Saúde Intestinal e Doença de Parkinson: Uma Conexão Oculta
Novas pesquisas ligam o microbioma intestinal à progressão da doença de Parkinson.
Livia H. Morais, Linsey Stiles, Milla Freeman, Anastasiya D. Oguienko, Jonathan D. Hoang, Jeff Jones, Baiyi Quan, Jack Devine, Justin S. Bois, Tsui-Fen Chou, Joanne Trinh, Martin Picard, Viviana Gradinaru, Sarkis K. Mazmanian
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Índice
- Sintomas Não Motores da Doença de Parkinson
- O Papel do Microbioma intestinal na Doença de Parkinson
- Explorando o Impacto do Microbioma Intestinal nos Sintomas Motores
- A Conexão entre Mitocôndrias e Microbioma Intestinal
- Investigando o Efeito do Estresse Oxidativo
- Comportamento Mitocondrial em Camundongos com DP
- Possíveis Vínculos com o Tratamento
- Conclusão
- Fonte original
- Ligações de referência
A Doença de Parkinson (DP) é o segundo transtorno cerebral mais comum que afeta a galera conforme envelhece, principalmente quem já passou dos 60 anos. Cerca de 1% dessa faixa etária nos Estados Unidos é afetada. Essa condição é conhecida por causar problemas de movimento, como rigidez, tremores e dificuldade de equilíbrio. Um dos principais responsáveis pela DP é o acúmulo de uma proteína chamada alfa-sinucleína (α-sin). Esse acúmulo leva à morte de células importantes do cérebro, especialmente aquelas que produzem dopamina, uma substância química essencial para os movimentos e coordenação.
Enquanto os cientistas continuam a investigar o que causa a DP, há uma quantidade significativa de evidências sugerindo que problemas nas pequenas fábricas de energia das nossas células, chamadas Mitocôndrias, têm papel importante. Essas mitocôndrias são responsáveis por produzir energia e manter as células saudáveis. Algumas mutações genéticas que afetam as proteínas mitocondriais estão ligadas a formas de DP que ocorrem em famílias.
Nos pacientes com DP, as mitocôndrias frequentemente têm dificuldade em fazer seu trabalho, o que pode levar a um aumento de danos causados por estressores, conhecido como Estresse oxidativo. Esse estresse pode prejudicar ainda mais os neurônios, contribuindo para os sintomas da doença. Estudos mostraram que a função mitocondrial está comprometida em tecidos de uma parte específica do cérebro afetada pela DP.
Além disso, pesquisas descobriram que a exposição a certas toxinas que atrapalham a função mitocondrial pode causar danos cerebrais e problemas motores semelhantes em animais. Novos modelos genéticos de DP mostraram que, quando certas mutações estão presentes, elas podem levar a condições que se parecem com a DP.
Sintomas Não Motores da Doença de Parkinson
Embora a Parkinson seja vista principalmente como um transtorno que afeta o movimento, muitos pacientes relatam também sintomas não motores. Esses incluem problemas de sono, uma diminuição no olfato e problemas gastrointestinais, como prisão de ventre e dor de estômago, que muitas vezes aparecem anos antes de qualquer diagnóstico oficial de DP.
Uma teoria proposta pelos cientistas sugere que mudanças no intestino podem ser um dos primeiros locais onde a doença começa. Especificamente, o acúmulo de α-sin pode começar nos intestinos e depois viajar para diferentes partes do cérebro pelo nervo vago, que conecta o intestino e o cérebro. Experimentos onde os cientistas injetaram α-sin nos intestinos de animais resultaram em problemas intestinais e danos cerebrais ao longo do tempo.
Os pesquisadores também descobriram que procedimentos cirúrgicos para cortar o nervo vago podem parar a progressão da doença em modelos animais. Da mesma forma, estudos em humanos mostraram que pessoas que passaram por essa cirurgia podem ter um risco menor de desenvolver DP. Além disso, a inflamação nos intestinos pode piorar os sintomas. Isso sugere que, em alguns casos, a DP pode começar no intestino, e não no cérebro.
Microbioma intestinal na Doença de Parkinson
O Papel doOs cientistas observaram que o microbioma intestinal – a coleção de bactérias e outros microrganismos que vivem em nossos intestinos – é diferente em pessoas com DP em comparação com indivíduos saudáveis. Essas diferenças incluem a diminuição de bactérias benéficas e um aumento de bactérias que promovem inflamação.
Pesquisas mostraram que o microbioma intestinal pode influenciar a capacidade de movimento de uma pessoa, como o intestino funciona e até mesmo a progressão da patologia de α-sin em modelos animais de DP. Algumas bactérias nocivas podem piorar a doença, enquanto tratamentos que restauram um microbioma saudável podem melhorar o movimento em animais.
Um achado curioso é que, quando o microbiota intestinal de pacientes com DP é transferido para camundongos com níveis alterados de α-sin, os camundongos apresentam dificuldades motoras aumentadas. No entanto, quando um microbioma saudável é utilizado para o mesmo procedimento, os camundongos não mostram sintomas tão graves. Isso sugere que o microbioma pode desempenhar um papel no desenvolvimento da DP e pode ser um alvo para novos tratamentos.
Explorando o Impacto do Microbioma Intestinal nos Sintomas Motores
Um estudo recente se concentrou na ideia de que o microbioma intestinal pode afetar os sintomas motores em camundongos que superexpressam α-sin. Os resultados mostraram que mudanças no microbioma intestinal podem impactar a produção de energia e os níveis de estresse no cérebro, levando a problemas motores nos camundongos.
Curiosamente, ao analisar os cérebros de camundongos sem bactérias intestinais, os pesquisadores descobriram que eles não mostravam os sintomas motores usuais relacionados à α-sin. Esses achados apontam para o papel significativo do microbioma na geração de energia dentro do cérebro, um processo crucial para o funcionamento adequado.
Quando os pesquisadores examinaram a produção de energia nos cérebros desses camundongos, descobriram que os com um microbioma típico tinham melhor função mitocondrial em comparação com os sem bactérias. Isso sugere que o microbioma pode ajudar a regular o quão bem as mitocôndrias realizam suas tarefas de produção de energia, impactando as habilidades motoras gerais.
A Conexão entre Mitocôndrias e Microbioma Intestinal
As mitocôndrias são essenciais para gerar energia em nossas células, e sua saúde é crucial para o funcionamento normal do cérebro. Um microbioma não saudável pode interferir na função mitocondrial, levando a um aumento do estresse oxidativo e déficits de energia no cérebro.
Os pesquisadores descobriram que genes específicos relacionados à produção de energia foram alterados nos cérebros de camundongos com um microbioma convencional em comparação com aqueles sem. Essas mudanças afetaram o funcionamento normal das mitocôndrias, resultando em produção de energia prejudicada.
Ao examinar como essas mudanças impactaram o comportamento dos camundongos, os pesquisadores descobriram que aqueles com um microbioma normal tinham habilidades motoras comprometidas em comparação com camundongos livres de germes. Isso implica que um ambiente intestinal saudável é fundamental para manter a função mitocondrial ideal e o movimento adequado.
Investigando o Efeito do Estresse Oxidativo
O estresse oxidativo é uma condição onde moléculas prejudiciais chamadas espécies reativas de oxigênio (ROS) se acumulam e danificam células. Esse estresse foi relacionado a várias doenças, incluindo DP. Um equilíbrio saudável de ROS é necessário para a função celular, mas muito pode levar a sérios problemas.
Em camundongos com um microbioma comprometido, os cientistas perceberam que tinham níveis elevados de estresse oxidativo no cérebro, afetando as habilidades motoras. Para investigar mais, trataram esses camundongos com antioxidantes, o que ajudou a reduzir o estresse oxidativo e melhorar a função motora.
Essa descoberta sugere que gerenciar os níveis de estresse oxidativo na DP pode ser uma avenida promissora para o tratamento. Se mudanças no microbioma podem aumentar o estresse oxidativo, então direcionar-se ao microbioma pode ajudar a reduzir esse estresse prejudicial e melhorar os sintomas em pessoas com DP.
Comportamento Mitocondrial em Camundongos com DP
Os achados de vários estudos mostraram que o comportamento das mitocôndrias em modelos de DP é bem interessante. Em particular, o desempenho das mitocôndrias muda dependendo se os camundongos têm um microbioma ativo ou são livres de germes.
Em camundongos com um microbioma regular, foi notada uma produção de energia aumentada nas mitocôndrias, sugerindo que elas estavam compensando o estresse induzido pelo acúmulo de α-sin. No entanto, camundongos livres de germes não apresentaram a mesma hiperatividade energética, indicando que o microbioma é essencial para regular o desempenho mitocondrial.
A conclusão geral dos estudos é que um intestino saudável pode impactar significativamente a função mitocondrial, a produção de energia e as habilidades motoras. Quando o ambiente intestinal está fora de equilíbrio, pode atrapalhar esses processos, contribuindo para a progressão da DP.
Possíveis Vínculos com o Tratamento
Com todas as conexões entre DP, saúde intestinal e função mitocondrial, os pesquisadores estão considerando novas maneiras de abordar o tratamento. Em vez de focar apenas no cérebro, pode ser benéfico investigar como a saúde intestinal e a composição do microbioma podem ser modificadas para apoiar as mitocôndrias e a saúde cerebral como um todo.
Tratamentos emergentes podem envolver probióticos, mudanças na dieta ou medicamentos específicos que visem o intestino. Essas estratégias poderiam ajudar a restaurar um microbioma saudável, reduzir o estresse oxidativo e melhorar a função mitocondrial.
Conclusão
A doença de Parkinson é um transtorno complexo com muitas partes em movimento. Evidências emergentes sugerem que o microbioma intestinal desempenha um papel crucial no desenvolvimento e progressão da doença. Além disso, a saúde das mitocôndrias, responsáveis pela produção de energia em nossas células, está intimamente ligada à saúde intestinal.
À medida que a pesquisa avança, compreender a interação entre o microbioma intestinal, a função mitocondrial e a DP pode abrir novas avenidas para tratamento, trazendo esperança para aqueles afetados por essa condição desafiadora. Embora as causas exatas da DP ainda sejam um mistério, focar na saúde intestinal pode levar a um melhor manejo e potenciais avanços no tratamento dessa doença neurodegenerativa.
Lembre-se, ninguém quer passar pelos sintomas da doença de Parkinson, mas a boa notícia é que os cientistas estão se esforçando para descobrir maneiras de combatê-la, uma bactéria intestinal de cada vez!
Fonte original
Título: The gut microbiome promotes mitochondrial respiration in the brain of a Parkinson's disease mouse model
Resumo: The pathophysiology of Parkinsons disease (PD) involves gene-environment interactions that impair various cellular processes such as autophagy, lysosomal function, or mitochondrial dysfunction. Specifically, mitochondria-associated gene mutations increase PD risk, mitochondrial respiration is altered in the PD brain, and mitochondrial-damaging toxins cause PD-like motor and gastrointestinal symptoms in animal models. The gut microbiome is altered in PD patients and represents an environmental risk, however a relationship between mitochondrial function and the microbiome in PD has not been previously established. Herein, we report that striatal mitochondria are functionally overactive in -synuclein-overexpressing (ASO) mice, a model of PD, and that microbiome depletion restores respiration and mitochondria-associated gene expression patterns to wild-type levels. ASO mice harboring a complex microbiome produce increased reactive oxygen species in the striatum whereas germ-free counterparts express elevated levels of antioxidant proteins that may buffer against oxidative damage. Indeed, antioxidant treatment improves motor performance in ASO mice and, remarkably, blocking oxidant scavenging in germ-free mice induces -synuclein-dependent motor deficits. Thus, the gut microbiome increases mitochondrial respiration and oxidative stress in the brain, which enhances motor symptoms in a mouse model of PD.
Autores: Livia H. Morais, Linsey Stiles, Milla Freeman, Anastasiya D. Oguienko, Jonathan D. Hoang, Jeff Jones, Baiyi Quan, Jack Devine, Justin S. Bois, Tsui-Fen Chou, Joanne Trinh, Martin Picard, Viviana Gradinaru, Sarkis K. Mazmanian
Última atualização: 2024-12-21 00:00:00
Idioma: English
Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.18.629251
Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.18.629251.full.pdf
Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.
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Ligações de referência
- https://www.bioinformatics.babraham.ac.uk/projects/fastqc/
- https://bioconductor.org/packages/release/bioc/html/Rsubread.html
- https://subread.sourceforge.net/featureCounts.html
- https://github.com/dtsoucas/DWLS
- https://bioconductor.org/packages/release/bioc/html/DESeq2.html
- https://bioconductor.org/packages/release/bioc/html/RITAN.html
- https://chemistry.unt.edu/~verbeck/LIMS/Manuals/XCAL_Quant.pdf
- https://www.thermofisher.com/order/catalog/product/IQLAAEGABSFAKJMAUH
- https://www.uniprot.org/help/uniprotkb
- https://noble.gs.washington.edu/proj/percolator/
- https://jeffsocal.github.io/tidyproteomics/
- https://www.broadinstitute.org/pubs/MitoCarta/
- https://www.python.org
- https://www.numpy.org
- https://pandas.pydata.org
- https://bokeh.org
- https://bebi103.github.io
- https://jupyterlab.github.io/jupyterlab/
- https://www.r-project.org/