De acordo com um estudo em ratos publicado em 18 de dezembro em Comunicações da natureza.
Estudando mais de quatro mil ratos, os pesquisadores descobriram que a composição do microbioma intestinal é influenciada não só pela composição genética do próprio indivíduo, mas também pelos genes dos animais com os quais convive no espaço.
As descobertas apontam para uma nova maneira de conectar a genética e as interações sociais. Alguns micróbios intestinais comensais podem mover-se entre indivíduos através de contato próximo. Embora os próprios genes permaneçam no lugar, os micróbios não. A pesquisa mostrou que certos genes promovem o crescimento de certas bactérias intestinais e que as bactérias podem se espalhar nas redes sociais.
“Não é magia, mas sim o resultado de influências genéticas que se espalham para outras pessoas através do contacto social. Os genes moldam o microbioma intestinal e descobrimos que não são apenas os nossos próprios genes que importam”, afirma a Dra. Amelie Baud, investigadora do Centro de Regulação Genómica de Barcelona e autora sénior do estudo.
Três novas ligações genéticas de micróbios encontradas em ratos
O microbioma intestinal é composto por trilhões de microrganismos que vivem no trato digestivo, onde desempenham um papel importante na digestão e na saúde geral. Sabe-se que a dieta e os medicamentos têm um efeito profundo nestas comunidades microbianas, mas compreender como a genética contribui tem sido muito mais difícil.
Nos seres humanos, os investigadores ligaram de forma confiável apenas dois genes às bactérias intestinais. O gene da lactase determina se os adultos podem digerir o leite e afeta os micróbios que o digerem. O gene do grupo sanguíneo ABO também afeta as bactérias intestinais, embora os mecanismos exatos permaneçam obscuros.
Os cientistas acreditam que provavelmente existem conexões genéticas microbianas adicionais, mas prová-las é difícil porque os fatores genéticos e ambientais se sobrepõem na vida cotidiana. Os genes podem moldar as escolhas de dieta e estilo de vida, que afetam o microbioma intestinal. Ao mesmo tempo, famílias e amigos partilham frequentemente alimentos, alojamentos e micróbios, tornando difícil separar a natureza da criação.
Para superar esses problemas, pesquisadores do Centro de Regulação Genômica e da Universidade da Califórnia, em San Diego, recorreram aos ratos. Os ratos partilham muitos aspectos-chave da biologia dos mamíferos e podem ser criados sob condições rigorosamente controladas, incluindo dietas idênticas.
Cada rato no estudo era geneticamente único e pertencia a uma das quatro coortes distintas. Estas coortes estavam localizadas em diferentes instalações nos Estados Unidos e seguiram diferentes rotinas de cuidados, permitindo aos investigadores testar se os efeitos genéticos permaneciam estáveis em todos os ambientes.
Ao combinar os dados genéticos com os perfis do microbioma de todos os 4.000 ratos, a equipe identificou três regiões genéticas que afetam consistentemente as bactérias intestinais em todas as quatro coortes.
A ligação mais forte é com o gene St6galnac1, que adiciona moléculas de açúcar ao revestimento do intestino. Este gene foi associado a níveis mais elevados Paratradutoruma bactéria que se acredita se alimentar desses açúcares. Essa associação surgiu em cada coorte.
A segunda região genética incluía vários genes de mucina, que ajudam a formar a camada protetora de muco dos intestinos, e foi associada a bactérias do grupo Firmicutes. Uma terceira região continha o gene Pip, que produz uma molécula antibacteriana, e estava associada a bactérias de Muribaculáceas família Essas bactérias são comuns em roedores e também encontradas em humanos.
Os genes podem ter um efeito social
A grande dimensão do estudo permitiu aos investigadores avaliar pela primeira vez o quanto o microbioma do rato foi moldado pelos seus próprios genes em comparação com os genes dos ratos com quem conviveu.
Um exemplo familiar deste conceito, conhecido como efeitos genéticos indirectos, ocorre quando os genes da mãe influenciam o crescimento ou o sistema imunitário da sua descendência através do ambiente que ela proporciona.
Neste estudo, as condições de vida controladas permitiram que os efeitos genéticos indiretos fossem examinados num novo contexto. Os investigadores desenvolveram um modelo computacional para separar a influência dos genes do próprio rato sobre os micróbios do seu intestino da influência dos seus parceiros sociais.
Eles descobriram que a riqueza de alguns Muribaculáceas as bactérias foram moldadas por influências genéticas diretas e indiretas. Isto indica que certos efeitos genéticos podem ser disseminados socialmente através da troca de micróbios.
Quando estes efeitos sociais foram adicionados ao modelo estatístico, a influência genética total nas três associações micróbio-gene recentemente identificadas aumentou de quatro a oito vezes. Os investigadores alertam que isto ainda pode subestimar a verdadeira extensão da influência genética.
“Provavelmente descobrimos apenas a ponta do iceberg”, diz o Dr. Bode. “São as bactérias que têm o sinal mais forte, mas muito mais micróbios poderiam ser afetados se tivéssemos métodos melhores de traçar o perfil dos microbiomas”.
As descobertas descrevem um mecanismo no qual os efeitos genéticos de um indivíduo podem se espalhar através de grupos sociais através de micróbios intestinais, alterando a biologia de outros sem alterar o seu DNA.
Se processos semelhantes ocorrerem em humanos, e dadas as evidências crescentes de que o microbioma intestinal desempenha um papel importante na saúde, a influência genética na saúde humana poderá ser subestimada em grandes estudos populacionais. Os genes podem determinar o risco de doenças não apenas de uma pessoa, mas também das pessoas ao seu redor.
O que esses resultados podem significar para a saúde humana
De acordo com o Dr. Baud, o microbioma tem sido associado à função imunológica, ao metabolismo e ao comportamento. No entanto, muitas associações relatadas não reflectem necessariamente causa e efeito, e os mecanismos biológicos são muitas vezes pouco claros. Estudos genéticos utilizando modelos animais em ambientes controlados podem ajudar a passar de explicações correlacionais para explicações testáveis de como os genes e os micróbios intestinais interagem na saúde.
Os pesquisadores observam que o gene de rato St6galnac1 está funcionalmente relacionado ao gene humano ST6GAL1, que também foi ligado a Paratradutor em estudos anteriores. Isto sugere que a forma como os animais revestem o muco intestinal com açúcar pode ajudar a determinar quais micróbios prosperam no sistema digestivo, representando potencialmente um mecanismo comum entre as espécies.
A equipe também estudou como esse mecanismo poderia afetar doenças infecciosas como a COVID-19.
Outros estudos associaram o ST6GAL1 a surtos de SARS-CoV-2, nos quais pessoas vacinadas ainda são infectadas. Paratradutor também demonstrou causar a quebra de enzimas digestivas que o vírus usa para entrar nas células hospedeiras. Com base nisso, os pesquisadores sugerem que variações genéticas no ST6GAL1 podem afetar Paratradutor níveis e, por sua vez, suscetibilidade à infecção viral.
Eles também sugerem uma possível ligação com a nefropatia por IgA, uma doença renal autoimune. Paratradutor pode alterar a IgA, um anticorpo que normalmente protege o intestino. Quando alterada, a IgA pode vazar para o sangue e formar aglomerados que danificam os rins, uma característica definidora da nefropatia por IgA.
A seguir, os pesquisadores planejam examinar mais de perto como o St6galnac1 o afeta Paratradutor em ratos e quais reações em cadeia essa relação causa no intestino e em todo o corpo.
“Agora estou obcecado por esta bactéria. Nossos resultados são apoiados por dados de quatro instituições independentes, o que significa que podemos realizar pesquisas adicionais em qualquer novo ambiente. Elas também são extremamente fortes em comparação com a maioria das relações hospedeiro-microbioma. Esta é uma oportunidade única”, conclui o Dr. Baud.
