Notícia

Como as Salmonellas crescem juntas no intestino e trocam resistência a antibióticos

Fonte

ETH Zurich | Instituto Federal de Tecnologia de Zurique

Data

terça-feira, 22 agosto 2023 13:25

Áreas

Ciência e Tecnologia de Alimentos. Nutrição Clínica. Saúde Pública

A capacidade de utilizar uma mera fonte alternativa de alimento é tudo o que é necessário para que a diarreia faça com que a bactéria Salmonella floresça quando um intestino já está colonizado por uma cepa intimamente relacionada, de acordo com pesquisadores do Instituto Federal de Tecnologia de Zurique (ETH Zurich). Essa coexistência permite a troca de resistência a antibióticos.

As bactérias estão crescendo mais resistentes aos antibióticos comuns, e um fator-chave que contribui para esse problema é a troca de genes de resistência a antibióticos entre cepas bacterianas intimamente relacionadas. Quando essas bactérias relacionadas se aproximam, elas podem compartilhar informações sobre como sobreviver aos antibióticos. Infelizmente, nossos intestinos parecem fornecer um ambiente ideal para que essa troca ocorra. As razões para isso permaneceram obscuras.

De acordo com a teoria clássica, essa troca normalmente não deveria acontecer, uma vez que as interações microbianas impedem que cepas de bactérias intimamente relacionadas povoem o mesmo lugar ao mesmo tempo. O intestino dos mamíferos é o lar de milhares de espécies bacterianas que interagem intimamente umas com as outras para formar comunidades densamente povoadas – a microbiota intestinal. Essas comunidades fornecem funções essenciais ao seu hospedeiro, incluindo resistência a bactérias patogênicas. No intestino saudável normal, a microbiota residente impede a colonização por patógenos entéricos por vários meios, por exemplo, através da competição por moléculas de alimentos. E, de acordo com a teoria da exclusão de nicho, é muito desafiador para as bactérias da mesma espécie prosperar em um intestino já colonizado, pois competem pelas mesmas moléculas de alimento.

Uma estratégia colonizadora de bactérias intestinais patogênicas

“Observações recentes parecem questionar essa linha de pensamento, mostrando que vários membros da família Enterobacteriaceae podem coexistir no intestino”, disse o Dr. Ersin Gül, pós-doutorado no grupo do Dr. Wolf-Dietrich Hardt, professor de Microbiologia da ETH Zurich e membro do NCCR Microbiomes. Isso apresenta uma questão intrigante para os pesquisadores: como populações bacterianas intimamente relacionadas com necessidades de nutrientes semelhantes podem coexistir no intestino e até mesmo trocar informações? Isso pode ser previsto a partir dos genomas bacterianos?

Para esclarecer esse quebra-cabeça, a equipe de pesquisadores do Dr. Hardt investigou a dinâmica da coexistência bacteriana no intestino. “Focamos em entender como um grupo secundário de bactérias pode prosperar quando bactérias residentes intimamente relacionadas estão presentes”, relatou o Dr. Ersin Gül, que é o primeiro autor do estudo que examinou especificamente o comportamento da bactéria patogênica Salmonella, conhecida por infecções transmitidas por alimentos que causam diarreia e estirpes inofensivas de E. coli relacionadas. Os resultados foram publicados recentemente na revista científica Cell Host & Microbe.

Dieta importa

Os pesquisadores descobriram que essas bactérias utilizam vários recursos alimentares quando crescem sozinhas. Pelo contrário, só podem crescer e coexistir com outra população de Salmonella ou E. coli, se uma população utilizar um tipo de molécula alimentar que a outra não pode consumir (aqui, galactitol ou arabinose). Esse comportamento revela uma estratégia metabólica usada por essas bactérias para evitar a competição e se expandir em um intestino pré-ocupado e, assim, permitir a troca de informações críticas entre esses microrganismos, incluindo mecanismos de sobrevivência de antibióticos.

As descobertas destacam o profundo impacto dos componentes dietéticos. Somente se as moléculas de alimentos certas estiverem presentes, as bactérias patogênicas podem co-infectar nossos intestinos e trocar resistência a antibióticos. Por meio de experimentos envolvendo camundongos, os pesquisadores revelaram que a adição de uma fonte específica de nutrientes melhorou a coexistência de duas populações de Salmonella e resultou em um aumento no número de bactérias resistentes a antibióticos.

Consequentemente, nossa dieta pode involuntariamente promover a disseminação de genes de resistência a antibióticos, fornecendo fontes de nutrientes que favorecem seletivamente o crescimento de determinadas populações bacterianas.

Novas abordagens contra a invasão bacteriana prejudicial

As descobertas também têm implicações para as bactérias amigáveis em nosso intestino, pois elas podem usar a mesma estratégia de colonização. “Nosso estudo sugere que pequenas diferenças na capacidade metabólica em nível de espécie podem facilitar a substituição de cepas de microbiota existentes por novas”, explicou o Dr. Ersin Gül.

Além disso, esses insights apresentam oportunidades interessantes para estratégias muito necessárias para combater a disseminação da resistência a antibióticos e promover uma microbiota intestinal saudável. “As terapias baseadas na microbiota podem se beneficiar do foco nessas vias metabólicas alternativas”, sugeriu o Dr. Ersin Gül.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página do ETH Zurique (em inglês).

Fonte: Michael Keller, ETH Zurique.  Imagem: Wikimedia Commons

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