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Microbiota intestinal

A microbiota intestinal compreende uma ampla variedade de bactérias anaeróbias.
 

Aqui estão os detalhes da sua composição.

Sabemos há cerca de um século que o sistema digestivo é colonizado por bactérias essenciais a uma digestão, metabolismo e imunidade adequados. Esse ecossistema bacteriano, a que chamamos microbiota intestinal (ou flora intestinal), é quantitativa e qualitativamente único em cada indivíduo. A microbiota intestinal de cada indivíduo compreende uma média de 100 000 biliões de bactérias, o que ultrapassa o número total de células nervosas de um organismo. As bactérias pertencem a várias centenas de espécies diferentes, principalmente anaeróbias ou extremamente sensíveis ao oxigénio, mas apenas 15 a 20 espécies formam uma base partilhada, derivada de 7 filos (ramificações da classificação clássica de organismos vivos).
 

Organismos muito específicos

A microbiota intestinal é extremamente diversa, mas tem filos dominantes, como Firmicutes e Bacteroidetes, que são os seus componentes mais importantes,1 aos quais se juntam os filos Actinobacteria, Proteobacteria, Verrucomicrobia, Fusobacteria e Cyanobacteria. O Firmicutes é composto principalmente por espécies pertencentes aos grupos Clostridia XIVa e IV (Ruminococcus e Faecalibacterium prausnitzii), enquanto o Bacteriodetes é representado por Bacteroides fragilis, Bacteroides ovatus e Bacteroides caccae. Outras espécies subdominantes (enterococos, lactobacilos, estreptococos) ou transitórias (leveduras, etc.) completam a flora intestinal.2,3 Essa composição varia com a idade, a dieta e a saúde, atingindo a maturidade entre os 2 e os 3 anos de idade. Qualquer alteração da composição leva a disfunção metabólica, imunitária ou digestiva no indivíduo afetado.4

Curva distribuição microbiota


Fontes
1. Qin et al. A human gut microbial gene catalogue established by metagenomic sequencing, Nature,2010;464(7285):59-65. http://www.nature.com/nature/journal/v464/n7285/full/nature08821.html
2. Chen J. et al. Contribution of the intestinal microbiota to
human health: from birth to 100 years of age. Curr Top Microbiol Immunol 2013 ; 358 : 323-346. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22094893
3. Lay C et al. Colonic microbiota signatures across five northern european countries. Appl Environ Microbiol 2005 ; 71 : 4153-5.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16000838
4. Cherbuy et al. Le microbiote intestinal : une composante santé qui évolue avec l'âge. Innovations agronomiques, 2013 ; 33 37-46 https://www6.inra.fr/ciag/content/download/5203/40683/file/Vol33-4-Cherbuy.pdf  

Fontes adicionais
- Dossier INSERM http://www.inserm.fr/thematiques/physiopathologie-metabolisme-nutrition/dossiers-d-information/microbiote-intestinal-et-sante
- Artigo CNRS https://lejournal.cnrs.fr/articles/microbiote-des-bacteries-qui-nous-veulent-du-bien

 

Alterações

Embora os investigadores tenham conhecimento da existência da microbiota há muito tempo, só recentemente é que ela foi objeto de estudos genómicos bem-sucedidos.

Vivem aproximadamente 100 000 biliões de bactérias de várias espécies, assim como fungos, leveduras e vírus, escondidos no intestino. Alguns investigadores concordam que juntos formam um órgão, pesando cerca de 2 kg – mais pesado que um cérebro e igualmente complexo. Embora saibamos da sua existência há mais de um século, a sua investigação é apenas relativamente recente. Por muito tempo, a única maneira de os descrever foi cultivando-os in vitro e estudando as suas propriedades biológicas, mas apenas um pequeno número deles pode ser facilmente cultivado em laboratório. Hoje, no entanto, os investigadores podem usar o seu genoma para encontrar os seus mais pequenos detalhes, graças aos métodos implementados pelo sequenciamento e metagenómica de alto rendimento, que os estudam in situ.

Finalmente conhecido através do DNA

Como resultado, a identificação destas bactérias continua a progredir e aprendemos mais sobre elas através do seu genoma. O consórcio do projeto internacional MetaHIT,1 do INRA, identificou genomicamente quase 800 espécies de bactérias, até ao momento. Entre elas, 85% são “novos espécimes” de bactérias, até então desconhecidos. O mesmo programa também sequenciou 238 espécies de bactérias totalmente identificadas geneticamente. Pouco a pouco, o MetaHIT está a criar um mapa genético da microbiota intestinal, o que poderia eventualmente levar ao uso da microbiota como uma ferramenta de diagnóstico para detetar estádios iniciais de doenças3. O estudo da microbiota poderá ir ainda mais longe, graças à metatranscriptómica3 e metaproteómica4, que estão agora a ser estudadas. Ambas abrangem os produtos de transcrição e tradução do genoma bacteriano, dando um perfil bacteriano global incluindo uma análise funcional.

Matriz molecular


Fontes
1. http://www.metahit.eu : le consortium rassemble 13 centres de recherches de 8 pays.
2. Li J et al. An integrated catalog of reference genes in the human gut microbiome. Nat  Biotechnol. 2014 ; 32 : 834-41. http://www.nature.com/nbt/journal/v32/n8/full/nbt.2942.html
3. Turnbaugh PJ, et  al. Organismal, genetic, and transcriptional variation in the deeply sequenced gut microbiomes of identical twins. PNAS 2010 ; 107 : 7503-8. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20363958
4. Wilmes P, Heintz-Buschart A, Bond PL. A decade of meta-proteomics: Where we stand and what the future holds. Proteomics 2015 ; 15 (20) : 3409-17. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/26315987

A microbiota intestinal forma-se a partir dos primeiros momentos da vida, sob a influência de vários fatores, e evolui nos primeiros anos antes de estabilizar.

A microbiota de um indivíduo é constituída durante o parto: depois de ter estado no útero da mãe, o recém-nascido é repentinamente confrontado com uma multitude de bactérias que irão determinar a composição da sua microbiota intestinal. Dados recentes até sugerem que a colonização microbiana começa antes do nascimento, superando o dogma da esterilidade in utero.1 Durante o parto vaginal, a microbiota neonatal é formada pelo contacto com a flora vaginal e fecal da mãe, enquanto após o parto por cesariana, a flora intestinal do bebé forma-se mais lentamente sob a influência do ecossistema externo e dos seus microrganismos.2 A idade gestacional ao nascimento, o ambiente externo e o método de alimentação (leite materno ou fórmula infantil) também afetam o seu desenvolvimento. Esta colonização ocorre progressivamente, numa ordem bem estabelecida, ainda que os mecanismos ainda não tenham sido completamente elucidados. As primeiras bactérias colonizadoras são os anaeróbios facultativos - enterococos e estafilococos - que requerem oxigénio para se multiplicarem. Elas criam um novo ambiente que promove a implantação subsequente de anaeróbios obrigatórios, como Bacterioides, Clostridium e Bifidobacterium.3

Influências externas

A microbiota evolui quantitativa e qualitativamente, influenciada pela alimentação, condições de higiene, possíveis tratamentos médicos e ambiente. Entre os fatores bem estudados, a amamentação ocupa um lugar importante no estabelecimento da microbiota favorável de um indivíduo, com a implantação dominante de Bifidobacterium3 e o atraso na colonização por Clostridium e Bacteroides, em comparação com a fórmula infantil. Além disso, o uso precoce de antibióticos4,5 mostrou influenciar negativamente o desenvolvimento da flora intestinal (posterior aparecimento de alergias, asma, diabetes, excesso de peso, etc.). Uma vez estabelecida a microbiota, esta evolui gradualmente, diversificando-se em resposta à exposição ambiental e alimentos ingeridos, e acabado por estabilizar por volta dos 3 anos.6 No entanto, ao longo da vida, continua sensível a muitos dos fatores inerentes ao organismo (genética, ritmo circadiano), a fatores ambientais (o papel dos alimentos), ou até mesmo a períodos de stress durante o tratamento com antibióticos, os quais podem levar a disbiose.


Fontes
1. JM Rodriguez et al. The composition of the gut microbiota throughout life, with an emphasis on early life. Microbial Ecology in Health and Disease 2015; [S.l.]26 : 26050
2. Jakobsson HE et al. Decreased gut microbiota diversity, delayed Bacteroidetes colonisation and reduced Th1 responses in infants delivered by caesarean section. Gut,
2014 ; 63 : 559-66.
3. Guaraldi Fet al. Effect of breast and formula feeding on gut microbiota shaping in newborns. Front Cell Infect Microbiol 2012 ; 2 : 94.
4. Tanaka S et al. Influence of antibiotic exposure in the early postnatal period on the development of intestinal microbiota. FEMS Immunol Med Microbiol 2009 ; 56 : 80-7.
5. Fouhy F et al. High-throughput sequencing reveals the incomplete, short-term recovery of infant gut microbiota following parenteral antibiotic treatment with ampicillin and gentamicin. Antimicrob Agents Chemother 2012 ; 56 : 5811-20.
6. Yatsunenko T et al. Human gut microbiome viewed across age and geography. Nature 2012 ; 486 : 222-7.

Bebés

A microbiota infantil diversifica dos 0 aos 3 anos.

Adultos

A microbiota intestinal diversifica até à idade adulta, e acaba por estabilizar.

Séniores

À medida que envelhecemos, a microbiota torna-se ligeiramente mais pobre.

FUNÇÕES

A microbiota intestinal é essencial para o bom desenvolvimento e funcionamento dos nossos corpos, particularmente devido aos numerosos metabolitos que fornece.

A presença de uma microbiota intestinal após o nascimento é essencial para o desenvolvimento adequado do corpo, e do trato intestinal em particular, uma vez que não está totalmente desenvolvido em recém-nascidos. Isto foi demonstrado em diversos estudos, na maioria conduzidos em roedores sem qualquer bactéria intestinal.

Maturação do trato gastrointestinal

O trato destes animais, denominado “axénico”, apresenta numerosas alterações em comparação com aqueles criados em condições normais: aumento do ceco1, redução da espessura e vascularização das vilosidades2,3, diminuição da profundidade das criptas intestinais4, redução da produção de muco5, etc..

Fortalecimento das junções apertadas

A microbiota intestinal também influencia a permeabilidade do epitélio intestinal. Por exemplo, certas estirpes de lactobacilos e probióticos fortalecem as junções apertadas entre as células epiteliais6.

Produção de ácidos gordos de cadeia curta

Este efeito deve-se ao facto da microbiota intestinal produzir várias moléculas que são úteis para o bom funcionamento dos intestinos, particularmente AGCC, como o butirato, que são substratos energéticos para os colonócitos e são, como tal, essenciais para o crescimento e diferenciação do epitélio do cólon7. Um estudo sugere, além disso, que a levedura probiótica Saccharomyces boulardii reduz os sintomas da diarreia8 através do aumento da produção de AGCC no intestino de doentes sob nutrição parenteral8.

Maturação do sistema imunitário

No entanto, a microbiota intestinal não é necessária apenas para o desenvolvimento adequado dos intestinos. O sistema imunitário também é perturbado na sua ausência9: por exemplo, os gânglios mesentéricos são atrofiados, os folículos linfáticos são raros e as placas de Peyer (nódulos linfáticos agregados) permanecem numa forma imatura.


Fontes

1- Smith Karen et al. Use of axenic animals in studying the adaptation of mammals to their commensal intestinal microbiota. Semin Immunol. 2007;19:59–69. doi: 10.1016/j.smim.2006.10.002.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Use+of+axenic+animals+in+studying+the+adaptation+of+mammals+to+their+commensal+intestinal+microbiota
2- Reinhardt C et al. Tissue factor and PAR1 promote microbiota-induced intestinal vascular remodelling. Nature 483, 627–631 (2012). An investigation which demonstrates that bacteria promote vessel formation in the intestinal epithelium by modulating tissue factor signalling.
http://www.nature.com/nature/journal/v483/n7391/full/nature10893.html
3- Stappenbeck TS et al. Developmental regulation of intestinal angiogenesis by indigenous microbes via Paneth cells. Proc. Natl Acad. Sci. USA 99, 15451–15455 (2002).

http://www.pnas.org/content/99/24/15451.full.pdf
4- Sommer Felix et al. The gut microbiota--masters of host development and physiology. Nat Rev Microbiol. 2013;11:227–238.  2013
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=The+gut+microbiota--masters+of+host+development+and+physiology
5- Johansson Malin et al. Normalization of host intestinal mucus layers requires long-term microbial colonization. Cell Host Microbe. 2015;18(5):582–592.
http://www.cell.com/cell-host-microbe/pdf/S1931-3128(15)00417-5.pdf
6- Lutgendorff F et al. The role of microbiota and probiotics in stress-induced gastro-intestinal damage. Curr. Mol. Med. 8, 282–298 (2008)
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=The+role+of+microbiota+and+probiotics+in+stress-induced+gastro-intestinal+damage
7- Linares Daniel M. et al. Beneficial microbes: the pharmacy in the gut. Bioengineered. 2016;7:11–20.
http://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/21655979.2015.1126015

8- Schneider  Stéphane et al. Effects of Saccharomyces boulardii on fecal short-chain fatty acids and microflora in patients on long-term total enteral nutrition. World J Gastroenterol 2005;11(39):6165-6169
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Effects+of+Saccharomyces+boulardii+on+fecal+short-chain+fatty+acids+and+microflora+in+patients+on+long-term+total+enteral+nutrition
9- Gensollen T et al. How colonization by microbiota in early life shapes the immune system. Science. 2016;352(6285):539–544. doi: 10.1126/science.aad9378
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27126036

A microbiota intestinal protege o seu hospedeiro contra agentes patogénicos de várias formas, incluindo um efeito de barreira direta ou indireta e a maturação do sistema imunitário.

Os intestinos são a porta preferida de invasão dos organismos patogénicos e moléculas tóxicas, o que significa que a microbiota intestinal é nossa primeira linha de defesa contra estes ataques. Esta flora intestinal atua de várias formas.

Competição direta 

Através de um mecanismo de exclusão competitivo, as bactérias comensais protegem passivamente o organismo contra a infeção por outras estirpes, competindo com elas por locais de adesão e por nutrientes essenciais para a sua sobrevivência. Também atuam de forma mais direta através da produção de metabolitos que são prejudiciais aos seus competidores, como peptídeos antibacterianos.

Reforço das defesas naturais

As bactérias comensais também nos protegem, reforçando a barreira intestinal. Estimulam a produção de muco e de moléculas defensivas, como os anticorpos IgA, e ativam a substituição de células epiteliais intestinais e a formação de junções apertadas, mantendo a impermeabilidade da barreira física.1,2,3

Efeito no sistema imunitário intestinal

Por último, durante os primeiros anos da nossa vida, a microbiota intestinal participa na maturação do sistema imunitário. Por exemplo, a flora intestinal estimula o desenvolvimento de células T-helper 17 (Th17),4 através de um processo baseado na secreção de moléculas que podem atravessar o epitélio intestinal e interagir com recetores específicos da superfície celular. Esta ação não se limita à defesa imunitária dos intestinos; a microbiota parece ser capaz de influenciar as respostas a todos os tipos de ameaças (por exemplo, infeções respiratórias).5

Efeito Barreira

 

Fontes
1. Jakobsson HE, Rodriguez-Pineiro AM, Schutte A, et al. The composition of the gut microbiota shapes the colon mucus barrier. EMBO Rep 2015 ; 16 : 164-77.
2. Seth A, Yan F, Polk DB, Rao RK. Probiotics ameliorate the hydrogen peroxide-induced epithelial barrier disruption by a PKC- and MAP kinase-dependent mechanism. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol 2008 ; 294 : G1060-1069.
3. Reikvam DH, Erofeev A, Sandvik A, et al. Depletion of murine intestinal microbiota: effects on gut mucosa and epithelial gene expression. PLoS One 2011 ; 6 : e17996.
4. Caballero S, Pamer EG.: Microbiota-mediated inflammation and antimicrobial defense in the intestine. Annu Rev Immunol. 2015;33:227–56. 10.
5. Denny JE, Powell WL and Schmidt NW (2016) Local and Long-Distance Calling: Conversations between the Gut Microbiota and Intra and Extra-Gastrointestinal Tract Infections. Front. Cell. Infect. Microbiol. 6:41.

A começar pelos alimentos que ingerimos, a microbiota intestinal desempenha uma função vital através da produção de nutrientes essenciais.

A principal função do intestino é recuperar os nutrientes dos alimentos para abastecer funções metabólicas que geram a energia necessária para os processos vitais. A microbiota intestinal participa muito ativamente no metabolismo. Para o fazer, a flora intestinal usa componentes dos alimentos que chegam ao cólon (principalmente hidratos de carbono e proteínas não digeridas no intestino delgado). Divide-os em moléculas mais pequenas, algumas das quais o organismo pode assimilar (catabolismo), ou usar como blocos de construção para sintetizar novas moléculas, que podem também ser úteis (anabolismo).

Vitaminas, ácidos gordos, aminoácidos...

As bactérias da microbiota intestinal fornecem vitaminas, como a menaquinona (vitamina K2), cobalamina (vitamina B12) e biotina (vitamina B7), ácidos gordos de cadeia curta (acetato, propionato, butirato), que desempenham muitas funções (por exemplo, o acetato é um precursor do colesterol) e aminoácidos essenciais, que são aminoácidos de cadeia ramificada (leucina, isoleucina e valina).1
Todos esses metabolitos são parcialmente absorvidos pela parede intestinal e depois transportados pela corrente sanguínea para os órgãos que deles precisam.
Nem todas estas bactérias têm as mesmas capacidades anabólicas e catabólicas. A composição da microbiota intestinal, que varia entre os indivíduos, contribui para a diversidade dos metabolismos humanos e a variedade de efeitos dos diferentes programas dietéticos.2

Fontes
1. Turroni F, Ribbera A, Foroni E, van Sinderen D, Ventura M. Human gut microbiota and bifidobacteria: from composition to functionality. Antonie Van Leeuwenhoek. 2008;94(1):35–50
2. Sonnenburg J.L., Backhed F. Diet-microbiota interactions as moderators of human metabolism. Nature.2016;535(7610):56–64

Patologias

A disbiose pode causar várias doenças com impacto em diferentes orgãos.

Modular a microbiota

Uma modulação da microbiota para um reequilíbrio é possível. Existem 5 processos no presente.

  • Probióticos

    A OMS define probióticos como “microrganismos vivos que, quando administrados em quantidades adequadas, conferem um benefício à saúde do hospedeiro”.
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  • Prebióticos

    Os prebióticos são substratos que promovem o crescimento de bactérias. São, portanto, essenciais para o equilíbrio da microbiota.
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  • Simbióticos

    Os simbióticos são produtos que combinam prebióticos e probióticos para aumentar os benefícios da microbiota.
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  • Transplantes fecais

    O transplante fecal consiste em implantar uma microbiota saudável através de entradas naturais num doente por forma a restabelecer o seu ecossistema microbiano.
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  • Modulação nutricional

    A composição da microbiota intestinal varia de acordo com o alimento ingerido, com consequências para o metabolismo geral.
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As várias microbiotas

Microbiota intestinal

A microbiota intestinal é um órgão por si só.
Graças à metagenómica está melhor caracterizada e conta-nos gradualmente os seus segredos. Sendo altamente diversificada, vive em estreito relacionamento com o seu hospedeiro. Formada desde o nascimento, é específica de cada indivíduo e cumpre diferentes funções dentro do corpo: efeito barreira, funções tróficas, metabólicas e imunitárias, etc., além de outras que ainda têm de ser esclarecidas.

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Microbiota vaginal

A microbiota vaginal é um ecossistema constituído por microrganismos, em que predomina o género Lactobacillus. O seu equilíbrio é frágil e mudanças na sua composição causam infeções.

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Microbiota ORL

A microbiota ORL é uma microbiota extremamente diversificada, que se assume incluir pelo menos 700 espécies diferentes.

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Microbiota Cutânea

A microbiota cutânea é extremamente diversificada. A sua composição varia de acordo com a zona cutânea e entre indivíduos, e seu desequilíbrio está associado a doenças de pele.

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Microbiota Pulmonar

A microbiota pulmonar foi desconhecida durante muito tempo, já que era comumente aceite que os pulmões saudáveis eram estéreis. Este paradigma foi posto em dúvida com a descoberta dos vários tipos de microbiota humana.

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Microbiota Urinária

A microbiota urinária foi descoberta muito recentemente e só agora começou a ser descrita. Desequilíbrios nesta flora podem estar associados a problemas no trato urinário.

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Biocodex Microbiota Institute

Biocodex Microbiota Institute: um lider internacional em Microbiota

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