Demência, Parkinson: as bactérias intestinais desencadeiam o acúmulo de proteínas?

Um novo estudo em vermes investiga as ligações entre bactérias intestinais e aglomeração de proteínas. Reptile8488 / Getty Images

May 11, 2021 — Pesquisas anteriores encontraram ligações entre bactérias intestinais e distúrbios cerebrais degenerativos, como doença de Parkinson, doença de Alzheimer e esclerose lateral amiotrófica (ELA).

- Um novo estudo em minúsculos vermes fornece a primeira evidência de que bactérias "patogênicas" podem promover o dobramento incorreto de proteínas, que é uma característica dessas condições.

- Outras bactérias que produzem um ácido graxo chamado butirato impediram o dobramento incorreto das proteínas nos vermes.

- A pesquisa adiciona evidências de que uma história de tratamentos com antibióticos pode desempenhar um papel no desenvolvimento inicial e no curso da doença de Parkinson.

Nos últimos anos, vários estudos implicaram as bactérias intestinais em doenças degenerativas que envolvem a formação de aglomerados tóxicos de proteínas no cérebro, incluindo Parkinson, Alzheimer e esclerose lateral amiotrófica (ELA).

No entanto, a complexidade da microbiota intestinal humana - que é a comunidade de microrganismos que vivem no intestino - e fatores ambientais, como a dieta, apresentam enormes desafios para os cientistas que tentam identificar o papel das bactérias.

Para contornar parte dessa complexidade, os pesquisadores se voltaram para um minúsculo verme nematóide chamado Caenorhabditis elegans.

Os cientistas, que trabalham no Instituto de Ciências Agrícolas e Alimentares da Universidade da Flórida (UF / IFAS) em Gainesville, usam os vermes como “tubos de ensaio” para estudar o efeito de espécies bacterianas individuais no dobramento incorreto de proteínas.

Cada verme tem apenas 1 milímetro de comprimento e exatamente 959 células, mas, assim como os animais maiores, tem intestinos, músculos e nervos.

“Eles são como tubos de ensaio vivos”, diz o autor sênior Daniel M. Czyż, Ph.D., professor assistente no departamento de microbiologia e ciência celular da UF / IFAS.

“Seu pequeno tamanho nos permite fazer experimentos de uma forma muito mais controlada e responder a questões importantes que podemos aplicar em experimentos futuros com organismos superiores e, eventualmente, pessoas”, acrescenta.

Os vermes se alimentam de bactérias, mas no ambiente estéril do laboratório, eles não possuem microbiota própria.

“No entanto, esses nematóides podem ser colonizados por qualquer bactéria com que os alimentamos, o que os torna um sistema modelo ideal para estudar o efeito dos micróbios no hospedeiro”, disse o Prof. Czyż ao Medical News Today.

Quando os pesquisadores colonizaram o intestino de C. elegans com bactérias patogênicas que podem infectar o intestino de humanos, os micróbios não apenas interromperam o enovelamento de proteínas no intestino dos vermes, mas também em seus músculos, células nervosas e gônadas.

Bactérias boas
Por outro lado, bactérias “boas” que sintetizam uma molécula chamada butirato, evitam o acúmulo de proteínas e seus efeitos tóxicos associados.

O butirato é um dos vários ácidos graxos de cadeia curta que as bactérias intestinais amigáveis ​​produzem quando fermentam a fibra. As moléculas nutrem as células que revestem o cólon e têm vários benefícios conhecidos para a saúde.

Pesquisas anteriores descobriram que o butirato é benéfico em modelos animais de doenças neurodegenerativas, por exemplo.

Os autores do novo estudo dizem que suas descobertas demonstram o potencial do uso de micróbios produtores de butirato para prevenir e tratar doenças neurodegenerativas.

A autora principal do estudo, que aparece na PLOS Pathogens, é Alyssa Walker, doutoranda na Faculdade de Agricultura e Ciências da Vida da UF / IFAS.

Exemplos de proteínas mal dobradas em doenças cerebrais incluem as placas e emaranhados que caracterizam o Alzheimer e as fibrilas de uma proteína chamada alfa-sinucleína no Parkinson.

Distúrbios cerebrais ligados a proteínas mal dobradas, ou "distúrbios conformacionais de proteínas", são a principal causa de morte e invalidez entre os idosos. No entanto, não existem curas ou tratamentos eficazes.

Vários fatores que aumentam o risco desses distúrbios, incluindo idade, dieta, estresse e uso de antibióticos, também têm ligações com mudanças no microbioma intestinal.

Além disso, um microbioma intestinal desequilibrado ou uma infecção intestinal podem exacerbar doenças neurodegenerativas.

Bactérias e proteínas mal dobradas
Para identificar quais bactérias podem ser responsáveis ​​pelo dobramento incorreto de proteínas, os pesquisadores alimentaram C. elegans com diferentes espécies candidatas, uma por uma.

Usando uma técnica que faz aglomerados de proteínas mal dobradas brilharem em verde sob um microscópio, eles compararam os tecidos desses vermes com os de vermes de controle que se alimentavam de sua dieta normal de bactérias.

“Vimos que os vermes colonizados por certas espécies de bactérias eram iluminados com agregados tóxicos para os tecidos, enquanto os colonizados pelas bactérias de controle não eram”, diz o Prof. Czyż.

“Isso ocorreu não apenas nos tecidos intestinais, onde estão as bactérias, mas em todo o corpo dos vermes, em seus músculos, nervos e até mesmo em órgãos reprodutivos”, acrescentou.

Os vermes colonizados pelas bactérias “más” também perderam alguma mobilidade, o que é um sintoma comum em pessoas com doenças neurodegenerativas.

“Um verme saudável se move rolando e se debatendo. Quando você pega um verme saudável, ele rola da picareta, um dispositivo simples que usamos para lidar com esses pequenos animais. Mas os vermes com as bactérias ruins não podiam fazer isso por causa do aparecimento de agregados de proteínas tóxicas. " - Alyssa Walker, autora principal.

Em contraste, as bactérias que sintetizam butirato suprimiram a aglomeração de proteínas e seus efeitos tóxicos associados.

Estudos recentes descobriram que o intestino de pessoas com doença de Parkinson ou Alzheimer tem uma deficiência dessas bactérias "boas".

“Atualmente não há ensaios clínicos sobre o butirato e a doença de Parkinson, mas dada a evidência crescente recente sobre seu efeito benéfico, é possível que possamos ver em breve alguns estudos clínicos”, disse o Prof. Czyż ao MNT.

Uma limitação principal do estudo foi que os vermes microscópicos não modelam diretamente o Parkinson ou qualquer outro distúrbio cerebral.

Embora a simplicidade dos animais torne mais fácil para os cientistas separar a influência de espécies bacterianas individuais na aglomeração de proteínas, isso também os torna um modelo pobre para a complexidade dos humanos. Original em inglês, tradução Google, revisão Hugo. Fonte: Medical News Today.