Slides-Microbiota-intestinal-e-exercicio-fisico-Parte-I

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Microbiota	Intestinal	e	Exercício	Físico	(Parte	I)	
Dra.	Renata	Juliana	da	Silva	
Art	Credit:	https://ocmoneymanagers.com/putting-a-price-tag-on-your-health/	
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 – Conceitos importantes. 
Aula 2 – Caracterização de indivíduos fisicamente ativos e 
influência na microbiota intestinal em esportistas. 
Aula 3 – Influência na microbiota intestinal em atletas. 
Aula 4 – Mecanismos de ação, potenciais terapias e perspectivas futuras. 
Descrever conceitos importantes sobre microbiota 
intestinal e exercício físico. 
Identificar os aspectos gerais da microbiota intestinal. 
(funções, fatores que influenciam, interação com exercício físico) 
OBJETIVOS: 
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 
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!! 
BIOL PHILOS (2013) 28:241–259; PHYSIOL REV. 2019 Oct 1;99(4):1877-2013 
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 
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 ANTIBIÍTICOS NUTRIÇÃO GEOGRAFIA HIGIENE ESTRESSE MEDICAMENTOS 
Doença 
Estabilidade e complexidade 
do Microbioma 
NASCIMENTO 3 anos ADULTO IDOSO 
PERTURBAÇÃO 
PERTURBAÇÃO DOENÇAS, INFECÇÕES 
ACTA MEDICA 2018; 49(2): 31-37 
Previsão para 2022: 
R$2,5 bilhões 
PHYSIOL REV 99: 1877–2013, 2019. 
CBE - LIFE SCIENCES EDUCATION Vol. 6, 260–265, Winter 2007 
•  Avanços nas tecnologias de 
sequenciamento de DNA criaram um novo 
campo de pesquisa!! 
•  Examina a coleção de genomas derivados 
de comunidades microbianas amostradas 
em ambientes naturais. 
Testes sorológicos 
Morfologia da colônia 
Testes químicos 
MICROB INFORM Exp. 2012; 2: 3. 
Taxonomia 
•  Somente uma pequena fração (~ <1%) da diversidade bacteriana 
existente na Terra pode ser cultivada em laboratório; 
•  Não conhecemos a diversidade microbiana!! 
•  Inexistência da avaliação da função microbiana! 
Por que? 
 
•  As condições ideais para sua 
sobrevivência não é conhecida. 
Abordagens dependentes de cultivo 
Cultivo de bactérias em meio sólido 
MICROB INFORM Exp. 2012; 2: 3. 
TR
EN
D
S 
G
EN
ET
. 2
01
3 
Ja
n;
 2
9(
1)
: 5
1–
58
. 
O termo Metagenômica foi usado primeiramente em 1998 por 
Jo Handelsman (Universidade de Wiscosin – EUA) 
CHEM BIOL. 1998 Oct;5(10):R245-9. 
•  Campo relativamente novo de pesquisa genética; 
•  Permite estudos de organismos que não são facilmente 
cultivados em laboratório; 
•  Bem como estudos de organismos em seu ambiente natural. 
MICROB INFORM Exp. 2012; 2: 3. 
Combina o poder da genômica, bioinformática e 
biologia de sistemas. 
Estudo dos genomas de muitos organismos 
simultaneamente. 
Conexões genômicas entre função e filogenia de 
organismos “não cultiváveis`` 
Novas hipóteses de funções microbianas!! 
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 conjunto composto pelos 
microrganismos, seus genes e 
metabólitos e o ambiente/meio 
com o qual eles interagem. 
EXERCISE AND SPORT SCIENCES REVIEWS: April 2019 - Volume 47 - Issue 2 - p 75-85 
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. 
Adaptado de: 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. 
Adaptado de: 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. 
Adaptado de: PNAS 2005; Future Microbiol 2012 
Magros 
Obesos 
População bacteriana entre indivíduos magros e obesos 
Obese 
individuals 
Lean 
individuals 
Firmicutes 
Firmicutes 
Bacteroidetes 
Bacteroidetes 
Actinobacteria 
Firmicutes 
Firmicutes 
Firmicutes 
Firmicutes 
Actinobacteria 
Proteobacteria 
Spirochaetes 
Euryarchaeota 
Bacteroidetes 
Firmicutes 
FILOS 
Proporção relativa entre magros e obesos. 
OBESOS 
MAGROS 
COMENSAIS 
SIMBIONTES PATOBIONTES 
SAÚDE 
COMENSAIS 
INFLAMAÇÃO 
NAT REV IMMUNOL. 2009May;9(5):313-23 
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 
Adaptado de: NUTRIENTS. 2015 APR 14;7(4):2839-49; FRONT PHYSIOL. 2017 MAY 19;8:319; JOURNAL OF SPORT AND HEALTH SCIENCE 6 (2017) 179–197 
↑↓ Atividade neural 
↔ Fluxo sanguíneo 
↑ Distribuição sanguínea 
↕ Metabolismo 
Acetato 
Butirato 
Propionato 
↑↑↑ Ventilação e trocas gasosas 
↑↑↑ Fluxo sanguíneo 
↑ Distribuição sanguínea? 
↓ Apetite 
↑ POMC 
↓ AgRP 
↑↑↑ Débito cardíaco 
↑↑↑ Fluxo sanguíneo coronariano 
↑↑↑ Consumo de oxigênio 
↑ Distribuição sanguínea? 
↑ Hematoconcentração 
↑ Conteúdo de oxigênio 
↔/↑ Substratos energéticos 
↑↑↑ Dilatação arterial 
↑↑ Pressão capilar e 
↑↑ Troca de substrato energético 
↑ Distribuição sanguínea 
↑ Vasoconstrição 
↑↑↑ Metabolismo e fluxo sanguíneo 
↑↑↑ Extração e consumo de 
 oxigênio 
↑ Estresse oxidativo 
↑ Biogênese mitocondrial 
 (AMPK e PGC-1α), oxidação de AG 
↑ Sensibilidade à insulina 
↑ Lesão muscular 
↑/↔ Fluxo sanguíneo 
↑↑ Tensão mecânica 
↑↑ Liberação de células-tronco 
↑ Inflamação sistêmica e 
 resposta imunológica 
PÂNCREAS, INTESTINO E RINS: 
↓ Fluxo sanguíneo? 
↑ Metabolismo? 
↑ Permeabilidade intestinal 
↑ GLP-1 e PYY 
↑ Camada de muco intestinal 
FÍGADO: 
↓ Fluxo sanguíneo 
↑ Metabolismo? 
↑ Gliconeogênese e oxidação de AG 
↓ Síntese de colesterol 
TAB 
↑/↔/↓ Fluxo sanguíneo 
↑↑ Metabolismo 
↑ Liberação de AG 
↑ Leptina 
↑ Produção de calor e desidratação 
↑/↔/↓ Fluxo sanguíneo 
Metabolismo? 
TAM 
↑ Oxidação de AG e 
 síntese de leptina 
↓ Lipogênese 
Controle eixo HPA 
Controle da resposta inflamatória 
↑ TREG e IL-10 
↑ IgAs 
IMMUNOLOGY AND CELL BIOLOGY (2015) 00, 1–7.