Os micróbios estão no comando!

Quanto mais pesquisamos, mais somos surpreendidos pelo fascinante mundo microbiano. Essa semana, cientistas publicaram o resultado de pesquisas sugerindo que a presença de determinada espécie de bactéria no trato gastrointestinal de moscas-de-fruta é capaz de alterar o padrão de locomoção desses organismos.

O nosso sistema digestivo é um clássico exemplo de um ambiente altamente parasitado. Em média, o nosso sistema digestivo é habitado por mais de dez trilhões de microrganismos, uma quantidade de células 10 vezes maior do que o número de células humanas em nosso corpo, e possuindo 150 vezes o número de genes presentes em nosso genoma. Causadores de variados transtornos gastrointestinais, bactérias, fungos e protistas, habitantes comuns do trato gastrointestinal de todos nós, foram vistos, por muitas décadas, como parasitas indesejados. Mais recentemente, no entanto, o papel desses organismos tem se transformado.

O sistema digestivo, responsável pela digestão do alimento e absorção dos nutrientes necessários a vida, é composto por inúmeros órgãos formando, em sua grande parte, um longo tubo. Anatomicamente, o interior desse tubo, chamado lúmen, é considerado externo ao organismo e uma importante área de comunicação entre o organismo e o ambiente. A partir de sinais externos que chegam ao lúmen do sistema digestivo, esse é capaz de transmitir informações ao sistema nervoso dos organismos, traduzidas em sensações como náusea, saciedade, fome ou dor. Sabemos, portanto, que existem eixos de comunicação entre os sistemas digestivo e nervoso e que muitas dessas vias são conservadas ao longo da evolução animal e encontradas tanto em invertebrados como em vertebrados.

Não seria de surpreender, portanto, que a comunidade microbiana habitante do lúmen intestinal fosse capaz de interagir com o sistema nervoso por meio do sistema digestivo. E foi exatamente isso que cientistas do California Institute of Technology, da Columbia University e da University of California at San Diego fizeram. Esse grupo de cientistas testou a influência dos micróbios intestinais no padrão de locomoção de moscas-de-fruta. Os resultados dos diversos experimentos realizados pelo grupo estão publicados na revista Nature dessa semana.

A comparação entre o padrão de locomoção de moscas-de-fruta com e sem a presença da microbiota intestinal mostrou diferença significativa em relação a velocidade de deslocamento e atividade diária das moscas-de-fruta. Moscas-de-fruta sem microbiota intestinal apresentaram um aumento significativo na atividade diária, assim como na velocidade de vôo, quando comparadas a moscas-de-fruta com microbiota intestinal intacta.

A microbiota intestinal de moscas-de-fruta é composta, em média, por 5 a 20 espécies de bactérias, das quais duas espécies são dominantes: Lactobacillus brevis e Lactobacillus plantarum. Os cientistas então buscaram entender a contribuição de cada uma dessas espécies no padrão de locomoção a partir de experimentos de re-colonização das moscas-de-fruta sem microbiota intestinal.  Após re-colonização do intestino por Lactobacillus brevis, mas não por Lactobacillus plantarum, as moscas-de-fruta exibiram padrão normal de locomoção, sugerindo que a presença de Lactobacillus brevis participa da modulação da locomoção desses organismos.

Mas, os cientistas foram além. Buscando entender os mecanismos pelos quais a microbiota interfere no padrão de locomoção das moscas-de-fruta, o grupo conduziu outros experimentos que sugeriram que a modulação do padrão de locomoção requer a presença de Lactobacillus brevis metabolicamente ativo. Esses dados sugerem que produtos do metabolismo dessa bactéria são librados no lúmen intestinal e interferem no metabolismo do açúcar das moscas-de-fruta, resultando na modulação da atividade do sistema nervoso periférico por meio do neurotransmissor octopamina, semelhante a nossa noradrenalina (Figura 1).

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Figura 1: A ausência de Lactobacillus brevis no intestino de moscas-de-fruta altera o padrão de locomoção desses animais. (A) Mosca-de-fruta com microbiota intestinal normal contendo L. brevis apresenta atividade da enzima bacteriana Xilose Isomerase, responsável pela diminuição da concentração de açúcares, como a trealose, no intestino da mosca, resultando na diminuição da atividade do neurônio octopaminérgico. (B) A ausência de L. brevis resulta no aumento da trealose intestinal e consequente aumento da atividade do neurônio octopaminérgico. Esse aumento de atividade desse neurônio resulta no padrão de hiperatividade locomotora observado nessas msocas. (Fonte: Imagem modificada de Angela E. Douglas, 2018)

Outros estudos sugerem, no entanto, que Lactobacillus plantarum interfere, ao menos em parte, no comportamento reprodutivo de moscas-de-fruta influenciando a escolha de parceiros, e que espécies de Lactobacilli e Acetobacter pomorum influenciam a escolha de alimentos por esses animais. Portanto, é possível que as diversas espécies de micróbios presentes no intestino das moscas-de-fruta tenham influências distintas no comportamento desses organismos.

E as pesquisas não se limitam a organismos evolutivamente distantes de nós, como as moscas-de-fruta. Estudos em camundongos sugerem que a microbiota intestinal participa da regulação fisiológica desses animais, incluindo a modulação de respostas imunes e alteração no comportamento alimentar, assim como no comportamento social desses animais. E estudos em humanos sugerem uma ligação entre a microbiota intestinal e obesidade, enquanto outros estudos recentes sugerem uma relação entre a microbiota intestinal e transtornos mentais como ansiedade e depressão.

É curioso imaginar que esses organismos microscópicos, alojados no lúmen do nosso sistema digestivo, tenham tamanho efeito em nós. Até então, estudos sobre comportamento focaram na organização do sistema nervoso e na organização social dos diferentes grupos animais. Cientistas buscaram entender também como fatores ambientais interferem no desenvolvimento do tecido nervoso, e como essa interferência afeta o comportamento do animal adulto. Nas últimas décadas, porém, as pesquisas indicam que para termos uma visão mais ampla do comportamento animal precisamos levar em consideração também a microbiota intestinal.

Essa nova maneira de entender o papel da microbiota intestinal nos coloca claras questões de pesquisa, ainda sem resposta. Por exemplo, seremos capazes de evitar determinadas doenças a partir da manutenção de uma microbiota intestinal saudável? Ou ainda, seremos capazes de tratar doenças a partir da manipulação da microbiota intestinal? Sem dúvidas, temos um caminho fértil de pesquisas, e possivelmente avanços biomédicos pela frente. Mas, talvez a pergunta mais inquietante que resulta desses estudos diz respeito ao nosso livre arbítrio. Se a microbiota intestinal é capaz de alterar o comportamento do hospedeiro, nesse caso nós, como já sugerido em vários estudos, quanto do nosso comportamento é determinado por esses organismos “invisíveis”, habitantes do nosso corpo? O quanto das nossas escolhas é determinado pela nossa vontade, ou, melhor, o quanto da “nossa” vontade é determinada pela nossa microbiota intestinal? Pelo rumo das pesquisas recentes, não seria um exagero dizer que, pelo menos em parte, os micróbios estão no comando!

Ana Almeida

(California State University East Bay, CSUEB)

 

Para saber mais:

Allen, A.P. et al. 2017. A psychology of the human brain-gut-microbiome axis. Soc. Personal Psychol. Compass., 11:e12309

Cani, P.D. 2018. Human Gut Microbiome: Hopes, Threats and Promises. Gut,  67: 1716-1725.

Cryan, J.F.; Dinan, T.G. 2012. Mind Altering Microorganisms: The Impact of the Gut Microbiota on Brain and Behaviour. Nature Reviews Neuroscience, 13:701-712.

Hell, M. 2016. Host Manipulation by Parasites: Cases, Patterns, and Remaining Doubts. Frontiers in Ecology and Evolution, 4(80): dx.doi.org/10.3389/fevo.2016.00080

Vickery, W.L.; Poulin, R. 2010. The Evolution of Host Manipulation by Parasites: A Game Theory Analysis. Evol. Ecol., 24:773-788.

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