Slides-Eixo-microbiota-intestino-cerebro-Parte-I

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Eixo	Microbiota-Intestino-Cérebro	(Parte	I)	
Profª	Dra.	Renata	Juliana	da	Silva	
Art	Credit:	Jonatan	Sarmento	
APRESENTAÇÃO	
Profª. Dra. Renata Juliana da Silva 
 
Doutora e Mestre em Ciências Morfofuncionais – ICB/USP; 
 
Especialista em Fisiologia e Metabolismo Aplicados à Nutrição e Atividade Física – ICB/USP; 
 
Bacharel em Nutrição – USJT / CRN-3: 24411; 
 
Técnica em Nutrição e Dietética pela ETEC Getúlio Vargas; 
 
Coordenadora do Curso Técnico Integrado ao Ensino Médio (ETIM) em Nutrição e Dietética – ETEC Uirapuru; 
 
Docente do Centro Paula Souza (Técnico em Nutrição e Dietética; Técnico em Cozinha ênfase em 
Gastronomia); 
 
Docente de cursos de Pós-Graduação; 
 
Membro da Comissão Técnico Científica da APAN (2020-2023). 
Aula 1 – Breve histórico e conceitos importantes; 
Aula 2 – Eixo Microbiota-Intestino-Cérebro; 
 (mecanismos e fatores que influenciam) 
Aula 3 – Abordagens experimentais e Processos/Doenças; 
Aula 4 – Potenciais terapias e perspectivas futuras. 
Apresentar um breve histórico sobre o eixo microbiota-
intestino-cérebro; 
Descrever conceitos importantes sobre o eixo intestino-
cérebro; 
Identificar os aspectos gerais da microbiota intestinal. 
 (conceitos, funções, fatores que influenciam) 
OBJETIVOS: 
Art	Credit:	Debra	Solomon	
"Todas as doenças 
começam no intestino." 
Hipócrates de Kos 
(460 a.C. em Cós; † 370 a.C)
GENOME MEDICINE (2016) 8:36; PHYSIOL REV 99: 1877–2013, 2019. 
(pesquisa sobre o estômago 
de Alexis St. Martin) 
Art	Credit:	scienceprogress.org	
+ 2000 
anos atrás (Séc. XIX) 1857 1904 1980 
Eixo intestino-cérebro? 
Art	Credit:	wikim
edia.org	
Milieu intérieur 
(homeostase corporal) 
Claude Bernard 
Art	Credit:	abc.es	
Ivan Pavlov 
Estudos definidores do 
condicionamento clássico 
William Beaumont 
Art	Credit:	pt.wikipedia.org/	
Art	Cre
dit:	psy
chasse
ssment
.us/	
Bidirecionalidade 
Eixo intestino-cérebro! 
Art	Cre
dit:http
s:	hspe
rsunite
.org.au
/	
Art	Credit:https:	google	images	
YOUNG, EMMA. “Gut instincts: The secrets of your second brain.” New Scientist (December 12, 2012). 12 
CÉREBRO: 
ü  Suporte de células gliais 
ü  85 bilhões de neurônios 
ü  100 neurotransmissores identificados 
ü  Produz 50% de toda a dopamina 
ü  Produz 5% de toda a serotonina 
ü  Barreira restringe o fluxo sanguíneo ao cérebro. 
YOUNG, EMMA. “Gut instincts: The secrets of your second brain.” New Scientist (December 12, 2012). 
SEGUNDO CÉREBRO (SNE): 
ü  Suporte de células gliais 
ü  500.000 neurônios 
ü  40 neurotransmissores identificados 
ü  Produz 50% de toda a dopamina 
ü  Produz 95% de toda a serotonina 
ü  Barreira restringe o fluxo sanguíneo ao segundo cérebro. 
 
 
PLEXO SUBMUCOSO 
 
 
PLEXO MIOENTÉRICO 
SNE compreende uma rede 
de neurônios espalhados 
por duas camadas de 
tecido intestinal: 
MEDIATORS INFLAMM. 2016;2016:1363818 
SNC 
SNE 
Plexo 
submucoso 
Plexo 
mioentérico 
Mesentério 
Mucosa 
Mucosa 
muscularis 
Músculo 
circular 
Músculo 
longitudinal 
Plexo submucoso 
Plexo mioentérico 
Inervação 
simpática 
Inervação 
parassimpática 
SCIENCE 307, 1909 (2005). 
Art	Credit:	Creative	Commons	
Adaptado de AIRES, 2012. 
Ø  Digestão química final dos 
macronutrientes; 
Ø  Absorção dos nutr ientes 
(microvilosidades); 
Ø  Movimentos peristálticos; 
Ø  Produção de hormônios 
(controle da fome/saciedade); 
Ø  Defesa imunológica. 
Adaptado de AIRES, 2012. 
Ø  Absorção de água, eletrólitos e 
vitaminas K e B12; 
Ø  Formação e armazenamento 
temporário de fezes; 
Ø  Eliminação de dejetos/metabólitos 
(fezes); 
Ø  Defesa imunológica. 
Adaptado de AIRES, 2012. 
tight junctions (TG) 
Lisozima e 
defensinas 
Mucina 
NATURE 489, 231–241 (2012) 
FUNÇÃO DE BARREIRA (DEFESA) IMUNOLÓGICA 
Art	Credit:	Creative	the-gist.org/	
Ø  Fornece uma base para entender como o 
genoma humano se relaciona (saúde e 
doença); 
Ø  No entanto, o número de células 
microbianas é 10 vezes mais do que 
células humanas em um ser humano!! 
MICROBIOMA 
HUMANO 
 
1.000,000 + genes 
Genoma humano 
23,000 genes 
HMP CONSORTIUM, 2012 
2008 PHYSIOL REV 99: 1877–2013, 2019. 
BIOL PHILOS (2013) 28:241–259; PHYSIOL REV. 2019 Oct 1;99(4):1877-2013 
Muitas diferenças FENOTÍPICAS DOS SERES HUMANOS 
podem ser decorrentes de PARTICULARIDADES DA 
MICROBIOTA e não do genoma humano. 
Obesidade: identificada em 90% das vezes quando analisado 
MICROBIOMA FECAL e apenas 58% quando analisado o 
GENOMA HUMANO!! 
Art	Credit:	blog.biologicus.com.br	
MSYSTEMS. 2016 MAR 29;1(2). 
HOLOGENOMA 
GENOMA DO HOSPEDEIRO MICROBIOMA 
METAGENOMA AMBIENTAL 
Genes do hospedeiro e simbionte 
que isoladamente e/ou juntos 
afetam o fenótipo holobionte 
Genes do hospedeiro e simbiontes 
coevoluídos que afetam o fenótipo 
holobionte 
Microrganismos ambientais 
 que não fazem parte do holobionte 
Genes do hospedeiro e simbionte 
que não afetam o fenótipo 
holobionte 
ACTA MEDICA 2018; 49(2): 31-37 
Previsão para 2022: 
R$2,5 bilhões 
NAT REV MICROBIOL. 2011 Apr;9(4):279-90; NAT REV IMMUNOL. 2014 Dec;14(12):827-35; PHYSIOL REV. 2019 Oct 1;99(4):1877-2013. 
80% 
70 a 75% 
Bacteroidetes e Firmicutes 
Adaptado de: GASTROENTEROL 2015 August 7;21(29): 8787-8803; PHARMACOL REV 71:198–224, April 2019 
ESTÔMAGO 
pH 1 a 3 
101 – 103 UFC/ml 
pO2 77 mmHG 
Streptococcus, Lactobacillus, Prevotella, 
Enterococcus, Helicobacter pylori 
ESÔFAGO 
pH <4 
Bacteroides, Gemella, Megasphaera, 
Pseudomonas, Prevotella, Rothia sps., 
Streptococcus, Veillonella 
INTESTINO DELGADO 
pH 5 a 7 
 
DUODENO 
101 – 103 UFC/ml 
pO2 33 mmHG 
Streptococcus, Lactobacillus, 
Staphylococcus, Enterococcus 
 
JEJUNO e ÍLEO 
104 – 107 UFC/ml 
pO2 33 mmHG 
Bifidobacterium, Bacteroides, Streptococcus, 
Lactobacillus, Enterococcus, Proteobacteria 
INTESTINO GROSSO 
pH 7 
1010 – 1011 UFC/ml 
pO2 <33 mmHG 
Bacteroides, Clostridium, Prevotella, 
Porphyromonas, Eubacterium, Ruminococcus, 
Streptococcus, Enterobacterium, Enterococcus, 
Lactobacillus, Peptostreptococcus, Fusobacteria, 
Bifidobacterium 
INTESTINO GROSSO (CECO) 
pH 5.7 
1010 – 1011 UFC/ml 
pO2 <33 mmHG 
Lachnospira, Roseburia, 
Butyrivibrio, Ruminococcus, 
Fecalibacterium, Fusobacteria 
METABÓLICAS/NUTRICIONAIS: 
ü  Produção de AGCC; 
ü  Síntese de vitamina K e B12; 
IMUNOMODULADORAS: 
ü  Ativação do sistema imune e modulação das vias inflamatórias; 
ü  Estímulo sistema imune inato e adaptativo; 
ü  Modulação da inflamação via TLRs. 
ANTIMICROBIANAS: 
ü  Competição por sítio de adesão ou por nutrientes essenciais; 
ü  Produção de bacteriocinas; 
ü  Fortalecimento da barreira intestinal (espessura do muco e tight junctions); 
ü  Equilíbrio de microrganismos patogênicos e não-patogênicos. 
 
 
BIOLOGICS. 2011; 5: 71–86 NEUROGASTROENTEROL MOTILITY 2013; 25:4-15 PHYSIOL REV 99: 1877–2013, 2019. 
Adaptado de: FRONT CELL INFECT MICROBIOL. 2012 Aug 9;2:104. 
MUDANÇAS NO MICROBIOMA INTESTINAL 
AO LONGO DO CICLO DE VIDA 
Firmicutes 
Verrucomicrobiota 
Actinobacteria 
Bacteroidetes 
Proteobacteria 
Outros 
Composição da 
 Microbiota 
INFÂNCIA 
JOVEM ADULTO SAUDÁVEL 
ATLETA DE ELITE 
IDOSO SAUDÁVEL 
IDOSO FRÁGIL 
GENÉTICA NASCIMENTO ANTIBIÓTICOS NUTRIÇÃO GEOGRAFIA HIGIENE ESTRESSE MEDICAMENTOS 
Doença 
Estabilidade e complexidade 
do Microbioma 
NASCIMENTO 3 anos ADULTO IDOSO 
PERTURBAÇÃO 
PERTURBAÇÃO DOENÇAS, INFECÇÕES 
Localização 
geográfica 
Genética 
Exercício 
físico 
Estresse 
Antibióticos 
Idade 
Motilidade 
Gástrica 
Secreção 
Gástrica 
Dieta 
Nascimento 
(procedimento) 
Peptídeos 
antimicrobianos e IgA PHARMACOL REV 71:198–224, April 2019 
Art	Credit:	Creative	Commons	
NATURE REV. UROL. 12, 81–90 (2015) 
MICROBIOTA 
METAGENOMA 
MICROBIOMA 
Todos os microrganismos 
de um determinado 
ambiente. 
 
ex: microbiota intestinal. 
Conteúdo genômico de 
microrganismos de um 
determinado ambiente. O conjuntocomposto pelos 
microrganismos, seus genes e 
metabólitos e o ambiente/meio 
com o qual eles interagem. 
PLOS COMPUT BIOL. 2012. 8(12): e1002808. 
MICROBIOTA 
METAGENOMA 
MICROBIOMA 
Geralmente usando 
sequenciamento do gene 
16S rRNA 
Pode utilizar sequenciamento 
do gene 16S rRNA ou shotgun/
WGS 
Geralmente determinado por 
shotgun/WGS. 
NATURE. 2010;464(7285):59–65. 
Maior 
diversidade 
biológica 
entre os 
representantes 
por categoria 
Maior 
semelhança 
entre os 
representantes 
por categoria 
Para	facilitar	a	avaliação	da	diversidade	pode	
ser	realizada	análise	de	comunidades	
bacterianas	segundo	o	nível	taxonômico:		
	
FILO	=	nível	mais	alto	da	classificação	
	
•  Firmicutes	(Bacilli,	Clostridia)	
•  Bacteroidetes	(Bacteroides)	
•  Actinobacteria	(Bifidobacteriaceae)	
•  Proteobacteria	(Enterobacteriaceae)	
Classificação Taxonômica 
NATURE. 2010;464(7285):59–65. 
PEDIATR INTEGRAL 2015; XIX (5): 337-354 
FILO FIRMICUTES BACTEROIDETES BACTEROIDETES ACTINOBACTERIA 
CLASSE Clostridios Bacteroidia Bacteroidetes Actinobacteria 
ORDEM Clostridiales Bacteroidales Bacteroidales Bifidobacteriales 
FAMÍLIA Ruminococcaceae Bacteroidaceae Prevotellaceae Bifidobacteriaceae 
GÊNERO Ruminococcus Bacteroides Prevotella Bifidobacterium 
ANAERÓBIO/ 
AERÓBIO Anaerobios 
Anaerobios 
(Aerotolerantes) Anaerobios Anaerobios 
GRAM Positivo Negativo Negativo Positivo 
OUTRAS 
CARACTERÍSTICAS 
A esta espécie 
pertencem os: 
Lactobacillus: casei, 
paracasei, rhamnosus 
(aerotolerantes) 
Associados a dieta rica 
em gordura e proteínas. 
B. faecis, B. fragilis 
(envolvido na resistência 
a antibióticos), 
B. intestinalis, etc. 
Associados a dieta 
rica em vegetais e 
carboidratos, com 
pouca proteína e 
gordura 
B. bifidum, B. breve, 
B.infantis, B. lactis, 
B. longum, 
B. minimum, B. suis, 
B. thermacidophilum, 
B. thermophilum 
OBS.: MCGs aerotolerantes não utilizam o oxigênio para o crescimento, mas toleram sua presença. 
Identificaram 3 enterótipos: 
Bacteroides, Prevotella e 
Ruminococcus 
Clusters de bactérias da 
microbiota intestinal humana 
NATURE. 2011 May 12;473(7346):174-80. 
COMENSAIS 
SIMBIONTES PATOBIONTES 
SAÚDE 
COMENSAIS 
INFLAMAÇÃO 
NAT REV IMMUNOL. 2009 May;9(5):313-23 
GUT. 2019 Aug;68(8):1516-1526. 
TOXINAS 
PARTÍCULAS DE ALIMENTOS BACTÉRIAS PATOGÊNICAS 
DROGAS 
INFLAMAÇÃO 
SISTÊMICA 
TG TG