MICROBIOTA, FATORES AMBIENTAIS E FATORES DO HOSPEDEIRO NA SAÚDE E NA DOENÇA

O microbioma intestinal tem sido associado a um grande número de doenças, mas ainda não é claro como deve ser definido um microbioma saudável ou pouco saudável. Um grande estudo que foi desenvolvido em holandeses (OP178 R Gacesa et al.) demonstrou padrões microbianos comuns a várias doenças, incluindo doença inflamatória intestinal (DII), síndrome do intestino irritável (SII), asma, diabetes e perturbações mentais), tornando possível definir grupos de micróbios e funções intestinais ligados à saúde e à doença. Especificamente, verificou-se que o microbioma associado às doenças era caracterizado por um aumento significativo da prevalência e abundância de agentes patogénicos oportunistas dos géneros Clostridium, Gordonibacter e Eggerthella, devido a uma redução do catabolismo dos hidratos de carbono, da síntese de aminoácidos e vitaminas, e do aumento da síntese de ácidos gordos de cadeia longa. Por outro lado, o microbioma saudável mostrou uma grande abundância de comensais produtores de butirato dos géneros Alistipes, Roseburia, Faecalibacterium e Butyrivibrio. Os autores também mostraram que o microbioma foi principalmente moldado pelo ambiente e estilo de vida e, por conseguinte, concluíram que as alterações através da melhoria da dieta, dos estilo de vida e do ambiente, bem como o uso de probióticos podem ser defendidos para melhorar a saúde em geral. Além disso, um estudo de acompanhamento longitudinal (OP201 L Chen et al.) destacou que as alterações microbianas ao longo do tempo parecem ser impulsionadas por exposições ambientais e podem afetar a saúde metabólica do hospedeiro.

A MICROBIOTA NAS DOENÇAS INTESTINAIS

A restrição da lactose é a base do tratamento para evitar queixas gastrointestinais (GI) nos indivíduos que têm má absorção de lactose devido a deficiência de lactase. No entanto, a gravidade dos sintomas intestinais, como flatulência, inchaço e diarreia, após a ingestão de lactose varia substancialmente, e a razão para tal permanece pouco clara. Através de análises do projeto holandês Microbioma (OP177 MDF Brandao Gois et al.), foi demonstrado que existe um papel mediador e plausível do microbioma intestinal, na relação da ingestão de lacticínios e da ocorrência de sintomas intestinais em indivíduos com deficiência de lactase;e em particular, o género Bifidobacterium foi considerado de potencial relevância. Assim, a modulação da composição da microbiota intestinal pode influenciar a sensibilidade aos produtos lácteos em indivíduos com má absorção de lactose.

Ainda que os mecanismos exatos que explicam os sintomas GI relacionados com os alimentos em pacientes com SII permaneçam pouco claros, mas sabe-se que diferentes ajustes dietéticos melhoram os sintomas GI em certos pacientes. Uma análise post-hoc de um ensaio clínico publicado anteriormente (P0786 E Colomier et al.) revelou padrões de fatores psicológicos, nutricionais e microbianos que podem prever a resposta ao tratamento tanto à dieta tradicional NICE (National Institute for Health and Care Excellence) pour le SII et au régime pauvre en oligo-, di-, monosaccharides et polyols fermentescibles (FODMAP, Fermentable Oligo-, Di-, Monosaccharides, and Polyols) para a SII como à dieta com baixo teor de Oligo-, Di-, Monossacarídeos e Polióis Fermentáveis (FODMAP) para sintomas específicos. Isto indica que será possível, num futuro próximo, a personalização individual dos conselhos de tratamento dietético na SII.

Os micróbios intestinais e os seus metabolitos estão envolvidos na fisiopatologia de uma série de doenças intestinais, incluindo a SII e a DII, com vários resumos na semana UEG 2020 a destacar este facto. Na DII, um grande estudo de coorte confirmou a presença de disbiose intestinal tanto na colite ulcerosa (CU) como na doença de Crohn (DC) (OP002 A Vich Vila et al.), e que se traduzno perfil metabólico fecal, que pode ser utilizado como um potencial biomarcador para distinguir entre DII e não DII e entre CU e DC. Especificamente, os metabolitos relacionados com a síntese de esfingolipídos foram aumentados na DII, enquanto que os metabolitos de ácidos gordos foram diminuídos. Além disso, num estudo de prova de conceito (OP045 L Oliver et al.), uma combinação de quatro marcadores de microbioma (Faecalibacterium prausnitzii e um dos seus fitologrupos (PHG-II), Ruminococcus sp. e Methanobrevibacter smithii) podem prever a resposta do tratamento ao anti-TNF com um valor preditivo positivo de 100% e um valor preditivo negativo de 75%. Deste modo, as análises do microbioma podem ser utilizadas para personalizar o tratamento na DII futuramente. O papel da microbiota intestinal na SII foi destacado em vários resumos, incluindo um estudo de apoio aos bons efeitos a longo prazo do transplante microbiano fecal na SII (OP059 M El-Salhy et al.), e está associado a alterações no perfil bacteriano fecal e de ácidos gordos de cadeia curta e a aumento das células enteroendócrinas (P0783 M El Salhy et al.). Além disso, outro estudo demonstrou um perfil microambiental intestinal distinto na SII com uma ligação ao hábito intestinal predominante do paciente (P0651 C Iribarren et al.), com a separação entre a SII e a saúde e entre os subtipos de SII (SII com diarreia versus SII com prisão de ventre) sendo na sua maioria impulsionada por metabolitos envolvidos, por exemplo, no metabolismo de aminoácidos e em determinadas funções celulares e moleculares. O papel que os micróbios desempenham parece ser mais importante do que a composição em si. Discutiram-se modelos animais de relevância para a fisiopatologia da SII. Osestudos destacaram a importância da microbiota intestinal para o desenvolvimento de interações anormais cérebro- intestino (P0052 M Constante et al.), bem como o papel do stress na indução de disbiose intestinal e hipersensibilidade visceral (OP056 C Petitfils et al.). Estes estudos são de grande relevância para a nossa compreensão das interações intestino-cérebro na SII e do papel dos micróbios intestinais e dos seus metabolitos nestas interações, enquadrando- se o conceito de que a SII e outros distúrbios GI funcionais são agora chamados distúrbios das interações intestino- cérebro.

A MICROBIOTA NAS DOENÇAS EXTRAINTESTINAIS

Por último, outros estudos focados no microbioma intestinal e em doenças extraintestinais foram analisados. Demosntrou- se que as alterações do microbioma intestinal tanto em recetores de transplante renal como hepático (OP180 JC Swarte et al. et OP112 y Li et al.). Os pacientes com doença renal em fase terminal caracterizavam-se por uma baixa diversidade microbiana intestinal, aumento dos fatores de virulência e genes de resistência aos antibióticos. A diversidade microbiana diminuiu ainda mais após o transplante renal e a composição da microbiota intestinal não sendo restaurada. Além disso, os imunossupressores tiveram um efeito profundo na composição da microbiota intestinal. Os autores admitiram que estas alterações poderiam ter implicações de grande alcance para o resultado do transplante renal. Conclusões semelhantes relativas à diversidade microbiana, composição da microbiota intestinal e efeito dos agentes imunossupressores também foram observadas nos recetores de transplante hepático, e de forma intrigante, a diversidade microbiana foi associada à sobrevivência pós transplante hepático, revelando, por conseguinte, um novo potencial biomarcador ou alvo terapêutico.

Covid-19 é uma doença respiratória causada por um novo coronavírus (SARSCoV 2) e ainda hoje afeta dezenas de milhões de pessoas em todo o mundo. Embora a maioria dos doentes com Covid-19 apresente sintomas respiratórios, 20% deles apresentam sintomas gastrointestinais (GI), incluindo diarreia [1], o que sugere que o trato digestivo é um local extrapulmonar de expressão da doença e infeção por SARS-CoV-2. Além disso, a Covid-19 apresenta um largo espectro de gravidade da doença, variando desde assintomática, ligeira, grave, e até crítica, resultando em insuficiência respiratória ou mesmo em morte [2].

O trato GI é o maior órgão imunitário do ser humano, desempenhando papéis críticos na defesa do hospedeiro contra infeções patogénicas. Triliões de microrganismos vivem e colonizam o intestino humano - bactérias, fungos, vírus, e outras formas de vida que são coletivamente conhecidas como a microbiota -, regulando a imunidade do hospedeiro. Por conseguinte, é importante compreender se a microbiota intestinal modula a suscetibilidade e gravidade da infeção por SARS-CoV-2, bem como o impacto da infeção por SARS-CoV-2 na Mdo hospedeiro e o seu efeito a longo prazo a jusante na saúde humana.

A microbiota bacteriana e a Covid-19

Os doentes que contraíram Covid-19 tiveram alterações significativas no microbioma bacteriano intestinal em comparação com indivíduos saudáveis, caracterizadas pelo esgotamento de organismos comensais benéficos e enriquecimento de agentes patogénicos oportunistas no intestino (Figura 1) [3]. O esgotamento dos simbiontes intestinais persistiu mesmo após a resolução da Covid-19. A abundância de linha de base (na hospitalização) das bactérias Coprobacillus, Clostridium ramosum e Clostridium hathewayi mostrou uma correlação positiva com a gravidade da Covid-19, ao passo que se verificou uma correlação inversa entre a abundância de Faecalibacterium prausnitzii (conhecida como bactéria anti-inflamatória) e a gravidade da doença.

ASARS-CoV-2 utiliza o recetor da enzima conversora da angiotensina 2 (ACE2) para entrar no hospedeiro e este recetor apresenta uma expressão elevada tanto no trato respiratório como gastrointestinal [4]. A ACE2 é importante no controlo da inflamação intestinal e da ecologia microbiana intestinal [5]. Quatro espécies de Bacteroides, B. dorei, B. thetaiotaomicron, B. massiliensis e B. ovatus, foram descritas como estando inversamente associadas à expressão da ACE2 em intestino murino [6]. Curiosamente, a sua abundância no microbioma fecal também mostrou uma correlação inversa com a carga viral fecal SARS-CoV-2 em doentes com Covid-19 durante o curso da doença. Estes achados sugerem que a GM bacteriana humana é afetada pela Covid 19 e pode calibrar a defesa do hospedeiro contra a infeção por SARS-CoV-2.

O microbioma fúngico e a covid-19

O trato GI também alberga um grande número de fungos, coletivamente conhecidos como microbioma (microbioma fúngico), que demonstraram estar implicados de forma causal na montagem e desenvolvimento imunitário da MI [7]. Os doentes com Covid 19 também tinham micobiomas intestinais alterados, caracterizados pelo enriquecimento de Candida albicans e configurações altamente heterogéneas de micobiomas (Figura 1) [8]. A diversidade do micobioma fecal em doentes com Covid 19 na alta foi 2,5 vezes maior do que a dos indivíduos saudáveis. Agentes patogénicos fúngicos oportunistas, Candida albicans, Candida auris e Aspergillus flavus, estavam altamente presentes nas fezes dos doentes com Covid-19 durante o curso da doença. Foram detetados dois agentes patogénicos fúngicos associados a sintomas respiratórios, Aspergillus flavus e Aspergillus niger, em amostras fecais de um subconjunto de doentes com Covid-19, mesmo após a resolução da doença. Micobiomas intestinais instáveis e disbiose prolongada persistiram em aproximadamente 30% dos doentes com Covid-19.

O viroma intestinal e a Covid-19 

Através da sequenciação viral do RNA de shotgun, foi encontrada uma assinatura de infeção viral intestinal ativa em 47% dos doentes com Covid-19, mesmo na ausência de sintomas gastrointestinais e após a depuração respiratória do SARS-CoV-2 [9], o que sugere uma infeção “quiescente” por SARS-CoV-2 no trato gastrointestinal e potencial risco de transmissão fecal-oral. Os doentes com tal atividade gastrointestinal do SARS CoV-2 albergaram composições e funções GM anormais, caracterizadas por uma elevada abundância de agentes patogénicos oportunistas e uma maior capacidade de biossíntese de nucleótidos e aminoácidos e metabolismo de hidratos de carbono (glicólise) [9].

O trato GI humano também alberga abundantes membros virais/fágicos coletivamente conhecidos como o viroma intestinal. Os doentes com Covid-19 tinham sub-representação do vírus do mosqueado ligeiro da pimenta (vírus RNA) e múltiplas linhagens de bacteriófagos (vírus DNA) e enriquecimento de vírus DNA eucarióticos derivados do ambiente em amostras fecais, em comparação com indivíduos não-Covid 19 (Figura 1) [10]. O viroma fecal na infeção por SARS-CoV-2 mostrou mais capacidades de codificação genética associada ao stress, inflamação e virulência. Na linha de base do doente, abundância fecal do vírus RNA, vírus da mancha clorótica da pimenta e múltiplas espécies de bacteriófagos mostraram uma correlação inversa com a gravidade da Covid-19. Estes vírus também estiveram inversamente associados a níveis sanguíneos de proteínas pró-inflamatórias, glóbulos brancos e neutrófilos, o que indica que os vírus residentes no intestino poderiam afinar a resposta imunitária do hospedeiro à infeção por SARS-CoV-2. Entre as espécies de vírus DNA associados à gravidade da Covid-19, 40% das espécies mostraram correlação inversa com a idade, o que pode estar subjacente à observação de que os indivíduos idosos correm um risco maior para a Covid-19 manifestamente mais grave.

O QUE É QUE JÁ SABEMOS SOBRE ISTO?

A proporção de subnutrição crónica com atraso do crescimento é de 25% em lactentes que tiveram mais de 5 episódios de diarreia. Estas infeções intestinais recorrentes resultam em DEA, um distúrbio caracterizado por atrofia vilosa que combina uma redução da superfície intestinal e das capacidades de absorção, alteração da barreira intestinal e inflamação da mucosa. Dados mais recentes sugerem que a disbiose da microbiota do trato gastrointestinal superior pode estar presente na DEA.

QUAIS SÃO AS PRINCIPAIS CONCLUSÕES DESTE ESTUDO?

Este estudo incluiu 110 lactentes com uma idade média de 18 meses, de Dhaka, Bangladesh, que tinham subnutrição crónica eatraso no crescimento, e que foi definida uma intervenção nutricional. As biopsias duodenais confirmaram a presença de DEA em 80 deles. A microbiota aspirada duodenal de 36 destes lactentes foi analisada; um grupo de 14 de taxa de bacterianos estava presente em mais de 80% desta população e estavam negativamente correlacionadas com a relação comprimento/idade (r = - 0,049, p = 0,003) (Figura 1). O estudo proteómico das biopsias duodenais mostrou uma correlação positiva entre estes 14 de taxa e 10 proteínas, incluindo 2 peptídeos antimicrobianos, um marcador de inflamação intestinal (LCN2), e uma correlação negativa com 10 proteínas produzidas pelos enterócitos (Figura 2).

Dos 80 lactentes com DEA, o estudo proteómico do plasma mostrou uma forte correlação positiva com REG3A e LCN2.

A comparação da microbiota fecal dos lactentes com EED com 27 controlos revelou um aumento significativo da bactéria do género Veillonella, com elevada correlação com as proteínas duodenais implicadas na inflamação gastrointestinal.

Após a cultura de 39 estirpes bacterianas de aspirados duodenais de lactentes com disfunção entérica ambiental, incluindo 11 dos 14 de taxa, foram administrados por sonda oral a ratinhos que tinham sido alimentados com uma dieta semelhante à de um lactente de 18 meses de Dhaka. Vinte e três destas bactérias estavam presentes com uma abundância relativa > 0,1% em pelo menos uma parte do intestino. Os ratinhos de controlo receberam a microbiota cecal de ratinhos criados convencionalmente por sonda oral. Em contraste com os ratinhos de controlo, os ratinhos que receberam bactérias de “disfunção entérica ambiental” apresentaram infiltração de células mononucleares inflamatórias na lâmina própria do intestino delgado, além de anomalias epiteliais e distorção arquitetónica com criptas alongadas. Estas anomalias localizavam-se em placas no intestino delgado, mas não se estendiam ao cólon.

Do ponto de vista funcional, os resultados mostraram nestes ratinhos um aumento da expressão do mRNA dos peptídeos antimicrobianos (Reg3b e Reg3g), um aumento de uma metaloproteinase (MMP8) e uma redução das proteínas de junção estanque codificadoras do mRNA. Estas alterações da resposta imunitária inata e da barreira epitelial da mucosa podem explicar a translocação bacteriana sistémica para o baço (Escherichia coli e Enteroccocus hirae).

O QUE É QUE JÁ SABEMOS SOBRE ISTO?

A síndrome do intestino irritável (SII) é um distúrbio observado em pacientes em todo o mundo, caracterizada por dor ou desconforto abdominal recorrente. Ocorrendo principalmente nas mulheres, a SII está associada a alterações na forma ou frequência das fezes e é a forma desta última que define os subconjuntos da SII: SII com obstipação (SII-C), SII com diarreia (SII-D) ou SII com hábitos intestinais mistos (SII-M).

A patogénese da SII envolve alterações na motilidade gastrointestinal, secreção intestinal, hipersensibilidade visceral e permeabilidade intestinal, podendo todas elas ser modificadas pelo microbioma intestinal [2]. Além disso, os sintomas da SII são influenciados pela dieta, pela genética do hospedeiro e pelo ambiente, que também são conhecidos por modularem o microbioma intestinal humano [2]. A evidência experimental que apoia o papel do microbioma intestinal na SII baseiase em estudos de transplante em ratinhos, paciente-para-gnotobiótico que reproduziram determinados sintomas associados à SII-C e SII-D (tempo de trânsito, sensação de dor, permeabilidade intestinal...) [3]. No entanto, na ausência de modelos animais robustos para o estudo da SII são necessários, inclusive estudos em seres humanos para determinar as interações entre o microbioma intestinal e as vias patológicas específicas Os estudos da SII em seres humanos são limitados em geral pela utilização de amostragem transversal e pela não estratificação em subconjuntos de pacientes, o que se reflete na falta de concordância nos resultados obtidos no grande número de estudos sobre o microbioma [4].

A influência bem descrita do trânsito gastrointestinal no microbioma intestinal aumenta ainda mais a variabilidade dos estudos. Além disso, a SII, em comum com outras doenças gastrointestinais crónicas, caracteriza-se por períodos de remissão e exacerbação dos sintomas pelo que, por conseguinte, a amostragem transversal não consegue ter em conta as flutuações da doença ao longo do tempo. Por último, as diferenças inerentes à fisiologia do hospedeiro entre seres humanos e animais têm sido um obstáculo ao progresso na nossa compreensão dos papéis mecanicistas do microbioma intestinal na SII. Os autores realizaram um estudo longitudinal em subconjuntos de pacientes com SII, integrando medições multiómicas, incluindo o metagenoma microbiano, o transcriptoma do hospedeiro e o metiloma com avaliação das funções das células hospedeiras. Isto revelou mecanismos específicos do subconjunto da SII induzidos por metabolismo microbiano deficiente, que correspondiam a alterações simultâneas na fisiologia do hospedeiro.

QUAIS SÃO AS PRINCIPAIS CONCLUSÕES DESTE ESTUDO?

Aqui, os autores realizaram um estudo prospetivo longitudinal observacional com análise multiómica do microbioma intestinal e das células hospedeiras. Os indivíduos saudáveis foram comparados com pacientes com SII-C e SII-D. Numtotal de 77 participantes que forneceu pelo menos uma amostra de fezes (foram obtidas um total de 474 amostras de fezes), 42 dos participantes efetuaram uma sigmoidoscopia para a realização de biopsias do cólon. A fim de identificar os fatores microbianos que causam os sintomas específicos de cada um dos subconjuntos da SII, foi realizada uma sequenciação metagenómica e uma análise metabólica nas amostras de fezes. Realizou-se uma análise metabolómica e ensaios de citocinas em amostras de soro. Por último, realizaram-se 16 sequenciações de S, e análises metabolómicas, transcriptómicas e metilómicas debiopsias do cólon. Os autores identificaram diferenças na composição e diversidade da microbiota intestinal entre indivíduos saudáveis e pacientes com SII-C ou SII-D.

A análise metabolómica das fezes revelou níveis aumentados de triptamina, um metabolito de triptofano produzido por determinadas bactérias intestinais, em pacientes com SII-D (Figura 1). Como a triptamina acelera o trânsito devido a uma ação sobre o recetor de serotonina, 5-HT4, sugere- se que poderia ter um papel no fenótipo destes pacientes. Do mesmo modo, a proporção de ácidos biliares primários foi maior nos pacientes com SII-D, um sinal de transformação deficiente dos ácidos biliares pela microbiota. Experiências in vitro sugerem que os ácidos biliares primários aumentam a secreção no cólon e poderiam também participar no fenótipo.

Por último, a integração de dados multiómicos identificou um novo mecanismo potencial para a SII. Os resultados sugerem que nos pacientes com SII há uma degradação crescente dos nucleótidos purínicos e da hipoxantina em particular, pela microbiota e pelas células hospedeiras, o que induz o stress no cólon. Sugere-se que isto poderia levar a uma resposta compensatória com um aumento na recuperação da purina. Os níveis baixos de nucleótidos purínicos poderiam levar a uma fonte de energia reduzida para o epitélio da mucosa e a uma capacidade reduzida para a reparação da mucosa intestinal, o que poderia contribuir parcialmente para a fisiopatologia da SII.

QUAIS SÃO AS CONSEQUÊNCIAS PRÁTICAS?

Estes dados sugerem um papel da microbiota intestinal na fisiopatologia da SII, com diferenças entre a SII-C e a SII-D. Além disso, estes resultados apontam para o papel potencial de uma deficiência em nucleótidos purínicos, em particular através de um consumo excessivo de hipoxantina pela microbiota e pelas células hospedeiras. Estes resultados apontam o caminho para tratamentos que estimulam a produção de hipoxantina microbiana ou que inibem localmente a xantina oxidase no intestino.

MICROBIOTA INTESTINAL E A BARREIRA INTESTINAL

A microbiota intestinal é constituída por uma primeira barreira que protege a mucosa intestinal dos agentes patogénicos. Este complexo ecossistema habita de forma estável no trato gastrointestinal e limita o acesso aos nichos do intestino bem como aos nutrientes necessários para a multiplicação das bactérias exógenas do intestino através do fenómeno de“resistência à colonização” [1] (Figura 1). Os enterócitos, que asseguram uma barreira física entre o lúmen intestinal e o hospedeiro, absorvem a água e os nutrientes, e segregam péptidos antimicrobianos PAM (RegIIIg, b-defensins e cathelicidin) [2]. Graças ao reconhecimento dos padrões moleculares associados aos microrganismos (Microbe-Associated Molecular Patterns, MAMP) por recetores específicos (incluindo os Toll-Like-Receptors, TLR), estas células serão capazes de traduzir o sinal em citocinas e quimiocinas para assinalar uma infeção e recrutar as células imunitárias (Figura 2). As células de Paneth participam na resistência à colonização ao segregarem também PAM (lisozima, a-defensinas, RegIIIg) [2]. As células caliciformes – secretoras de muco – e as células M têm a capacidade de fazer passar antigénios intactos e aleatoriamente capturados no lúmen intestinal a partir das bactérias comensais, dos agentes patogénicos ou dos antigénios alimentares. Estas serão, em seguida, preparados pelas células dendríticas (CD) e apresentados às células da imunidade adaptativa. Esta função é essencial para a tolerância intestinal e a indução das respostas imunitárias da mucosa [2]: um equilíbrio entre respostas pró- e anti-inflamatórias que ocorrem, de forma permanente (Figura 2). Tudo isto foi demonstrado em modelos murinos de colite induzida e em ratos com depleção de recetores TLR: a ausência de microbiota ou de reconhecimento desta reduz a proliferação das células epiteliais intestinais ou a reparação da barreira [2]. Por último, o muco também proporciona proteção através da captura dos PAM que manterão os agentes patogénicos afastados do epitélio. Num modelo de rato deficiente em Muc2 (um gene que codifica uma das proteínas que compõem o muco), observa-se um aumento na translocação de bactérias comensais e estes animais desenvolvem doenças inflamatórias intestinais [3].

DIÁLOGO ENTRE A MICROBIOTA INTESTINAL E O SISTEMA IMUNITÁRIO INATO

Entre os atores do sistema imunitário inato envolvidos na homeostase intestinal, as células apresentadoras de antigénios (CPA), tais como os macrófagos (Mj) e as CD têm um papel importante. Os Mj e as CD sintetizam a IL-10 e, assim, promovem a diferenciação em Treg [4], bem como a maturação dos linfócitos Th17 através do envolvimento de bactérias comensais: as bactérias segmentadas filamentosas (Segmented Filamentous Bacteria, SFB). Estas bactérias têm a particularidade de aderir às células epiteliais intestinais, levando a uma estimulação ativa do sistema imunitário [5] (Figura 3). Um estudo mostra que a colonização de ratos por estas SFB induz a diferenciação de Th17 e exerce, assim, uma proteção contra o Citrobacter
rodentium (equivalente murino dos EPEC e EHEC). Esta proteção é atribuída à capacidade a maturação dos linfócitos Th17 uma citocina conhecida
por estimular a síntese dos PAM [6]. As CD, por outro lado, são capazes de fagocitar bactérias presentes no lúmen intestinal graças a uma extensão das suas dendrites entre as células epiteliais. Estas bactérias comensais são, em seguida, transportadas até aos gânglios linfáticos mesentéricos para induzir a produção de IgA segregada pelos plasmócitos [1].

As células linfoides inatas (Innate Lymphoid Cells, ILC) também desempenham um papel importante na homeostase intestinal através da sua capacidade de iniciar e orientar as respostas imunitárias intestinais. Em particular, as ILC de tipo 3 (ILC3) têm um lugar especial na interação com a microbiota intestinal. Através da síntese da IL-22, estas células estimulam a produção de muco, de PAM, bem como a secreção de quimiocinas e o recrutamento de células polimorfonucleares (PMN) (Figura 2) [1].

DIÁLOGO ENTRE A MICROBIOTA E O SISTEMA IMUNITÁRIO ADAPTATIVO

A maturação final do sistema imunitário adaptativo é caracterizada pelo povoamento da mucosa intestinal com linfócitos maduros efetores T pró-inflamatórios (Th17), anti-inflamatórios (Treg) e linfócitos B (Figura 2). Para além dos efeitos sobre os macrófagos e a diferenciação dos Th17, as SFB estimulam também o desenvolvimento dos órgãos linfoides e participam na diferenciação dos linfócitos B em plasmócitos produtores de IgA que conterão as bactérias patogénicas no muco [5]. Outras bactérias comensais podem estimular as respostas imunitárias adaptativas: uma mistura de 17 estirpes de Clostridia, isolada de uma amostra fecal humana e introduzida em ratos induz uma resposta anti-inflamatória ao estimular os Treg [7]. Faecalibacterium prausnitzi também foi identificado pela sua ação anti-inflamatória in vitro e in vivo ao atuar sobre o fator NF-kB, as CD e Mj que segrega IL-10 e promove a diferenciação dos Treg à custa dos Th17 [8]. Entre os Bacteroidetes, Bacteroides fragilis e B. thetaiotaomicron foram também descritos como exercendo uma atividade anti-inflamatória. B. fragilis sintetizando um polissacarídeo A (PSA) que suprime a produção pró-inflamatória de IL 17, e estimula a secreção anti-inflamatória de IL-10 (Figura 3). Num modelo específico de colite induzida por Helicobacter hepaticus, o PSA estimula o desenvolvimento dos órgãos linfoides, estimula o linfócito Treg e protege os ratos [9].

METABOLITOS MICROBIANOS: MEDIADORES
IMPORTANTES DO DIÁLOGO ENTRE A MICROBIOTA E A IMUNIDADE ADAPTATIVA

Os ácidos gordos de cadeia curta (AGCC), os metabolitos derivados do triptofano e os sais biliares são os principais metabolitos derivados da microbiota intestinal que exercem um efeito protetor contra as infeções [9, 10]. Sabe-se que o butirato, o propionato e o succinato têm ações na homeostase intestinal, secreção do muco, e também nas diferentes células do sistema imunitário. O butirato exerce, entre outros, efeitos anti-inflamatórios e antimicrobianos. Esta ação é mediada pelos recetores acoplados às proteínas G (GPR) encontrados em células epiteliais e macrófagos [9]. F. prausnitzi é um grande produtor de butirato, o que pode explicar em parte o seu efeito anti-inflamatório. De facto, inibe a ativação de NFkB e, assim, inibe a síntese de citocinas pró-inflamatórias IFN-g, TNF-a, IL-1b, IL-8 pelos enterócitos (Figura 3). Também induz modificações metabólicas e epigenéticas (através das histonas desacetilases HDAC) dos macrófagos em ratos, amplificando assim as suas atividades antimicrobianas in vitro e in vivo [11]. As bactérias comensais também podem metabolizar o triptofano e produzir substâncias antimicrobianas. Assim, os Lactobacilos utilizam-no como fonte de energia para sintetizar um indol que se liga aos recetores de hidratos de carbono arílicos (AhR) presentes nas ILC3. AhR induzirá a secreção de IL-22 pelas ILC e, subsequentemente, a secreção de AMP e induzirá a proteção contra infeções [9].

DIÁLOGO MICROBIOTASISTEMA IMUNITÁRIO INTESTINAL PARA SE PROTEGER CONTRA INFEÇÕES VIRAIS

Entre os vírus entéricos, o norovírus e o rotavírus estão as principais causas de gastroenterites [12]. Os vírus entéricos infetam diferentes tipos celulares: os enterovírus 71 infetam especificamente as células caliciformes, enquanto o tropismo dos rotavírus é dirigido principalmente para os enterócitos [13] (Figura 4A). A microbiota intestinal atua como uma barreira contra as infeções virais entéricas. Os vírus evoluíram e adaptaram-se ao seu hospedeiro para desenvolver mecanismos que lhes permitem passar a barreira intestinal e escapar à imunidade de barreira: de facto, é difícil infetar efetivamente, por via oral, os ratos com vírus entéricos humanos [13]. A penetração do vírus no enterócito resulta na secreção do interferão (IFN) de tipo III. A deteção viral pode induzir a IL-la que ativa as ILC3 para produzir IL-22. Esta IL protege contra infeções virais entéricas e atua sinergicamente com os IFN de tipo III para induzir a expressão de efetores antivirais e de IL-15. O reconhecimento viral pelos TLR-3 leva à ativação da via NF-kB e também à produção de IL-15. A IL-15 ativa os linfócitos citotóxicos (células NK). Os vírus que atravessaram a barreira intestinal induzem a produção de IFN tipo I pelos macrófagos na lamina propria (Figura 4B). Alguns vírus entéricos (rotavírus, reovírus enterovírus) são capazes de se ligar às bactérias intestinais, promovendo a penetração nas células epiteliais intestinais [13]. As SFB, que permitem uma renovação epitelial, resultam na proteção contra a infeção pelo rotavírus em ratos ao expulsarem as células infetadas [14]. Os ácidos biliares metabolizados pela microbiota intestinal também desempenham um papel ao protegerem o intestino delgado (mas não o cólon) contra a infeção aguda pelo norovírus em ratos, promovendo a produção de IFN de tipo III a nível do intestino delgado [15].

Desde 2015, a OMS organiza todos os anos a World AMR Awareness Week (sidenote: World Antimicrobial Awareness Week Semana Mundial para a Utilização Adequada dos Antimicrobianos Aprofundar: https://www.who.int/campaigns/world-antimicrobial-awareness-week/2021 ) . Objetivo? Sensibilizar os profissionais de saúde e o público em geral sobre a utilização adequada de antimicrobianos para combater a resistência aos antibióticos (sidenote: A resistência aos antibióticos ) . Os autores contribuem com novos conhecimentos sobre os mecanismos através dos quais a resistência aos antibióticos se propaga pelo mundo. O problema é atualmente mais grave nos países detentores de rendimentos médios ou baixos. Além disso, a capacidade de um gene de resistência se espalhar através das viagens depende do contexto (sidenote: Prevalência do gene de resistência na região, bactérias portadoras do gene e presença de elementos genéticos móveis na proximidade dele que possam promover a sua propagação ) . Portanto, os investigadores procuraram avaliar se as viagens internacionais para certos países onde a resistência a determinados antibióticos é muito elevada poderia facilitar a sua disseminação para regiões mais protegidas.

As viagens internacionais promovem a aquisição de genes de resistência

Para confirmarem esta hipótese, os referidos investigadores recorreram a um grupo de 190 viajantes dinamarqueses (média de idades: 50,7 anos) oriundos da coorte COMBAT (Carriage Of Multiresistant Bacteria After Travel). Os membros desse grupo foram divididos em 4 subgrupos de acordo com seu local de estadia em zonas com elevada prevalência de resistência a antibióticos: Sudeste Asiático, Sul da Ásia, Norte de África e África Oriental. Foi colhida uma amostra fecal de cada um dos participantes imediatamente antes e depois das respetivas viagens, que tiveram entre 1 semana e 3 meses de duração.

A equipa combinou a utilização de ferramentas de sequenciação shotgun, metagenómica funcional e modelagem estatística para analisar minuciosamente o resistoma intestinal dos participantes. Comparando as amostras antes e depois das viagens, descobriu-se um aumento no número de genes de resistência a antibióticos no regresso dessas viagens. Além disso, detetou-se que a aquisição de genes de resistência era maior nos viajantes de regresso do Sudeste Asiático em comparação com os provenientes de outros destinos.

56 genes de resistência adquiridos durante a viagem

Os investigadores detetaram a aquisição de 56 genes de resistência (e a perda de 4) durante as viagens, e os que codificam proteínas responsáveis pelo efluxo dos antibióticos e pela modificação do alvo foram os mais constantes. Entre eles, genes de resistência clássicos e bem conhecidos (bla_CTX-M, resistente às β-lactaminas, mcr-1, resistente à colistina ou variantes de tetX, resistentes a tetraciclinas e qnr, resistente a fluoroquinolonas), e outros nunca antes identificados. Os autores constataram que 6/56 genes adquiridos estão associados ao destino, incluindo 3/6 detetados em viajantes provenientes do sudeste asiático a corresponderem a variantes dfrA1 que conferem resistência à trimetoprima. Por outro lado, a identificação de determinado número de elementos genéticos de alta mobilidade na vizinhança dos genes de resistência poderá contribuir para a aquisição da abundante quantidade de genes de resistência observada nos participantes com estadias na referida região.

Compreender melhor os mecanismos de propagação da resistência aos antibióticos: é também nesse sentido que a Biocodex Microbiota Foundation está a trabalhar, tendo lançado recentemente a sua bolsa internacional 2022 cujo tema de investigação é "estrutura e função do resistoma intestinal". Face à resistência aos antibióticos, há uma capacidade de resposta multidisciplinar e coletiva que se organiza.

Tuberculose: doença infeciosa, altamente transmissível que afeta mais de 10 milhões de pessoas no mundo (sidenote: Tuberculosis_WHO Oct 2021 ) . Embora os casos sejam mais raros nos países desenvolvidos graças à vacinação, a tuberculose ainda é um problema importante de saúde pública. A pandemia da COVID-19 inverteu anos de progresso global na luta contra a tuberculose: pela primeira vez em mais de uma década, as mortes por tuberculose aumentaram no mundo, de acordo com o Relatório mundial de 2021 da Organização Mundial de Saúde (sidenote: Tuberculosis deaths rise for the first time in more than a decade due to the COVID-19 pandemic _WHO Oct 2021 ) (OMS). As vítimas colaterais seriam as nossas microbiotas intestinal e pulmonar, que estariam fortemente implicadas nesta infeção.

A microbiota intestinal desequilibrada 

Primeira microbiota afetada: a nossa flora intestinal que atua em estreita colaboração com as nossas células imunitárias ao longo da nossa vida. Nos pacientes com tuberculose, esta microbiota está “a meio mastro”. ela perdeu a sua diversidade, algumas bactérias estão menos presentes mas outras são abundantes. O desequilíbrio de algumas espécies de bactérias (disbiose) poderia mesmo ser característica das fases de progressão da doença.

Para além disso, parece que, a partir de experiências com animais, essas perturbações no equilíbrio da microbiota intestinal reduzem a eficácia dos fármacos antituberculose. Daí a ideia, que ainda precisa de ser confirmada, de reequilibrar a microbiota intestinal com os probióticos e postbióticos (sidenote: Postbióticos Preparação de microrganismos inanimados e/ou componentes que conferem uma vantagem à saúde do hospedeiro. Salminen S, Collado MC, Endo A, et al. The International Scientific Association of Probiotics and Prebiotics (ISAPP) consensus statement on the definition and scope of postbiotics. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2021 Sep;18(9):649-667. ) . Objetivo: reforçar a eficácia dos medicamentos antituberculose e também melhorar as defesas imunitárias dos pacientes contra a bactéria responsável pela tuberculose.

As forças do eixo intestino-pulmão na infeção

Apesar de ocuparem localizações distintas, as microbiotas digestiva e pulmonar estão longe de agir de modo isolado. Estas duas microbiotas comunicam de modo estreito e a sua diversidade evolui em espelho: a microbiota intestinal participa nas respostas imunitárias pulmonares, e a infeção pulmonar também tem influência na composição da microbiota intestinal. Assim, não são apenas duas microbiotas mas todo um eixo intestino-pulmão que desempenhariam um papel na infeção e no tratamento da tuberculose. Pode ser considerada uma nova abordagem para o tratamento.

Recomendado pela nossa comunidade

Desapareceu a estratificação dos pacientes com Covid-19 admitidos nos hospitais com base na sua idade ou obesidade. No futuro, a medição da abundância de 2 espécies de bactérias da microbiota da orofaringe poderia ser a referências, pois é mais fiável. É, em todo caso, o que aparece nos trabalhos de uma equipa alemã que estudou esta microbiota como papel central: ela regula a imunidade do hospedeiro, a homeostasia das mucosas e a defesa contra os agentes patogénicos. Entretanto, os estudos anteriores revelaram-se pouco conclusivos. Sem dúvida, porque a maioria deles estudou apenas pacientes com COVID-19 grave, para os quais numerosos fatores de confusão (antibióticos, ventilação mecânica invasiva...) tiveram impacto na diversidade e na composição da microbiota recolhida.

Quando os antibióticos e a ventilação perturbam a microbiota da orofaringe 

Este estudo clínico transversal e multicêntrico (7 centros alemães) adotou a sua metodologia: as microbiotas da orofaringe foram recolhidas em 72 adultos saudáveis, 112 pacientes com outra infeção que não o SARS-CoV-2 (infeções respiratórias superiores leves ou pneumonia crítica) e em pacientes com COVID-19 leve (36), moderada (37) e grave (65). Ou seja, um total de 322 pacientes com idades entre os 21 e os 93 anos.

Os resultados? A administração de antibióticos de largo espectro e a ventilação mecânica invasiva parecem desestabilizar a microbiota da orofaringe: uma perda da diversidade e uma disbiose grave foram confirmadas nos pacientes com COVID-19 admitidos num hospital com COVID-19 moderada ou grave ou no caso da recolha ter sido realizada durante um internamento prolongado.

Duas espécies bacterianas prevêem a mortalidade

Mas sobretudo, as amostras recolhidas rapidamente após a admissão (para não haver perturbação pelos tratamentos nos hospitais) apresentaram uma assinatura preditiva da mortalidade associada à COVID-19 no hospital, de acordo com modelos de inteligência artificial (aprendizagem automática). Assim, a abundância, pelo menos, de dois géneros de bactérias Neisseria (e mais especificamente a espécie Neisseria subflava) e Haemophilus (espécies Haemophilus influenzeae, parainfluenzae e pittmaniae) aumenta fortemente o risco de morte. E este modelo preditivo mostra ser mais fiável do que os modelos que se baseiam em variáveis clínicas como a idade, o sexo e a obesidade. Os mecanismos em questão não foram ainda descodificados mas estas bactérias poderiam regular as respostas imunitárias inatas e a produção de citocinas.

Já alguma vez ouviu falar da palavra “disbiose”? Ou sobre os benefícios dos probióticos para sua saúde? Já sabia que a microbiota intestinal é um bom indicador da longevidade? Ou que sua microbiota vaginal consiste em centenas de bactérias que ajudam a manter um ambiente vaginal saudável? Tanto os curiosos como os especialistas encontrarão aqui as respostas para estas perguntas.

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As informações sobre a microbiota, redigidas por cientistas, ficam ao dispor de todos através de notícias, entrevistas com médicos, dossiers temáticos, infografias, conteúdos aprofundados e até mesmo histórias na versão móvel.

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O Biocodex Microbiota Institute é uma instituição científica internacional que visa promover a saúde através da divulgação de conhecimentos sobre a microbiota humana. Para o fazer, dirige-se aos profissionais de saúde e ao público em geral para os consciencializar para o papel fundamental desse órgão ainda pouco conhecido do corpo humano.

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