Um novo estudo mostra que alterações no microbioma intestinal podem afetar diretamente a função cerebral, revelando uma forte ligação entre os micróbios e a atividade cerebral.
Os humanos têm o maior tamanho do cérebro em relação ao tamanho do corpo de qualquer primata, mas os cientistas ainda sabem surpreendentemente pouco sobre como os mamíferos com cérebros grandes evoluíram para satisfazer as enormes exigências energéticas necessárias para o seu crescimento e manutenção.
Pesquisadores da Universidade Northwestern forneceram a primeira evidência experimental direta de que o microbioma intestinal ajuda a moldar diferenças na função cerebral entre espécies de primatas.
“Nosso estudo mostra que os micróbios agem em características que são relevantes para a nossa compreensão da evolução, e particularmente da evolução do cérebro humano”, disse Kathy Amata, professora associada de antropologia biológica e investigadora principal do estudo.
Com base em estudos anteriores de microbioma
As novas descobertas baseiam-se em trabalhos anteriores do laboratório de Amato, que mostraram que os micróbios intestinais de primatas com cérebros maiores produzem mais energia metabólica quando transferidos para ratos. Essa energia extra é importante porque o cérebro precisa de muito combustível para se desenvolver e funcionar.
No estudo atual, os pesquisadores deram um passo além ao examinar o próprio cérebro. Eles queriam saber se os micróbios presentes nos intestinos de primatas com tamanhos cerebrais relativos diferentes poderiam realmente alterar os cérebros dos ratos hospedeiros.
Transplante de micróbios primatas em ratos
Para testar isso, a equipe conduziu um experimento de laboratório estritamente controlado. Eles injetaram micróbios intestinais de duas espécies de primatas de cérebro grande (humanos e macacos-esquilo) e uma espécie de primata de cérebro pequeno (macacos) em camundongos que não possuíam micróbios próprios.
Após oito semanas, os pesquisadores notaram diferenças claras na atividade cerebral. Os ratos que receberam micróbios de primatas de cérebro pequeno mostraram padrões distintos na função cerebral em comparação com ratos que receberam micróbios de primatas de cérebro grande.
Mudanças nos genes cerebrais e nos caminhos de aprendizagem
Em camundongos que receberam micróbios de primatas com cérebros grandes, os cientistas descobriram maior atividade de genes relacionados à produção de energia e à plasticidade sináptica, um processo que permite ao cérebro aprender e se adaptar. Estas mesmas vias foram muito menos ativas em ratos que receberam micróbios de primatas com cérebros menores.
“O que foi muito interessante foi que conseguimos comparar os dados obtidos dos cérebros dos ratos hospedeiros com os dados dos cérebros reais de macacos e humanos e, para nossa surpresa, muitos dos padrões que vimos na expressão genética nos cérebros dos ratos eram os mesmos padrões observados nos próprios primatas”, disse Amata. “Em outras palavras, conseguimos fazer com que os cérebros dos camundongos se parecessem com os cérebros dos primatas reais de onde vieram os micróbios”.
Referências a condições neuropsicológicas
Os pesquisadores também encontraram outro resultado inesperado. Ratos que receberam germes de primatas com cérebros menores apresentaram padrões de expressão genética associados ao TDAH, esquizofrenia, bipolaridade e autismo.
Estudos anteriores encontraram uma correlação entre doenças como o autismo e diferenças na composição do microbioma intestinal. No entanto, a evidência direta de que os micróbios intestinais contribuem para estas condições tem sido limitada.
“Este estudo fornece mais evidências de que os micróbios podem contribuir causalmente para esses distúrbios – especificamente, o microbioma intestinal molda a função cerebral durante o desenvolvimento”, disse Amata. “Com base nas nossas descobertas, podemos levantar a hipótese de que quando o cérebro humano é exposto aos micróbios ‘errados’, o seu desenvolvimento irá mudar e veremos sintomas destas doenças, ou seja, se não for exposto aos micróbios humanos ‘certos’ numa idade precoce, o seu cérebro funcionará de forma diferente e isso pode levar aos sintomas destas doenças”.
Implicações para o desenvolvimento e evolução do cérebro
Amata acredita que os resultados obtidos podem ter implicações clínicas importantes, principalmente para a compreensão da origem de alguns distúrbios psicológicos e para a visão do desenvolvimento cerebral pelas lentes da evolução.
“É emocionante pensar sobre o desenvolvimento do cérebro entre espécies e indivíduos e explorar se podemos observar diferenças transversais e interespécies nos padrões e identificar regras sobre como os micróbios interagem com o cérebro, e se essas regras podem ser traduzidas em desenvolvimento”.
O estudo, intitulado “A microbiota intestinal de primatas impulsiona mudanças evolutivamente marcadas no desenvolvimento neural de ratos”, foi publicado Anais da Academia Nacional de Ciências dos Estados Unidos da América.
