Avaliação da composição e funcionalidade metabólica da microbiota intestinal murina em resposta a desnutrição infantil e a imunização anti-varicela-zoster

Abstract

Microbiota é o conjunto de microrganismos comensais que estabelecem uma relação simbiótica com o hospedeiro em pele e mucosas. Uma causa maior de alteração da microbiota (disbiose) é a desnutrição, principal causa de morte no mundo de crianças abaixo de 5 anos de idade. O presente estudo buscou caracterizar o impacto da desnutrição infantil e do uso profilático de cotrimoxazol (SXT) na composição e na funcionalidade da microbiota intestinal de camundongos C57BL/6 (Capítulo I) através do sequenciamento do gene 16S rRNA. Animais submetidos a desnutrição (UND) apresentaram aumento de Bacteroidetes e redução de Firmicutes, além de aumento de vias metabólicas relacionadas com síndromes metabólicas na vida adulta. O uso profilático de SXT associado à desnutrição (UND+SXT) resultou na indução de um perfil de disbiose da microbiota intestinal distinto dos perfis observados em animais UND e SXT, com redução da família Clostridiaceae e da via do ciclo da ureia. O capítulo II caracterizou perfis de microbiota e de suas funções metabólicas após a recuperação alimentar em curto e longo prazo, e relacionar sua relação com o sistema imune. A recuperação alimentar não reestabeleceu um perfil normal de microbiota nem de seu metabolismo, mas levou à redução de Proteobacteria e aumento de Bacteroidetes além de alterações de vias metabólicas associadas a síndromes do duplo fardo da desnutrição. Já 20 semanas após a recuperação alimentar (longo prazo), observou-se uma maior homogeneidade nas microbiotas de animais CON e UND. Entretanto, o metabolismo dos animais UND ainda apresentou características associadas com doenças metabólicas, inflamação intestinal e permeabilidade do epitélio. A caracterização da resposta imune se deu em relação ao perfil de células B a médio prazo após a desnutrição. Populações de linfócitos B maduros, de memória, percussores de memória e foliculares se encontraram elevadas em animais que sofreram desnutrição na infância. Animais UND que recebem imunização com vacina viva atenuada anti-varicela zoster, apresentaram microbiotas funcionalmente distintas à longo prazo. O estudo demonstrou que a desnutrição provoca disbiose da microbiota intestinal com consequências nas suas funções metabólicas e no sistema imune em longo prazo.

Abstract: Microbiota is the group of commensal microorganisms that establish a symbiotic relationship with the host in skin and mucosal membranes. A major cause of microbiota alteration (dysbiosis) is undernutrition, which is the leading cause of death in children under 5 years of age worldwide. The present study aimed to characterize the impact of childhood undernutrition and the prophylactic use of cotrimoxazole (SXT) on the composition and functionality of the intestinal microbiota of C57BL/6 mice (Chapter I) sequencing of 16S rRNA gene. Undernourished animals (UND) showed increase in Bacteroidetes and reduction in Firmicutes, as well as increase in metabolic pathways related to metabolic syndromes in adulthood. The prophylactic use of SXT in association with undernutrition (UND+SXT) resulted in the induction of dysbiosis profile of the gut microbiota distinct from the profiles observed in UND and SXT animals, with reduction in the Clostridiaceae family and the urea cycle pathway. Chapter II of the study aimed to characterize the microbiota profiles and their metabolic functions after short- and long-term of nutritional recovery, and to associate these observations to the immune system. The nutritional recovery did not re-establish a normal gut microbiota composition and metabolism. Nonetheless, it led to a reduction in Proteobacteria and increase in Bacteroidetes, in addition to changes in metabolic pathways associated with double-burden undernutrition syndromes. On the contrary, 20 weeks after nutritional recovery (long-term), a greater homogeneity in the microbiota of CON and UND animals was observed. However, the microbiota metabolism of UND animals still showed characteristics associated with metabolic diseases, intestinal inflammation, and epithelial permeability. The characterization of the immune response focused in the B-cell compartment at medium term after malnutrition. Populations of mature, memory, memory precursors and follicular B lymphocytes were found to be elevated in animals that were undernourished in childhood. Moreover, UND animals that received immunization with anti-varicella-zoster live-attenuated vaccine, presented functionally distinct microbiota at long-term evaluation. This study demonstrated that undernutrition causes dysbiosis in the intestinal microbiota with consequences on its metabolic functions and the immune system at long-term.