A proteína dietética muda a forma como as bactérias da cólera colonizam os intestinos

A proteína dietética muda a forma como as bactérias da cólera colonizam os intestinos

Uma nova investigação mostra que o que comemos, até ao tipo de proteína dietética, pode influenciar o equilíbrio entre o Vibrio cholerae e a microbiota intestinal, alterando a competição bacteriana e o potencial de doença durante a infeção por cólera.

Um estudo recente publicado emHospedeiro celular e micróbio examina o papel dos componentes da dieta e da microbiota intestinalVibrio choleraeInfecção, comumente chamada decomo cólera.

O risco de cólera é influenciado pelas interações entre dieta e microbiota

A cólera é uma doença diarreica grave que afecta mais de 2,9 milhões de pessoas em todo o mundo, com 95.000 mortes devido a esta infecção todos os anos. A virulência do V. cholerae é determinada pela expressão coordenada de múltiplos fatores de virulência em meio às tentativas de destruição de microrganismos no trato gastrointestinal visando prevenir a colonização de patógenos.

A eficácia desta defesa do hospedeiro contra a infecção por V. cholerae é determinada pela composição do microbioma intestinal, que é influenciada pelos hábitos alimentares diários e afecta a sua diversidade e quantidade. Por exemplo, o consumo de fibras leva à produção de ácidos graxos de cadeia curta (SCFAs), que previnem a diarreia, facilitando a absorção de sódio e água.

O papel central da dieta na prevalência e gravidade da cólera é ilustrado pela sua forte associação com a desnutrição, uma comorbilidade comum em zonas endémicas de cólera. No entanto, ainda não está claro como a dieta influencia a expressão genética, a aptidão e a competição com o microbioma intestinal de V. cholerae durante a infecção.

Os efeitos específicos dos macronutrientes na colonização por V. cholerae

O presente estudo examinou como os macronutrientes da dieta do hospedeiro estão envolvidos na colonização intestinal e na competição por V. cholerae. Para tanto, camundongos livres de patógenos específicos (SPF) foram infectados com V. cholerae enquanto consumiam uma dieta rica em carboidratos, proteínas ou gorduras, com todos os minerais e vitaminas semelhantes entre os grupos.

Os ratos que consumiram uma dieta rica em proteínas (à base de caseína) apresentaram colonização significativamente menor com V. cholerae em comparação com os ratos que consumiram outras dietas refinadas ou alimentos de controle. V. cholerae foi responsável por 99,9% das bactérias presentes no trato gastrointestinal desses camundongos, sugerindo que é improvável que a colonização reduzida seja explicada por comensais intestinais residuais após tratamento com antibióticos.

A caseína, o principal componente proteico desta dieta refinada, já demonstrou inibir a ligação da toxina da cólera (CT) in vitro. Para esclarecer esta possível ligação, os investigadores repetiram a experiência utilizando uma dieta refinada rica em proteínas contendo proteína de soja ou glúten de trigo. Em comparação com ratos alimentados com caseína ou glúten de trigo, a ingestão elevada de proteína de soja foi associada a uma maior colonização por V. cholerae.

Um total de 202, 1.288 e 678 genes foram expressos diferencialmente em amostras de DNA fecal de camundongos que consumiram dietas ricas em soja, glúten de trigo e caseína em comparação aos controles. O consumo de dietas com caseína e glúten de trigo resultou em um maior grau de similaridade na expressão gênica regulada para cima ou para baixo em comparação com a dieta com proteína de soja.

Mais especificamente, o consumo de dietas refinadas com caseína ou glúten de trigo reduziu a expressão de genes envolvidos na fosforilação oxidativa, no ciclo do ácido tricíclico (TCA) e no metabolismo do carbono, sugerindo que a caseína ou o glúten de trigo podem influenciar o metabolismo do V. cholerae durante a infecção. A regulação positiva significativa das vias de sinalização relacionadas ao enxofre também foi associada à caseína e ao glúten de trigo em comparação com a proteína de soja.

Todas as fontes de proteína resultaram em dietas ricas em proteínas Tendências para a diminuição da expressão dos genes CT ctxAB, genes do pilus co-regulados pela toxina (TCP) e fatores de colonização acessórios, embora a maioria dessas alterações, com exceção do tcpF, não tenha alcançado significância estatística. A dieta rica em caseína regulou negativamente os genes envolvidos nos genes flagelares das classes II e IV, que codificam o gancho corporal, a flagelina e componentes motores específicos. Descobriu-se que a caseína e o glúten de trigo regulam significativamente os genes que codificam elementos do sistema de secreção tipo VI (T6SS) envolvido na competição intrabacteriana em comparação com a proteína de soja e a dieta controle.

A dieta do hospedeiro pode influenciar amplamente a expressão gênica de V. cholerae relacionada ao metabolismo, motilidade e expressão de virulência.

Os pesquisadores então conduziram a triagem genética usando sequenciamento do local de inserção do transposon (TN-seq) para identificar cepas mutantes de V. cholerae que foram mais eficazes na colonização do trato gastrointestinal do camundongo em comparação com cepas do tipo selvagem. Para este fim, 3.061 foram identificados, reunidos e introduzidos em ratos que consumiam uma dieta rica em caseína ou uma dieta controle.

Após a deleção, foram identificados um total de 40 genes que apoiam a colonização por V. cholerae em camundongos que consomem uma dieta rica em caseína, 16 dos quais estavam envolvidos na montagem dos flagelos. Os dados de sequenciamento de ácido ribonucleico (RNA-seq) sugerem que V. cholerae regula negativamente os genes estruturais flagelares a jusante após alta ingestão de caseína.

V. cholerae com uma mutação no gene regulador mestre flagelar flrA superou significativamente a cepa do tipo selvagem em camundongos que consumiram uma dieta rica em caseína, aumentando a taxa de colonização quatro dias após a infecção. A presença de mutações flrA também restaurou a expressão do gene da via T6SS, que foi previamente suprimida em cepas do tipo selvagem após a ingestão de uma dieta rica em caseína. Notavelmente, os efeitos das mutações flrA nas taxas de colonização não foram observados quando a dieta rica em proteínas de soja foi consumida.

Outras experiências demonstraram que estas alterações induzidas pela dieta na actividade do T6SS alteraram as interacções competitivas entre V. cholerae e comensais intestinais, incluindo um isolado de Escherichia coli humana, remodelando assim a estrutura da microbiota durante a infecção.

Estes resultados sugerem intervenções dietéticas para limitar o V. cholerae e destacam a importância da dieta nas interações patógeno-comensais.

Fontes: