Bactérias no intestino têm ligação direta com o cérebro

Estudo revela um notável grau de comunicação entre o sistema nervoso e a microbiota intestinal

Imagem tridimensional do intestino de camundongos mostra neurônios sensoriais em áreas expostas a altos níveis de compostos microbianos (clique sobre a imagem para vê-la em 3D). Crédito: Universidade Rockefeller

Com 100 milhões de neurônios, o intestino ganhou a reputação de “segundo cérebro” do corpo – correspondendo ao cérebro real para gerenciar aspectos como atividade muscular intestinal e secreção de enzimas. Um número crescente de cientistas busca entender como os neurônios intestinais interagem com seus colegas do cérebro e como falhas nesse processo podem levar a doenças.

Uma nova pesquisa mostra que as bactérias intestinais desempenham um papel direto nessas comunicações neuronais, determinando o ritmo da motilidade (mobilidade) intestinal. O estudo, realizado em camundongos e publicado na revista “Nature”, sugere um notável grau de comunicação entre nosso sistema nervoso e a microbiota. Também pode ter implicações no tratamento de problemas gastrointestinais.

“Nós descrevemos como os micróbios podem regular um circuito neuronal que começa no intestino, vai para o cérebro e volta ao intestino”, diz Daniel Mucida, professor associado e chefe do Laboratório de Imunologia de Mucosa da Universidade Rockefeller (EUA). “Alguns dos neurônios dentro desse circuito estão associados à síndrome do intestino irritável. Por isso, é possível que a desregulação desse circuito predisponha à síndrome.”

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O trabalho foi liderado por Paul A. Muller, ex-aluno de graduação no laboratório de Mucida.

Controle da motilidade

Para entenderem como o sistema nervoso central detecta micróbios no intestino, Mucida e seus colegas analisaram neurônios conectados ao intestino em camundongos que não possuíam micróbios. São os chamados camundongos livres de germes, criados desde o nascimento em um ambiente isolado e que recebem apenas comida e água completamente esterilizadas.

Os pesquisadores descobriram que alguns neurônios conectados ao intestino são mais ativos nos camundongos livres de germes do que nos de controle. Tais neurônios também expressam altos níveis de um gene chamado cFos, um marcador da atividade neuronal.

Esse aumento da atividade neuronal, por sua vez, faz com que os alimentos se movam mais lentamente do que o normal pelo trato digestivo dos camundongos. Quando os pesquisadores trataram os animais sem germes com uma droga que silencia esses neurônios intestinais, viram a motilidade intestinal acelerar.

Não está claro como os neurônios percebem a presença de micróbios intestinais. Mucida e seus colegas, porém, descobriram dicas de que a chave pode ser um conjunto de compostos conhecidos como ácidos graxos de cadeia curta, produzidos por bactérias intestinais. Eles descobriram que níveis mais baixos desses ácidos graxos no interior dos camundongos estavam associados a uma atividade maior dos neurônios conectados ao intestino. E quando eles aumentaram os níveis desses compostos no intestino do animal, a atividade de seus neurônios intestinais diminuiu. Outros compostos microbianos e hormônios intestinais que mudam com a microbiota também foram encontrados para regular a atividade neuronal, sugerindo atores adicionais nesse circuito.

Neurônios no controle

Outras experiências revelaram um enigma, no entanto. Os cientistas observaram que o tipo específico de neurônio conectado ao intestino, ativado pela ausência de micróbios, não se estendia à superfície exposta do intestino, sugerindo que eles não podem sentir os níveis de ácidos graxos diretamente.

Mucida e seus colegas decidiram então rastrear o circuito de trás para a frente. Encontraram um conjunto de neurônios do tronco cerebral que mostram atividade aumentada em camundongos livres de germes. Quando os pesquisadores manipularam os camundongos de controle para ativar especificamente esses mesmos neurônios, viram um aumento na atividade dos neurônios intestinais e uma diminuição na motilidade intestinal.

Os pesquisadores continuaram a trabalhar para trás, concentrando sua atenção nos neurônios sensoriais que enviam sinais do intestino para o tronco cerebral. Seus experimentos revelaram esses neurônios sensoriais estendidos à interface de áreas do intestino expostas a altos níveis de compostos microbianos, incluindo ácidos graxos. Os cientistas desligaram esses neurônios para imitar o que acontece em camundongos livres de germes que não possuem ácidos graxos, ou sinais intestinais associados. Observaram então neurônios ativados no tronco cerebral, bem como a ativação dos neurônios intestinais que controlam a motilidade intestinal.

“Rastreamos todo o circuito e vimos que os neurônios fora do intestino podem ser controlados pelo que acontece dentro do intestino”, diz Mucida. “É plausível que o circuito identificado aqui possa estar envolvido em interações bidirecionais adicionais do cérebro e do intestino, que podem influenciar várias doenças intestinais e neurológicas, incluindo síndrome do intestino irritável e até anormalidades comportamentais.”

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