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Os cientistas descobriram que os hospedeiros privam seus habitantes microbianos de nutrientes, essencialmente forçando os micróbios em nossas entranhas a fazerem nossos lances.
Cada um de nós é apenas metade humano. A outra metade é microbiana. Trilhões de vírus, fungos, bactérias e outros organismos microscópicos revestem nossa pele e revestem nossos órgãos vitais. Dependemos dessas comunidades microbianas para digerir alimentos, sintetizar vitaminas, reforçar o sistema imunológico e até mesmo manter a saúde mental.
As novas descobertas indicam que a dieta moderna e o uso excessivo de antibióticos podem minar nossa posição de senhores benevolentes, colocando as probabilidades em favor dos micróbios.
Paraíso dos Nutrientes
"Parece haver uma ordem natural para as bactérias e para nós", diz Lawrence A. David, professor assistente de genética molecular e microbiologia da Duke University School of Medicine. "De certa forma não é de surpreender que nós, o anfitrião, tenhamos mais cartas."
Por grama, existem mais bactérias residindo no intestino do que em qualquer outro ecossistema no mundo.
No entanto, David diz que a visão predominante do microbioma, particularmente no intestino, é de um paraíso rico em nutrientes “onde há abundância de alimentos e recursos, como a Fábrica de Chocolate de Willy Wonka.” Por grama, existem mais bactérias residindo no intestino do que em qualquer outro ecossistema do mundo.
Ao todo, esses micróbios intestinais pesam cerca de três quilos em um humano, tanto quanto o fígado ou o cérebro. Portanto, não é surpreendente que muitos cientistas acreditem que esses micróbios são tão abundantes, porque o intestino é um ambiente excepcionalmente hospitaleiro.
Mas, recentemente, alguns pesquisadores questionaram essa teoria, incluindo Aspen Reese, um candidato a PhD no laboratório de David que recentemente se tornou o principal investigador da Universidade de Harvard.
Todos os tipos de cocô
Como um ecologista treinado, Reese entendeu que praticamente todos os outros ecossistemas do planeta apresentam membros que competem por recursos. Por que o intestino seria diferente? Nutrientes como nitrogênio ou fósforo geralmente restringem as bactérias em riachos ou lagos. Reese se perguntou se o nitrogênio também era um recurso limitado no intestino.
Ela decidiu medir os níveis de nitrogênio no microbioma intestinal. Como os micróbios intestinais vivem no cocô, isso significava coletar amostras de fezes. Com a ajuda de colegas, particularmente Rob Pringle, da Universidade de Princeton, Reese conseguiu adquirir fezes de mais de 30 diferentes tipos de mamíferos, incluindo zebras selvagens, girafas e elefantes do Quênia; ovelhas domésticas, gado e cavalos de New Jersey; e os humanos da Carolina do Norte.
Ela triturou as amostras e contou o número de átomos de nitrogênio e carbono disponíveis para os micróbios.
"As bactérias são organismos individuais, apenas tentando sobreviver - e só há muita comida por aí."
Reese descobriu que os micróbios no intestino humano tinham acesso a uma média de apenas um átomo de nitrogênio para cada dez átomos de carbono, enquanto a maioria dos micróbios de vida livre desfruta de uma dieta composta de um nitrogênio a cada quatro carbonos.
Para verificar se os níveis de nitrogênio poderiam realmente manter o microbioma sob controle, Reese também alimentou os camundongos com uma dieta rica em proteínas, que naturalmente contêm muito nitrogênio. Quando ela aumentou a quantidade de proteína, o número de bactérias no intestino dos ratos cresceu dez vezes.
Apenas tentando sobreviver
Além disso, quando injetou nitrogênio na corrente sanguínea de camundongos, parte desse nitrogênio acabou nas bactérias do intestino, sugerindo que o hospedeiro pode secretar nitrogênio através das células que revestem seu intestino para resgatar micróbios da inanição. Os resultados aparecem em Natureza Microbiologia.
"Nossas descobertas apóiam a ideia de que desenvolvemos uma maneira de manter nossas bactérias na coleira, deixando-as famintas por nitrogênio", diz David. “Também explica por que a dieta ocidental pode ser ruim para nós. Quando as pessoas ingerem muita proteína, isso prejudica a capacidade do hospedeiro de absorver esse nitrogênio no intestino delgado, e mais dele acaba chegando ao intestino grosso, eliminando nossa capacidade de controlar nossas comunidades microbianas. ”
A situação é análoga ao que os ecologistas chamam de eutrofização, um fenômeno causado quando o fertilizante corre para lagos ou lagoas, elevando as concentrações de nitrogênio ou fósforo da água e estimulando o crescimento excessivo de algas, ou a proliferação de algas.
"Pode ser mais fácil imaginar que o intestino está menos 'vermelho no dente e na unha' do que em outras partes da natureza, porque a microbiota pode ser tão benéfica para os seres humanos", diz Reese, que é membro júnior da Sociedade de Companheiros de Harvard. . "Mas as bactérias são organismos individuais, apenas tentando sobreviver - e só há muita comida por aí".
Qual o número certo?
Se a teoria sustentar que hospedeiros humanos estão perdendo o controle de nossos subordinados microbianos, pode parecer que usar antibióticos para eliminar populações inteiras de micróbios seria uma ótima maneira de mostrar quem é o chefe. Mas outro estudo de Reese e David indica que a tática seria imprudente.
A equipe deu aos camundongos 10 um tratamento de cinco dias com antibióticos orais e analisou suas amostras de fezes diariamente. Suas descobertas, publicadas em junho eLife, mostrou que muitas das fontes de micróbios de energia dependem - como os químicos nitrato ou sulfato - começaram a se acumular à medida que os micróbios se esgotavam.
“Nós realmente não temos noção do que é o número" certo "de bactérias no intestino. Certamente zero é muito pouco, e estar cheio de apenas bactérias seria demais ”.
Logo após o término do curso de antibióticos, o ambiente químico no intestino de ratos retornou ao status quo e os micróbios começaram a florescer novamente.
"Nós realmente não temos uma noção do que é o número" certo "de bactérias no intestino", diz Reese. "Certamente zero é muito pouco, e estar cheio de apenas bactérias seria demais".
David acrescenta uma advertência de que muitas das mais de mil espécies de bactérias intestinais que são exterminadas por antibióticos provavelmente nunca voltarão. Em seus experimentos, sua equipe descobriu que a única maneira que esses micróbios conseguiram encontrar o caminho de volta para a barriga dos camundongos foi deixando os ratos fazerem o que normalmente fazem, que é comer as fezes uns dos outros. "As pessoas provavelmente não vão querer fazer isso", diz ele.
Muitos estudos mostraram que após o tratamento com antibióticos, os microbiomas das pessoas podem ser alterados por meses, se não por anos. Essa alteração pode criar um terreno fértil favorável para patógenos.
"Normalmente, os patógenos vão ter dificuldade em colonizar o intestino", diz David. “Há trilhões de outras bactérias que eles precisam vencer para sobreviver. Mas se de repente tirarmos a competição microbiana por recursos, perderemos o controle e as bactérias ruins que causam doenças desagradáveis como C. difficile colite têm um caminho mais claro ”.
David e sua equipe estão investigando como nossas escolhas alimentares - incluindo prebióticos e probióticos - podem manter nosso relacionamento com nosso microbioma e, finalmente, com nossa saúde.
“Ao longo da história evolutiva, nossos corpos tiveram a chance de descobrir tudo isso e construir sistemas para manter a microbiota sob controle”, diz Reese. "Mas, como pesquisadores que vivem na era moderna, acho que ainda estamos tentando entender qual é o valor intermediário correto e como nos manter lá."
A National Science Foundation, a Hartwell Foundation, a Alfred P. Sloan Foundation, o Searle Scholars Program, o European Research Council e o Austrian Science Fund apoiaram o trabalho.
Fonte: Duke University
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