Estudo publicado na Nature Cell Biology por Mark Alkema, PhD, professor de neurobiologia, estabelece uma importante ligação molecular entre bactérias produtoras de B12 específicas no intestino e a produção de acetilcolina, um neurotransmissor importante para a memória e função cognitiva.
Mark Alkema, PhD, e Woo Kyu Kang, PhD, dissecam uma importante ligação molecular entre a função cerebral e o microbioma intestinal.
Dieta e a microbiota intestinal podem desempenhar um papel importante na saúde do cérebro. Mudanças na composição do microbioma têm sido associadas a distúrbios neurológicos como ansiedade, depressão, enxaquecas e neurodegeneração. No entanto, descobrir a causa e o efeito de bactérias ou nutrientes individuais na função cerebral tem sido um desafio.
A complexidade do cérebro, as centenas de espécies bacterianas que compõem o microbioma intestinal e a diversidade de metabólitos tornam quase impossível discernir como as bactérias afetam a função cerebral.
Para isolar o impacto de bactérias individuais em funções cerebrais específicas, o Dr. Kang alimentou vermes com uma mutação que resulta em um desequilíbrio na sinalização excitatória/inibitória no cérebro e leva a comportamentos semelhantes a convulsões. Uma mutação genética semelhante em humanos causa enxaquecas.
Kang alimentou esses mutantes Caenorhabditis elegans com dietas de uma única espécie bacteriana e observou mudanças na frequência das convulsões. Das 40 espécies bacterianas diferentes que ele testou, 18 reduziram o número de convulsões. Outras experiências mostraram que o atributo comum entre várias destas bactérias era a sua capacidade de produzir vitamina B12.
Segundo o Dr. Alkema e Kang, a B12 reduz os níveis de colina no corpo. A colina, um composto encontrado em vários alimentos e essencial para o metabolismo da gordura no fígado, pode ser usada no ciclo metionina/S-adenosil metionina dependente de B12 (Met/SAM), uma via metabólica que produz metionina (um aminoácido adquirido por humanos através da dieta que é essencial para o metabolismo) no intestino.
A colina também é usada para produzir o neurotransmissor acetilcolina no sistema nervoso. O excesso de acetilcolina leva ao desequilíbrio excitatório que causa o comportamento semelhante a uma convulsão nos vermes mutantes.
Quando mais B12 está presente, mais colina é usada no ciclo Met/SAM, liberando menos colina para produzir acetilcolina. A redução da quantidade de acetilcolina restaura o equilíbrio excitatório/inibitório no sistema nervoso e reduz a atividade convulsiva em C. elegans.
Os investigadores salientaram que o impacto da “conversa cruzada” entre o microbioma, a vitamina B12, a função cerebral e o comportamento só se torna aparente em condições em que o organismo está estressado, quer genética quer ambientalmente. A deficiência de vitamina B12 em humanos tem sido associada a distúrbios neurológicos caracterizados por desequilíbrio excitatório/inibitório, como esquizofrenia, depressão e enxaquecas.
Será interessante determinar se os mecanismos moleculares descobertos no verme também podem explicar o impacto da vitamina B12 na sinalização excitatória em vários distúrbios neurológicos humanos, disse Alkema.
Ao utilizar outros modelos de vermes para outras doenças humanas e testar outros metabolitos e bactérias, Alkema e colegas esperam revelar outras ligações entre o microbioma intestinal e a função cerebral que também podem ser usadas para melhorar a saúde humana.
