Os micróbios que temos nos intestinos podem ser novos recrutas na luta contra vírus

Os microbiólogos estão à procura de novas formas para combater infeções virais, incluindo a COVID-19, com as bactérias que vivem nos nossos intestinos.

Publicado 23/04/2021, 12:45
GutBiome

O microbioma intestinal exibe a sua diversidade nesta amostra de fezes humanas, que inclui uma enorme bactéria que é cerca de 50 vezes mais longa do que a E. coli. A mistura de micróbios de cada pessoa é única. Os cientistas estão a descobrir as várias formas como estes micróbios afetam a nossa saúde, peso, humor e até mesmo a nossa personalidade.

Fotografia de MARTIN OEGGERLI NatGeo Image Collection

O estilo de vida parasitário dos vírus torna-os inimigos complicados. As nossas linhas tradicionais de defesa, como medicamentos antivirais e vacinas, são difíceis de desenvolver, para além de poderem produzir efeitos secundários indesejados e perder a eficácia se um vírus sofrer mutações. Alguns cientistas estão agora a pensar fora da caixa, referindo que não estamos sozinhos nesta luta. Os biliões de micróbios que vivem dentro e fora de nós – conhecidos coletivamente por microbioma humano – fazem do nosso corpo o seu lar e precisam dele para sobreviver. Atualmente, os investigadores estão a testar se conseguem convocar estes micróbios para o exército do sistema imunitário para ajudar a combater os invasores virais.

Nas últimas décadas, os cientistas têm aprendido muito sobre o microbioma intestinal, particularmente a componente bacteriana. Sabe-se que as bactérias intestinais ajudam na digestão e produzem determinados nutrientes. E também parecem comunicar com outras partes do corpo, como o cérebro, através de sinais químicos. Por exemplo, as bactérias intestinais produzem neurotransmissores como a serotonina, que podem regular o humor ou estados mentais. E também podem afetar o sistema imunitário, algo que chamou a atenção dos investigadores de doenças infecciosas.

A Escherichia coli – as partes amarelas agrupadas num substrato roxo – pode provocar intoxicação alimentar, mas a maioria das suas estirpes não só é inofensiva como também é benéfica. A E. coli vive no intestino humano e desempenha funções essenciais, como a produção de vitaminas K e B12 e repele bactérias que provocam doenças.

Fotografia de MARTIN OEGGERLI

“Imagine micróbios que bloqueiam a entrada de um vírus numa célula ou que comunicam com essa célula e a tornam num lugar menos apetecível para um vírus se instalar”, diz Mark Kaplan, chefe do departamento de microbiologia e imunologia da Escola de Medicina da Universidade de Indiana. “Manipular estas linhas de comunicação pode dar-nos um arsenal para ajudar o nosso corpo a combater vírus de forma mais eficaz.”

O flagelo da COVID-19, provocado pelo vírus SARS-CoV-2, aumentou o interesse na possível ligação entre o microbioma de uma pessoa e a sua capacidade em lutar contra uma infeção viral. A COVID-19 produz poucos ou nenhuns sintomas em muitas pessoas, mas pode ser fatal noutras. O que faz com que estas respostas à infeção por SARS-CoV-2 sejam dramaticamente diferentes permanece um mistério, mas os novos estudos sugerem que o estado do microbioma de um paciente pode ser um fator contribuinte.

A COVID-19 geralmente é pior em pessoas idosas, bem como em pessoas de qualquer idade com doenças já preexistentes, como obesidade, diabetes e cancro. Estas condições médicas preexistentes também estão associadas a diferenças no microbioma de uma pessoa. Uma série de estudos preliminares documentaram microbiomas invulgares em pacientes hospitalizados com COVID-19. Se houver uma forte ligação entre os micróbios intestinais e a gravidade da COVID-19, pode ser possível alterar o microbioma para combater o SARS-CoV-2 e outros vírus.

“Se considerarmos que as bactérias intestinais são os guardiões entre o que comemos e o nosso corpo”, diz Mark Kaplan, “é provável que alguns guardiões possam ser mais eficazes do que outros no combate aos intrusos”.

Como o microbioma intestinal ajuda

Nos intestinos vivem centenas de espécies diferentes de bactérias. Esta comunidade contém cerca de 40 biliões de células, um pouco mais do que o número de células humanas que constituem o nosso corpo. Este coletivo enorme pode ajudar a repelir vírus através de três mecanismos básicos: construindo uma parede que bloqueia os invasores, acionando um armamento avançado e fornecendo apoio ao sistema imunitário.

Para compreender esta primeira linha de defesa devemos levar em consideração que o nosso intestino é como um tubo. Nesse tubo, os alimentos são decompostos de maneira a que os nutrientes possam ser absorvidos. Ao mesmo tempo, são gerados resíduos que contêm bioquímicos prejudiciais, e também estão presentes patógenos que são consumidos inadvertidamente. Para manter os resíduos e micróbios nocivos a caminho da saída, as células da parede interna do intestino produzem uma camada de muco protetor. As bactérias intestinais parecem influenciar a produção desta importante barreira de muco, que pode impedir que os vírus nos intestinos cheguem a outras partes do corpo.

Mas quando esta camada de muco é danificada, o intestino pode ter fugas. Isto permite aos produtos residuais e patógenos possivelmente perigosos escapar para outros sistemas de órgãos, onde podem provocar inflamações ou infeções. “É altamente provável que os vírus tenham acesso a outros órgãos para além dos pulmões e dos intestinos através destas fugas”, explica o microbiólogo Heenam Stanley Kim, da Universidade da Coreia, em Seul.

Um intestino com fugas também pode promover doenças autoimunes. Alguns cientistas propõem que as perturbações no microbioma intestinal podem estar ligadas à chamada “tempestade de citocinas”, uma resposta imunitária altamente reativa que se acredita ser um potencial influenciador para os casos mais severos de COVID-19.

Para além dos pulmões e dos intestinos, o vírus SARS-CoV-2 também já foi detetado no fígado, rins, coração e cérebro.

Há evidências crescentes de que os micróbios nos intestinos podem influenciar a saúde dos pulmões através de uma comunicação química. Nos macacos, por exemplo, os investigadores descobriram que o SARS-CoV-2 alterou o microbioma intestinal ao décimo dia de infeção; com algumas das alterações a persistirem após 26 dias. Os macacos infetados tiveram uma redução nas espécies bacterianas que são conhecidas por produzir ácidos gordos de cadeia curta (AGCC), moléculas importantes que podem regular o sistema imunitário. Os estudos feitos em ratos revelam que os AGCC produzidos pelos micróbios intestinais viajam através da corrente sanguínea para outras áreas do corpo, incluindo os pulmões, e protegem os animais dos vírus respiratórios.

O microbioma também pode combater vírus através da produção de químicos que interferem no ciclo de vida viral. Por exemplo, algumas bactérias produzem toxinas chamadas bacteriocinas para combater outras estirpes concorrentes de bactérias. Os estudos feitos com células cultivadas em laboratório sugerem que estas bacteriocinas também podem inibir a atividade de determinados vírus. As bactérias estreptomicetas fabricam uma bacteriocina chamada duramicina que bloqueia a entrada dos vírus do Nilo Ocidental, Dengue e Ébola nas células hospedeiras. Outras bacteriocinas impedem a replicação dos vírus do herpes simples.

Há uma terceira forma pela qual o microbioma pode ajudar a combater vírus, que é através do suporte do sistema imunitário. Um estudo demonstrou que os indivíduos que receberam Lactobacillus, uma bactéria normalmente encontrada em alimentos fermentados e iogurtes, em conjunto com uma vacinação de reforço contra a poliomielite, produziram mais anticorpos neutralizantes do vírus da poliomielite.

Outro estudo, conduzido pelo imunologista Dennis Kasper, do Instituto Blavatnik da Escola de Medicina de Harvard, mostrou que as bactérias intestinais conhecidas por Bacteroidetes ativam as células do sistema imunitário intestinal para libertar interferões. Os interferões são os principais fatores que aumentam a resposta do corpo aos vírus e ajudam a eliminar células infetadas. Quando o microbioma se torna anormal, ou “disbiótico”, as nossas defesas imunitárias podem ficar comprometidas. “As Bacteroidetes constituem cerca de 40 a 50 por cento das mais de 200 espécies microbianas que a maioria das pessoas tem nos intestinos”, diz Dennis Kasper. “Quando as pessoas estão disbióticas e não têm um equilíbrio normal nos micróbios, ficam mais suscetíveis a várias doenças.”

Dennis acrescenta que nas pessoas disbióticas, que têm um menor número destas Bacteroidetes nos intestinos, pode haver menos resistência perante um vírus e, portanto, uma infeção mais grave.

Controlar o microbioma

Dadas as evidências crescentes sobre o papel que o microbioma desempenha no fortalecimento do sistema imunitário para combater vírus, os investigadores estão a explorar uma forma de traduzir estas descobertas em terapias e diagnósticos.

Como algumas das espécies bacterianas nos intestinos têm sido associadas a resultados mais graves durante uma infeção viral, alguns investigadores propõem o seu uso como “biomarcadores” ou indicadores de diagnóstico. Por exemplo, a microbióloga Ana Maldonado-Contreras, da Escola de Medicina da Universidade de Massachusetts, relatou recentemente numa investigação preliminar que a Enterococcus faecalis, uma bactéria intestinal que também está ligada à inflamação crónica, é um preditor confiável de casos graves de COVID-19. Ana Maldonado-Contreras diz que a testagem para verificar a presença desta espécie bacteriana pode ser um meio eficaz para identificar os pacientes com mais probabilidades de desenvolver uma forma grave de infeção, pacientes que requerem mais cuidados e intervenções clínicas.

Em termos de tratamento, os investigadores obtiveram um sucesso notável no transplante de um microbioma saudável para um paciente que tinha um microbioma doente. Este procedimento chama-se transplante de microbiota fecal e atualmente está apenas aprovado para o tratamento de casos de colite bacteriana provocada pela infeção por Clostridium difficile (CDI). O transplante de microbiota fecal cura com sucesso mais de 90% dos pacientes com CDI, sugerindo que outras doenças também podem ser tratadas com esta técnica. “Se a saúde intestinal afetar o prognóstico de COVID-19, devemos explorá-la para gerir e prevenir melhor a doença”, argumenta Heenam Stanley Kim. “Sugiro que o transplante de microbiota fecal deva ser cuidadosamente considerado, pelo menos para os pacientes com um prognóstico mais grave.”

Outra forma inovadora de alterar o microbioma pode ser através de bacteriófagos, vírus que infetam e matam determinadas espécies de bactérias. Em teoria, os bacteriófagos poderiam ser administrados aos pacientes para eliminar espécies bacterianas do microbioma que afetam a capacidade do sistema imunitário no combate a infeções virais. Por outras palavras, um vírus direcionado para bactérias que seria usado para combater vírus que infetam células humanas, alterando as bactérias que vivem no intestino humano.

Em vez de remodelar o microbioma, alguns investigadores preferem uma abordagem mais refinada. Se for possível identificar as moléculas benignas que são produzidas por uma determinada espécie de bactéria intestinal, é possível produzi-las sob a forma de um comprimido.

Por exemplo, a já mencionada bactéria Bacteroidetes tem uma molécula específica na sua superfície celular chamada glicolipídeo, que faz com que as células do sistema imunitário intestinal libertem interferões antivirais. “Uma potencial descoberta entusiasmante é a de que o glicolipídeo que induz o interferão tipo I pode ser sintetizado e potencialmente usado profilaticamente nos indivíduos em risco”, diz Dennis Kasper. A equipa de Dennis testou esta ideia em ratos e descobriu que os animais podiam ficar protegidos contra uma infeção viral adicionando este glicolipídeo bacteriano à água que bebiam.

A forma como o microbioma interage com os vírus é complexa. A maioria dos estudos tem concentrado as suas atenções no ramo bacteriano do nosso microbioma, deixando as contribuições de fungos intestinais, protozoários, bacteriófagos e outros vírus amplamente fora das observações. Mas as novas investigações prometem revelar estratégias terapêuticas inéditas que podem ser exploradas na batalha contra as doenças infecciosas.

Cultivar um microbioma saudável

O conhecimento sobre o microbioma intestinal ainda está na sua infância, pelo que alguns especialistas argumentam que é prematuro tirar conclusões sobre o papel que desempenha no combate a infeções virais como a COVID-19.

O microbiólogo Jonathan Eisen, diretor do programa especial de investigação de microbioma da Universidade da Califórnia, em Davis, adverte que são necessárias mais investigações. “Estou preocupado com as alegações de um potencial papel do microbioma no risco e gravidade de infeção por COVID-19 sem evidências desse papel causal.” Até agora, só foram observadas correlações entre a infeção por COVID-19, os marcadores de inflamação e o microbioma, diz Jonathan. O desafio passa por determinar qual é o fator que pode provocar estas correlações – será que podem, por exemplo, ser provocadas por mudanças na dieta que acontecem quando uma pessoa adoece, ou será que se devem à resposta imunitária dada à infeção? “Neste momento não podemos concluir que o microbioma desempenha um papel direto em quaisquer problemas relacionados com a COVID.”

Também é difícil fornecer diretrizes especificas sobre como se pode fortalecer o microbioma para resistir às infeções virais. O microbioma de cada pessoa é diferente, e é povoado por uma complexa mistura de influências genéticas, dietéticas e ambientais. Contudo, existe o consenso geral de que uma dieta rica em prebióticos e probióticos, juntamente com exercício físico regular, ajuda a promover um microbioma saudável e protege contra as fugas intestinais.

Os prebióticos são fibras naturais que só se encontram em plantas e alguns suplementos. Os alimentos ricos em fibra incluem alcachofras, espargos, cebolas, feijões e bagas. “Os prebióticos têm sido bem estudados e sabe-se que melhoram a integridade intestinal”, diz o jornalista médico Scott Anderson, autor de The Psychobiotic Revolution. Os alimentos probióticos contêm bactérias ou leveduras vivas que são benéficas para a saúde digestiva; e incluem alimentos fermentados como kefir, chucrute, kimchi e iogurte.

Em relação ao exercício físico, os estudos feitos em ratos revelam que o exercício diminui a inflamação e promove a integridade intestinal. “Sabe-se que o exercício melhora os níveis de AGCC ao equilibrar a microbiota, algo que ajuda a nutrir e a sarar as células que revestem os intestinos”, acrescenta Scott. Isso, por sua vez, pode prevenir complicações de infeção viral provocadas por um intestino com fugas.

Heenam Stanley Kim espera que estes novos estudos ajudem a motivar as pessoas a cuidarem adequadamente dos seus micróbios para se protegerem contra infeções e doenças inflamatórias crónicas. “Aumentar o número de fibras na nossa dieta é uma forma eficaz de melhorar o microbioma intestinal e pode ajudar a melhorar a gestão e prevenção de COVID-19, e também de doenças crónicas ao longo da vida.”
 

Este artigo foi publicado originalmente em inglês no site nationalgeographic.com

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