e metaboloma da microbiota intestinal em prematuros com falha no crescimento. Isso enfatiza que a microbiota intestinal desses bebês pode ter um impacto no metaboloma do hospedeiro, tornando o microbioma intestinal e o metaboloma potenciais alvos futuros para o uso da nutrição para gerenciar a falha no crescimento.

Younge NE, Newgard CB, Cotten CM, et al. Disrupted maturation of the microbiota and metabolome among extremely preterm infants with postnatal growth failure. Sci Rep. 2019; 9(1):8167. doi: 10.1038/s41598-019-44547-y.

Dra. Andreia Torres é Nutricionista, especialista em nutrição clínica, esportiva e funcional, mestre em nutrição humana, doutora em psicologia clínica e cultura, pós-doutora em saúde coletiva. Também possui formações no Brasil e nos Estados Unidos em Coaching e Yoga. Para contratar envie uma mensagem: http://andreiatorres.com/contato/