Gostou do artigo? Compartilhe!

Estudo identifica bactérias intestinais capazes de metabolizar o colesterol, o que pode reduzir o risco de doenças cardíacas

A+ A- Alterar tamanho da letra
Avalie esta notícia

Cientistas identificaram bactérias intestinais humanas que possuem uma ferramenta útil: uma enzima1 que pode converter o colesterol2 que obstrui as artérias3 em uma forma mais inofensiva que não é absorvida pelo corpo. A descoberta aponta para possíveis tratamentos probióticos4 para níveis elevados de colesterol2.

Alterações no microbioma5 intestinal têm sido implicadas em uma série de doenças, incluindo diabetes tipo 26, obesidade7 e doença inflamatória intestinal. Agora, uma equipe de pesquisadores do Broad Institute do MIT e de Harvard, juntamente com o Massachusetts General Hospital, descobriu que os micróbios no intestino também podem afetar as doenças cardiovasculares8. Em um estudo publicado na revista Cell, a equipe identificou cepas9 específicas de bactérias que consomem colesterol2 no intestino e podem ajudar a reduzir o colesterol2 e o risco de doenças cardíacas nas pessoas.

Membros do laboratório de Ramnik Xavier, da Metabolomics Platform do Broad e colaboradores analisaram metabólitos10 e genomas microbianos de mais de 1.400 participantes do Framingham Heart Study, um projeto de décadas focado em fatores de risco para doenças cardiovasculares8. A equipe descobriu que uma bactéria11 chamada Oscillibacter absorve e metaboliza o colesterol2 do ambiente e que as pessoas que carregam níveis mais elevados do micróbio no intestino apresentam níveis mais baixos de colesterol2. Eles também identificaram o mecanismo que as bactérias provavelmente usam para quebrar o colesterol2.

Os resultados sugerem que intervenções que manipulam o microbioma5 de maneiras específicas poderão um dia ajudar a diminuir o colesterol2 nas pessoas. As descobertas também estabelecem as bases para pesquisas mais direcionadas sobre como as mudanças no microbioma5 afetam a saúde12 e a doença.

“Nossa pesquisa integra descobertas de seres humanos com validação experimental para garantir que alcancemos insights mecanicistas acionáveis que servirão como pontos de partida para melhorar a saúde12 cardiovascular”, disse Xavier, que é diretor do Programa de Imunologia e codiretor do Programa de Doenças Infecciosas e Microbioma5 do Broad. Ele também é professor na Harvard Medical School e no Massachusetts General Hospital.

O pesquisador de pós-doutorado Chenhao Li e o cientista pesquisador Martin Stražar, ambos no laboratório de Xavier, foram co-autores do estudo.

Saiba mais sobre "Microbioma5 intestinal humano", "Bactérias do bem" e "Funcionamento do colesterol2 do organismo".

Sinais13 do colesterol2

Na última década, outros pesquisadores descobriram ligações entre a composição do microbioma5 intestinal e elementos de doenças cardiovasculares8, tais como os triglicerídeos e os níveis de açúcar14 no sangue15 de uma pessoa após uma refeição. Mas os cientistas não conseguiram colocar essas ligações como alvo de terapias, em parte porque lhes falta uma compreensão completa das vias metabólicas no intestino.

No novo estudo, a equipe do Broad obteve uma imagem mais completa e detalhada do impacto dos micróbios intestinais no metabolismo16. Eles combinaram o sequenciamento metagenômico shotgun17, que traça o perfil de todo o DNA microbiano em uma amostra, com a metabolômica, que mede os níveis de centenas de metabólitos10 conhecidos e milhares de metabólitos10 desconhecidos. Eles usaram essas ferramentas para estudar amostras de fezes do Framingham Heart Study.

“Os resultados do projeto sublinham a importância de dados de pacientes selecionados e de alta qualidade”, disse Stražar. “Isso nos permitiu observar efeitos que são realmente sutis e difíceis de medir e acompanhar diretamente.”

A abordagem revelou mais de 16 mil associações entre micróbios e características metabólicas, incluindo uma que era particularmente forte: pessoas com várias espécies de bactérias do gênero Oscillibacter tinham níveis de colesterol2 mais baixos do que aquelas que não tinham a bactéria11. Os pesquisadores descobriram que as espécies do gênero Oscillibacter eram surpreendentemente abundantes no intestino, representando em média 1 em cada 100 bactérias.

Eles queriam então descobrir a via bioquímica que os micróbios usam para quebrar o colesterol2. Para fazer isso, primeiro precisaram cultivar o organismo em laboratório. Felizmente, o laboratório passou anos coletando bactérias de amostras de fezes para criar uma biblioteca exclusiva que também incluía Oscillibacter.

Depois de cultivar a bactéria11 com sucesso, a equipe usou espectrometria de massa para identificar os subprodutos mais prováveis do metabolismo16 do colesterol2 nas bactérias. Isso lhes permitiu determinar os caminhos que a bactéria11 usa para reduzir os níveis de colesterol2. Eles descobriram que as bactérias convertiam o colesterol2 em produtos intermediários que podem então ser decompostos por outras bactérias e excretados do corpo.

Em seguida, a equipe usou modelos de aprendizado de máquina para identificar as enzimas candidatas responsáveis por essa conversão bioquímica e, depois, detectou essas enzimas e produtos de degradação do colesterol2 especificamente em certas Oscillibacter no laboratório.

A equipe encontrou outra espécie de bactéria11 intestinal, Eubacterium coprostanoligenes, que também contribui para a diminuição dos níveis de colesterol2. Esta espécie carrega um gene que os cientistas demonstraram anteriormente estar envolvido no metabolismo16 do colesterol2. No novo trabalho, a equipe descobriu que a Eubacterium pode ter um efeito sinérgico com a Oscillibacter nos níveis de colesterol2, o que sugere que novos experimentos que estudam combinações de espécies bacterianas poderiam ajudar a esclarecer como diferentes comunidades microbianas interagem para afetar a saúde12 humana.

Mensagens microbianas

A grande maioria dos genes no microbioma5 intestinal humano permanece descaracterizada, mas a equipe está confiante de que o seu sucesso na identificação de enzimas que metabolizam o colesterol2 abre caminho à descoberta de outras vias metabólicas semelhantes impactadas por micróbios intestinais, que poderiam ser alvo terapêutico.

“Existem muitos estudos clínicos que tentam fazer estudos de transferência de microbioma5 fecal sem muita compreensão de como os micróbios interagem entre si e com o intestino”, disse Li. “Esperançosamente, voltando atrás e focando primeiro em um micróbio ou gene específico, obteremos uma compreensão sistemática da ecologia intestinal e encontraremos melhores estratégias terapêuticas, como colocar como alvo uma ou algumas bactérias.”

“Devido ao grande número de genes de função desconhecida no microbioma5 intestinal, existem lacunas na nossa capacidade de prever funções metabólicas”, acrescentou Li. “Nosso trabalho destaca a possibilidade de que vias adicionais do metabolismo16 dos esteróis possam ser modificadas por micróbios intestinais. Há potencialmente muitas novas descobertas a serem feitas que nos aproximarão de uma compreensão mecanicista de como os micróbios interagem com o hospedeiro”.

Leia sobre "Doenças cardiovasculares8", "Como reduzir o colesterol2" e "Benefícios dos probióticos4".

Confira a seguir o resumo do artigo publicado.

O perfil do microbioma5 intestinal e do metaboloma18 no Framingham Heart Study revela bactérias que metabolizam o colesterol2

Destaques

  • O perfil multiômico no Framingham Heart Study revela micróbios e metabólitos10 associados à doença cardiovascular
  • Espécies de Oscillibacter estão associadas à diminuição do colesterol2 no sangue15 e nas fezes
  • Pesquisas de homologia e redes moleculares preveem enzimas e produtos de colesterol2
  • Espécies de Oscillibacter codificam enzimas conservadas que metabolizam o colesterol2

Resumo

Evidências acumuladas sugerem que a doença cardiovascular (DCV) está associada a um microbioma5 intestinal alterado. Nossa compreensão dos mecanismos subjacentes tem sido dificultada pela falta de dados multiômicos correspondentes com biomarcadores diagnósticos.

Para traçar um perfil abrangente das contribuições do microbioma5 intestinal para as DCV, gerou-se metagenômica19 e metabolômica das fezes de 1.429 participantes do Framingham Heart Study.

Identificou-se lipídios no sangue15 e medidas de saúde12 cardiovascular associados à composição do microbioma5 e do metaboloma18. A análise integrada revelou vias microbianas implicadas na DCV, incluindo flavonóides, γ-butirobetaína e metabolismo16 do colesterol2.

Espécies do gênero Oscillibacter foram associadas à diminuição dos níveis de colesterol2 fecal e plasmático. Usando previsão funcional e caracterização in vitro de múltiplos isolados representativos de Oscillibacter do intestino humano, descobriu-se capacidades conservadas de metabolização do colesterol2, incluindo glicosilação e desidrogenação.

Estas descobertas sugerem que o metabolismo16 do colesterol2 é uma propriedade ampla de espécies de Oscillibacter filogeneticamente diversas, com benefícios potenciais para a homeostase lipídica e a saúde12 cardiovascular.

Veja também sobre "Disbiose intestinal20" e "As relações entre intestino e cérebro21".

 

Fontes:
Cell, Vol. 187, Nº 8, em abril de 2024.
Broad Institute, notícia publicada em 02 de abril de 2024.

 

NEWS.MED.BR, 2024. Estudo identifica bactérias intestinais capazes de metabolizar o colesterol, o que pode reduzir o risco de doenças cardíacas. Disponível em: <https://www.news.med.br/p/medical-journal/1468732/estudo-identifica-bacterias-intestinais-capazes-de-metabolizar-o-colesterol-o-que-pode-reduzir-o-risco-de-doencas-cardiacas.htm>. Acesso em: 28 mai. 2024.

Complementos

1 Enzima: Proteína produzida pelo organismo que gera uma reação química. Por exemplo, as enzimas produzidas pelo intestino que ajudam no processo digestivo.
2 Colesterol: Tipo de gordura produzida pelo fígado e encontrada no sangue, músculos, fígado e outros tecidos. O colesterol é usado pelo corpo para a produção de hormônios esteróides (testosterona, estrógeno, cortisol e progesterona). O excesso de colesterol pode causar depósito de gordura nos vasos sangüíneos. Seus componentes são: HDL-Colesterol: tem efeito protetor para as artérias, é considerado o bom colesterol. LDL-Colesterol: relacionado às doenças cardiovasculares, é o mau colesterol. VLDL-Colesterol: representa os triglicérides (um quinto destes).
3 Artérias: Os vasos que transportam sangue para fora do coração.
4 Probióticos: Suplemento alimentar, rico em micro-organismos vivos, que afeta de forma benéfica seu consumidor, através da melhoria do balanço microbiano intestinal.
5 Microbioma: Comunidade ecológica de microrganismos comensais, simbióticos e patogênicos que compartilham nosso espaço corporal. Microbioma humano é o conjunto de microrganismos que reside no corpo do Homo sapiens, mantendo uma relação simbiótica com o hospedeiro. O conceito vai além do termo microbiota, incluindo também a relação entre as células microbianas e as células e sistemas humanos, por meio de seus genomas, transcriptomas, proteomas e metabolomas.
6 Diabetes tipo 2: Condição caracterizada por altos níveis de glicose causada tanto por graus variáveis de resistência à insulina quanto por deficiência relativa na secreção de insulina. O tipo 2 se desenvolve predominantemente em pessoas na fase adulta, mas pode aparecer em jovens.
7 Obesidade: Condição em que há acúmulo de gorduras no organismo além do normal, mais severo que o sobrepeso. O índice de massa corporal é igual ou maior que 30.
8 Doenças cardiovasculares: Doença do coração e vasos sangüíneos (artérias, veias e capilares).
9 Cepas: Cepa ou estirpe é um termo da biologia e da genética que se refere a um grupo de descendentes com um ancestral comum que compartilham semelhanças morfológicas e/ou fisiológicas.
10 Metabólitos: Qualquer composto intermediário das reações enzimáticas do metabolismo.
11 Bactéria: Organismo unicelular, capaz de auto-reproduzir-se. Existem diferentes tipos de bactérias, classificadas segundo suas características de crescimento (aeróbicas ou anaeróbicas, etc.), sua capacidade de absorver corantes especiais (Gram positivas, Gram negativas), segundo sua forma (bacilos, cocos, espiroquetas, etc.). Algumas produzem infecções no ser humano, que podem ser bastante graves.
12 Saúde: 1. Estado de equilíbrio dinâmico entre o organismo e o seu ambiente, o qual mantém as características estruturais e funcionais do organismo dentro dos limites normais para sua forma de vida e para a sua fase do ciclo vital. 2. Estado de boa disposição física e psíquica; bem-estar. 3. Brinde, saudação que se faz bebendo à saúde de alguém. 4. Força física; robustez, vigor, energia.
13 Sinais: São alterações percebidas ou medidas por outra pessoa, geralmente um profissional de saúde, sem o relato ou comunicação do paciente. Por exemplo, uma ferida.
14 Açúcar: 1. Classe de carboidratos com sabor adocicado, incluindo glicose, frutose e sacarose. 2. Termo usado para se referir à glicemia sangüínea.
15 Sangue: O sangue é uma substância líquida que circula pelas artérias e veias do organismo. Em um adulto sadio, cerca de 45% do volume de seu sangue é composto por células (a maioria glóbulos vermelhos, glóbulos brancos e plaquetas). O sangue é vermelho brilhante, quando oxigenado nos pulmões (nos alvéolos pulmonares). Ele adquire uma tonalidade mais azulada, quando perde seu oxigênio, através das veias e dos pequenos vasos denominados capilares.
16 Metabolismo: É o conjunto de transformações que as substâncias químicas sofrem no interior dos organismos vivos. São essas reações que permitem a uma célula ou um sistema transformar os alimentos em energia, que será ultilizada pelas células para que as mesmas se multipliquem, cresçam e movimentem-se. O metabolismo divide-se em duas etapas: catabolismo e anabolismo.
17 Shotgun: Em metagenômica, o sequenciamento por shotgun é feito da mesma forma que em genomas de culturas clonadas. Porém, o material genético original não é de apenas um organismo, mas de uma comunidade. Dependendo da amostra, o DNA fornece apenas um fragmento do genoma dos organismos daquele ambiente.
18 Metaboloma: É o conjunto de todos os metabólitos em uma célula, fluido biológico, tecido ou organismo. Estas substâncias são consideradas os produtos finais dos processos celulares.
19 Metagenômica: É a análise genômica das comunidades de microrganismos de um determinado ambiente por técnicas independentes de cultivo. Ela fornece a informação da capacidade metabólica e funcional da comunidade microbiana.
20 Disbiose intestinal: Definida como o desequilíbrio da flora intestinal, entre os microrganismos benéficos e patogênicos, que resulta em uma situação desfavorável à saúde do indivíduo.
21 Cérebro: Derivado do TELENCÉFALO, o cérebro é composto dos hemisférios direito e esquerdo. Cada hemisfério contém um córtex cerebral exterior e gânglios basais subcorticais. O cérebro inclui todas as partes dentro do crânio exceto MEDULA OBLONGA, PONTE e CEREBELO. As funções cerebrais incluem as atividades sensório-motora, emocional e intelectual.
Gostou do artigo? Compartilhe!