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Aspectos de saúde: efeitos na microbiota
Profa. Dra. Ana Carolina Franco de Moraes
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1014 microorganismos x 1013 células no corpo humano
Bactérias, fungos,
archaea e vírus
Microbiota: todos os microorganismos que
vivem no corpo humano
Microbioma: genes de todos os microorganismos
que vivem no corpo humano
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Classificação taxonômica
Maior diversidade
biológica entre os representantes
da categoria
Menor diversidade
biológica entre os representantes
da categoria
90% Firmicutes e Bacteriodetes na
microbiota intestinal humana
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Fisiologia intestinal
Rodrigues FAP et al. Sistema digestório: integração básico-clínica.2016
Maior parte das
bactérias patogênicas
Ex: Proteobacteria
Ahmed A et al. Clin Microbiol Rev. 2014; 27(3): 631-46
Junções
firmes
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Wang F & Roy S. Toxicologic Pathology.2017;45(1):150-6
Disbiose
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D I S B I O S E Desequilíbrio na microbiota associado a doenças Diversidade bacteriana
Marcador de disbiose no
intestino S A Ú D E
Turnbaugh P et al. Nature 2009; 457:480-5
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Composição comum da microbiota
Rinninella E et al. Microorganisms. 2019;7(1):14
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Rinninella E et al. Microorganisms. 2019;7(1):14
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Ao longo da vida, eventos influenciam a composição da microbiota
Ottman et al. Front Cell Infect Microbiol; 2012
Unborn Baby Toddler Adult Elderly
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↓Bacteroidetes e ↑ Firmicutes
em relação aos camundongos magros
Ruth LE et al. PNAS. 2005;102(31):11070-75
Razão Firmicutes/Bacteroidetes
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< Bacteroidetes nos obesos ↑ Bacteroidetes na perda de peso Obesidade tem um componente microbiano importante que pode ter implicações terapêuticas
Firmicutes
Bacteriodetes
Magros
Obesos
Ruth LE et al. Nature. 2006:1022-23
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Diminuição do número absoluto de Firmicutes em indivíduos obesos
Angelakis E et al. Future Microbiol. 2012;7(1):91-109
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Filos predominantes
coerentes c/ literatura;
porém, proporções não
diferem segundo IMC
IMC < 25 kg/m2
IMC ≥ 25 kg/m2
44%
47%
2% 3% 2% 2%
45%
45%
3% 3% 2% 2%
44%
46%
3% 3% 2% 2%
Bacteroidetes Firmicutes
Proteobacteria Verrucomicrobia
Abundância de filos em amostras de brasileiros (Estudo ADVENTO)
Franco-de-Moraes et al. Diabetol Metab Syndr. 2017; 9:62
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Abundância dos principais filos segundo hábitos alimentares
FIRMICUTES BACTEROIDETES
Franco-de-Moraes et al. Diabetol Metab Syndr. 2017; 9:62
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Network de bactérias correlacionadas a fatores de risco cardiometabólicos
Mais curta a linha, mais forte a correlação
Marcador de risco
Bactérias
Linha vermelha = associação direta
Linha azul = correlação inversa
Quanto mais curta a linha, mais forte é a correlação
Componentes da SM
Comunidades bacterianas Linha vermelha = associação direta Linha azul = correlação inversa
TG
Firmicutes
PCR
PAD
PAS
IMC
HDL
Firmicutes
Firmicutes
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Modernos hábitos alimentares* promovem ganho de peso e risco de DCNTs,
• Obesidade • Diabetes • Dislipidemias • Hipertensão • Aterosclerose • Câncer • D.I.I. • D.imunes etc
Resistência à insulina
*AG Sat
LPS TLR-4 NFkB Mediadores inflamatórios
Ativação de fatores de transcrição, NFkB e Prot. Ativadora 1 (AP-1), resulta
em expressão de genes que codificam p/ proteínas inflamatórias
LPS AG Sat TNFα
cuja fisiopatologia envolve inflamação subclínica crônica
Qual a participação da microbiota?
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Moraes et al. Arq Bras Endocrinol Metabol; 2014
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• Interações entre o IFN γ e metabolismo da glicose => camundongos IFNγ-Knockout =>↓ produção hepática de glicose + ↑ sensibilidade à insulina
Tríade IFNy-Akk-metabolismo da glicose
O’ Rourke et al. Metabolism; 2012
A ação do IFN-γ parece ser mediada pela A. muciniphila (gene Irgm1?)
Greer et al. Nature Comms;2016
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Akkermansia muciniphila
• Apesar de gram (-), é benéfica
• Produz mucina (↑ espessura da camada de muco);
• Melhora da permeabilidade intestinal (↓ endotoxemia metabólica)
• Camundongos obesos => ↓ A. muciniphila
Cani PD & de Vos WM. Front Microbiol.2017;8:1765
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Diferenças na microbiota na saúde e na doença
Valdes VM et al. BMJ. 2018;361:k2179
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A dieta afeta a saúde humana em parte mediada pela microbiota intestinal
Cerca de 57% da variação da microbiota está relacionada a dieta, enquanto que fatores genéticos podem explicar até 12%
das diferenças
Harris et al. J Obes; 2012
Os agrotóxicos poderiam interferir na microbiota
Na última década, o Brasil expandiu em 190% o mercado de agrotóxicos, o que colocou o País em primeiro lugar no ranking mundial de consumo desde 2008.
Lopes CVA, Albuquerque GSC. Saúde debate. 2018, 42(117):518-34
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Tsiaoussis J et al. Toxicol Lett. 2019 Sep 15;312:72-97
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Tsiaoussis J et al. Toxicol Lett. 2019 Sep 15;312:72-97
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Xenobióticos com efeito comprovado na microbiota
• Inseticidas
• Clorpirifós
• Fungicidas
• Carbendazim
• Epoxiconazole
• Herbicidas
• Glifosato: Roundup
• Metais pesados
Tsiaoussis J et al. Toxicol Lett. 2019 Sep 15;312:72-97
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• Clorpirifós é amplamente utilizado e é um dos pesticidas que mais excede o limite de concentração em alimentos!
Liang Y et al. Microbiome. 2019. 7:19
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Liang Y et al. Microbiome. 2019. 7:19
NFD: Normal fat diet NCPF: Normal fat diet with chlorpyrifos (5mg/kg/12semanas) HFD: High fat diet HCPF: High fat diet with chlorpyrifos (5mg/kg/12semanas)
Clorpirifós aumentou ganho de peso e resistência à insulina
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Liang Y et al. Microbiome. 2019. 7:19
Clorpirifós aumentou LPS plasmático, reduziu a expressão das tight junctions e aumentou
marcadores inflamatórios
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• Glifosato é o agrotóxico mais utilizado no mundo!
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O agrotóxico alterou a microbiota intestinal, reduzindo a concentração de Firmicutes (Lactobacillus), e aumentou a população de Bacteroidetes (S24-7)
Camundongos tratados com Roundup por 2 anos em diversas concentrações (50 ng/L G, 0.1 g/L G ou 2.25 g/L G)
Lozano VL et al. Toxicol Rep. 2017 Dec 19;5:96-107
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• Carbendazim
(500mg/kg/28 dias) induziu
alteração no metabolismo
lipídico no fígado com
elevação da resposta
inflamatória.
• Parte do agrotóxico não
digerido pode chegar ao
intestino e induzir uma
disbiose intestinal.
Jin Y. Toxicol Sci. 2015;147(1):116-26
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↑Bacteroidetes (S24-7) e Proteobacteria
CG: controle LDG: low dosage (4mg/kg/dia) HDG: high dosage (100mg/kg/dia)
Xu C et al. Chemotherapy. 2014;60(2):135-42
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• A população de Akkermansia foi muito reduzida após exposição por 8 semanas para qualquer metal;
• Diminuição da família Lachnospiracea (produtora de butirato);
• Redução da diversidade bacteriana é mais evidente na presença de cobre.
Zhai Q et al. Science Bulletin. 2017; 62(12): 831-40
T1: 4 semanas T2: 8 semanas
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Conclusões
• Superioridade dos orgânicos transcende a questão de melhor sabor e menor consumo de xenobióticos!
• Agrotóxicos e metais pesados podem alterar a composição da microbiota intestinal, resultando em disbiose, ou podem interagir com a capacidade metabólica da microbiota intestinal, afetando a produção e a toxicidade de metabólitos bacterianos.
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Perspectivas futuras
• Estudos clínicos bem desenhados são imperativos para investigar as hipóteses levantadas e elucidar as consequências biológicas do metabolismo de xenobióticos pelo ecossistema bacteriano intestinal.
• Em última análise, a nutrição personalizada exigirá uma melhor compreensão da distribuição das funções metabólicas microbianas específicas dentro das populações humanas.
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P a r a p r o f i s s i o n a i s d e s a ú d e
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f u t u r a s n o e n t e n d i m e n t o d a s a ú d e e
d o e n ç a
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