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Microbiota intestinal Disbiose

Michel Carlos Mocellin Nutricionista Mestre em Nutrição Doutorando em Nutrição -UFSC

Programação Moduladores da microbiota intestinal

Mucosa Intestinal

Tecido linfoide associado a mucosa

Eubiose vs. Disbiose

Microbiota intestinal

Mucosa intestinal Compreende a camada epitelial que reveste a parede do intestino delgado e grosso Funções: | Absorção & digestão | Barreira física (integra o sistema imunológico inato) | Influência fome/saciedade | Influência sobre processos inflamatórios e metabólicos

Anatomia do intestino

Estrutura da mucosa intestinal

Nature Reviews Immunology (2010) 10, 131-144

Células da mucosa intestinal | Células absortivas (enterócitos/colonócitos)

| Células M, Cup cells e células de Tuft | Células caliciforme

| Células de Paneth | Células do sistema imune associado a mucosa (células dendríticas, linfócitos T e B, macrófagos ...) | Células tronco epiteliais | Células enteroendócrinas

Células da mucosa intestinal Células

Células M

Funções Células que permitem a endocitose de antígenos do lumen intestinal, apresentando para “verdadeiras APCs” (cél. Dendríticas). Localizadas na membrana apical sobre placas de Peyer¹

Células caliciforme Produção de muco. Mucina MUC2 é a mais importante² (Goblet cell) Células de Tuft

Sensibilizam as células imunes do tecido linfoide para uma linhagem TH2, em resposta a presença de parasitas protozoários ou helmintos no intestino³

Células de Paneth

Produzem antimicrobianos naturais (defensinas, Lisozima C, REG3α) para defender as células da mucosa do intestino delgado. Localizadas próximas as células tronco para protegê-las (fundo das criptas de Liberkühn)4 ¹Nature Reviews Immunology 4, 290-300 (April 2004) ²Mucosal Immunology (2015) 8, 712–719 ³Nature Immunology 17, 355 (2016) 4Nature Reviews Microbiology 9, 356-368 (May 2011)

Células da mucosa intestinal Células

Funções

Cup cell

Células restritas ao íleo. Não se conhece totalmente suas funções¹

Células enteroendócrinas

Tem receptores de gosto na superfície. Secretam hormônios como PYY, GLP-1, somatostatina, serotonina²

Células tronco

Diferenciação das demais células que compões o epitélio da mucosa

Células do sistema imune

Defesa do organismo: secretam citocinas, fazem fagocitose, secretam imunoglobulinas (IgA), tem ação citotóxica

¹Cell Mol Life Sci. 2012 Sep; 69(17): 2907–2917 ²Nature Reviews Gastroenterology & Hepatology 10, 729–740 (2013)

Nature Reviews Gastroenterology & Hepatology 10, 729–740 (2013)

Ações das células enteroendócrinas: |

alterações na ingestão de alimentos (apetite e saciedade)

|

modificações do esvaziamento gástrico e o trânsito intestinal

|

secreção de enzimas digestivas

|

Indução da expressão de transportadores de nutrientes e enzimas digestivas

|

aumento na função da barreira intestinal

|

secreção pancreática de insulina

|

modulação de respostas imunitárias e de crescimento do tecido Nature Reviews Gastroenterology & Hepatology 10, 729–740 (2013)

Nature Reviews Immunology 14, 667–685 (2014)

Mucosa colons vs. Intestino delgado A | | | |

mucosa que recobre os colons: Não tem vilosidades Não tem células de Paneth Maior tamanho e quantidade de células caliciformes (secretoras de muco) Maior tamanho e número de glândulas intestinais (Criptas de Liberkühn)

Mucosa colons vs. Intestino delgado Epitélio (cél. Absortivas)

Vilosidades

Cél. Caliciformes

Criptas de Liberkühn Cél Enteroendócrina Cél Paneth Submucosa Submucosa

Mucosa dos colons

Mucosa do intestino delgado

Mucosa colons vs. Intestino delgado JEJUNO

COLON

Nature Reviews Immunology 14, 667–685 (2014)

Proteínas de adesão intercelular | As células epiteliais que recobrem a mucosa intestinal estão unidas entre si por proteínas de adesão (complexos juncionais) | “vedam a barreira”

Tight junction Junções aderentes Desmossomas

Proteínas de adesão intercelular

Nature Reviews Immunology 9, 799-809 (November 2009)

Proteínas de adesão intercelular

Nature Reviews Gastroenterology & Hepatology 10, 90-100 (February 2013)

Proteínas de adesão intercelular:

Situações clinicas que aumentam a permeabilidade

Nature Reviews Immunology 9, 799-809 (November 2009)

Proteínas de adesão intercelular: Fatores que impactam na permeabilidade dos TJ Aumentam a permeabilidade:

Reduzem a permeabilidade:

IFN

Citocinas (IL-10, IL-17, TGF-β)

TNF-α

EGF

IL-1β

Aminoácidos (Glutamina, Triptofano, Caseína)

IL-4

EPA, DHA, AA

IL-6

Ácidos acético, propiônico e butírico

IL-13

Vitaminas A e D

Privação de glutamina

Polifenóis (quercetina, kampferol, mirecetina, genisteína, curcumina, EGCG)

EPA, DHA Ácidos cáprico e láurico Etanol

Probióticos (Lactobacillus plantarum,

rhamnosus, acidophylus; Bifidobacterium infantis; Streptococcus thermophilus)

Cell. Mol. Life Sci. (2013) 70:631–659

GALT – Gut-associated lymphoid tissue | Compreende as placas de Peyer, linfócitos intraepiteliais e da lâmina própria, e os linfonodos mesentéricos | Protegem o TGI do estômago até os colons - Eliminam patógenos sem que danos a mucosa sejam causados

| Respondem através de: - Secreção de citocinas e quimiocinas - Secreção de IgA - Respostas celulares efetoras (fagocitose ou citotoxicidade) Int Rev Immunol. 2009;28(6):446-64.

GALT – Sistema imune

Nature Reviews Gastroenterology & Hepatology 12, 497–506 (2015)

Populações celulares do sistema imune ao longo do intestino

Nature Reviews Immunology 14, 667–685 (2014)

Continua ...

Continuação

Nature Reviews Immunology 14, 667–685 (2014)

Continua ...

Continuação

Nature Reviews Immunology 14, 667–685 (2014)

Quais são os mecanismos que compõem a barreira da mucosa intestinal? | Células da superfície da mucosa | Proteínas de junção | Tecido linfoide associado a mucosa | Muco | Antimicrobianos (defensinas, IgA, etc.) | Microbiota intestinal

Projeto Microbioma Humano • Nós temos 10 X mais bactérias que células em nosso corpo • Devido ao pequeno tamanho de massa, as bactérias compreendem 1-3% do nosso peso total (0,9 – 2,7 kg em um adulto de ~90kg) • A simbiose fornece benefícios ao hospedeiro: produção de vitaminas, extração de nutrientes, estimula respostas imunológicas de defesa • Estudos evidenciam que alterações na composição bacteriana do organismo está relacionada a doenças, e que a manipulação do microbioma pode ser usada para tratar doenças http://hmpdacc.org/

Projeto Microbioma Humano

• Criado em 2008 por um “consórcio” de universidades e laboratórios americanos

• Objetivo: caracterizar globalmente o microbioma humano e analisar seu papel na saúde e doença • Análise de identificação microbiana genética de várias regiões corporais (cavidade nasal, pele, trato urogenital, trato gastrointestinal e cavidade oral) • Amostras coletadas de 242 indivíduos saudáveis de 28 a 40 anos de idade no Texas e Missouri (3 visitas espaçadas em 6 meses) http://hmpdacc.org/

Número de Cepas microbianas sequenciadas no HMP de acordo com o sítio corporal

http://hmpdacc.org/

MICROBIOTA INTESTINAL  Compreende as diferentes populações de microrganismos que colonizam o intestino  Compreende de 500-1000 espécies de microrganismos (alguns autores sugerem um número de até 35.000 espécies diferentes)  Na sua maioria são bactérias anaeróbicas  Tem implicação no processo de saúde/doença

Taxonomia bacteriana FILO

CLASSE

ORDEM

GÊNERO Bacillus Listeria

Bacillales

Staphylococcus

Bacilli

Lactobacillus Lactobacillales

Enterococcus Streptococcus

Firmicutis

Clostridium Clostridia

Costridiales

Faecalibacterium Roseburia

Peptostreptococcus

Simbionte

Patógeno

Provável patógeno

Taxonomia bacteriana FILO

CLASSE

ORDEM

GÊNERO

Mycobacterium Actinomycetales

Actinobacteria

Micrococcus

Actinobacteria

Propionibacteriales

Propionibacterium

Bifidobacteriales

Bifidobacterium

Bacteroidetes

Bacteroidetes

Bacteroidales

Verrucomicrobia

Verrucomicrobiae

Verrucomicrobiales

Simbionte

Corynebacterium

Patógeno

Provável patógeno

Bacteroides Prevotella

Akkermansia

FILO

CLASSE

ORDEM

GÊNERO

Alphaproteobacteria

Sphingomonadales

Betaproteobacteria

Burkholderiales

Burkholderia

Aeromonadales

Aeromonas

Sphingomonas Erythrobacter

Enterobacter Klebsiella Escherichia Proteobacteria

Gammaproteobacteria

Enterobacteriales

Cronobacter Salmonella Serratia Shigella Citrobacter

Epsilonproteobacteria

Simbionte

Patógeno

Pseudomonadales

Pseudomonas

Pasteurellales

Haemophilus

Campylobacterales

Provável patógeno

Helicobacter Campylobacter

Distribuições de filos bacterianos em seres humanos saudáveis 5 grandes grupos de filos bacterianos da microbiota intestinal • Firmicutes (gram positiva)  gêneros Lactobacillus, Eubacterium, Faecalibacterium, Ruminococcus e Roseburia (produtores de butirato)

• Bacteroidetes (gram negativa)

90% das bactérias intestinais

 Gêneros Bacteroides, Prevotella e Xylanibacter

• Actinobacteria (gram positiva)  Gêneros Collinsella and Bifidobacterium

• Proteobacteria (gram negativa)  Gêneros Escherichia (podem produzir etanol) Desulfovibrio (redutor de sulfato)

• Verrucomicrobia (gram negativa)  Gêneros Akkermansia (envolvido com a degradação de muco e com efeitos benéficos via aumentos nos níveis intestinais de endocanabinoides) Nature Reviews Gastroenterology & Hepatology 13, 412–425 (2016)

Microbiota: overview Pode ser classificada em três enterotipos: 1: maior concentração de Bacteroides spp: Potencial sacarolítico. Contém genes que codificam enzimas específicas para extração de energia a partir de carboidratos e proteínas 2: maior concentração de Prevotella spp: degradadora de glicoproteínas do muco 3: maior concentração de Ruminococcus spp: degradação de mucina e envolvido com o transporte de membrana de açúcares World J Gastroenterol. 2015 Aug 7; 21(29): 8787–8803.

Microbiota: overview Mais recentemente tem se sugerido dois tipos de bioma 1: Bacteroides - Ruminococcus spp 2: Prevotella spp

Ou 6 grupos de co-abundância de acordo com características do hospedeiro: Prevotella spp. (1) Ruminococcus spp. (2) Bacteroides spp. (3) Oscillibacter spp. (4) Alistipes spp (5) Odoribacter spp (6)

Indivíduos saudáveis

Indivíduos não tão saudáveis e com maior idade

Nature Reviews Microbiology. Sep2012, Vol. 10 Issue 9, p591-592. 2p.

Sem forte associação com o estado de saúde. Identificado em estudos comunitários

Bificobacterium Lactobacillus Propionibacterium Faecalibacterium Roseburia

Clostridum difficile Enterococcus faecalis Campylobacter Pseudomonas Klebsiella Staphylococcus

A microbiota é diferente dependendo da região anatômica do intestino O2

Intestino delgado tem menor população e variedade de bactérias: • pH mais ácido • Sais biliares • Rápido trânsito intestinal (3-5 h) • Maior concentração de Oxigênio

Microbiota do jejuno e íleo: especialmente anaeróbias facultativas

Microbiota dos colons: predominantemente anaeróbias Produção de AGCC (acetato, propionato e butirato): pH

Nature Reviews Immunology 14, 667–685 (2014) Nature Reviews Gastroenterology and Hepatology 9, 577-589 (October 2012)

• Íleo: 20:1:4 • Amostras de fezes: 3:1:1

Microambiente microbiano no intestino

Lumem

Camada de muco externa Camada de muco interna Epitélio intestinal (mucosa)

Nature Reviews Gastroenterology and Hepatology 9, 577-589 (October 2012)

1. Colonização bacteriana mínima no estado saudável 2. Colonização de bactérias especializadas (ex.

Akkermansia muciniphila) 3. População

microbiana diversa 4. Substratos para as bácterias

Fatores que afetam a microbiota A microbiota é alterada por:

Higiene e qualidade da água

Medicamentos Antibióticos Vacinações

Dieta Cocção e refrigeração

Pequeno tamanho das famílias Infecções retardadas

Estilo de vida urbano

Desenvolvimento da microbiota intestinal Geographical location

Janela de oportunidade para modulação da microbiota Geographical location

Diet Lifestyle Medication

Adult

Diet Lifestyle Medication Living environment

Elderly

Nature Reviews Gastroenterology & Hepatology 12, 497–506 (2015) Microbial Ecology in Health & Disease 2015, 26

Desenvolvimento da microbiota intestinal

Front. Cell. Infect. Microbiol., 09 August 2012

Migração e o risco de doenças Seria a microbiota a causadora?

Nat. Rev. Gastroenterol. Hepatol. 9, 609–614 (2012)

Efeitos da microbiota ao hospedeiro Evidências geradas principalmente a partir de estudos com ratos livres de germes (germfree mices)

1) Eliminação de patógenos intestinais Microbiota influencia a colonização de patógenos intestinais: ações INDIRETAS (imuno-mediadas)

Nature Reviews Immunology 13, 790–801 (2013)

1) Eliminação de patógenos intestinais Microbiota influencia a colonização de patógenos intestinais: ações DIRETAS

Nature Reviews Immunology 13, 790–801 (2013)

2) Formação da mucosa intestinal Microbiota influencia a morfologia da mucosa, a produção de muco, a secreção de fatores antimicrobianos, a maturação do GALT e a formação de vasos sanguíneos que irrigam a mucosa

Nature Reviews Microbiology 11, 227-238 (April 2013)

3) Efeitos sistêmicos e metabólicos Os microrganismos (efeitos diretos) e os metabólitos produzidos pela microbiota intestinal (efeitos indiretos) podem influenciar o metabolismo

Metabolismo Influência sobre a secreção e a sensibilidade à insulina; adipogênese; gasto energético

Inflamação Influência no fenótipo inflamatório de células imunes do GALT, com efeitos sistêmicos

Comportamento Sinais gerados pela microbiota afetam o sistema neuronal envolvido no controle motor, no comportamento ansiolítico, no mecanismo fome/saciedade, na percepção da dor Homeostase óssea Regula a reabsorção óssea e a massa óssea mediada pelo sistema imune e citocinas, e pela ação da serotonina derivada da microbiota no metabolismo do cálcio

Nature Reviews Microbiology 11, 227-238 (April 2013)

3) Efeitos sistêmicos e metabólicos Comunicação cérebro-microbiota - O eixo hipotálamopituitária-adrenal influencia a composição da microbiota por meio da secreção de cortisol - Cortisol aumenta a permeabilidade da mucosa

- Microbiota saudável altera a função cerebral pela secreção de citocinas, via serotonina (a partir do metabolismo do triptofano), via estimulação do nervo vago, via produção de neurotransmissores intestinais e AGCC

Nature Reviews Neuroscience 13, 701-712 (October 2012)

4) Produção e extração de nutrientes Bactérias intestinais usam substratos presentes nos alimentos para sintetizar vitaminas e ácidos graxos de cadeia curta que são absorvidos e utilizados pelo organismo Vitamina

Folato

Riboflavina

Espécies/cepas produtoras Bifidobacterium (gênero) Maiores produtores: Bifidobacterium bifidum e Bifidobacterium longum subsp. infantis Produção em baixos níveis: Bifidobacterium breve, Bifidobacterium longum subsp. longum e Bifidobacterium adolescentes Lactobacillus (provável produtor) Enterotipo 2 Bacillus subtilis e Escherichia coli Enterotipo 1

Cianocobalamina

Lactobacillus reuteri CRL 1098

Niacina e piridoxina

Streptococcus thermophilus ST5, Lactobacillus helveticus R0052 e B. longum R0175

Acido pantotênico, biotina

Enterotipo 1 World J Gastroenterol. 2015 Aug 7; 21(29): 8787–8803

4) Produção e extração de nutrientes Bactérias intestinais usam substratos presentes nos alimentos para sintetizar vitaminas e ácidos graxos de cadeia curta que são absorvidos e utilizados pelo organismo

AGCC

Espécies/cepas produtoras

Propionato

Bacteroides, Propionibacterium, Veillonella, Actinomyces, Clostridium

Butirato

Ruminococcus, Faecalibacterium, Eubacterium, Roseburia, Clostridium, Fusobacterium, Peptostreptococcus, Butyrivibrium

Acetato

Bifidobacterium, Bacteroides, Eubacterium, Lactobacillos, Clostridium, Ruminococcus, Peptococcus, Veillonella, Peptostreptococcus, Propionibacterium, Fusobacterium, Butyrivibrium, Streptococcus, Actinomyces, Desulfovibrio

Etanol, succinato, lactato e piruvato

Bifidobacterium, Bacteroides, Eubacterium, Lactobacillos, Clostridium, Ruminococcus, Peptostreptococcus, Enterococcus, Fusobacterium, Actinomycetes, Peptococcus

J. Nutr. July 1, 1999 vol. 129 no. 7 1438S-1441s

4) Produção e extração de nutrientes Ações dos AGCC sobre o metabolismo o o o o o o o o o o

Energia para colonócitos (butirato) Substrato para a gliconeogênese hepática (propionato) Substrato para lipogênese (butirato e acetato) Supressão da lipólise em adipócitos, reduzindo oferta de AGL ao fígado (acetato) Redução da gordura visceral e hepática (propionato) Redução da sensibilidade a insulina no tecido adiposo ( acumulação lipídica) Estímulo para a secreção de leptina (acetato) Aumento na oxidação de gorduras no músculo Regulação do apetite mediada por PYY e GLP-1 (propionato) Redução da glicemia pelo aumento a captação de glicose pelo músculo e tecido adiposo (mediado por PYY) e aumenta da secreção pancreática de insulina (mediado pro GLP-1) Gut Microbes. 2016 May 3;7(3):189-200 J Lipid Res. 2013 Sep; 54(9): 2325–2340.

4) Produção e extração de nutrientes AGCC – mucosa imunidade - AGCC via sinalização GPR43/GPR41 em células epiteliais e imune ativam proteínas do inflamasoma, estimula a secreção de IL-18 levando a manutenção da integridade intestinal - AGCC fortalecem a função de barreira preservando as proteínas Tight Junction (TJs) - MCT-1 regula o transporte de AGCC para a mucosa, onde células imunes tem sua função modificada, bem como regula a quimiotaxia - AGCC regula Hsp-25 promovendo sobrevivência celular - AGCC promove manutenção/aumento da camada de muco Immunological Reviews 245:164-240

5) Metabolização de xenobióticos Microbiota influencia a eficácia e a biodisponibilidade de algumas drogas; a biodisponibilidade/biotransformação de compostos dietéticos; metaboliza xenobióticos neutros em compostos tóxicos e vice-versa.

Nature Reviews Microbiology 14, 273–287 (2016)

5) Metabolização de xenobióticos

Nature Reviews Microbiology 14, 273–287 (2016)

5) Metabolização de xenobióticos Drogas metabolizadas por microrganismos da microbiota intestinal

Irinotecano (QTx pra câncer gástrico e intestinal) é administrado parenteralmente, é ativado in vivo para gerar uma toxina antineoplásica topoisomerase I e é inativado por glucuronidação no fígado. Atinge o intestino via excreção de sais biliares e é reativada por glucuronidases de bactérias intestinais. Este processo leva a diarreia dose-limitante, que pode ser contornada usando inibidores específicos para as enzimas bacterianas

Nature Reviews Microbiology 14, 273–287 (2016)



5) Metabolização de xenobióticos Compostos dietéticos metabolizados por microrganismos da microbiota intestinal

Compostos contendo colina são metabolizados por bactérias contendo enzimas glicil radical a trimetilamina (TMA) que é absorvida e oxidada no fígado (TMAO). TMAO está associado a eventos cardiovasculares e acúmulo de colesterol

Metabolizados por β-glucuronidase bactérias (E. coli) a compostos tóxicos que causam danos no DNA

Metabolizados por bactérias do filo Actinobacteria, Firmicutis e Bacteroides em moléculas que se ligam a receptores de estrogênio ( Ca mama)







Nature Reviews Microbiology 14, 273–287 (2016)

5) Metabolização de xenobióticos Os polifenóis estão em uma forma inativa na dieta (ligado a açucares). Bactérias intestinais biotransformam os polifenóis em uma forma ativa, removendo a porção açúcar da cadeia química

Nature Reviews Microbiology 14, 273–287 (2016)

5) Metabolização de xenobióticos Aditivos químicos alimentares metabolizados por microrganismos da microbiota intestinal Adoçantes artificiais como xilitol e sacarina alteram a microbiota: ↑ sp Bacteroides e membros da ordem Clostridiales Bactérias do gênero Enterococcus, Clostridium, Corynebacterium, Campylobacter e Escherichia, podem converter ciclamato a cyclohexylamine: tóxico para animais (↑ Ca de bexiga) Metabolizada (Klebsiella terrígena) a ácido cianúrico (complexo insolúvel) que causa toxicidade severa aos rins





Emulsificantes reduzem a espessura da camada de muco; reduzem a ordem Bacteroidales e aumenta bactérias mucoliticas (Ruminococcus gnavus); associam-se a inflamação, maior permeabilidade, aumento do peso e da adiposidade Nature Reviews Microbiology 14, 273–287 (2016)

6) Metabolismo de sais biliares Microbiota metaboliza ácidos biliares primários produzidos no fígado a partir do colesterol em sais biliares secundários que são absorvidos e exercem diversas funções sobre o metabolismo

Cell Metabolism 24, July 12, 2016

6) Metabolismo de sais biliares

Sais biliares conjugados e inflamação

Sais biliares conjugados pela microbiota são absorvidos e em células imunitárias (por meio da ligação com receptores de membrana – GPBAR1, ou receptores intracelulares NR1H4) inibem a ativação de NF-κB (fator de transcrição que codifica a produção de citocinas inflamatórias)

Nature Immunology 14, 676–684 (2013)

Microbiota intestinal

Resumo de suas características Característica

Comentário

Alta diversidade e densidade

A perda de diversidade microbiana predispõe a infecções patogênicas e está ligada com vários distúrbios metabólicos e imunes

Individualidade

Variação ocorre a nível de espécie e cepas, com limitada variabilidade do filo; membros de dois filos (Firmicutes e Bacteroidetes) contribuem para ~ 90% das espécies no intestino distal

Transmissão materna

Colonização no nascimento é influenciada pelo tipo de parto (normal vs. cesariana)

Variabilidade idade-dependente

Diversificação rápida durante a infância influenciada pela dieta e meio ambiente, incluindo antibióticos, alcançando relativa estabilidade na idade adulta, e mudando em idosos, dependendo do estado fisiológico, dieta, medicamentos e morbidade

Variação ao longo do intestino

Após a cavidade oral, a complexidade e os números aumentam distalmente

Variação ao longo do eixo transversal do intestino

A razão aeróbio:anaeróbio é maior na superfície da mucosa do que no lúmen

Nat. Rev. Gastroenterol. Hepatol. 9, 609–614 (2012)

Microbiota intestinal

Resumo de suas características Característica

Comentário

Resiliência

A microbiota tende a voltar ao normal após o uso de antibióticos, mas algumas cepas podem ser eliminadas, especialmente após exposições repetidas ou prolongadas de antibiótico, com o maior efeito na infância

Plasticidade e adaptabilidade

Estabilidade relativa mas com variações contínuas no comportamento metabólico e na composição dependendo da dieta, outras variáveis ​de estilo de vida e doenças

Interações hospedeiromicroorganismo

Bidirecional; cascatas microbiana, imuno-inflamatória e metabólicas são interativos

Segregação espacial e compartimentalização

Microorganismos têm acesso restrito ao epitélio do intestino delgado devido a fatores derivados do hospedeiro, como fatores antimicrobianos; e no cólon, a estrutura da camada interna de muco garante que a superfície seja livre de microorganismos. Se organismos comensais penetram na mucosa eles não ganharão a circulação sistémica (serão mantidos no nódulo linfático mesentérico)

Transferência experimental de microbiota

A transferência de microbiota de animais doentes para saudáveis pode transferir também a doença (modelos animais). Transplantes de microbiota revelaram semelhante fenótipos metabólicos transferíveis Nat. Rev. Gastroenterol. Hepatol. 9, 609–614 (2012)

DISBIOSE

Disbiose - definição Qualquer alteração da microbiota residente encontrada em indivíduos saudáveis  das bactérias comensais benéficas  da diversidade bacteriana ↑ bactérias patogênicas ↑ permeabilidade intestinal ↑ dos sinais inflamatórios

Cellular Microbiology, Volume 16, Issue 7, July 2014, Pages 1024–1033

Disbiose - causas Uso de antibiótico e outros medicamentos (laxantes, anti-ácidos, pró-cinéticos) Inatividade física Baixa consumo de fibras e alto consumo de gorduras animais e de proteína Baixa exposição microbiana Fatores genéticos

Doenças autoimunes e desiquilíbrios imunológicos Consumo de aditivos químicos

Estresse

Impacto do uso de ATB sobre a microbiota Antibiótico

Alteração da microbiota

Reduz

Comunidades perdidas

Bifidobacterium

Lactobacillus spp., Enterococcus spp., Enterobacteriaceae spp

Vancomicina

Geral

Lactobacillus spp., Enterococcus spp., Grupo D Streptococcus Bacteroidales, Ruminobcoccaceae, Lachnospiraceae, Clostridiales Tenericutes, Turicibacteria Lactobacillus plantarum, Faecalibacterium prausnitzii, Eubacterium hallii, Clostridium cluster IV e XIV, Escherichia coli, Haemophilus spp., Serratia

Ciprofloxacina

Geral

Clostridiales, Fecaelibacterium spp.

Firmicutes

Actinobacteria (Slackia and Bifidobacterium), Betaproteobacteria, Streptococcus spp., Roseburia, Eubacterium

Amoxicillina

Cefalosporina (Cefazolina) Streptomicina

Lactobacillus spp, Enterococcus spp., Grupo D Streptococcus

Comunidades expandidas

Enterobacteriaceae Lactobacillaceae, VerrucomicrobiaceaePaenibaci llaceae, Firmicutes, Anaeroplasmataceae

Enterobacteriaceae

Cellular Microbiology, Volume 16, Issue 7, July 2014, Pages 1024–1033

Infecção por Clostridium difficile: relação com o uso de ATB

Nature Reviews Disease Primers 2, Article number: 16021 (2016)

Disbiose e inflamação

Brown EM et al. Nat Immunol. 2013 Jul;14(7):660-7.

Diagnóstico • Desiquilíbrio na flora intestinal leva a produção de metabólitos tóxicos que induzem sintomas como flatulência, distensão e dor abdominal, inflamação, cólica, constipação/diarreia, má-digestão, hipoglicemia, fadiga, mau hálito, movimentos intestinais irregulares  Cuidado: sintomas nem sempre são causados por disbiose intestinal!

• Diagnóstico preciso:  Necessário testes de sequenciamento genético (proteômica e metabolômica)

Clinical Nutrition 29 (2010) 701e725

Condições associadas a Disbiose intestinal Asmas Doenças inflamatórias intestinais Diabetes Autismo Câncer Doenças hepática não alcoólica Doença renal crônica Obesidade Quimioterapia Alergias Artrite reumatoide Infecção por HIV Anorexia nervosa Constipação

Simbiontes

Sinais antiinflamatórios

Patógenos

Sinais próinflamatórios

Condição clínica

Implicações sobre a microbiota

Observações

Obesidade

↓Bacteroidetes ↓Bifidobacterium spp ↓Faecalibacterium prausnitzii ↓Akkermansia muciniphila ↑Bilophila wadsworthia

Dados conflitantes sobre a relação Firmicutes / Bacteroidetes

↓F. prausnitzii ↓Roseburia –Eubacterium rectale ↑Proteobacteria ↓Lactobacillaceae ↓Prevotellaceae ↑Proteobacteria

Diminuição da abundância de bactérias produtoras de butirato e aumento de patógenos oportunistas

Dermatite atópica

↑F. prausnitzii strain L2-6

Doença de Crohn

↓F. prausnitzii ↓Roseburia spp ↓Dialister spp ↓Coprococcus spp ↑Enterobacteriaceae ↑Rumonococcus gnavus ↓F. prausnitzii ↓Roseburia spp ↓Eubacterium rectale et rel. ↑Fusobacterium spp

Nenhuma diferença na diversidade Aumento da degradação de muco e baixa eficiência na produção de butirato por F. prausnitzii L2-6 Diversidade geral reduzida Diminuição da abundância de bactérias produtoras de butirato e aumento de patógenos oportunistas

Doenças Renal Crônica

Colite ulcerativa

Aumento da abundância de bactérias formadoras de urease- e uricase-guarida, indol e-p-cresol Redução das bactérias produtoras de ácidos graxos de cadeia curta

Diversidade reduzida Diminuição da abundância de bactérias produtoras de butirato e aumento de patógenos oportunistas

Síndrome do intestino irritável

↓Bifidobacterium spp ↓Faecalibacterium spp ↑Veillonellaceae ↑Enterobacteriaceae

Diversidade geral reduzida

Câncer colorretal

↓Roseburia spp ↓Lachnospiraceae ↑Bacteroides/Prevotella ↑Enterococcus spp ↑Escherichia/Shigella ↑Streptococcus spp

Diversidade reduzida Diminuição da abundância de bactérias produtoras de butirato e aumento de patógenos oportunistas

Best Pract Res Clin Gastroenterol. 2016 Feb;30(1):27-37.

Diabetes tipo 2

Redução generalizada da diversidade

Microbiota e Câncer

Nature Reviews Cancer 13, 800–812 (2013)

Microbiota e Obesidade/DM2

Diabetes and Metabolism, Vol 40 - N° 4 P. 246-257 - septembre 2014

Microbiota e Obesidade

Mol Endocrinol, August 2014, 28(8):1221–1238

Microbiota e Obesidade

Mol Endocrinol, August 2014, 28(8):1221–1238

Microbiota e distúrbios metabólicos

Nature Reviews Nephrology 12, 169–181 (2016)

Microbiota e Doença inflamatória intestinal

Nature Reviews Immunology 14, 9–23 (2014)

Microbiota e Doença Hepática não-alcoólica

Nature Reviews Gastroenterology & Hepatology 13, 412–425 (2016)

Microbiota e Síndrome do intestino irritável

Hipótese do oxigênio Na síndrome do intestino irritável se observa redução das bactérias anaeróbias obrigatórias (F. prausnitzii) e aumento das aeróbias facultativas (Enterobacteriaceae) e de algumas aeróbias. Estas observações apoiam a hipótese de uma mudança nas comunidades bacterianas causadas por um aumento de oxigênio The ISME Journal (2013) 7, 1256–1261

Peterson et al. Cell Host & Microbe. 2008.

Microbiota e Artrite reumatoide

Nature Reviews Rheumatology 7, 569578 (October 2011)

Como tratar a Disbiose?

Moduladores da microbiota intestinal

Transplante de microbiota fecal Prebioticos Probioticos

Posbióticos Simbióticos

“BIÓTICOS” Tipo

Definição

Exemplos

Prebiotico

Ingredientes seletivamente fermentados que permitem alterações específicas tanto na composição quanto na atividade da microflora intestinal, conferindo benefícios sobre a saúde e bem estar do hospedeiro (GIBSON et al. 2004)

Inulina, FOS, GOS,

Probiotico

Micro-organismos vivos que, quando administrados Lactobacilos, em quantidades adequadas, conferem benefícios à bifidobactérias saúde do hospedeiro

Simbiotico

Produtos que contém tanto prebióticos quanto probióticos

Posbiotico

FOS + Bifidobactérias + Lactobacilos

Produtos bacterianos “não viáveis​​” ou subprodutos Ácidos graxos de metabólicos de microrganismos probióticos que cadeia curta promovem a atividade biológica no hospedeiro

PreBIOTICO Evolução de seu conceito

PreBIOTICO Diferenças entre prebiotico e fibra alimentar: Prebiotico: critérios

Fibra: critério

1. Ser resistente a digestão gástrica e enzimática de mamíferos 2. Ser fermentado pelas bactérias intestinais 3. Estimular seletivamente o crescimento e/ou a atividade de bactérias intestinais associadas a saúde e ao bem-estar

Carboidratos com grau de polimerização (GP) ≥3 que não hidrolizados por enzimas digestivas no intestino delgado, independentemente da sua solubilidade ou fermentabilidade

Nem toda fibra é um prebiotico Nem todo prebiotico pode ser considerado uma fibra (quando tem GP < 3) Adv Exp Med Biol. 2016;902:119-42

PreBIOTICO Tipos de prebioticos Candidatos

Reconhecidos Galactoligossacarideos – GOS (GP 2-5) o Rafinose o Lactulose (GP = 2) Frutanos o inulina (GP 11-60) o frutoligossacarideo – FOS (GP 2-10) o oligofrutose (GP=4) Trans-galacto-oligosaccharides (TOS) Adv Exp Med Biol. 2016;902:119-42 European Journal of Clinical Nutrition (2016), 1–6

o o o o o o o o o o o

Amido resistente Isomaltoligossacarideo (GP 2-8) Polidextrose Pectina Sacarídeos da soja Xylo-oligosacarideos Flavonoides presentes no cacau* Compostos fenólicos* Cálcio* Riboflavina* Resveratrol*

*Não preenchem o segundo critério para serem considerados prebioticos: fermentação

PreBIÓTICO Possíveis mecanismos que explicam os efeitos benéficos dos prebioticos

Adv Exp Med Biol. 2016;902:119-42

PreBIÓTICO Tipo de prebiotico e seu efeito sobre crescimento de bactérias

J. Nutr. July 1, 1999 vol. 129 no. 7 1438S-1441s

PreBIÓTICO Tipo de prebiotico e seu efeito sobre crescimento de bactérias

Aliment Pharmacol Ther 24, 701–714

PreBIÓTICO Tipo de prebiotico e produção de AGCC

Am J Clin Nutr 2001;73(suppl):415S–20S.

PreBIÓTICO Efeitos dos prebioticos sobre grupos de bactérias observados em estudos realizados em humanos

Best Pract Res Clin Gastroenterol. 2016 Feb;30(1):27-37.

PreBIÓTICO Efeitos dos prebioticos sobre grupos de bactérias observados em estudos realizados em humanos

Resumo dos achados:

 Doses variaram de 5-20 g/dia  Duração: 12 dias a 3 meses  Quanto maior a dose, maior a diversidade de bactérias é afetada  Inulina:  Bifidobacterium e Faecalibacterium  GOS:  Bifidobacerium Best Pract Res Clin Gastroenterol. 2016 Feb;30(1):27-37.

PreBIÓTICO Efeitos adversos associados a suplementação de prebioticos: o Efeito purgativo: prebioticos com baixo GP tem alta osmalaridade, atraindo água para a luz intestinal

o Produção de gases (flatus): quanto maior o GP, menor a produção de gases, pois possuem maior tempo de fermentação Doses maiores que 10-15 g/dia de um dado prebiotico aumentam a probabilidade de flatulência em uma maneira dose dependente

Impacto da quantidade de fibra da dieta sobre a microbiota

A cada geração com baixo consumo de fibras, a perda de diversidade se torna maior, e o grau de recuperação após a introdução de uma dieta rica em fibras é menor (sugere-se a extinção de algumas espécies microbianas com o baixo consumo de fibras) Nature 529, 158–159 (14 January 2016)

ProBIÓTICO Bactérias com efeitos antiinflamatórios: • • • • •

Faecalibacterium prausnitzii Lactococcus lactis Clostridium butyricum Bifidobacterium longum Clostridia clusters IV, XIVa e XVIII

Dose com efeito probiotico: • ≥ 109 UFC/ml/dia Bactérias e leveduras probióticas mais utilizadas

ProBIÓTICO Efeitos dos probióticos sobre o organismo: • Melhora da proteção de barreira da mucosa intestinal • Melhora do Tight Junction • Induz a produção de muco

• Suprime o crescimento de bactérias patogênicas

• competição, estímulo da produção de ATB naturais e IgA e redução do pH

• Estimula o fenótipo anti-inflamatório nas células imunes do GALT Ther Adv Gastroenterol (2012) 0(0) 1–13

ProBIÓTICO Recomendações sobre o uso de probioticos

J Clin Gastroenterol Volume 49, Supp. 1, November/December 2015

ProBIÓTICO Recomendações sobre o uso de probioticos em PEDIATRIA (World Gastroenterology Organisation Global Guidelines – 2011)

ProBIÓTICO Recomendações sobre o uso de probioticos em PEDIATRIA (World Gastroenterology Organisation Global Guidelines – 2011)

ProBIÓTICO Recomendações sobre o uso de probioticos em ADULTOS (World Gastroenterology Organisation Global Guidelines – 2011)

ProBIÓTICO Recomendações sobre o uso de probioticos em ADULTOS (World Gastroenterology Organisation Global Guidelines – 2011)

ProBIÓTICO Segurança no uso de probioticos Situações vulneráveis a uma “certa insegurança” na suplementação de altas doses de bactérias probioticas o Pacientes com HIV o Pacientes em radioterapia ou quimioterapia para tto do câncer o Crianças < 2 anos de idade o Paciente crítico Usar produtos com qualidade comprovada, para evitar que haja contaminação por bactérias patogênicas J Clin Gastroenterol Volume 49, Supp. 1, November/December 2015

SimBIÓTICO

Combinar em um mesmo produto um pre + probiótico parece ser mais efetivo para estimular o crescimento de bactérias “boas” no intestino

J Clin Gastroenterol Volume 49, Supp. 1, November/December 2015

ATENÇÃO Bactérias probioticas possuem um efeito cepadependente

• Na ausência de evidências que demonstram efeitos positivos com o uso de uma cepa bacteriana específica, utilizar um produto com maior variedade de espécies e cepas bacterianas

Modo de ingestão: adotar as recomendações do fabricante (jejum ou não) Tempo de suplementação: não existe consenso. Estudos utilizaram intervenção de poucas semanas a meses • Tratamento: Fornecer o suplemento durante e após a afecção (usar altas doses) • Profilático: uso contínuo (doses baixas)

J Clin Gastroenterol Volume 49, Supp. 1, November/December 2015

Transplante de fezes

Nature Reviews Disease Primers 2, Article number: 16020 (2016)

EVIDÊNCIAS CIENTÍFICAS

Clinical Nutrition 34 (2015) 845e858

EVIDÊNCIAS CIENTÍFICAS

Cuello-Garcia et al. World Allergy Organization Journal (2016) 9:10

EVIDÊNCIAS CIENTÍFICAS

Am J Clin Nutr, 2014

EVIDÊNCIAS CIENTÍFICAS

EVIDÊNCIAS CIENTÍFICAS

Gêneros usados como intervenção: Lactobacillus, Bifidobacterium e Streptococcus

EVIDÊNCIAS CIENTÍFICAS

EVIDÊNCIAS CIENTÍFICAS

EVIDÊNCIAS CIENTÍFICAS

Gêneros usados como intervenção: Lactobacillus, Bifidobacterium e Streptococcus