Os cientistas da Faculdade de Medicina da Universidade de Stanford explicam por que dois agentes patogênicos potencialmente mortais conseguem se firmar no ambiente proibitivo do intestino após o tratamento com antibióticos.
Os pesquisadores escreveram no periódico que suas descobertas podem ajudar a identificar maneiras de neutralizar os efeitos da depleção de “bactérias que habitam os intestinos” após o tratamento com antibióticos.
Vários patógenos intestinais podem causar sérios problemas durante o curso de antibióticos. O autor sênior, Justin Sonnenburg, PhD, disse que “os antibióticos abrem a porta para que esses patógenos se instalem. Mas como exatamente isso ocorre não foi bem entendido”.
Os autores explicaram que há um aumento significativo na disponibilidade de carboidratos no intestino vinte e quatro horas após a administração de antibióticos orais. Esse excedente temporário de carboidratos, mais uma redução de “bactérias boas” no intestino, permite que pelo menos dois patógenos potencialmente fatais se multipliquem rapidamente.
Nos últimos dez anos, os cientistas fizeram um enorme progresso na compreensão do que acontece no “complexo ecossistema microbiano” que existe no intestino grosso de todos os mamíferos saudáveis, incluindo os humanos.
Aproximadamente 1.000 tipos diferentes de micróbios coexistem harmoniosamente dentro do intestino de um ser humano típico. Essas cepas bacterianas que habitam esse nicho desafiador, mas rico em nutrientes, adaptaram-se muito bem, tão bem que, de fato, lutaríamos para sobreviver sem elas.
Bactérias amigas do intestino sintetizam vitaminas, elas são fundamentais para guiar nosso sistema imunológico, elas estão envolvidas no desenvolvimento e manutenção de nossos próprios tecidos – elas até ajudam a regular a pressão sangüínea.
Os medicamentos antibióticos devastam esse ecossistema micróbio intestinal. Bactérias boas começam a se multiplicar rapidamente dentro de alguns dias e dentro de um mês voltam aos números normais. No entanto, segundo os autores, “o ecossistema parece sofrer a perda permanente de algumas de suas cepas bacterianas constituintes”.
Os cientistas comparam essas bactérias amigáveis a um tipo de grama que derruba as ervas daninhas (bactérias patogênicas) no rico fertilizante que percorre nosso intestino. Estudos anteriores sugeriram que nossos insetos amigáveis secretam substâncias químicas que impedem que as bactérias patogênicas assumam o controle.
Existe uma teoria de que quando nosso ecossistema microbiano interno é interrompido, a responsividade do nosso sistema imunológico sofre.
Sonnenburg disse:
“Embora essas hipóteses não sejam mutuamente exclusivas, nosso trabalho apóia especificamente a sugestão de que nossos micróbios residentes mantenham os patógenos sob controle ao competirem por nutrientes”.
Quando essas defesas são enfraquecidas, como geralmente ocorre pouco depois de iniciar o tratamento com antibióticos, patógenos saqueadores, como, são capazes de estabelecer pontos de apoio.
Assim que esses dois invasores parasitas se multiplicam em números suficientes, eles induzem inflamação. Embora a inflamação não seja um bom ambiente para restaurar boas bactérias, as salmonelas prosperam nela.
Sonnenburg e seus colegas se concentraram em dois nutrientes específicos da tripa e do ácido siálico – ambos membros da família do açúcar. Estes não são açúcares com os quais a maioria das pessoas está familiarizada, mas são vitais para a sobrevivência saudável e são produzidos em todas as células do corpo humano. Eles também são encontrados em produtos lácteos, ovos e carne.
Bactérias intestinais comem muco
Células que revestem o intestino expulsam longas cadeias de açúcares familiares e exóticos que estão ligados entre si para formar muco.
Muco tem duas funções:
- impede que os micróbios residentes passem através da parede do intestino para a corrente sanguínea
- é uma fonte alimentar vital de vários açúcares, incluindo ácido siálico e fucose, para micróbios residentes
Sonnenburg disse: “Nossos micróbios intestinais se tornaram muito adeptos de comer muco”.
Sonnenburg e seus colegas experimentaram em ratos de laboratório que foram criados em um ambiente livre de germes. Estes ratos eram muito diferentes dos ratos normais – os seus intestinos não tinham bactérias.
Os cientistas introduziram uma única cepa bacteriana nesses animais livres de germes – uma cepa bacteriana amigável que reside no intestino de camundongos e humanos normais. tem enzimas que retiram moléculas de açúcar das cadeias de muco penduradas no revestimento intestinal. falta as enzimas para quebrar as moléculas que compõem o ácido siálico.
Pode parecer inútil soltar as moléculas de açúcar que é incapaz de quebrar para se alimentar. No entanto, em um intestino normal, existem vários outros micróbios que podem quebrar as moléculas de ácido siálico e fucose. Um intestino normal é cheio de micróbios que podem cortar alimentos que não podem, mas precisam.
Os autores chamam isso de sistema de troca, os ecologistas chamam de simbiose. (Talvez solte esses resíduos de açúcar para obter outros resíduos de açúcar comestíveis por baixo.)
C. difficile, uma causa comum de
diarreia associada a antibióticos
Em vários experimentos, os cientistas introduziram a cepa de Salmonella nos camundongos previamente livres de germes que haviam sido carregados. Ambas as cepas de bactérias são potencialmente fatais quando causam doenças em pacientes que recebem antibióticos. Eles também consomem ácido siálico para energia, mas não podem soltá-lo do muco intestinal.
Depois de descobrir que não é capaz de soltar a fucose ou consumi-la, a equipe se concentrou em como os dois patógenos faziam uso do ácido siálico.
Os cientistas simulam um ecossistema micróbio intestinal dizimado por antibióticos
Introduzindo uma cepa bacteriana patogênica e amigável nos intestinos de camundongos antigamente livres de germes, os pesquisadores puderam demonstrar que os níveis de ácido siálico aumentaram consideravelmente na ausência de um ecossistema intestinal microbiano completo que teria impedido que esses níveis subissem.Ter apenas uma cepa de boa bactéria no intestino dos camundongos era uma aproximação de um ecossistema micróbio intestinal dizimado por antibiótico.
Ambos e replicados mais rapidamente na presença destes açúcares e não outros micróbios concorrentes. criou um excedente ácido siálico, que foi uma festa para a cepa patogênica.
Os cientistas então observaram que efeitos os antibióticos podem ter em ratos “normais” com ecossistemas intestinais. Eles relataram o mesmo aumento no ácido siálico e uma explosão populacional de bactérias patogênicas. Se os camundongos foram tratados apenas com antibióticos e não expostos aos patógenos, os níveis de ácido siálico voltaram ao normal em cerca de três dias, quando as boas bactérias começaram a se recuperar.
Sonnenburg disse:
“Os bandidos no intestino estão eliminando nutrientes que foram liberados pelos mocinhos, que são vítimas dos danos colaterais causados pelos antibióticos. Os antibióticos fazem com que nossas amigáveis bactérias intestinais ajudem involuntariamente esses patógenos.
Acreditamos que os patógenos bacterianos no intestino causam doenças em duas etapas. Outros demonstraram que, uma vez que esses patógenos atingem números suficientes, eles usam truques que desencadeiam a inflamação para eliminar nossos micróbios amigáveis - sem nenhum custo para os próprios patógenos, porque eles desenvolveram maneiras de lidar com isso. Mas primeiro, eles têm que superar um obstáculo crítico: na ausência da inflamação que estão tentando induzir, eles têm de alguma forma alcançar essa massa crítica. Nosso trabalho mostra como eles agem após uma dose de antibióticos. Eles se aproveitam de um pico temporário de açúcares liberados do muco intestinal deixado pelos micróbios comensais mortos “.
A equipe acredita que um dia poderemos criar uma medicação que iniba as enzimas usadas pelas bactérias intestinais amigáveis para liberar o ácido siálico do muco, privando assim os patógenos de sua festa. A medicação poderia ser administrada ao lado de antibióticos. Eles acrescentaram que os probióticos na forma de cepas bacterianas que digerem rapidamente o ácido siálico também poderiam alcançar um efeito similar.
O estudo foi financiado pelo Burroughs Wellcome Fund e os Institutos Nacionais de Saúde (subvenção R01-DK085025).
