Notícia

Como micróbio e prebiótico podem atuar juntos contra as alergias alimentares

Fonte

Universidade de Chicago

Data

domingo, 23 junho 2024 15:40

Áreas

Biotecnologia. Ciencia e Tecnologia de Alimentos. Engenharia de Alimentos. Nutrição Funcional. Saúde Pública

O que causa o desenvolvimento de alergias alimentares? Há evidências convincentes que sugerem que os desequilíbrios do microbioma intestinal podem ser os culpados, criando inflamação do trato intestinal e um ambiente intestinal propenso a alergias alimentares.

Agora, uma nova pesquisa do laboratório da Dra. Cathryn Nagler da Escola Pritzker de Engenharia Molecular (PME) e da Divisão de Ciências Biológicas (BSD) da Universidade de Chicago revela uma relação mutuamente benéfica entre uma espécie microbiana despretensiosa e a lactulose prebiótica – juntas, elas incentivam a produção de um metabólito importante conhecido por sua influência positiva na saúde intestinal, o butirato, que é gerado à medida que as bactérias se alimentam no intestino.

“O butirato é uma molécula de quatro carbonos que tem enormes efeitos no intestino… isso pode ter amplos impactos nas alergias alimentares”, disse a Dra. Nagler, porque poderia abrir caminho para o desenvolvimento de uma terapêutica simbiótica que “aborda a disbiose” do microbioma, em vez de tratar a resposta a um alérgeno individual.”

Num artigo publicado na Cell Host and Microbe, o laboratório de Nagler relata que o tratamento com uma mistura de A. caccae e o prebiótico lactulose aumentou os níveis de butirato no trato intestinal de camundongos, sufocando as respostas alérgicas ao leite de vaca.

“Sabemos [pela literatura científica] que o butirato pode melhorar a integridade da barreira [do trato intestinal] e induzir amplos efeitos antiinflamatórios”, disse a Dra.Ande Hesser, primeira autora do artigo e ex-aluna de doutorado no laboratório da Dra. Nagler. O corpo, no entanto, não consegue produzir butirato por si só – precisa da ajuda do microbioma intestinal.

“O principal objetivo da microbiota intestinal é digerir a fibra alimentar, que os humanos não têm capacidade de decompor”, disse a Dra. Nagler. “Em vez disso, os humanos co-evoluíram para depender de bactérias para fazer este trabalho e para produzir metabólitos essenciais através da fermentação – como o butirato – que previnem a inflamação e melhoram a saúde intestinal geral.”

O mundo moderno apresentou novos desafios para esta parceria de longa data entre os microbiomas intestinais e os seus hospedeiros humanos.

“Os humanos adquirem o seu microbioma intestinal a partir do ambiente que os rodeia, mas em comparação com grande parte da história humana, hoje vivemos em ambientes que não contribuem para a diversidade do microbioma intestinal”, disse a Dra. Nagler. O uso de antibióticos, dietas ricas em gordura e pobres em fibras, diminuição da exposição a agentes infecciosos, partos cesarianos e alimentação com fórmula também podem estar a diminuir a diversidade do microbioma intestinal, resultando num desequilíbrio em comparação com o passado evolutivo dos humanos.

“Isso pode ter amplos impactos nas alergias alimentares.” disse a professora Dra. Cathryn Nagler

Juntando as peças do quebra-cabeça

Suas últimas descobertas baseiam-se em pesquisas anteriores de Nagler (publicadas na Nature Medicine) que revelaram que A. caccae, um potente produtor de butirato, era mais abundante nos microbiomas intestinais de bebês saudáveis ​​em comparação com bebês com alergia ao leite de vaca (CMA) e significativamente associado com alterações na expressão genética em uma camada de células que reveste o intestino, conhecida como epitélio intestinal. Essa dica sobre a importância do A. caccae no fornecimento de proteção contra alergias foi uma descoberta surpreendente, dado que o A. caccae representa apenas cerca de 1% do microbioma intestinal típico em termos de abundância.

A equipe decidiu se aprofundar no papel do A. caccae em nível molecular, o que exigiria o isolamento do A. caccae e seu cultivo em laboratório. Não é uma tarefa fácil, considerando a sua baixa abundância no microbioma e o facto de só poder sobreviver em ambientes totalmente derivados de oxigénio. “É muito difícil trabalhar com isso”, disse Nagler.

Mas eles estavam ansiosos para compreender o efeito descomunal que A. caccae poderia ter na produção geral de butirato no intestino. Hesser, que estava cursando doutorado em engenharia molecular no laboratório de Nagler na época desta pesquisa, aproveitou o desafio. Trabalhando com uma amostra fecal de uma criança saudável, Hesser esgotou sistematicamente as espécies concorrentes da amostra e fez a triagem de A. caccae.

Depois de isolar com sucesso, traçar o perfil genético de uma nova cepa (que a equipe chamou de LAHUC em homenagem às iniciais de Hesser e Universidade de Chicago) e cultivar a cepa em uma câmara anaeróbica, a equipe decidiu ver se essa cepa poderia colonizar um modelo de alergia ao leite de vaca em camundongos gnotobióticos, que nascem livres de germes e depois enxertados com certos micróbios para permitir a pesquisa.

Em parceria com o Gnotobiotic Mouse Facility da Universidade, eles desenvolveram pela primeira vez um modelo de alergia ao leite de vaca colonizando camundongos com fezes de doadores de uma criança com alergia ao leite de vaca. Uma semana depois disso, alguns dos camundongos foram alimentados com A. caccae LAHUC, enquanto outros foram alimentados com um controle estéril. É incomum que uma nova cepa sobreviva ao enxerto em um hospedeiro, então a Dra. Nagler, a Dra. Hesser e seus colaboradores ficaram satisfeitos ao observar que A. caccae prosperou e aumentou em abundância por até um mês após o tratamento.

Mas não houve efeito perceptível nos níveis de butirato. a Dra. Hesser e a Dra. Nagler se perguntaram se o microbioma do camundongo CMA poderia estar faltando um elemento-chave necessário para o A. caccae prosperar, se alimentar de forma cruzada com outras bactérias e, por fim, produzir butirato. Um prebiótico, talvez?

Uma combinação simbiótica que impede alergias alimentares

Numa cultura de laboratório, a Dra. Hesser examinou mais de uma dúzia de prebióticos para ver o que, se é que alguma coisa, poderia ajudar o A. caccae a desencadear a produção de butirato na presença de outras espécies de bactérias fecais. Prebiótico após prebiótico, não houve retorno na produção de butirato. Finalmente, quando o açúcar sintético lactulose foi adicionado, a produção de butirato disparou. Movendo a combinação para o seu modelo de alergia ao leite de vaca em camundongos, a equipe administrou uma mistura de A. caccae mais lactulose e viu que a produção de butirato aumentou e atenuou as reações alérgicas ao leite de vaca.

“O campo [da pesquisa do microbioma] às vezes se concentra na presença ou ausência de bactérias, mas descobrimos que a funcionalidade é importante. É mais importante o que eles estão fazendo do que apenas se estão lá”, disse a Dra. Hesser. “Somente quando adicionamos aquele prebiótico [lactulose] é que A. caccae exerceu a função que queríamos.”

Enquanto o primeiro conjunto de experiências em camundongos administrou as dosagens terapêuticas através de um tubo de alimentação, a Dra Hesser também desenvolveu e testou uma preparação liofilizada, demonstrando que era igualmente eficaz. Para traduzir tal terapêutica para humanos, a facilidade de uso será fundamental.

“Estamos honrados em apoiar a pesquisa fundamental da Dra. Cathryn Nagler e sua equipe sobre o papel do microbioma nas alergias alimentares”, disse Ilana Golant, fundadora e CEO do Fundo de Alergia Alimentar. “Esta investigação alinha-se perfeitamente com o nosso compromisso de financiar a investigação científica sobre as causas subjacentes da doença, com o objetivo final de criar terapêutica para prevenir a sua ocorrência nas gerações futuras”.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade de Chicago (em inglês)

Fonte: Escola Pritzker de Engenharia Molecular, Universidade de Chicago. Imagem: Freepik.

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