Microbioma é o termo usado para se referir a uma coleção de microrganismos de um particular ecosistema.
Microbioma Humano é o conjunto de microrganismos que habitam as várias partes do corpo como pele, cabelo, cavidade oral, vias aéreas, trato gastrointestinal e trato urogenital de um indivíduo saudável.
Podemos dizer que é a primeira linha de defesa contra diferentes patógenos
microbianos, auxilia na digestão e contribui para a maturação do sistema imunológico.
Também podemos ter como sinônimos:
– Microbiota normal
– Microbiota indígena
– Microbiota autóctone
– Microbiota residente
O termo Disbiose refere-se ao desequilíbrio na microbiota e está associado as doenças.
O corpo humano tem mais microrganismos que células humanas sendo de fundamental importância essa associação entre microrganismos e homem para a saúde humana.
Projeto Microbioma Humano “Individuo Saudável”
NIH Human Microbiome Project
A fase inicial foi completada em 2012 e deixou evidente que o microbioma humano é complexo, composto por muitos organismos não reconhecidos previamente e sofre alterações dinâmicas na doença.
Os 5 objetivos do projeto eram:
– Desenvolvimento de um conjunto de referência de 3.000 sequências de genoma microbiano isolado
– Gerar uma estimativa da complexidade da comunidade microbiana em cada local do corpo, com isso responder se existia um microbioma “central” em cada local
– Determinar a relação entre doença e mudanças no microbioma humano
– Desenvolvimento de novas ferramentas e tecnologias computacional, estabelecimento de um centro de análise e coordenação de dados e repositórios de recursos
– Avaliar as implicações éticas, legais e sociais no estudo e aplicação da análise de metagenômica da microbiota humana.
– O Programa: custou $173 milhões e avaliou 300 indivíduos saudáveis em 18 locais de coleta no corpo com duração de 7 anos (2007 – 2014).
– Esse projeto foi realizado por 80 Universidades
– Identificaram 100 trilhões de microrganismos
– Possui 10 vezes mais células do que os que temos em nossos corpos
– Possui 10 vezes mais células procariontes
– Corresponde a 1-3% do peso corporal
– Possui mais de 10.000 espécies microbianas
– Genoma humano possui 22.000 genes
– Microbioma contribui cerca de 8 milhões de genes
– 360 vezes mais material genético
– 80-95% dos microrganismos não são cultiváveis in vitro
Tipos de Microbiota
Microbiota Residente
São microrganismos do tipo relativamente fixos e são encontrados com regularidade em determinadas áreas e em certa idade, e quando ocorre uma perturbação consegue se recompor prontamente;
Microbiota Transitória (ALÓCTONE ou EXÓGENA)
Os Microrganismos podem ser potencialmente patogênicos ou não patogênicos e habitar a pele e/ou membranas mucosas por horas, dias ou semanas, mas que não se restabelecerão autonomamente.
Geralmente são de pouca importância, enquanto a microbiota residente normal permanece intacta. Porém, se a microbiota residente for perturbada, os microrganismos transitórios poderão colonizar e proliferar-se, ocasionando doença.
- Oportunistas: patógenos normalmente inócuos podem ganhar uma vantagem competitiva quando a população de competidores é diminuída. Exemplo: Clostridium difficile
- Exemplos
- Deslocamento do sítio normal no corpo humano (e.g. Staphylococcus epidermidis em cateter);
- Imunocomprometidos – microbiota pode multiplicar em excesso e causar infecções.
Habitantes do intestino
Firmicutes: Quebram grandes moléculas presente nos alimentos e aumentam nossa capacidade de absorver calorias e armazém as gordura.
Bacteroidetes: A proporção destas bactérias no intestino dos indivíduos magros é maior que no dos obesos. Aparentemente tem função no controle do peso.
Proteobacterias: É um grupo heterogêneo sendo que alguns causam doenças como as E. coli e Salmonella.
Actinobactérias: Algumas aumentam as defesas e regulam o trânsito intestinal.
Benefícios da microbiota normal
– Síntese e excreção de vitaminas
– Evita colonização por patógenos
– Pode antagonizar outras bactérias
– Produção de anticorpos naturais
– Estimula o desenvolvimento de alguns tecidos
– Estimula produção de anticorpos naturais
Fatores que influenciam o estabelecimento da microbiota
– Dieta
– Genética
– Metabolismo (fatores hormonais)
– Condições ambientais (sanitárias, etc.)
– Hábitos de higiene
– Idade
Metagenômica
É a sequência do DNA e a análise genômica de uma comunidade microbiana. Identifica-se o genoma de comunidades de micro-organismos que habitam o mesmo ambiente ou parte de seu genoma.
Aplicações da Metagenômica
– Descoberta de enzimas de interesse industrial.
– Compostos com interesse farmacológico, por exemplo antibióticos ou antifúngicos.
– Revela interação entre diferentes espécies de micro-organismos.
– Revela micro-organismos envolvidos em saúde/doença.
– Entender a dinâmica das comunidades microbianas.
– Estudos filogenéticos
Sequência para obtenção da metagenômica:
– Construção de uma biblioteca metagenômica com este DNA misto.
– Sequência de todo o DNA das amostras ou sequencias conservadas.
– Não há necessidade de cultivar ou isolar os microrganismos (essa etapa é importante, pois sabemos cultivar cerca de 1% destes microrganismos). E com isso permite a análise de espécies não cultiváveis em laboratórios.
– Análise de Bioinformática.
Dificuldades em Metagenômica
– Purificação do DNA
– Contaminação de amostras
– Análise das sequências
– Geração de muitos dos dados de metagenômica (gigabases)
– Erros na montagem devido a similaridade entre espécies semelhantes
– Dificuldade de sequenciamento de genomas menos representados na comunidade de microrganismos.
Como as bactérias alteram sua composição gênica?
Mutação:
– Cromossômica
– Plasmidial
Recombinação:
– Conjugação
– Transdução
– Transformação
Transposons:
– Elementos genéticos móveis que conferem resistência à drogas
Função da Microbiota
Biofilme protetor:
Competição com bactérias patogênicas por sítios de adesão e microambientes (antagonismo microbiano);
Ativamente envolvida na regulação imune e na homeostase;
Exerce funções-chave no metabolismo do hospedeiro, auxiliando na digestão e absorção de alimentos;
Fatores externos e endógenos podem alterar a microbiota drasticamente levando ao desenvolvimento de populações de patógenos oportunistas
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Referências:
1 – Changes in the composition of the human fecal microbiome after bacteriotherapy for recurrent Clostridium difficileassociated diarrhea. J Clin Gastroenterol 2010; 44: 354-360.
2 – F. Baquero and C. Nombela (2012) The microbiome as a human organ. Clin Microbiol Infect 2012; 18.
3 – The human microbiome: at the interface of health and disease. (Nature Reviews Genetics 13, 260-270 (April 2012) | doi:10.1038/nrg3182).
4 – Experimental and analytical tools for studying the human microbiome. (Nature Reviews Genetics 13, 47-58 (January 2012) | doi:10.1038/ nrg3129).
5 – The Gut Microbiota. (DOI: 10.1126/science.336.6086.1245).