A simbiose abrange as intrincadas e interdependentes relações entre espécies no mundo natural. A coexistência harmoniosa representa um vínculo sustentável e mutuamente benéfico entre as espécies, exemplificado pela parceria simbiótica entre os rizóbios e culturas específicas. Como seres humanos, a nossa busca por harmonia vai além do nosso ambiente externo; implica também fomentar uma relação equilibrada com os microrganismos que habitam os nossos corpos, conhecidos como flora intestinal. Esta comunidade microbiana desempenha um papel fundamental no processamento diário da nossa ingestão alimentar, transformando carboidratos e outras macromoléculas ricas em energia em componentes moleculares essenciais para o nosso uso. Consequentemente, as atividades metabólicas da flora intestinal, particularmente no que diz respeito a vários substratos energéticos, têm implicações diretas para a saúde humana.
Mas que influência exerce a flora intestinal na resistência à insulina e através de que mecanismos?
Uma publicação recente da equipa de investigação de Hiroshi Ohno no Laboratório de Ecossistemas Intestinais, Centro RIKEN de Medicina Integrativa em Yokohama, Japão, lança luz sobre esta questão. No seu artigo, intitulado "O Impacto do Metabolismo de Carboidratos Microbianos Intestinais na Resistência à Insulina," publicado em Naturezaa equipa mergulha na sua exploração dos efeitos da flora intestinal na resistência à insulina. O seu estudo utilizou metagenómico, lipidómico, e transcriptómico análises de dados para revelar um fenómeno notável: a flora intestinal, especificamente Mycobacterium spp., envolve-se no metabolismo de carboidratos, com foco em monossacarídeos como glicose, frutose, galactose, manose, xilose e arabinose. Surpreendentemente, estas atividades metabólicas da flora intestinal contribuem para a melhoria da resistência à insulina nos seres humanos.
Visão geral da análise e dados multi-ómicos. (Takeuchi et al., 2023)
Uma Análise Abrangente dos Metabolitos Fecais na Compreensão das Vias de Resistência à Insulina
Os investigadores recolheram meticulosamente amostras de fezes e sangue de voluntários dispostos, submetendo-as a uma análise metabolómica abrangente utilizando duas plataformas avançadas de espectrometria de massas. Este processo exaustivo revelou uma notável variedade de descobertas, com 195 metabolitos hidrofílicos e 2.654 metabolitos lipídicos detetados nas amostras de fezes, e 100 metabolitos hidrofílicos e 653 metabolitos lipídicos nas amostras de sangue.
Para avaliar de forma abrangente as variações na função da flora intestinal, os investigadores categorizaram os metabolitos fecais e os genes preditivos em grupos coerentes conhecidos como grupos de co-abundância (CAGs). Além disso, realizaram análises de enriquecimento KEGG (Enciclopédia de Kyoto de Genes e Genomas) para aprofundar os seus conhecimentos.
Para avaliar a capacidade dos dados de histologia de amostras fecais em prever com precisão a resistência à insulina, os investigadores iniciaram uma investigação robusta. Baseando-se no algoritmo Random Forest, começaram por comparar a área sob a curva (AUC) da curva característica de operação do receptor (ROC), uma ferramenta crucial na avaliação da precisão diagnóstica.
Para as variáveis preditoras do modelo, foi executado um processo de seleção meticuloso. O algoritmo de mínima redundância e máxima correlação foi utilizado para selecionar dados de PCR a partir de 16S rRNA V1-V2 região hipervariável da flora fecal, o metaboloma, o conjunto do metagenoma e os seus conjuntos de dados combinados. Notavelmente, os resultados do estudo estabeleceram que os dados de metabolitos fecais exibiram um forte potencial para iluminar as complexidades da patologia da resistência à insulina.
Os metabolitos fecais associados à resistência à insulina estão relacionados com uma microbiota intestinal alterada e funções genéticas microbianas. (Takeuchi et al., 2023)
Após estes passos iniciais, a equipa de investigação realizou prontamente uma extensa análise de dados. A sua investigação revelou um aumento notável nos metabolitos de carboidratos fecais entre indivíduos com resistência à insulina. Este aumento foi particularmente pronunciado no caso de monossacarídeos como a glicose, frutose, galactose, manose, xilose e arabinose, que apresentaram uma elevação acentuada nas amostras fecais de indivíduos com resistência à insulina.
Além disso, os investigadores também descobriram a presença de metabolitos de éster associados à resistência à insulina dentro do grupo de co-abundância 11 (CAG11). Este grupo incluía lisofosfolípidos, ácidos biliares, esterilcarnitina e digalactosil/glucosil-diacilglicerol (DGDG), compostos que apresentavam componentes de glicose e/ou galactose na sua estrutura. Curiosamente, dentro do grupo de co-abundância 41 (CAG41), os cientistas notaram uma falta de associação entre a resistência à insulina e os DGDGs com diferentes cadeias acilares. Esta observação sugeriu a possibilidade de que ésteres com cadeias acilares diversas possam desempenhar papéis fisiológicos distintos.
Subsequentemente, os investigadores aprofundaram-se na análise da interação entre a flora bacteriana e os metabolitos em indivíduos com resistência à insulina. Utilizando Sequenciação de rRNA 16S dados, identificaram quatro grupos principais nas amostras fecais dos voluntários: Lachnospiraceae, Bacteroides, Actinobacteria e bactérias não classificáveis. Uma análise mais profunda iluminou uma correlação positiva entre Lachnospiraceae e bactérias não classificáveis e resistência à insulina, enquanto Bacteroides exibiu um comportamento diferencial, particularmente na sua capacidade de metabolizar carboidratos dentro de uma estirpe do gênero. Alistipes indistinctus (A. indistinctus).
Microbiota fecal em IR. (Takeuchi et al., 2023)
Os investigadores também analisaram dados de inflamação, descobrindo um papel crucial desempenhado por citocinas como IL-10, serpin E1, adiponectina e leptina na mediação da ligação entre os carboidratos fecais e os marcadores de resistência à insulina do hospedeiro, incluindo a avaliação do modelo homeostático da resistência à insulina (HOMA-IR). Vale a pena notar que a maioria dessas relações causais foi estabelecida através de modelos in silico sofisticados.
Em conclusão, os investigadores realizaram investigações abrangentes para estabelecer uma ligação causal definitiva entre a flora intestinal, os carboidratos fecais e as doenças metabólicas num modelo de rato. Inicialmente, analisaram metabolitos em culturas compostas por 22 estirpes diferentes, cada uma associada a uma sensibilidade (IS) ou resistência à insulina. Os dados revelaram que espécies anabólicas, como A. indistinctus, Alistipes finegoldiie Alistipes putredinisexibiu uma preferência pronunciada por carboidratos monossacarídeos como a glucose, a manose e a glucosamina. Notavelmente, a estirpe A. indistinctus superou o resto, demonstrando uma notável versatilidade no consumo de carboidratos.
Subsequentemente, sete estirpes associadas à sensibilidade à insulina foram escolhidas para implantação em ratos para avaliar o seu potencial terapêutico contra doenças metabólicas. Os resultados demonstraram melhorias substanciais no estado metabólico dos ratos após a introdução do A. indistinctus cepa. Estes resultados refletiram consistentemente as descobertas anteriores, confirmando que os ratos implantados com A. indistinctus exibiram os resultados metabólicos mais favoráveis.
10 Alistipes indistinctus reduz os carboidratos intestinais. (Takeuchi et al., 2023)
Referência:
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Takeuchi, Tadashi, et al. "O metabolismo de carboidratos microbianos intestinais contribui para a resistência à insulina." Natureza (2023): 1-7.
Apenas para fins de investigação, não se destina a diagnóstico clínico, tratamento ou avaliações de saúde individuais.
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