O microbioma intestinal como um órgão extra no corpo humano
O corpo humano abriga uma grande coleção de microrganismos — predominantemente bactérias, mas também vírus, protozoários, fungos e arqueias. Eles são conhecidos coletivamente como microbioma. A microbiota intestinal, flora intestinal ou microbioma são os microrganismos que vivem no trato digestivo de humanos e outros animais. Embora algumas bactérias estejam associadas a doenças, outras são particularmente importantes para muitos aspectos da saúde. Na verdade, existem mais células bacterianas no corpo humano do que células humanas — aproximadamente 40 trilhões de células bacterianas contra apenas 30 trilhões de células humanas. Esses micróbios podem pesar aproximadamente o mesmo que o cérebro. Juntos, eles funcionam como um órgão extra no corpo humano e desempenham um papel enorme na saúde humana. O genoma coletivo do microbioma intestinal excede em mais de 100 vezes a quantidade de DNA humano no corpo. Considerando esse enorme potencial genético da microbiota, prevê-se que ela desempenhe um papel em praticamente todos os processos fisiológicos do corpo humano. As bactérias intestinais têm sido associadas a várias doenças mentais, e pacientes com diversos transtornos psiquiátricos, como depressão, transtorno bipolar, esquizofrenia e autismo, apresentam alterações significativas na composição de seus microrganismos intestinais.
O interesse no microbioma intestinal relacionado à saúde humana, e especificamente à saúde mental, tem aumentado exponencialmente nos anos após 2000, como demonstrado por uma pesquisa na CAS Content CollectionTM. Atualmente, existem mais de 7.000 publicações sobre o microbioma intestinal relacionado à saúde mental (Figura 1).
Os bebês adquirem sua primeira dose de micróbios ao nascer. Desenvolvimento do microbioma intestinal humano
Acredita-se geralmente que o útero é um ambiente estéril e que a colonização bacteriana começa durante o nascimento. O microbioma de um recém-nascido varia de acordo com o modo de parto: o microbioma de bebês nascidos de parto vaginal é semelhante ao microbioma vaginal materno, e o de bebês nascidos por cesariana assemelha-se ao microbioma da pele materna. Vários outros fatores afetam o desenvolvimento do microbioma neonatal, como o nascimento prematuro e o modo de alimentação. O principal determinante da composição do microbioma intestinal ao longo da vida adulta parece ser a dieta. Mudanças rápidas na composição do microbioma ocorrem em resposta a mudanças na ingestão alimentar. Padrões característicos são notáveis em dietas baseadas em plantas versus dietas baseadas em animais. O desenvolvimento e a alteração do microbioma intestinal são afetados por vários outros fatores também. A exposição ao estresse ocupa o segundo lugar como o fator mais importante (após a dieta) que afeta a composição do microbioma intestinal, de acordo com uma pesquisa na CAS Content Collection. Outros fatores incluem: modo de parto e método de alimentação infantil, condições ambientais, medicamentos, estágio e modo de vida, doenças comórbidas e procedimentos médicos (Figura 2). Uma interrupção na homeostase da microbiota causada por um desequilíbrio em sua composição funcional e atividades metabólicas, ou uma mudança em sua distribuição local, é denominada disbiose, indicando desequilíbrio ou má adaptação microbiana.
Considerando o papel significativo agora reconhecido da dieta na composição do microbioma intestinal e o impacto vital do microbioma intestinal na saúde, a pergunta de um milhão de dólares permanece: qual dieta é benéfica e, portanto, recomendável para manter nossas bactérias intestinais felizes? Embora não exista uma resposta definitiva e inequívoca apontando certos alimentos como um remédio específico para doenças, algumas diretrizes importantes foram estabelecidas. Uma dieta rica em fibras afeta especificamente a microbiota intestinal. A fibra alimentar só pode ser digerida e fermentada por enzimas da microbiota que vive no cólon. Ácidos graxos de cadeia curta são liberados devido à fermentação, o que reduz o pH do cólon. O ambiente altamente ácido determina o tipo de microbiota que sobreviverá. O pH mais baixo limita o crescimento de certas bactérias nocivas, como a Clostridium difficile. Alimentos ricos em fibras, como inulina, amidos, gomas, pectinas e frutooligossacarídeos, tornaram-se conhecidos como prebióticos porque alimentam nossa microbiota benéfica. Em geral, grandes quantidades dessas fibras prebióticas são encontradas em frutas, vegetais, feijões e grãos integrais como trigo, aveia e cevada. Outra classe altamente benéfica de alimentos contém probióticos, bactérias vivas que são boas para o sistema digestivo e podem melhorar ainda mais nosso microbioma intestinal. Estes incluem alimentos fermentados como kefir, iogurte com culturas ativas vivas, vegetais em conserva, chá de kombucha, kimchi, missô e chucrute.
Participantes da microbiota intestinal
A microbiota intestinal humana é dividida em muitos grupos chamados filos. A microbiota intestinal compreende principalmente quatro filos principais, incluindo Firmicutes, Bacteroidetes, Actinobacteria e Proteobacteria, com os Firmicutes e Bacteroidetes representando 90% da microbiota intestinal. A maioria das bactérias reside no trato gastrointestinal, com a maioria das bactérias predominantemente anaeróbicas alojadas no intestino grosso (Figura 3).
O eixo intestino-cérebro – o microbioma intestinal como o "segundo cérebro"
Está agora bem estabelecido que o intestino e o cérebro estão em constante comunicação bidirecional, da qual a microbiota e sua produção metabólica são um componente importante. Michael Gershon chamou o sistema digestivo de "o segundo cérebro" em seu livro de 1999, na época em que os cientistas começavam a perceber que o intestino e o cérebro em humanos estavam envolvidos em um diálogo constante e que os micróbios intestinais modulam significativamente a função cerebral.
É agora uma crença comum que a microbiota intestinal se comunica com o sistema nervoso central através de vias neurais, endócrinas e imunológicas, controlando assim a função cerebral. Estudos demonstraram um papel substancial da microbiota intestinal na regulação da ansiedade, humor, cognição e dor. Assim, o conceito emergente de um eixo microbiota-intestino-cérebro sugere que a modulação da microbiota intestinal pode ser uma estratégia eficaz para o desenvolvimento de novas terapias para distúrbios do sistema nervoso central.
Microbiota intestinal e COVID-19
Recentemente, foi relatada uma correlação entre a composição da microbiota intestinal e os níveis de citocinas e marcadores inflamatórios em pacientes com COVID-19. Sugere-se que o microbioma intestinal esteja envolvido na magnitude da gravidade da COVID-19 por meio da modulação das respostas imunes do hospedeiro. Além disso, a disbiose da microbiota intestinal pode contribuir para sintomas persistentes mesmo após a resolução da doença, enfatizando a necessidade de compreender como os microrganismos intestinais estão envolvidos na inflamação e na COVID-19.
Metabólitos neuroativos da microbiota intestinal
Anormalidades no eixo intestino-cérebro surgiram como um fator chave na fisiopatologia de doenças neurais; portanto, uma quantidade crescente de pesquisas dedica-se a compreender o potencial neuroativo dos produtos do metabolismo microbiano intestinal. Assim, os principais metabólitos neuroativos da microbiota intestinal surgiram da seguinte forma.
Neurotransmissores
O microbioma intestinal produz neurotransmissores que regulam a atividade cerebral. A maioria dos neurotransmissores do sistema nervoso central também está presente no trato gastrointestinal, onde exercem efeitos locais, como a modulação da motilidade intestinal, secreção e sinalização celular. Membros da microbiota intestinal podem sintetizar neurotransmissores; por exemplo, Lactobacilli e Bifidobacteria produzem GABA; Escherichia coli produz serotonina e dopamina; Lactobacilli produzem acetilcolina. (Figura 4) Eles sinalizam para o cérebro através do nervo vago.
Ácidos graxos de cadeia curta
Os ácidos graxos de cadeia curta são pequenos compostos orgânicos produzidos no ceco e no cólon pela fermentação anaeróbica de carboidratos da dieta, que alimentam outras bactérias e são facilmente absorvidos no intestino grosso. Os ácidos graxos de cadeia curta estão envolvidos nas funções digestiva, imune e do sistema nervoso central, embora existam diferentes pontos de vista sobre seu impacto no comportamento. Os três ácidos graxos de cadeia curta mais abundantes produzidos pelo microbioma intestinal são acetato, butirato e propionato (Figura 5). Demonstrou-se que sua administração alivia sintomas de depressão em camundongos. Bactérias anaeróbicas Gram-positivas que fermentam fibras dietéticas para produzir ácidos graxos de cadeia curta incluem Faecalibacterium e Coprococcus. As Faecalibacteria são micróbios intestinais abundantes, com papéis imunológicos significativos e relevância clínica para várias doenças, incluindo a depressão.
Metabólitos do triptofano
O triptofano é um aminoácido essencial que participa da síntese proteica. Sua degradação metabólica por enzimas bacterianas (triptofanase) dá origem a moléculas neuroativas com propriedades estabelecidas de modulação do humor, incluindo serotonina, quinurenina e indol (Figura 6). Verificou-se que a ingestão dietética de triptofano pode modular as concentrações de serotonina no sistema nervoso central em humanos e que a depleção de triptofano agrava a depressão.
Ácido lático
O ácido lático (Figura 6) é um ácido orgânico que se desenvolve principalmente a partir da fermentação de fibras dietéticas por bactérias do ácido lático (por exemplo, L. lactis, L. gasseri e L. reuteri), Bifidobacteria e Proteobacteria. Os lactatos podem ser convertidos por várias espécies bacterianas em ácidos graxos de cadeia curta, contribuindo para o estoque total desses ácidos. O ácido lático é absorvido pela corrente sanguínea e pode atravessar a barreira hematoencefálica. O ácido lático tem um papel bem reconhecido na sinalização do sistema nervoso central no cérebro. Devido à sua capacidade de ser metabolizado em glutamato, é usado como substrato energético pelos neurônios. Também contribui para a plasticidade sináptica e desencadeia o desenvolvimento da memória.
Vitaminas
A maioria das bactérias no intestino, como Lactobacillus e Bifidobacterium, sintetiza vitaminas (particularmente do grupo das vitaminas B e vitamina K) como parte de seu metabolismo no intestino grosso. Os humanos dependem da microbiota intestinal para a produção de vitaminas. As vitaminas são micronutrientes essenciais com papéis onipresentes em uma infinidade de processos fisiológicos no corpo humano, incluindo o cérebro. Transportadores ativos as levam através da barreira hematoencefálica. No sistema nervoso central, seu papel se estende da homeostase energética à produção de neurotransmissores. Deficiências vitamínicas podem ter um efeito negativo significativo na função neurológica. O ácido fólico (vitamina B9) é uma vitamina de origem microbiana que tem sido extensivamente implicada na patologia da depressão.
Um tratamento investigativo inovador recente, o transplante de microbiota fecal, foi testado em ensaios clínicos e mostrou-se extremamente promissor terapeuticamente. Nos últimos cinco anos, cerca de 1.000 documentos relacionados a transplantes fecais foram incluídos a cada ano na CAS Content Collection. Por exemplo, foi relatado que o transplante de microbiota fecal é capaz de resolver 80-90% das infecções causadas por Clostridioides difficile recorrente que não responde a antibióticos. As implicações únicas para ensaios clínicos usando transplantes de microbiota fecal, que são cada vez mais investigados como tratamentos potenciais para uma série de doenças, precisam ser exploradas prontamente.
Atualmente, a pesquisa sobre a modulação do eixo intestino-cérebro via microbiota gastrointestinal é uma ciência inovadora e de vanguarda. Grande parte dos dados disponíveis baseia-se em ciência básica ou modelos animais que podem não ser adaptáveis a intervenções humanas eficazes. Portanto, prescrições individualizadas de compostos prebióticos e cepas probióticas específicos, que representariam o ideal de personalização para nutrição e medicina do estilo de vida, permanecem como uma esperança. Esforços contínuos para caracterizar melhor as funções do microbioma e os mecanismos subjacentes às interações hospedeiro-micróbio proporcionarão uma melhor compreensão do papel do microbioma na saúde e na doença.
Para saber mais sobre como as tendências emergentes e novas abordagens estão ajudando milhões de pessoas que sofrem de depressão, ansiedade e TEPT, veja nosso blog sobre psicodélicos e seu progresso como abordagem terapêutica.
