quinta-feira, 30 de junho de 2016

A nossa corrida armamentista contra os microrganismos


“Agora, aqui, é preciso toda velocidade que você possa correr para ficar no mesmo lugar”
(Alice através do espelho)

Aproveitando que o filme de Tim Burton ainda deve estar em cartaz, selecionei para essa semana um artigo que fala de um conceito bastante discutido em biologia, mas pouco conhecido do público em geral (pelo menos das pessoas com quem já conversei sobre isso).

A passagem que abre esse post, retirada do livro de Lewis Carroll, é a base da “Hipótese da Rainha Vermelha” (Red Queen Hypothesis), inicialmente usada em ecologia, mas com aplicações em diversas outras áreas1. Em uma de suas aplicações, essa ideia é usada para descrever as relações entre presas e predadores. Segundo essa linha, predadores desenvolvem estratégias para seu sucesso na captura da presa, enquanto a presa, por sua vez, desenvolve meios de fugir da investida do predador. Essa adaptação da presa, então, exige que o predador desenvolva novos meios, mais sofisticados, de caça, o que força, mais uma vez, a presa a se adaptar e montar uma nova estratégia de fuga, numa corrida eterna.

Em um cenário microscópico, essa ideia pode - e é - aplicada para a relação entre nosso corpo e os microorganismos. As células do nosso sistema de defesa estão em constante luta para impedir que bactérias, vírus e outros pequenos seres invadam nosso corpo. Para isso, nossas células possuem um arsenal químico. Do outro lado, os microorganismos desenvolvem meios de neutralizar nossos armamentos.

O artigo dessa semana é um exemplo bastante interessante dessa relação. Nesse trabalho, publicado na revista científica Cell Host and Microbe, os autores mostram que a salmonela, uma bactéria que causa intoxicação alimentar séria, depende muito da sua capacidade de absorver magnésio para sobreviver ao ataque do nosso sistema de defesa2. Para matar a salmonela, nossos neutrófilos (um tipo de célula de defesa) usam duas estratégias: produzem radicais livres, que lesionam estruturas importantes da bactéria ao reagir quimicamente com proteínas e outros componentes; e sequestram magnésio, para não deixar quase nada sobrando desse metal para ser usado pela bactéria.

A parte interessante, mostrada nesse trabalho, é que a salmonela consegue absorver o pouco de magnésio que sobra e usa esse metal como um potente antioxidante. Dessa forma, usando apenas um mecanismo de escape (absorção de magnésio), a salmonela consegue se livrar de dois potentes ataques de nossas células: a falta de magnésio e os radicais livres. E isso vai um pouco além... essa estratégia cria uma vantagem competitiva contra outras bactérias: em um intestino inflamado, bactérias mais comuns, como a E. coli (o famoso coliforme fecal), perdem na luta pela sobrevivência, tornando a salmonela o tipo prevalente a crescer.

Curtam, comentem, compartilhem... escrevo de novo semana que vem.

DICIONÁRIO

Radicais livres: compostos químicos, geralmente derivados de oxigênio, nitrogênio, bromo e cloro, que reagem muito facilmente com outros compostos. Em organismos vivos, podem fazer lesão celular ao reagir e danificar proteínas, lipídeos e DNA.

Magnésio: um metal usado por algumas enzimas para facilitar as reações químicas no corpo

Antioxidante: moléculas que combatem os radicais livres, prevenindo assim o dano a proteínas, lipídeos e DNA.

P.S.: ainda não assisti o filme que está nos cinemas, então não sei se esse trecho do livro aparece, nem como ele foi traduzido, mas na versão original lê-se: “now, here, you see, it takes all the running you can do, to keep in the same place”. Sugestões de tradução são bem vindas...

REFERÊNCIAS:

1Brockhurst et al., 2014. Running with the Red Queen: the role of biotic conflicts in evolution. Proc Biol Sci. 281: 1382.

2Diaz-Ochoa et al., 2016. Salmonella Mitigates Oxidative Stress and Thrives in the Inflamed Gut by Evading Calprotectin-Mediated Manganese Sequestration. Cell Host & Microbe. 19: 814–825.


sexta-feira, 24 de junho de 2016

Malhar para não esquecer


Todos nós sabemos, intuitivamente, que a prática regular de exercícios físicos tem efeitos benéficos para o nosso organismo. A prática de exercício parece prevenir uma série de doenças crônicas e degenerativas, como artrite, câncer e diabetes1. Mas você já se perguntou como isso acontece?

Quando pensamos nos nossos músculos em exercício, imaginamos apenas um tecido meio elástico e vermelho, que serve para fazer a movimentação dos ossos e articulações e, consequentemente, a movimentação do nosso corpo. Porém, o músculo não parece ser tão simples assim (como tudo em sistemas biológicos, raramente a coisa é simples). Estudos recentes mostram que o músculo em contração funciona não só mecanicamente, mas também é estimulado, pelo movimento, a produzir e liberar hormônios para a circulação2. Ou seja, mais que um mero motor, nosso músculo parece funcionar como uma fonte de hormônios que podem agir em outros órgãos do nosso corpo. E, pelo que parece, esses hormônios, chamados de miocinas, são os responsáveis pelos efeitos benéficos do exercício físico. Já foi mostrado que essas miocinas estão envolvidas, por exemplo, no aumento do metabolismo basal e emagrecimento, no aumento da densidade óssea e nos efeitos anti-tumorais do exercício.

O trabalho dessa semana3 mostra que o músculo em exercício produz um hormônio chamado catepsina B (CTSB). Esse hormônio entra na circulação e chega ao cérebro, onde estimula a produção de neurotrofinas e a neurogênese. Neurotrofinas são hormônios que estimulam o crescimento e desenvolvimento dos neurônios, as células que formam o cérebro e todo nosso sistema nervoso. A neurogênese, por sua vez, é o processo pelo qual novos neurônios são formados. Esse processo de neurogênese é muito importante durante a gestação, nas fases de desenvolvimento do cérebro do bebê, mas também pode acontecer no cérebro de adultos, em muito menor frequência e aparentemente em apenas algumas áreas especiais. Então, qual a grande vantagem do exercício aumentar hormônios e células de regiões específicas do cérebro? Segundo esse trabalho, as neurotrofinas estimulam o crescimento e desenvolvimento de células do giro dentado do hipocampo, uma região associada à memória. Ou seja, esse trabalho descreve um mecanismo pelo qual o exercício físico, através da ação de uma miocina, contribui para a melhora da memória. Embora boa parte do trabalho tenha sido feito com células em cultura e camundongos de laboratório, esse processo parece operar também em macacos e seres humanos. Isso porque os principais achados do trabalho: (a) que o exercício aumenta a produção de CTSB; e (b) que essa produção está relacionada com melhora do desempenho em testes de memória, foram confirmados tanto em macacos Rhesus, quanto em voluntários humanos, sugerindo que esse mecanismo também nos beneficia.

Então, vamos malhar não só para o verão, mas também para não ficar esquecendo chave, celular e compromissos...

Referências:

1Pedersen & Saltin. (2015). Exercise as medicine - evidence for prescribing exercise as therapy in 26 different chronic diseases. Scand J Med Sci Sports. 25: 1.

2Pedersen & Febbraio. (2012). Muscles, exercise and obesity: skeletal muscle as a secretory organ. Nat. Rev. Endocrinol. 8: 457.

3Moon et al. (2016). Running-induced systemic cathepsin B secretion is associated with memory function. Cell Metabol. 24: 1.


créditos da imagem: https://www.sciencebasedmedicine.org/exercise-and-memory/

quinta-feira, 16 de junho de 2016

Os micróbios que nos deixam gordos e como eles fazem isso



Pode parecer novidade para a maioria das pessoas, mas faz algum tempo que se mostrou que as bactérias no nosso intestino, a chamada microbiota, contribui para o ganho de peso e a obesidade1. Na verdade, o que parece é que as bactérias que vivem no nosso intestino nos ajudaram ao longo da história a retirar o máximo de energia dos alimentos2. E isso foi bom por muito tempo, quando a oferta de comida não era tão grande e os seres humanos precisavam coletar e caçar para comer.

Atualmente, a oferta de alimento é imensa, mas nosso corpo - e os microrganismos que nele habitam - ainda se comporta como se estivéssemos na idade da pedra. Com isso, muitos de nós engordamos e nossa microbiota tem uma parcela razoável de culpa. Estudos de pouco mais de dez anos atrás mostram que há uma diferença clara nos tipos de bactérias encontradas no intestino de pessoas magras e obesas3. Mais que isso, a transferência do conteúdo intestinal de uma pessoa magra para uma pessoa obesa, melhora o quadro clínico do obeso4, enquanto que, em animais pelo menos, a transferência de conteúdo intestinal de uma pessoa gordo para um animal magro, torna o animal magro, gordo5.

O estudo dessa semana6, publicado na prestigiada revista Nature, sugere como que essas bactérias conseguem fazer isso. Nos ratos alimentados com uma dieta rica em gordura, as bactérias do intestino passam a produzir uma quantidade muito maior de acetato do que o normal. O acetato, um composto pequeno de apenas dois carbonos, entra pelo intestino e vai parar no cérebro, onde aumenta a sensação de fome e dá um estímulo nervoso para o pâncreas produzir insulina. O resultado é que esses animais comem mais e, pela produção alta de insulina, fazem mais gordura a partir da comida que ingerem. Com isso, ao final de quatro semanas, os animais estão sensivelmente mais gordos e com todos os problemas que acompanham o ganho de peso, como diabetes6.

O que esse estudo parece ignorar é o fato de que alguns trabalhos recentes mostram exatamente o contrário: que o acetato é capaz de emagrecer animais obesos e melhorar o diabetes7,8. Como tudo que ainda está engatinhando em ciência, pode ser que algum desses trabalhos esteja errado, mas pode ser que todos estejam certos, bastando apenas saber qual o verdadeiro motivo para a diferença entre os resultados. No entanto, uma coisa é certa: nossa alimentação muda a cara dos nossos hóspedes e isso facilita o ganho de peso.


Referências

1. Bäckhed et al. (2004). The gut microbiota as an environmental factor that regulates fat storage. Proc. Natl Acad. Sci. USA 101, 15718–15723.

2. Turnbaugh et al. (2006). An obesity-associated gut microbiome with increased capacity for energy harvest. Nature 444, 1027–1031.

3. Greiner & Backhed. (2011). Effects of the gut microbiota on obesity and glucose homeostasis. Trends Endocrinol. Metab. 22, 117–123.

4. Vrieze et al. (2012). Transfer of intestinal microbiota from lean donors increases insulin sensitivity in individuals with metabolic syndrome. Gastroenterology 143, 913–916.

5. Ridaura et al. (2013). Gut microbiota from twins discordant for obesity modulate metabolism in mice. Science 341, 1241214.

6. Perry et al. (2016). Acetate mediates a microbiome–brain–β-cell axis to promote metabolic syndrome. Nature 534, 213-217.

7. Frost et al. (2014). The short-chain fatty acid acetate reduces appetite via a central homeostatic mechanism. Nat. Commun. 5, 3611.

8. den Besten et al. (2015). Short-chain fatty acids protect against high-fat diet-induced obesity via a PPARγ-dependent switch from lipogenesis to fat oxidation. Diabetes 64, 2398–2408.