Notícias | Os genes das pessoas com quem você vive podem ‘se mudar’ para o seu intestino? Estudo revela a transmissão social de efeitos genéticos por meio de microrganismos
Notícias | Os genes das pessoas com quem você vive podem ‘mudar-se’ para o seu intestino? Estudo revela transmissão social de efeitos genéticos por meio de microrganismos
Os genes das pessoas com quem você vive podem estar influenciando silenciosamente as bactérias do seu intestino. Um estudo publicado na Nature Communications mostra que viver junto não apenas molda o microbioma intestinal de um indivíduo, mas também pode permitir que efeitos genéticos se “espalhem” por uma população por meio de microrganismos.
O estudo, uma colaboração entre o Centro de Regulação Genômica (CRG), em Barcelona, e a Universidade da Califórnia, San Diego, examinou mais de 4,000 camundongos de laboratório. Os pesquisadores descobriram que a composição do microbioma intestinal de um camundongo era influenciada tanto por seus próprios genes quanto, de forma significativa, pelos genes dos companheiros de gaiola.
Os pesquisadores explicaram que os próprios genes não são transferidos entre indivíduos, mas os microrganismos comensais moldados por esses genes podem se disseminar por meio do contato social próximo. Alguns genes promovem seletivamente o crescimento de determinadas bactérias intestinais, que podem passar entre animais que vivem juntos e fazer com que os efeitos genéticos “transbordem” para outros indivíduos.
“Isso não é magia, mas o resultado de influências genéticas transmitidas pelo contato social. Os genes moldam o microbioma intestinal, e descobrimos que os próprios genes de um indivíduo não são os únicos em ação”, afirmou a autora correspondente, Dra. Amelie Baud, pesquisadora do CRG.
O microbioma intestinal é composto por trilhões de microrganismos e desempenha funções importantes na digestão, na imunidade e na saúde geral. Embora a dieta e os medicamentos sejam considerados grandes influências, há muito tempo é difícil definir com precisão a contribuição genética. Em estudos com humanos, apenas o gene da lactase e o gene do grupo sanguíneo ABO foram associados de forma confiável ao microbioma intestinal até o momento.
Os pesquisadores observaram que natureza e criação estão intimamente interligadas em ambientes naturais: os genes influenciam a dieta e o estilo de vida, enquanto familiares e contatos sociais compartilham alimentos, ambientes de convivência e microrganismos, dificultando o isolamento dos efeitos genéticos. Por isso, a equipe usou camundongos de laboratório geneticamente diversos, criados em condições rigorosamente controladas e alimentados com a mesma dieta.
Os 4,000 camundongos vieram de quatro populações independentes, mantidas em quatro instalações dos EUA com diferentes procedimentos de manejo. Ao combinar dados do genoma completo e do microbioma intestinal, os pesquisadores identificaram três regiões de associação entre genes e microrganismos que permaneceram estáveis em diferentes condições ambientais.
A associação mais forte envolveu o gene St6galnac1, que adiciona moléculas de açúcar ao muco intestinal. Os pesquisadores acreditam que a bactéria intestinal Paraprevotella se alimenta desses açúcares. A associação foi observada nas quatro populações. Uma segunda região genética continha vários genes de mucina e estava associada à abundância de bactérias Firmicutes. A terceira envolvia o gene Pip, que codifica uma molécula antimicrobiana, e estava associada a bactérias da família Muribaculaceae, comuns em camundongos e também presentes em humanos.
A grande amostra permitiu aos pesquisadores quantificar, pela primeira vez, quanto do microbioma intestinal dos camundongos de laboratório era determinado por seus próprios genes e quanto resultava da influência genética dos companheiros de gaiola. Esse fenômeno é chamado de “efeito genético indireto”, semelhante a exemplos clássicos nos quais os genes maternos afetam o crescimento ou a imunidade da prole por meio do ambiente proporcionado pelos cuidados maternos.
A equipe desenvolveu modelos computacionais para distinguir os efeitos genéticos diretos dos efeitos indiretos mediados pelo contato social. Algumas bactérias Muribaculaceae eram influenciadas por ambos. Quando esses efeitos sociais foram incorporados ao modelo, a força geral da influência genética nas três associações recém-identificadas entre genes e microrganismos aumentou de 4 a 8 vezes. Os pesquisadores acreditam que isso pode representar apenas uma pequena parte do quadro real.
“Podemos estar vendo apenas a ponta do iceberg”, afirmou a Dra. Baud. “Atualmente, conseguimos detectar as bactérias com os sinais mais fortes. À medida que o sequenciamento do microbioma melhorar, poderemos encontrar muitos outros microrganismos influenciados por efeitos genéticos sociais.”
O estudo sugere ainda que, se mecanismos semelhantes existirem em humanos, grandes estudos populacionais podem subestimar sistematicamente os efeitos dos genes sobre a saúde. Os genes podem não apenas determinar o risco de doença de um indivíduo, mas também afetar a saúde de outras pessoas em sua rede social por meio da transmissão de microrganismos.
No nível mecanístico, os pesquisadores observaram que o gene St6galnac1 em camundongos é funcionalmente muito semelhante ao gene humano ST6GAL1, e estudos anteriores também associaram ST6GAL1 à Paraprevotella. Isso sugere que espécies diferentes podem compartilhar um mecanismo biológico no qual a glicosilação da superfície do muco intestinal determina quais microrganismos conseguem colonizar e proliferar no intestino.
A equipe também propôs possíveis hipóteses médicas. Outros estudos associaram ST6GAL1 à infecção por SARS-CoV-2 após a vacinação, enquanto foi demonstrado que a Paraprevotella promove a degradação de uma enzima digestiva necessária para o vírus entrar nas células hospedeiras. Variantes genéticas podem afetar indiretamente o risco de infecção ao regular a abundância dessa bactéria.
A Paraprevotella também pode afetar a estrutura dos anticorpos IgA. A IgA protege o intestino, mas uma IgA anormal pode entrar na corrente sanguínea e se acumular nos rins, causando nefropatia por IgA. Os pesquisadores especularam que essa via poderia explicar por que algumas pessoas desenvolvem a doença autoimune.
A equipe planeja investigar em seguida como o St6galnac1 regula a Paraprevotella em camundongos de laboratório e rastrear os efeitos subsequentes no intestino e na fisiologia de todo o organismo.
“Estou quase obcecada por essa bactéria agora”, afirmou a Dra. Baud. “Nossas descobertas foram replicadas em quatro instalações independentes, o que nos dá uma oportunidade excepcionalmente rara para pesquisas de acompanhamento.”
Notícias | Os genes das pessoas com quem você vive podem ‘se mudar’ para o seu intestino? Estudo revela a transmissão social de efeitos genéticos por meio de microrganismos
Notícias | Os genes das pessoas com quem você vive podem ‘mudar-se’ para o seu intestino? Estudo revela transmissão social de efeitos genéticos por meio de microrganismos
Os genes das pessoas com quem você vive podem estar influenciando silenciosamente as bactérias do seu intestino. Um estudo publicado na Nature Communications mostra que viver junto não apenas molda o microbioma intestinal de um indivíduo, mas também pode permitir que efeitos genéticos se “espalhem” por uma população por meio de microrganismos.
O estudo, uma colaboração entre o Centro de Regulação Genômica (CRG), em Barcelona, e a Universidade da Califórnia, San Diego, examinou mais de 4,000 camundongos de laboratório. Os pesquisadores descobriram que a composição do microbioma intestinal de um camundongo era influenciada tanto por seus próprios genes quanto, de forma significativa, pelos genes dos companheiros de gaiola.
Os pesquisadores explicaram que os próprios genes não são transferidos entre indivíduos, mas os microrganismos comensais moldados por esses genes podem se disseminar por meio do contato social próximo. Alguns genes promovem seletivamente o crescimento de determinadas bactérias intestinais, que podem passar entre animais que vivem juntos e fazer com que os efeitos genéticos “transbordem” para outros indivíduos.
“Isso não é magia, mas o resultado de influências genéticas transmitidas pelo contato social. Os genes moldam o microbioma intestinal, e descobrimos que os próprios genes de um indivíduo não são os únicos em ação”, afirmou a autora correspondente, Dra. Amelie Baud, pesquisadora do CRG.
O microbioma intestinal é composto por trilhões de microrganismos e desempenha funções importantes na digestão, na imunidade e na saúde geral. Embora a dieta e os medicamentos sejam considerados grandes influências, há muito tempo é difícil definir com precisão a contribuição genética. Em estudos com humanos, apenas o gene da lactase e o gene do grupo sanguíneo ABO foram associados de forma confiável ao microbioma intestinal até o momento.
Os pesquisadores observaram que natureza e criação estão intimamente interligadas em ambientes naturais: os genes influenciam a dieta e o estilo de vida, enquanto familiares e contatos sociais compartilham alimentos, ambientes de convivência e microrganismos, dificultando o isolamento dos efeitos genéticos. Por isso, a equipe usou camundongos de laboratório geneticamente diversos, criados em condições rigorosamente controladas e alimentados com a mesma dieta.
Os 4,000 camundongos vieram de quatro populações independentes, mantidas em quatro instalações dos EUA com diferentes procedimentos de manejo. Ao combinar dados do genoma completo e do microbioma intestinal, os pesquisadores identificaram três regiões de associação entre genes e microrganismos que permaneceram estáveis em diferentes condições ambientais.
A associação mais forte envolveu o gene St6galnac1, que adiciona moléculas de açúcar ao muco intestinal. Os pesquisadores acreditam que a bactéria intestinal Paraprevotella se alimenta desses açúcares. A associação foi observada nas quatro populações. Uma segunda região genética continha vários genes de mucina e estava associada à abundância de bactérias Firmicutes. A terceira envolvia o gene Pip, que codifica uma molécula antimicrobiana, e estava associada a bactérias da família Muribaculaceae, comuns em camundongos e também presentes em humanos.
A grande amostra permitiu aos pesquisadores quantificar, pela primeira vez, quanto do microbioma intestinal dos camundongos de laboratório era determinado por seus próprios genes e quanto resultava da influência genética dos companheiros de gaiola. Esse fenômeno é chamado de “efeito genético indireto”, semelhante a exemplos clássicos nos quais os genes maternos afetam o crescimento ou a imunidade da prole por meio do ambiente proporcionado pelos cuidados maternos.
A equipe desenvolveu modelos computacionais para distinguir os efeitos genéticos diretos dos efeitos indiretos mediados pelo contato social. Algumas bactérias Muribaculaceae eram influenciadas por ambos. Quando esses efeitos sociais foram incorporados ao modelo, a força geral da influência genética nas três associações recém-identificadas entre genes e microrganismos aumentou de 4 a 8 vezes. Os pesquisadores acreditam que isso pode representar apenas uma pequena parte do quadro real.
“Podemos estar vendo apenas a ponta do iceberg”, afirmou a Dra. Baud. “Atualmente, conseguimos detectar as bactérias com os sinais mais fortes. À medida que o sequenciamento do microbioma melhorar, poderemos encontrar muitos outros microrganismos influenciados por efeitos genéticos sociais.”
O estudo sugere ainda que, se mecanismos semelhantes existirem em humanos, grandes estudos populacionais podem subestimar sistematicamente os efeitos dos genes sobre a saúde. Os genes podem não apenas determinar o risco de doença de um indivíduo, mas também afetar a saúde de outras pessoas em sua rede social por meio da transmissão de microrganismos.
No nível mecanístico, os pesquisadores observaram que o gene St6galnac1 em camundongos é funcionalmente muito semelhante ao gene humano ST6GAL1, e estudos anteriores também associaram ST6GAL1 à Paraprevotella. Isso sugere que espécies diferentes podem compartilhar um mecanismo biológico no qual a glicosilação da superfície do muco intestinal determina quais microrganismos conseguem colonizar e proliferar no intestino.
A equipe também propôs possíveis hipóteses médicas. Outros estudos associaram ST6GAL1 à infecção por SARS-CoV-2 após a vacinação, enquanto foi demonstrado que a Paraprevotella promove a degradação de uma enzima digestiva necessária para o vírus entrar nas células hospedeiras. Variantes genéticas podem afetar indiretamente o risco de infecção ao regular a abundância dessa bactéria.
A Paraprevotella também pode afetar a estrutura dos anticorpos IgA. A IgA protege o intestino, mas uma IgA anormal pode entrar na corrente sanguínea e se acumular nos rins, causando nefropatia por IgA. Os pesquisadores especularam que essa via poderia explicar por que algumas pessoas desenvolvem a doença autoimune.
A equipe planeja investigar em seguida como o St6galnac1 regula a Paraprevotella em camundongos de laboratório e rastrear os efeitos subsequentes no intestino e na fisiologia de todo o organismo.
“Estou quase obcecada por essa bactéria agora”, afirmou a Dra. Baud. “Nossas descobertas foram replicadas em quatro instalações independentes, o que nos dá uma oportunidade excepcionalmente rara para pesquisas de acompanhamento.”
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