INTRODUÇAO

Historicamente, os órgaos e sistemas do corpo humano eram vistos como isentos de micróbios em condiçoes normais, com exceçao da boca, intestinos, pele e sistema geniturinário. Atualmente, sabemos que, em condiçoes normais, o corpo humano hospeda um conjunto enorme de bactérias, fungos e vírus que vivem em conjunto com as células do nosso corpo.

Essa coleçao de microrganismos que foi inicialmente chamada de microbioma, é composta por dez a cem trilhoes de células divididas em mais de mil espécies diferentes, respondendo por 2 a 3% da nossa massa corporal total. Estima-se que apenas o número total de bactérias seja dez vezes superior ao de células do nosso corpo¹. Na primeira vez que o termo foi usado, em 2001, microbioma representava a "comunidade ecológica de microrganismos comensais, simbióticos e patogênicos que dividiam o espaço do nosso corpo"². Com o progresso científico, o termo passou a significar o "conjunto de células microbianas e do hospedeiro, somadas aos fatores bióticos e abióticos, que modulam a interaçao dessas células." Posteriormente, passou a ser usado para denominar a totalidade de genomas desse conjunto de micróbios. Sob a perspectiva de quantidade de material genético, sao 3 milhoes de genes nao redundantes formando o microbioma, versus 22 mil genes no genoma humano. No presente texto, o termo microbiota será usado para rotular a populaçao de micróbios normalmente albergada no organismo humano, e microbioma para o conjunto de material genético do total de microrganismos. Nesse cenário, o funcionamento do organismo humano é visto como o produto de interaçoes emaranhadas entre micróbios, seus genomas, hospedeiro e meio ambiente.

Contrariando a visao antiga de que micróbios eram agentes estritamente patogênicos, a microbiota tem papel relevante na manutençao da saúde, e seu desequilíbrio (disbiose) está associado a doenças. Grande parte dos trilhoes de microrganismos, comensais, simbióticos e patogênicos que colonizam o corpo humano sao fundamentais para nossa vida, contribuindo para os processos fisiológicos e modulando nosso metabolismo e nossa imunidade. Mais do que isso, nossa microbiota também contribui para nossa proteçao contra patógenos e agentes infecciosos, eliminando-os e prevenindo sua disseminaçao³.

Os instrumentos de interaçao entre nosso organismo e a microbiota sao constituídos por proteínas, metabólitos, pequenas moléculas e ácidos nucleicos. Nesse ecossistema complexo e interativo, mecanismos químicos sao a linguagem universal entre os diferentes grupos, regulando comunicaçoes intercelulares, trocas metabólicas, antibiose e simbiose. Tornando o tema ainda mais complexo, a microbiota humana nao é constante durante a vida, sofrendo mudanças com o passar da idade. Hábitos culturais, dietas, características locais, condiçoes de saúde e de doença, tipo de parto e exposiçao microbiana no início da vida modulam a microbiota, promovendo variaçoes nas espécies locais, com consequências funcionais⁴.

Doenças imunes, disfunçoes pulmonares, neurológicas, endócrinas, cardíacas, neoplásicas, metabólicas e outras estao diretamente associadas a desequilíbrios na microbiota⁵. O funcionamento adequado do nosso sistema imune está apoiado na interaçao saudável do nosso organismo com os microrganismos que nos habitam e que estao à nossa volta. Fatores moduladores da microbiota tanto nas fases pré, peri e pós-natais estao associados a disfunçoes imunes⁶ e diversas outras doenças⁴ muito após o nascimento. Evidências claras ligam a diabetes e outras disfunçoes endocrínicas⁷, doenças cardiovasculares, como hipertensao, aterosclerose, doença renal crônica⁸ e doenças neurológicas, como a esquizofrenia e o autismo⁹, neoplasias, esclerose múltipla, obesidade e asma à disbiose na microbiota. Patógenos microbianos direcionam a gênese de tumores em 15-20% dos casos de câncer através de mecanismos diversos que modulam inflamaçao, induzem lesoes no DNA e produzem metabólitos envolvidos na oncogênese ou supressao tumoral¹⁰.

O progresso do conhecimento científico trouxe a ciência "ômica" para o campo médico. Nela, busca-se a caracterizaçao e quantificaçao coletiva de grupos de moléculas biológicas que se traduzem na estrutura, funçao e dinâmica de organismos. Essa nova vertente científica, aliada à bioinformática, ciência responsável por armazenar e relacionar dados biológicos com o auxílio de métodos computacionais e algoritmos matemáticos, vem permitindo o progresso da compreensao do papel relevante da microbiota na manutençao da saúde e no desenvolvimento de doenças.

Nesse artigo, o foco principal será dado ao papel da microbiota no desenvolvimento do sistema imune, e ao seu papel na patogênese da asma.

MICROBIOTA E CIENCIAS OMICAS

O corpo humano é composto por cerca de 30 trilhoes de células, sendo a linhagem hematopoiética a mais numerosa. O cálculo do número de microrganismos que compoem a microbiota é complexo e sujeito a discordâncias. Enquanto alguns estudos sugerem que deva ser 10 a 100 vezes maior que o de células em nosso corpo, outros indicam que a diferença é menor (3x10¹³ vs 3,9 x10¹³)¹¹. De modo geral, estima-se que a proporçao de bactérias seja 2-3 vezes maior que a dos demais microrganismos. Entretanto, desvendar as proporçoes relativas e o valor das funçoes que eles executam é mais importante que definir seu número absoluto. Apesar de os mecanismos envolvidos ainda nao estarem totalmente desvendados, microrganismos interagem extensivamente dentro do corpo humano; algumas das interaçoes sao prejudiciais¹³ e outras benéficas¹⁴ para nosso organismo.

Aparentemente, a maior parte da populaçao bacteriana está localizada no intestino, seguido pela pele e cavidade oral. A microbiota intestinal (MI) é fundamental para a saúde. Variaçoes e mudanças em sua composiçao influenciam os processos fisiológicos e contribuem para diversas doenças. Ela possui mecanismos de comunicaçao com o sistema nervoso central, possivelmente por mecanismos neurais, endócrinos e imunes, que influenciando a funçao cerebral e o comportamento, podendo determinar desordens neurológicas.¹⁵ A MI enriquece o metabolismo de glicanos, aminoácidos e xenobióticos. Sem ela, nao seríamos capazes de digerir grande parte dos alimentos e absorver muitos nutrientes. A carga genética do microbioma é estimada em milhoes de genes codificadores de proteínas, um número 360 vezes maior que o do genoma humano. A contribuiçao do material genético do microbioma é crítica para a sobrevivência humana, produzindo vitaminas e anti-inflamatórios que nosso genoma nao pode produzir. A microbiota, em conjunto com fatores pré-natais e pós-natais (nutriçao maternal e exposiçao a poluentes, p. ex.), contribui para mudanças epigenéticas que nao apenas modulam a adaptaçao individual ao ambiente, como também as condiçoes de saúde e de doença por toda a vida, modificando processos inflamatórios e respostas imunes. As interaçoes ativas dos metabólitos da microbiota com o genoma derivado da fusao do espermatozoide e óvulo paternos geram modificaçoes epigenéticas que atuarao ao longo da vida, podendo ser considerado um segundo genoma¹⁶.

O progresso no estudo do papel da microbiota deve-se, em grande parte, a outra contribuiçao recente na Medicina atual, as "Ciências ômicas".¹⁸ Elas representam uma nova perspectiva na área médica, que traz uma visao holística dos sistemas biológicos, integrando moléculas e processos interativos que envolvem genes, transcriçao genética, metabolismo e microbioma, dando forma e funçao às células, tecidos e organismo. As ciências ômicas incluem um conjunto de novas tecnologias - genômica, transcriptômica, proteômica, metabolômica e outras - que vêm permitindo progresso relevante na compreensao de mecanismos moleculares complexos envolvidos nos processos biológicos e sobre a participaçao da microbiota nesses processos. Outro elemento importante nesse novo cenário é a bioinformática, ciência interdisciplinar que conjuga técnicas da informática nas áreas de estudo da biologia. Os experimentos biológicos geram enormes quantidades de dados

quantitativos e qualitativos. Se lembrarmos que:

- o genoma humano contém cerca de 3,2 bilhoes de bases e entre 20.000-25.000 genes codificadores de proteínas;

- o transcriptoma inclui todos os RNAs e reflete os genes ativamente expressos em cada momento;

- o proteoma inclui mais de 100 mil proteínas detectáveis pelos métodos modernos (as menos abundantes ainda nao sao detectadas);

- o metaboloma envolve mais do que 5 mil metabólitos¹⁷; seria difícil organizar e interpretar as informaçoes que vêm surgindo acerca das interrelaçoes entre os diversos sistemas biológicos sem a tecnologia embutida na bioinformática.

Tanto as ciências ômicas como a microbiota sao temas recentes, que trouxeram novos termos para o vocabulário médico. Por essa razao, o glossário abaixo pode ser útil para a compreensao desse texto.

Ciências ômicas¹⁸

- Genômica: estudo dos genomas dos organismos.

- Metagenômica: análise genômica da comunidade de microrganismos de um determinado ambiente.

- Epigenômica: estudo das modificaçoes epigenéticas no material genético de uma célula.

- Transcriptômica: estudo das estruturas e funçoes dos transcriptoma. Transcriptoma é um conjunto de moléculas de RNA, incluindo RNAm, RNAr, RNAt e outros RNA nao-codificantes produzidos por uma célula ou por uma populaçao celular.

- Metabolômica: estudo sistemático de "marcas químicas" únicas de processos celulares específicos que envolvem metabolitos.

- Metabonômica: medida quantitativa das respostas metabólicas multiparamétricas e dinâmicas dos sistemas vivos a estímulos fisiopatológicos ou modificaçoes genéticas.

- Proteômica: estudo da estrutura e funçao das proteínas, incluindo as modificaçoes produzidas por um organismo ou sistema.

- Lipidômica: estudo dos processos e redes envolvendo lipídeos, incluindo as modificaçoes produzidas por um organismo ou sistema.

Microbiota e microbioma¹:

- Microbiota: totalidade dos microrganismos no organismo humano. Em alguns textos, pode significar o conjunto de microrganismos num ambiente definido (órgao, sistema).

- Microbioma: conjunto dos genomas presentes na totalidade da microbiota. Em alguns textos, pode significar o habitat total (conjunto de microrganismos, seus genomas e as condiçoes ambientais adjacentes.

- Viroma: coleçao de vírus em determinado ambiente.

- Metataxonômica: processo usado para caracterizar toda a árvore metataxonômica dos microrganismos constituintes da microbiota.

- Metabolômica: abordagens analíticas usadas para determinar o perfil de metabolitos de determinada cepa. O conjunto de metabolitos de cada cepa é chamado metaboloma.

- Metabonômica: variante da abordagem metabolômica, define a abordagem usada para gerar o perfil de metabólitos de sistemas complexos.

- Resiliência: capacidade do microbioma de absorver distúrbios e reorganizar-se durante a mudança, mantendo, essencialmente, a mesma funçao, estrutura e identidade.

- Disbiose: condiçao na qual a estrutura normal do microbioma é alterada, geralmente sob pressoes externas, como doenças ou uso de medicamentos.

- Peptídeos antimicrobianos: moléculas efetoras da imunidade inata que inativam microrganismos invasores, especialmente nas superfícies de mucosas e barreiras epiteliais.

- Probióticos: microrganismos vivos e estritamente selecionados que, nas quantidades adequadas podem conferir benefícios à saúde²⁰.

- Prebióticos: componentes alimentares nao digeríveis que conferem benefício à saúde através da modulaçao da microbiota¹⁸.

- Simbiótico: produto com componente prebiótico que seletivamente favorece microrganismos probióticos incluídos no composto¹⁸.

MICROBIOTA INTESTINAL NA REGULAÇAO DO SISTEMA IMUNE

O trato gastrintestinal (GI) representa a maior interface entre o organismo humano e o meio externo. Num adulto, a superfície da mucosa gastrintestinal tem entre 30 e 80 metros quadrados e é colonizada por grandes populaçoes de microrganismos (~10¹⁴) distribuídos em sua luz e na parte superior da camada mucosa²¹ que, em condiçoes normais, convivem com as células do hospedeiro. A microbiota intestinal (MI) pode pesar até 2 kg e contém mais de 3 milhoes de genes (150 vezes mais que o corpo humano). Ela é única em cada indivíduo, mas um terço dos micróbios presentes sao os mesmos para todas as pessoas. A composiçao e funçao da MI sao dinâmicas no bebê, desenvolvendo rapidamente desde o nascimento até 2 a 3 anos de idade, quando sua composiçao passa a ser semelhando ao do adulto²². Ela participa do desenvolvimento do trato GI e do sistema imune, particularmente no primeiro ano de vida²³. O conjunto de microrganismos utiliza mecanismos de relacionamento simbióticos e codependentes em seu desenvolvimento no hospedeiro para contribuir no metabolismo de alimentos e fármacos, além de interferir nas funçoes da barreira epitelial e do sistema imune.

O processo de colonizaçao bacteriana do intestino começa ainda na fase fetal, e vai sendo modificado após o nascimento. Diversos fatores, como o tipo de parto (cesárea ou vaginal), aleitamento materno ou uso de fórmulas alimentares, uso de antibiótico e momentos de introduçao de alimentos sólidos e de parada do aleitamento materno afetam o estabelecimento da MI. Os dois principais momentos de transiçao na composiçao da MI ocorrem durante a lactaçao, resultando na predominância inicial do Bifidobacterium e, a seguir, quando alimentos sólidos sao associados ao aleitamento materno, os Bacteroidetes e Firmicutes passam a predominar. A partir dos 3 anos de idade, a MI passa a ser estável e mantida num estado de equilíbrio simbiótico, no qual três espécies de bactérias (Bacterioides, Prevotella e Firmicutes) configuram os "enterotipos"²². A composiçao microbiana é única em cada indivíduo, embora em mais de 95% das vezes esteja concentrada em três ou quatro espécies. O material genético dos microrganismos presentes no trato GI determina suas funçoes potenciais. De modo geral, a dinâmica na microbiota GI e as interaçoes com o hospedeiro modulam o funcionamento normal e a patobiologia de inúmeras doenças. A metabolizaçao dos ácidos presentes na bile é primariamente feita pela MI através de mecanismos que regulam a produçao de peptídeo intestinal glucagon-like 1 (GLP1), a metabolizaçao de gordura, o metabolismo hepático e do colesterol. Em situaçoes patológicas, observa-se disbiose (desequilíbrio na composiçao da microbiota intestinal), com reduçao da diversidade global e preponderância de uma ou mais espécies. Daí, podem resultar diabetes tipo 2, esteatose hepática nao alcoólica, dislipidemia e obesidade, por exemplo. Disbioses na MI interferem com sua relaçao com as células humanas, o que pode resultar em alteraçoes inflamatórias que contribuem para a patogênese de doenças inflamatórias crônicas, como doença inflamatória intestinal, esclerose múltipla, asma alérgica e artrite reumatoide²⁴.

Uma funçao particularmente interessante da MI envolve o desenvolvimento do sistema imune. O intestino é o nosso maior órgao linfoide, onde cerca de 70% das células imunes estao presentes. Isso se deve, principalmente, às grandes quantidades de material antigênico, oriundo, em sua maior parte, dos alimentos. Em situaçoes normais, os antígenos da dieta sao tornados menos imunogênicos por mecanismos de tolerância oral envolvendo linfócitos T reguladores (Treg) nos gânglios mesentéricos e células dendríticas. A MI modularia a capacidade do sistema imune intestinal de gerar tolerância, mais do que imunidade, promovendo as funçoes da barreira intestinal. Ao mesmo tempo, a MI desempenha papéis importantes na imunidade inata. Fagócitos (macrófagos e neutrófilos) sao regulados pelas bactérias intestinais, que estimulam a liberaçao de grandes quantidades de interleucinas-10 (IL-10), promovendo a induçao de células Treg e inibindo desenvolvimento excessivo do linfócito T helper 17 (Th17), mantendo as respostas imunes tolerogênicas do intestino e mantendo a homeostasia local. Há evidências de que bactérias intestinais e seus metabólitos, incluindo ácidos graxos de cadeia curta (AGCC), têm papel relevante na proliferaçao e diferenciaçao de células T regulatórias e auxiliares (Thelper), assim como sobre linfócitos B secretores das imunoglobulinas A (IgA) e G (IgG). Dado o fato de a MI ser necessária para o desenvolvimento, induçao e funçao das células T, uma disbiose nessa populaçao microbiana pode desencadear doenças autoimunes e inflamatórias graças a desequilíbrios nas populaçoes de Th1, Th2, Th17 e Treg²⁶. Provavelmente, a interface entre o sistema imune intestinal e a MI participa da configuraçao dos desfechos fisiológicos das reaçoes alérgicas, havendo indícios que disbiose na MI esteja associada a vários tipos de doenças alérgicas.

Dadas as modificaçoes rápidas da MI no início da vida, mesmo pequenos desequilíbrios (disbiose) nessa etapa podem acarretar consequências danosas para o resto da vida. Um exemplo desse fato é a atopia. Está demonstrado que bebês atópicos têm menor proporçao de Bifidobacterium, Lactococci e Enterococcus na primeira semana de vida, quando comparados a controles nao atópicos²⁷. Um estudo mostrou que a colonizaçao com E. coli e C. difficile um mês após o parto está associada ao risco elevado de eczema nos primeiros dois anos de vida. O C. difficile está especificamente associado a sibilos recorrentes, sensibilizaçao alérgica e dermatite atópica aos dois anos de vida²⁸. Os mecanismos envolvidos nessas associaçoes ainda nao estao esclarecidos, mas dao início a alteraçoes funcionais no organismo humano, tanto no nível celular como no metabólico, que vao além da microbiota e que se manifestam por doenças mediadas pela imunidade. Esse processo conta com a participaçao de diversos fatores, como o tipo de parto, emprego de antibióticos na gravidez, durante o parto, assim como pelo recém-nato, e tipo de aleitamento. Provavelmente, essa trama complexa envolve alteraçoes na ontogenia imune, e inclui a participaçao da MI nas modificaçoes epigenéticas na vida pré e pós-natal.

A MI, através do eixo intestino-pulmao, influencia funçoes imunes no pulmao. Uma conexao potencial se dá através de interaçoes da MI com receptores de padroes moleculares associados a patógenos (PAMPs) do sistema imune inato²⁹. Possivelmente, interaçoes com micróbios específicos da MI através de seus PAMPs correspondentes resultam em variaçoes fenotípicas das células dendríticas que, após migrarem para os linfonodos mesentéricos, formatam células T. Posteriormente, essas migrariam para o pulmao, incorporando moléculas (CCR4 e CCR6, p. ex.) e modificariam as respostas anti-inflamatórias nas vias aéreas. Até o momento, os estudos que analisam a forma como a MI está envolvida na gênese da asma e das doenças atópicas vêm sendo realizados em camundongos, seguindo modelos de inflamaçao alérgica. De modo consistente, esses estudos têm demonstrado o papel do Lactobacillus ruteri reduzindo a hiper-responsividade brônquica e do Bifidobacterium longum induzindo Treg e protegendo contra a inflamaçao alérgica³⁰. Provavelmente, com a inclusao de estudos em humanos, outras espécies microbianas serao incluídas. Nao se pode descartar que, possivelmente, os componentes virais e fúngicos do microbioma também desempenhem papel importante na fisiologia e no desenvolvimento imune do organismo humano. Considerando que os estudos em animais deixam claro o papel da microbiota materna e da MI na gênese da asma, os realizados em humanos devem buscar identificar os mecanismos de colonizaçao dos bebês e crianças com micróbios relacionados à asma, sejam protetores ou "pró-asma". Dessa forma, identificando como as microbiotas modulam as respostas imunes no pulmao, abrem-se portas para o possível emprego de probióticos visando a prevençao da asma e doenças alérgicas relacionadas.

MICROBIOTA NO PULMAO

Até há algum tempo, o pulmao era considerado um órgao estéril na ausência de doença. Hoje, com o reconhecimento da microbiota pulmonar (MP), pode ser visto como um "pote até aqui de micróbios". O surgimento e aprimoramento das ciências "ômicas" (voltadas para a análise global e aprofundada dos sistemas biológicos e compreensao dos princípios funcionais e dinâmicos totais dos sistemas celulares) vem ajudando a investigaçao do papel da MP na manutençao da saúde pulmonar e nos mecanismos envolvidos na gênese de doenças respiratórias. Açoes sobre a migraçao e eliminaçao microbiana e sobre o ecossistema pulmonar alteram a dinâmica da MP, participando tanto da gênese como da progressao de doenças pulmonares. Atualmente, reconhece-se a participaçao da MP em patogênese de diversas doenças pulmonares, como na asma, na doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC), no câncer de pulmao, na fibrose pulmonar idiopática (FPI), nas doenças pulmonares associadas ao HIV e na fibrose cística, entre outras³¹.

Microbiota pulmonar e asma

Aumento na prevalência da asma tem sido observado em diversos estudos. Dado que fatores genéticos nao podem ser usados para explicar a velocidade desse crescimento, particularmente no mundo ocidental, fatores ambientais potencialmente associados passaram a ser estudados. Entre eles, parto cesariano, menos animais domésticos, uso de antibióticos, ambientes urbanos, reduçao do número de filhos e dietas pobres em fibras. Todos esses fatores conjugam a capacidade de comprometer a MI.

A "hipótese da higiene", proposta por Strachan³² ao final da década de 90, já apontava, indiretamente, para o papel dos microrganismos no desenvolvimento da asma e da atopia ao propor que ambientes limpos e estéreis promoveriam o desenvolvimento de diversas doenças. A partir de entao, diversos estudos passaram a indicar que a vida em ambientes rurais³³ e a exposiçao a animais e sujeira³⁴ seriam "protetores" contra o desenvolvimento de sibilos e asma. O progresso do conhecimento nessa área mostrou que essa nao era uma propriedade global dos microrganismos, e que tanto o efeito "protetor" como o inverso eram resultados da exposiçao/preponderância de determinadas espécies. Mais ainda, que isso valia tanto para os micróbios do ambiente externo como interno (microbiota). O valor da microbiota na gênese da asma ficou demonstrado pelos estudos sobre uso de antibióticos e asma no período neonatal, que resulta em inflamaçao alérgica mais grave das vias aéreas³⁵.

Alteraçoes da composiçao da microbiota das vias aéreas superiores e inferiores sao descritas em asmáticos, com maior crescimento de protobactérias (espécies Haemophilus, Moraxella e Neisseria)³⁶. A proporçao da espécie Klebsiella parece aumentar com a gravidade da asma³⁷. O mesmo parece acontecer com as Proteobactérias, que induziriam regulaçao positiva dos genes relacionados ao Th17.³⁸ Já foi descrito que a MP de asmáticos sensíveis aos corticosteroides é diferente daquela dos asmáticos resistentes, podendo indicar que a variedade na microbiota possa estar associada à heterogeneidade da asma. A relaçao entre as MI e MP na patogênese da asma está bem definida, havendo indícios de que disbioses na MI nos primeiros 100 dias de vida sejam os principais influenciadores da promoçao de alteraçoes da hipersensibilidade. Estudo prospectivo demonstrou que bebês com menor proporçao de Bifidobacterium, Akkermansia e Faecalibacterium na MI têm risco relativo de asma elevado. Nessa situaçao, ocorre maior proporçao de linfócitos Th2 produtores de IL-4 e menor de células Treg⁴⁰. Outro estudo também demonstrou maior risco de asma associado à quantidade menor de Faecalibacterium, Lachnospira, Veillonella e Rothia na MI do bebê⁴¹. Também foi descrita menor quantidade de Bifidobacterium na MI de asmáticos adultos⁴². Em resumo, aparentemente, Faecalibacterium e Bifidobacterium têm propriedades que previnem asma. Uma linha de estudo interessante seria avaliar se a medicaçao usual (broncodilatadores e corticosteroides inalatórios) tem a propriedade de modular o MP de maneira benéfica ou prejudicial.

Há evidências suficientes sobre o papel da MP na gênese da asma. Entretanto, se buscamos identificar uma estratégia para prevenir o desenvolvimento da asma, precisamos identificar o momento em que uma disbiose na MI desencadeia as alteraçoes necessárias para o desenvolvimento da asma e outras doenças atópicas. Alguns estudos sugerem que o momento ideal para usar microrganismos (probióticos) como estratégias preventivas ou diagnósticas esteja nos primeiros 100 dias de vida⁴³.

PREBIOTICOS, PROBIOTICOS E SIMBIOTICOS NO TRATAMENTO DAS DOENÇAS PULMONARES

Todas as funçoes do nosso organismo, assim como a composiçao da microbiota intestinal (MI), obedecem a padroes rítmicos circadianos influenciados por diferentes fatores. Dentre eles, os hábitos alimentares. Além do conteúdo alimentar, os horários das refeiçoes influenciam as variaçoes agudas na composiçao da MI e modulam os efeitos metabólicos intestinais e hepáticos microbiota-dependente no organismo humano. Como a MI pode desempenhar papel relevante na saúde, há interesse na manipulaçao da sua composiçao visando promover uma comunidade bacteriana potencialmente mais protetora. Com esse objetivo, a utilizaçao de probióticos vem sendo objeto de estudos. Através deles, acredita-se ser possível aumentar a proporçao de determinadas cepas bacterianas, como as Bifidobacterium e os Lactobacillus, as quais, aparentemente, têm a capacidade de promover efeitos benéficos para nosso organismo. Os mecanismos pelos quais os probióticos exercem seus efeitos nao estao claramente compreendidos. Possivelmente, a resposta imune aos probióticos é dependente da(s) cepa(s) utilizada(s), dos perfis de glicanos/carbohidratos presentes na parede celular, das diferenças nos DNAs presentes e dos metabolitos e outras moléculas excretadas. Em condiçoes específicas, acredita-se que possam atuar sobre macrófagos e células natural-killer (NK); modular a secreçao de citocinas pró e anti-inflamatórias, e de imunoglobulinas'; restaurar o equilíbrio entre respostas de células T (Th1, Th2, Th17 e Treg); formatar a barreira epitelial intestinal; alterar a secreçao de muco e gerar processos competitivos de exclusao de espécies bacterianas patogênicas. O emprego de probióticos deve ser cuidadoso e criterioso. Suas características nao estao associadas ao gênero ou espécie do microrganismo, mas sim a poucas cepas de espécies particulares seletivamente selecionadas.

A segurança de uma cepa é definida pela sua origem, ausência de associaçao com culturas patogênicas e perfil de resistência aos antibióticos. Os aspectos funcionais definem a sobrevivência no trato gastrintestinal e os efeitos imunomodulatórios. Os probióticos podem conter uma ou mais cepas selecionadas. Na maior parte das vezes, as cepas pertencem aos gêneros Lactobacillus, Bifidobacterium, Lactococcus, Streptococcus, Enterococcus e Sacharomyces¹⁸. Os efeitos positivos dos probióticos em doenças gastrointestinais (síndrome do colo irritável e diarreia, p. ex.), alérgicas (asma e dermatite atópica, p. ex.)⁴⁴, obesidade, síndrome de resistência à insulina, diabetes tipo 2, infiltraçao gordurosa do fígado nao alcoólica, e outras, estao bem documentados³². Na área do câncer, há evidências de que probióticos interferem com todos os tipos celulares e mecanismos envolvidos nas metástases, alterando a expressao de diversos genes participantes da transformaçao celular, migraçao e invasao⁴⁵. Entretanto, os efeitos dos probióticos podem ser transitórios, o que pode limitar os resultados alcançados. Ainda sao necessários estudos clínicos para esclarecer diversos pontos antes de decidir sobre sua aplicaçao clínica³². Particularmente nas áreas da asma e da alergia, há evidências científicas in vitro sobre o valor de probióticos, mas ainda resta serem comprovadas in vivo³³.

Um outro suplemento que pode corrigir desequilíbrios na MI e fazer parte do tratamento (e mesmo da prevençao) de inúmeras disfunçoes metabólicas, imunes e neoplásicas, sao os prebióticos. Por serem ingredientes alimentares nao digeríveis capazes de estimular seletivamente o crescimento ou a atividade de determinadas espécies bacterianas já residentes no intestino, alterando a composiçao da MI de modo mais duradouro, eles podem ser usados como alternativas aos probióticos ou simultaneamente (simbióticos). A sinergia alcançada com o uso concomitante permite melhora da sobrevivência dos microrganismos probióticos no trato gastrointestinal, e tem efeito superior quando comparado ao do probiótico ou do prebiótico usados isoladamente. Sua açao depende da cepa, dose, componentes (carreadores e matriz) usados na produçao, assim como dos processos de armazenagem e distribuiçao⁴⁶.

A colonizaçao do trato gastrointestinal é crítica para o desenvolvimento e regulaçao do sistema imune. Distúrbios na composiçao, diversidade e momento da colonizaçao microbiana estao associados ao risco aumentado de alergia. Assim, é lógico imaginar que instrumentos que restaurem uma MI disbiótica também sejam úteis tanto na prevençao como no tratamento de disfunçoes alérgicas. Ainda que incipiente, a recomendaçao de emprego de probióticos, prebióticos e simbióticos já faz parte de diretrizes da Organizaçao Mundial de Alergia (WAO) para prevençao de alergia em determinadas situaçoes. Ainda nao há informaçoes suficientemente fundamentadas para a prescriçao de probióticos para a prevençao de alergia ou asma, mas com a evoluçao do conhecimento nessa área, provavelmente serao definidas as cepas mais adequadas, o momento correto de emprego e as condiçoes específicas para o manejo mais efetivo.

Finalizando, estamos entrando na era dos estudos da epidemiologia das microbiotas. Os primeiros grandes estudos de coorte foram iniciados e trarao informaçoes que, junto com aquelas fornecidas pelos estudos seccionais (em sua maior parte em populaçoes ocidentais) já concluídos, possibilitarao uma visao global e dinâmica da microbiota na saúde e na doença. Possivelmente, estudos prospectivos permitirao o desenho de modelos preditivos e a compreensao das causalidades das disbioses que, aliados aos conhecimentos oriundos do deciframento das funçoes moleculares das bases genéticas do microbioma humano, abrirao portas para o desenvolvimento de novas comunidades microbianas diagnósticas e terapêuticas. Na medida em que o papel das disbioses da microbiota na patogênese das doenças pulmonares for sendo esclarecido, estudos certamente buscarao avaliar o valor dos probióticos, prebióticos e simbióticos como coadjuvantes no tratamento de diversas disfunçoes respiratórias. A partir daí, a seleçao das cepas, junto com modificaçoes genéticas para assegurar funçoes específicas na produçao de probióticos, irá sendo melhor fundamentada, e os suplementos pró e prebióticos podem passar a constituir complementos importantes para o tratamento. Certamente, antes de sua inclusao em esquemas terapêuticos, ainda devem ser definidas as melhores maneiras de promover sua liberaçao no trato intestinal e demonstrados os efeitos potenciais e a segurança das interaçoes de diferentes cepas. As ciências ômicas certamente sao um instrumento precioso na avaliaçao dos aspectos de efetividade e de segurança desses suplementos. A complexidade dos processos envolvidos na tecnologia ômica provavelmente permitirá definir pontos importantes, como a quantidade adequada de microrganismos nas preparaçoes, e qual o potencial probiótico real dos microrganismos selecionados, bem como qual o seu impacto nas funçoes imune e metabólica, e na interaçao MI-sistema nervoso central, entre outros⁴⁷.

Se hoje buscamos alcançar a medicina personalizada, certamente teremos que integrar as interaçoes hospedeiro-microbiota-microbioma e as ciências ômicas na definiçao das abordagens corretas para restaurar a saúde⁴⁸.

REFERENCIAS

1. Sender R, Fuchs S, Milo R. Revised estimates for the number of human and bacteria cells in the body. PLOS Biol. 2016;14(8):e1002533.

2. Lederberg J, MacCray AT. 'Ome sweet' omics - a genealogical treasury of words. The Scientist. 2001;15(7):8-9.

3. Chiu L, Bazin T, Truchetet M-E, Schaeverbeke T, Delhaes L, Pradeu T. Protective microbiota: from localized to long-reaching co-immunity. Front Immunol. 2017;8:1678-97.

4. Yatsunenko T, Rey FE, Manary MJ, Trehan I, Dominguez-Bello MG, Contreras M, et al. Human gut microbiome viewed across age and geography. Nature. 2012;486(7402):222-7.

5. Wang B, Yao M, Lv L, Ling Z, Li L. The human microbiota in health and disease. J Engineering. 2017;3:71-82.

6. Amenyogbe N, Kollmann TR, Bem-Othman R. Early-life hostmicrobiome interphases: the key frontier for immune development. Front Pediatr. 2017;5:111-23.

7. Memba R, Duggan SN, Ni Chonchubhair HM, Griffin OM, Bashir Y, O'Connor DB, et al. The potential role of gut microbiota in pancreatic disease: a systematic review. Pancreatology. 2017;17(6):867-74.

8. Ahmadmehrabi S, Tang WHW. Gut microbiome and its role in cardiovascular diseases. Curr Opin Cardiol. 2017;32(6):761-6.

9. Kelly JR, Minuto C, Cryan JF, Clarke G, Dinan TG. Cross talk: the micro biota and neurodevelopmental disorders. Front Neurosci. 2017;11:490-521.

10. Bhatt AP, Redinbo MR, Bultmn SJ. The role of the microbiome in cancer development and therapy. CA Cancer J Clin. 2017;67:326-44.

11. Sender R, Fuchs S, Milo R. Are we really vastly outnumbered? Revisiting the ratio of bacterial to host cells in humans. Cell. 2016;164(3):337-40.

12. Faust K, Sathirapongsasuti JF, Izard J, Segata N, Gevers D, Raes J, et al. Microbial co-occurrence relationships in the human microbiome. PLoS Comput Biol. 2012;8(7):e1002606.

13. Karczewska E, Wojtas I, Sito E, Trojanowska D, Budak A, Zwolinska- Wcislo M, et al. Assessment of co-existence of Helicobacter pylori and Candida fungi in diseases of the upper gastrointestinal tract. J Physiol Pharmacol. 2009;60:33-9.

14. Mazmanian SK, Round JL, Kasper DL. A microbial symbiosis factor prevents intestinal inflammatory disease. Nature. 2008;453(7195):620-5.

15. Cryan JF, Dinan TG. Mind-altering microorganisms: the impact of the gut microbiota on brain and behavior. Nature Reviews Neuroscience. 2012;13:701-12.

16. Celluzzi A, Masotti A. How our other genome controls our epigenoma. Trends Microbiol. 2016;24:777-87.

17. Horgan RP, Kenny LC. 'Omic' technologies: genomics, transcriptomics, proteomics and metabolomics. The Obstetrician & Gynaecologist. 2011;13:189-95.

18. Baker M. Big biology: the ómes puzzle. Nature. 2013;494(7438):416-9.

19. Marchesi JR, Ravel J. The vocabulary of microbiome research: a proposal. Microbiome. 2015;3:31-4.

20. Markowiak P, Slizewska K. Effects of probiotics, prebiotics, and synbiotics on human health. Nutrients. 2017;9:1021-51.

21. Helander HF, Fandriks L. Surface area of the digestive tract - revisited. Scand J Gastroenterol. 2014;49:681-9.

22. Yatsunenko T, Rey FE, Manary MJ, Trehan I, Dominguez-Bello MG, Contreras M, et al. Human gut microbiome viewed across age and geography. Nature. 2012;486:222-7.

23. Maynard CL, Elson CO, Hatton RD, Weaver CT. Reciprocal interactions of the intestinal microbiota and immune system. Nature. 2012;489:231-41.

24. Kim D, Zeng YZ, Nunez G. The interplay between host imune cells and gut microbiota in chronic inflammatory diseases. Exper & Mol Med. 2017;49:e339.

25. Nguyen QN, Himes JE, Martinez DR, Permar SR. The impact of the gut microbiota on humoral immunity to pathogens and vaccination in early infancy. PLoS Pathog. 2016;12:e1005997.

26. Lee N, Kim W-U. Microbiota in T-cell homeostasis and inflammatory diseases. Exp & Mol Med. 2017;49:e340.

27. Bjorksten B, Sepp E, Julge K, Voor T, Mikelsaar M. Allergy development and the intestinal microflora during the first year of life. J Allergy Clin Immunol. 2001;108:516-20.

28. Penders J, Thijs C, van den Brandt PA, Kummeling I, Snijders B, Stelma F, et al. Gut microbiota composition and development of atopic manifestations in infancy: the KOALA Birth Cohort Study. Gut. 2007; 56:661-7.

29. Samuelson DR, Welsh DA, Shellito JE. Regultion of lung immunity and host defense by the intestinal microbiota. Front Microbiol. 2015;6:1085.

30. Lyons A, O'Mahony D, O'Brien F, MacSharry J, Sheil B, Ceddia M, et al. Bacterial strain-specific induction of Foxp3+ T regulatory cells in protective in immune allergy models. Clin Exp Allergy. 2010;40(5):811-9.

31. Dickson RP, Erb-Downward JR, Martinez FJ, Huffnagle GB. The microbiome and the respiratpry tract. Annu Rev Physiol. 2016;78:481-504.

32. Strachan DP. Family size, infection and atopy: the first decade of the "hygiene hypothesis". Thorax. 2000;55 Suppl 1:S2-10.

33. von Mutios E, Vercelli D. Farm living: effects on childhood asthma and allergy. Nat Rev Immunol. 2010;10(12):861-8.

34. Riedler J, Braun-Fahrländer C, Eder W, Schreuer M, Waser M, Maisch S, et al. Exposure to farming in early life and development of asthma and allergy: a cross-sectional survey. Lancet Long Engl. 2001;358:1129-33.

35. Russell SL, Gold MJ, Willing BP, Thorson L, McNagny KM, Finlay BB. Perinatal antibiotic treatment affects murine microbiota, immune responses and allergica asthma. Gut Microbes. 2013;4(2):158-64.

36. Hilty M, Burke C, Pedro H, Cardenas P, Bush A, Bossley C, et al. Disordered microbial communities in asthmatic airways. PLoS One. 2010;e8578.

37. Huang YJ, Nariya S, Harris JM, Lynch SV, Choy DF, Arron JR, et al. The airway microbiome in patients with severe asthma. Associations with disease features and severity. J Allergy Clin Immunol. 2015;136:874-84.

38. Huang YJ, Nariya S, Harris JM, Lynch SV, Choy DF, Arron JR, et al. The airway microbiome in patients with severe asthma: Associations with disease features and severity. J Allergy Clin Immunol. 2015;136(4):874-84.

39. Durack J, Lynch SV, Nariya S, Bhakta NR, Beigelman A, Castro M, et al. Features of the bronchial bacterial microbiome associated with atopy, asthma, and responsiveness to inhaled corticosteroid treatment. J Allergy Clin Immunol. 2017;140(1):63-75.

40. Fujimura KE, Sitarik AR, Havstad S, Lin DL, Levan S, Fadrosh D, et al. Neonatal gut microbiota associates with childhood multisensitized atopy and T cell differentiation. Nat Med. 2016;22:1187-91.

41. Arrieta MC, Stiemsma LT, Dimitriu PA, Thorson L, Russell S, Yurist- Doutsch S, et al. Early infancy microbial and metabolic alterations affect risk of childhood asthma. Sci Transl Med. 2015;7:307ra152.

42. Hevia A, Milani C, López P, Donado CD, Cuervo A, González S, et al. Allergic patients with long-term asthma display low levels of Bifidobacterium adolescentis. PLoS One. 2016;11:e0147809.

43. Stiemsma LT, Turvey SE. Asthma and the microbiome: defining the critical window in early life. Allergy Asthma Clin Immunol. 2017;13:3.

44. Mennini M, Dahdah L, Artesani MC, Fiocchi A, Martelli A. Probiotics in asthma and allergy prevention. Front Pediatr. 2017;5:165.

45. Roudi R, Syn NL, Roudbary M. Antimicrobial peptides as biologic and immunotherapeutic agents against cancer: a comprehensive overview. Front Immunol. 2017;8:1320-30.

46. Gibson GR, Roberfroid MB. Dietary modulation of the human colonic microbiota: introducing the concept of prebiotics. J Nutr. 1995;125(6):1401-12.

47. Papadimitriou K, Zoumpopoulou G, Foligné B, Alexandraki V, Kazou M, Pot B, et al. Discovering probiotic microorganisms: in vitro, in vivo, genetic and omics approaches. Front Microbiol. 2015;6:58.

48. Fritz JV, Desai MS, Shah P, Schneider JG, Wilmes P. From metaomics to causality: experimental models for human microbiome research. Microbiome. 2013;1:14.

• Voltar ao Topo
• Próximo Número