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Composto microbiano no intestino leva camundongos a comportamentos que retratam ansiedade

Fonte

Caltech | Instituto de Tecnologia da Califórnia

Data

sexta-feira, 18 fevereiro 2022 06:40

Áreas

Bioquímica. Microbiologia. Neurociências. Psiquiatria.

Uma equipe de pesquisadores liderada pelo Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech), nos Estados Unidos, descobriu que um metabólito produzido por bactérias que residem no intestino de camundongos pode se conectar com o cérebro e alterar a função das células cerebrais, levando ao aumento da ansiedade nos animais. O trabalho ajudou a descobrir uma explicação para observações recentes de que as mudanças no microbioma intestinal estão associadas a comportamentos emocionais complexos.

A pesquisa foi conduzida principalmente no laboratório do Dr. Sarkis Mazmanian, professor de Microbiologia e membro do Instituto de Neurociência do Caltech. Um artigo descrevendo o estudo foi publicado recentemente na revista científica Nature.

Décadas de pesquisa mostraram que as comunidades de bactérias que habitam o microbioma intestinal de animais influenciam o sistema imunológico e o metabolismo. Estudos nos últimos anos ligaram o microbioma à função cerebral e ao humor. Pessoas com certas condições neurológicas têm comunidades de bactérias intestinais distintamente diferentes. Além disso, estudos em camundongos mostraram que a manipulação dessas comunidades pode alterar os estados de neurodesenvolvimento ou neurodegeneração, melhorando ou exacerbando sintomas.

“Tem sido muito difícil mostrar a relação entre algo que está acontecendo no intestino e no cérebro, em vez de apenas associações entre os estados da doença e a presença ou ausência de certos micróbios”, disse a Dra. Brittany Needham, primeira autora do novo estudo e pós-doutoranda do Caltech. “Estávamos interessados ​​em tentar entender as mensagens moleculares que circulam entre o intestino e o cérebro, e como esses sinais podem levar a mudanças de comportamento”.

Este estudo se concentrou em um metabólito bacteriano chamado 4-etilfenil sulfato, ou 4EPS. Inicialmente produzido por micróbios nos intestinos, o 4EPS é então absorvido pela corrente sanguínea e circula por todo o corpo em humanos e camundongos. Em 2013, o laboratório do Dr. Sarkis Mazmanian mostrou que essa molécula em particular estava presente em níveis mais altos em camundongos com desenvolvimento neurológico alterado, especificamente, um modelo de camundongo de autismo e esquizofrenia. Embora outros aspectos do microbioma alterado sejam diferentes do microbioma saudável, os níveis de 4EPS foram de longe os mais diferentes. Além disso, em uma triagem de amostras de sangue humano de 231 indivíduos, os níveis de 4EPS foram cerca de sete vezes maiores em crianças no espectro do autismo do que em crianças neurotípicas.

Neste trabalho, a equipe se concentrou nos efeitos do 4EPS em modelos de ansiedade em camundongos. Embora os transtornos de ansiedade em humanos sejam complexos, os modelos animais fornecem uma maneira de estudar as mudanças precisas no cérebro e no corpo que levam a comportamentos ansiosos. A ‘ansiedade’ em camundongos é medida pela vontade de explorar ou se esconder em um novo espaço, bem como pelo tempo gasto em um ambiente ‘arriscado’. Camundongos ousados ​​explorarão um novo espaço, farejando, mas animais ansiosos se esconderão, como se estivessem enfrentando um predador, em vez de explorar.

O estudo comparou dois grupos de animais de laboratório: um grupo foi colonizado com um par de bactérias que foram geneticamente modificadas para produzir 4EPS; o grupo controle de camundongos foi colonizado com bactérias idênticas, exceto que não tinham a capacidade de produzir 4EPS. Em seguida, os camundongos foram apresentados a uma nova arena e os pesquisadores mediram o comportamento de cada camundongo.

Os camundongos com 4EPS passaram muito menos tempo explorando a área e mais tempo se escondendo em comparação com os animais sem 4EPS, indicando níveis mais altos de ansiedade. As varreduras cerebrais dos camundongos com 4EPS também mostraram que algumas das regiões cerebrais associadas ao medo e à ansiedade foram mais ativadas, além de mudanças gerais na atividade cerebral e na conectividade funcional.

Olhando mais de perto as células cerebrais dentro dessas regiões alteradas, a equipe descobriu que células específicas chamadas oligodendrócitos foram alteradas. Essas células são importantes em parte porque produzem uma proteína chamada mielina, que atua como um revestimento protetor em torno de neurônios e fibras nervosas chamadas axônios, como o isolamento em torno de um fio elétrico. A equipe descobriu que, na presença de 4EPS, os oligodendrócitos são menos maduros e, consequentemente, produzem menos mielina, levando a um isolamento menor ao redor dos axônios.

Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).

Acesse a notícia completa na página do Caltech (em inglês).

Fonte: Lori Dajose, Caltech. Imagem: Linhas vermelhas traçam os caminhos que um camundongo percorreu em um espaço quadrado confinado. Esquerda: O animal explora toda a arena igualmente. Direita: com o 4EPS, o animal se mantém principalmente nas paredes do espaço confinado. Fonte: Dra. Brittany Needham, Caltech.

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