Microbioma: definições e espécies do eixo intestino-cérebro

O trato gastrointestinal humano abriga uma complexa comunidade de microrganismos, conhecida como microbiota intestinal, que desempenha um papel crucial em nossa saúde. Estima-se que existam entre 40 e 100 trilhões de microrganismos simbióticos nesse ambiente, especialmente na microbiota colônica, superando em número as células do corpo humano em uma relação de aproximadamente 1,3 para 1. Essa interação dinâmica entre microrganismos e o hospedeiro é essencial para o equilíbrio do organismo.  Este conteúdo foi preparado para responder às principais dúvidas relacionadas, para quem deseja se aprofundar no tema. Dentro dele, poderemos explorar melhorar toda a funcionalidade, conceitos e atuação do microbioma e eixo intestino-cérebro.

O que é microbioma?

O termo “microbioma” refere-se ao material genético e aos produtos metabólicos dessa comunidade microbiana que está nos tecidos e fluidos do corpo humano. O microbioma intestinal contém uma quantidade impressionante de genes — mais de 22 milhões — superando em quase mil vezes o genoma humano, que conta com cerca de 23 mil genes.  Essa rica diversidade genética permite que as bactérias desempenhem funções que o corpo humano não consegue realizar por conta própria, como a digestão de celulose, resultando em benefícios significativos para nossa saúde. Dentro da microbiota intestinal existem alguns tipos diferentes de bactérias que colonizam o ambiente intestinal:

• Simbiontes: esses microrganismos realizam trocas benéficas com as células do hospedeiro e as mucosas. Entre suas funções estão a digestão de carboidratos da dieta, a produção de vitaminas e a síntese de ácidos graxos de cadeia curta (AGCCs), que são essenciais para a saúde intestinal.
• Comensais: embora não ofereçam benefícios diretos ao hospedeiro, os comensais desempenham um papel crucial nas interações com outras bactérias, incluindo os simbiontes, ajudando a manter o equilíbrio da microbiota.
• Patobiontes: esses microrganismos têm potencial patogênico e, em situações de disbiose, podem causar danos à saúde do hospedeiro, levando a uma série de problemas.

Função e benefícios do microbioma para o corpo humano

  Especificando o microbioma intestinal em si, suas atuações dentro do corpo são importantíssimas e indispensáveis para a manutenção do organismo e suas atividades: 

• Modulação Imunológica: a microbiota permite que o sistema imunológico reaja contra bactérias patogênicas, ao mesmo tempo em que mantém a tolerância em relação aos membros do microbioma.
• Resistência à Colonização (Efeito de Barreira): os microrganismos da microbiota produzem substratos que inibem o crescimento de bactérias patogênicas (por meio de antagonismo) e competem por nutrientes e locais de adesão, fortalecendo a defesa intestinal.
• Nutrição e Metabolismo do Hospedeiro: a presença da microbiota aumenta a capacidade de digestão de polissacarídeos da dieta, favorece a produção de ácidos graxos de cadeia curta (AGCCs) e altera a motilidade e o pH intestinal, o que contribui para a absorção de íons e água.
• Modulação do Sistema Nervoso Central (SNC) e o Eixo Intestino-Cérebro: este eixo refere-se à comunicação neural entre o trato gastrointestinal e o cérebro. O nervo vago, por exemplo, pode ser sensibilizado pelos metabólitos da microbiota intestinal, transmitindo informações ao cérebro. Além disso, compostos neuroativos, como o ácido gama-aminobutírico (GABA), monoaminas e acetilcolina, podem ser liberados por bactérias da microbiota e alcançam o cérebro por meio das fibras aferentes do nervo vago.

Principais gêneros e espécies

A microbiota intestinal de adultos é composta principalmente por cinco filos: Firmicutes, Bacteroidetes, Proteobacteria, Verrucomicrobia e Actinobacteria. Em 2022, uma nova nomenclatura foi adotada, e agora esses filos são chamados de Bacillota, Bacteroidota, Pseudomonadota, Verrucromicrobiota e Actinomycetota. A proporção entre esses filos varia conforme a saúde, o estilo de vida e a dieta do indivíduo.  Em pessoas saudáveis, espera-se que a microbiota seja composta por aproximadamente:

• 60-65% de Bacillota.
• 20-25% de Bacteroidota. 
• 5-10% de Pseudomonota. 
• 3% de Actinomycetota.
• e 1-5% de Verrucromicrobiota. 

A relação entre Bacillota e Bacteroidota ainda é debatida, com estudos iniciais mostrando que não existe uma proporção ideal universal entre indivíduos obesos e magros.

Filo Bacillota

O filo Bacillota foi inicialmente criado para agrupar bactérias Gram-positivas, formadoras de esporos e com baixa proporção de C+G (Citosina + Guanina). No entanto, ele também inclui bactérias Gram-negativas, várias não formadoras de esporos e algumas com alta proporção de C+G, tornando-se o filo com a maior diversidade bacteriana, com mais de 270 gêneros descritos. Esse filo é o mais representativo e diverso no microbioma intestinal, contendo gêneros importantes na modulação desse ecossistema, como Roseburia e Eubacterium, que são grandes produtores de ácidos graxos de cadeia curta (AGCCs). Também inclui gêneros potencialmente patogênicos, como Clostridioides (anteriormente conhecido como Clostridium) e Listeria. Além disso, algumas bactérias desse filo transformam lactato em butirato ou propionato, ajudando a prevenir a acidez excessiva no intestino, o que é essencial para a regulação da homeostase do microbioma. Apenas algumas espécies desse filo estão envolvidas na degradação de amido resistente, fibras insolúveis (como Ruminococcus) e trigo (como Lactobacillus). Mudanças bruscas na dieta, como dietas com baixo teor de carboidratos e redução do consumo de fibras, podem impactar esses gêneros, diminuindo a quantidade de bactérias produtoras de butirato. A produção de butirato e propionato muitas vezes ocorre através da conversão de lactato, estabilizando a mucosa intestinal ao reduzir o acúmulo de lactato e a acidez. Os principais produtores de butirato são os gêneros Roseburia, Faecalbacterium e Eubacterium, que respondem por cerca de 15% da produção total de butirato.

Filo Bacteroidota

Este filo é formado por bacilos Gram-negativos, anaeróbicos e alguns aerotolerantes, que habitam o ambiente e o trato digestivo de humanos e animais. Os gêneros mais representativos da família Bacteroidales no microbioma intestinal incluem Bacteroides, Prevotella, Alistipes e Parabacteroides. O gênero Bacteroides é importante para a degradação de polissacarídeos da dieta em carboidratos que podem ser absorvidos pelas células epiteliais. Já o gênero Prevotella é conhecido por produzir propionato, um ácido graxo de cadeia curta (AGCC) significativo.

Filo Verrucomicrobia

O filo Verrucomicrobia é composto por bactérias Gram-negativas, sendo a principal espécie a Akkermansia muciniphila. Essa bactéria habita a camada de muco próxima aos enterócitos e é capaz de degradar mucina, o que estimula a produção de muco pelas células caliciformes. Isso resulta em uma camada de muco mais espessa e melhora a permeabilidade intestinal, especialmente quando está em equilíbrio. Akkermansia muciniphila é comumente encontrada na microbiota intestinal de crianças e adultos, além de estar presente no leite materno. Essa bactéria também exerce um efeito anti-inflamatório, aumentando os níveis de interleucina 10 (IL-10) e ácidos graxos de cadeia curta (AGCCs).  Sua presença reduzida está associada a doenças metabólicas, podendo atuar como um fator de proteção contra obesidade, diabetes e câncer. No entanto, um excesso dessa bactéria pode ser prejudicial, pois consome mais mucina do que as células conseguem produzir, comprometendo a barreira intestinal. Normalmente, Akkermansia muciniphila representa cerca de 1-5% da microbiota intestinal.

Filo Pseudomonadota

  O filo Pseudomonadota é formado por bactérias Gram-negativas que correspondem a cerca de 5% da microbiota. Embora sejam geralmente consideradas comensais, têm o potencial de aumentar a população de bactérias patobiontes. Esse aumento pode estar associado a efeitos disbióticos no intestino, uma vez que essas bactérias podem secretar toxinas e expressar fatores de virulência, reduzindo a abundância de bactérias simbiontes.  

Filo Actinomycetota

As bactérias do filo Actinobacteria estão entre as primeiras a colonizar o intestino, pois fermentam os oligossacarídeos presentes no leite materno com a ajuda da enzima lacto-N-biosidade. Essas bactérias são Gram-positivas e produzem acetato e lactato, apresentando efeitos variados conforme a espécie.  Além disso, desempenham um papel importante no processo de cross-feeding da microbiota, fermentando certos carboidratos e disponibilizando monossacarídeos e outros metabólitos para gêneros de outros filos, como os Bacillota.   Gostou do conteúdo? Esse post foi baseado em um capítulo do livro Eixo Intestino-Cérebro - 1ª Edição da Manole. Agora que você já sabe melhor sobre o microbioma e suas especificações, venha aprender mais sobre o eixo intestino-cérebro!   Por: Carla Romano Taddei e Karina Al Assal