[PUBLICOA SAÚDE] Cientistas encontram bactérias que ajudam a reduzir o colesterol e o risco de doenças cardíacas; acesse aqui e saiba mais

Membros do laboratório de Ramnik Xavier, da Broad’s Metabolomics Platform, e colaboradores analisaram metabólitos e genomas microbianos de mais de 1.400 participantes do Framingham Heart Study, um projeto de décadas focado em fatores de risco para doenças cardiovasculares. A equipe descobriu que bactérias chamadas Oscillibacter absorvem e metabolizam o colesterol de seus arredores, e que as pessoas que carregam níveis mais altos do micróbio em seu intestino tinham níveis mais baixos de colesterol. Eles também identificaram o mecanismo que as bactérias provavelmente usam para quebrar o colesterol. Os resultados sugerem que intervenções que manipulam o microbioma de maneiras específicas podem um dia ajudar a diminuir o colesterol nas pessoas. As descobertas também estabelecem as bases para investigações mais direcionadas de como as mudanças no microbioma afetam a saúde e a doença.

“Nossa pesquisa integra descobertas de seres humanos com validação experimental para garantir que alcancemos uma visão mecanicista acionável que servirá como pontos de partida para melhorar a saúde cardiovascular”, disse Xavier, que é membro do instituto central, diretor do Programa de Imunologia e codiretor do Programa de Doenças Infecciosas e Microbioma da Broad. Ele também é professor da Harvard Medical School e do Massachusetts General Hospital.

O pesquisador de pós-doutorado Chenhao Li e o pesquisador Martin Stražar, ambos no laboratório de Xavier, foram co-primeiros autores do estudo.

Dicas de colesterol

Na última década, outros pesquisadores descobriram ligações entre a composição do microbioma intestinal e elementos de doenças cardiovasculares, como os níveis de triglicerídeos e açúcar no sangue de uma pessoa após uma refeição. Mas os cientistas não foram capazes de direcionar essas conexões com terapias em parte porque elas não têm uma compreensão completa das vias metabólicas no intestino.

No novo estudo, a equipe de Broad ganhou uma imagem mais completa e detalhada do impacto dos micróbios intestinais no metabolismo. Eles combinaram o sequenciamento metagenômico, que traça o perfil de todo o DNA microbiano em uma amostra, com a metabolômica, que mede os níveis de centenas de metabólitos conhecidos e milhares de desconhecidos. Eles usaram essas ferramentas para estudar amostras de fezes do Framingham Heart Study.

“Os resultados do projeto ressaltam a importância de dados de pacientes de alta qualidade e com curadoria”, disse Stražar. “Isso nos permitiu notar efeitos que são realmente sutis e difíceis de medir e acompanhá-los diretamente.”

A abordagem descobriu mais de 16.000 associações entre micróbios e características metabólicas, incluindo uma que era particularmente forte: pessoas com várias espécies de bactérias do gênero Oscillibacter tinham níveis de colesterol mais baixos do que aquelas que não tinham as bactérias. Os pesquisadores descobriram que as espécies do gênero Oscillibacter eram surpreendentemente abundantes no intestino, representando em média 1 em cada 100 bactérias.

Os pesquisadores então queriam descobrir o caminho bioquímico que os micróbios usam para quebrar o colesterol. Para fazer isso, eles primeiro precisavam cultivar o organismo em laboratório. Felizmente, o laboratório passou anos coletando bactérias de amostras de fezes para criar uma biblioteca única que também incluía o Oscillibacter.

Depois de cultivar com sucesso as bactérias, a equipe usou espectrometria de massa para identificar os subprodutos mais prováveis do metabolismo do colesterol nas bactérias. Isso permitiu que eles determinassem os caminhos que a bactéria usa para reduzir os níveis de colesterol. Eles descobriram que as bactérias convertiam o colesterol em produtos intermediários que podem ser quebrados por outras bactérias e excretados do corpo. Em seguida, a equipe usou modelos de aprendizado de máquina para identificar as enzimas candidatas responsáveis por essa conversão bioquímica e, em seguida, detectou essas enzimas e produtos de degradação do colesterol especificamente em certos Oscillibacter no laboratório.

A equipe encontrou outra espécie bacteriana intestinal, Eubacterium coprostanoligenes, que também contribui para a diminuição dos níveis de colesterol. Esta espécie carrega um gene que os cientistas já tinham mostrado estar envolvido no metabolismo do colesterol. No novo trabalho, a equipe descobriu que o Eubacterium pode ter um efeito sinérgico com o Oscillibacter nos níveis de colesterol, o que sugere que novos experimentos que estudam combinações de espécies bacterianas podem ajudar a lançar luz sobre como diferentes comunidades microbianas interagem para afetar a saúde humana.

Mensagens microbianas

A grande maioria dos genes no microbioma intestinal humano permanece não caracterizada, mas a equipe está confiante de que seu sucesso em identificar enzimas metabolizadoras de colesterol abre caminho para a descoberta de outras vias metabólicas semelhantes impactadas por micróbios intestinais, que poderiam ser visadas terapeuticamente.

“Há muitos estudos clínicos tentando fazer estudos de transferência de microbioma fecal sem muita compreensão de como os micróbios interagem entre si e com o intestino”, disse Li. “Esperançosamente, voltando atrás, concentrando-nos em um bug ou gene em particular primeiro, obteremos uma compreensão sistemática da ecologia intestinal e chegaremos a melhores estratégias terapêuticas, como atacar um ou alguns insetos.”

“Devido ao grande número de genes de função desconhecida no microbioma intestinal, há lacunas em nossa capacidade de prever funções metabólicas”, acrescentou Li. “Nosso trabalho destaca a possibilidade de que vias adicionais de metabolismo de esteróis possam ser modificadas por micróbios intestinais. Há potencialmente muitas novas descobertas a serem feitas que nos aproximarão de uma compreensão mecanicista de como os micróbios interagem com o hospedeiro.”