Disbiose causa ou consequência da obesidade ? Karina Al – Assal Nutricionista Especialista em Nutrição Clinica -Sírio Libanês, Especialista em Nutrição Clinica Funcional e fitoterapia funcional Valeria Pascoal e Doutoranda FMUSP
Roteiro • • • •
Microbiota Intestinal saudável e disbiótica Estudos Obesidade vs microbiota Cirurgia bariátrica e microbiota Probióticos e obesidade ???
Aprox. 100.000.000.000.000 (1014- trilhões) de bactérias 2Kg de Bactérias no Peso Corpóreo Centenas de espécies bacterianas importantes
= Aprox. 1012 cells
= D 005-0114 11 06.08.2004
Distribuição da Microbiota A densidade bacteriana aumenta a partir do estômago e duodeno para o jejuno e íleo. No intestino grosso , bactérias atingem a maior densidade celular de qualquer ecossistema.
Duodeno/Jejuno 101 – 104 ufc/mL Lactobacillus Escherichia coli Enterococcus faecalis
Cólon 1011 – 1012 ufc/mL Bacteriodetes Eubacterium Bifidobacterium Ruminococcus Pepstreptococcus Propionibacterium Clostridium Lactobacillus Escherichia Streptococcus
Estômago 101 – 103 ufc/mL L. Streptococci Íleo 107 ufc/mL Enterobacteria Enterococus Bacteriodetes Clostridium Lactobacillus Doré. J. the importance of the gut microbiota after bariatric surgery.
Microbiota Saudável
Epitélio Intestinal
Microbiota Saudavel: Simbiose LUZ INTESTINAL
MUCO
Cel. dendrĂtica
GALT
BARREIRA INTESTINAL •Barreira contra organismos patogênicos •Estrutura complexa composta por
1
2 3
BARREIRA INTESTINAL
1
2 3
Propriedade da microbiota Integridade da benéfica barreira intestinal
Ativação do sistema imune
Síntese de vitaminas
Redução do pH no intestinal
Metabolismo de ácidos biliares Produção de ácidos graxos de cadeia curta
Microbiota Saudável: Propriedades benéficas
Bactérias comensais tem efeitos protetores, estruturais e metabólicos sobre a mucosa intestinal
Função Protetora
Função Estrutural
Função Metabólica
Deslocamento de patógenos
Fortificação da barreira
Diferenciação de cels epiteliais intestinais
Competição pelo Nutriente
Indução de IgA
Metabolização de Carcinogenos dietéticos
Competição do Receptor
Afunilamento apical “tight junctions”
Síntese de vitaminas ex. biotina, folato
Produção de fatores antimicrobianos ex. bacteriocinas, ácidos lácticos
Desenvolvimento do sistema imune
Fermentação de resíduos dietéticos não digeríveis
Microbiota Saudavel: Simbiose LUZ INTESTINAL
MUCO
Citocinas
Treg
IL-10 TGF-β
GALT
Biodiversidade da Microbiota e estĂmulos externos
Kitano ,Oda ;Mol Syst Biol. 2006; 2: 2006.0022 .
2 grupos de indivíduos foram achados, que diferem pelo número de genes do microbioma intestinal -Indivíduos com LGC (low gene count) <480.000 genes -HGC (high gene count) -Em média eles diferem entre si de 380.000 a 640.000 genes, cerca de 40% de bactérias, podendo ser mais ou menos -46 gêneros de bactérias diferentes entre o LGC e HGC -Em ambos os grupos foi achado espécies de bactérias previamente conhecidas e até então desconhecidas
Resultados â&#x20AC;˘ LGC: abundancia de Proteobacteria e Bacteriodetes â&#x20AC;˘ HGC: Verrucomicrobia, Actinobacteria e Euryarchaeota
Resultados • LGC da microbiota intestinal, foi encontrado em pacientes com doença inflamatória intestinal, idosos com inflamação e obesos • A microbiota parece ser bastante estável nos indivíduos, portanto uma microbiota com uma grande diversidade parece ser uma característica individual
Resultados - LGC 23% da população do estudo - Caracterizado por maior adiposidade, resistência a insulina, dislipidemia, e predominância de fenotipo inflamatório - HGC: caracterizado por aumento da produção de ácidos orgâncios como lactato, proprionato e butirato e aumento da produção de hidrogênio
LGC ĂŠ mais frequente nos obesos
Os obesos com LGC ganharam em mĂŠdia mais peso do que os HGC em um perĂodo de 9 anos
Conclusão do estudo A variação do número de genes do microbioma intestinal identificou grupos de adultos que podem ter um aumento do risco de adiposidade e co-morbidades associadas
Dieta rica em gordura altera a microbiota independente de obesidade
Gastroenterology, 2009 Hildebrandt MA et al.
Dieta x Microbiota dieta baixa em gordura
dieta rica em fibras
dieta rica em gorduras
Microbiota obeso Mudanรงas na microbiota em apenas um dia
transplantaram
Rato magro Turnbaugh PJ et al. Sci Transl Med, 2009
Disbiose e antibi贸tico
Formação da microbiota • Nossas mães desemprenham os primeiros blocos de construção para a formação da nossa microbiota • Atraves do parto, amamentação, contato com a pele • Cerca de 2 a 3 anos de idade nossa microbiota é estabelecida, essas bactérias terão um papel importante na nossa nutrição e saúde
NATURE REVIEWS | GASTROENTEROLOGY & HEPATOLOGY , 2012
Ottmann N, et al. Cel. Inf. Imun. Vol 2 (104), 2012
Casados com nossa mircrobiota? • O número de doenças relacionadas com a disbiose da microbiota residente esta cada vez mais frequente • Esses achados estão cada vez mais disponíveis para a nossa prática clinica • Nos não somos apenas amigos das nossas bactérias, estamos casados com elas, somos colonizados por elas desde nosso nascimento
NATURE REVIEWS | GASTROENTEROLOGY & HEPATOLOGY , 2012
Microbiota Não Saudavel: Disbiose LUZ INTESTINAL
MUCO
GALT
Citocinas T helper
IFN-γ
IFN-γ
T helper
T helper
IFN-γ
DISBIOSE
Aumento de sinais inflamat贸rios Citocinas Pr贸 inflamat贸rias
DISBIOS E
EQUILÍBRIO Equilíbrio IMUNOLÓGICO Imunológico Simbiontes
Comensais
Patobiontes
SIMBIOSE SIMBIOSE Regulação Regulação
Inflamação Inflamação
DISBIOSE DISBIOSE Regulação Regulação
Inflamação Inflamação Round JL, Mazmanian SK. Nat Rev Immunol. 2009 May;9(5):313-23.
A composição da microbiota intestinal muda dinamicamente em função das mudanças alimentares
Alimentação Saudável
Simbiose
Regulação Imune
Homeostase
Alimentação NÃO saudável
Disbiose
Desequilíbrio Imune
Inflamação Maslowski KM, Mackay CR. Nat Immunol. 2011 Jan;12(1):5-9.
Consequências da disbiose Doença Cardiovascular
Diabetes Quin. J et all. Nature 2010
Disbiose
Doença intestinal Qin, Nature, 2010
Intestino Irritável Ohman & Simren, 2010
Koeth RA, Wang Z, Levison BS, et alNature 2013 Engl J medice, 2013
Obesidade Vijay Kumar Science, 2010
Estudos demonstrando a relação entre obesidade e microbiota
Crescente interesse científico 2013 (até abril)
=
202 publicações
MICROBIOTA INTESTINAL NO OBESO
MICROBIOTA INTESTINAL NO OBESO Bacterioidetes
Eutrófico
Firmicutes Firmicutes Após perda de peso....
Bacterioidetes Obeso
Firmicutes estimulam Linfócitos e Macrófagos para produzir citocinas pró-inflamatórias ↑ inflamação
Inflamação na Obesidade
Obesidade é uma inflamação crônica de baixa intensidade
Inflamação • Microbiota intestinal pode iniciar inflamação, resistência a insulina associada a obesidade • Ativação de LPS (Lipopolissacarídeo)- componente da parede de algumas bactérias • Cani et al. Mostrou que a infusão subcutânea de LPS pode causar o excesso de peso e resistência a insulina em camundongos, sem alterar a ingestão calórica. • Camundongos com deficiência de TLR4, que reconhece LPS, são resistentes a obesidade e resistência a insulina
Carey N. Lumeng, et al. Nature Medicine 15, 846 - 847 (2009)
MAGRO
OBESO
Em magros, células T Regulatórias e células Helper (T H2) também conhecida como “células auxiliadoras” estão predominantes no tecido adiposo Essas células são capazes de secretar IL-10 (citocina anti-inflamatória) e também de estimular secreção de IL-10 pelos macrófagos residentes no tecido adiposo, ambos produzem IL-10, restringindo inflamação IL-10 pode ajudar na melhora da sensibilidade a insulina nos adipócitos
Carey N. Lumeng, et al. Nature Medicine 15, 846 - 847 (2009)
MAGRO
OBESO
Em obesos, existe uma mudança nas células T do tecido adiposo com predominância de células T Helper 1 (Th1) e células T Efetoras (também conhecidas como citotóxicas) Essa mudança pode sinalizar o recrutamento de macrófagos inflamatórios para o tecido adiposo via quimiocinas como CCL2
...Em Resumo A expansão do tecido adiposo na obesidade é caracterizada pelo aumento da infiltração de células imunes pró-inflamatórias para dentro do tecido adiposo causando baixo grau de inflamação crônica
Carey N. Lumeng, et al. Nature Medicine 15, 846 - 847 (2009)
Firmicutes Proteobactéria Bacterioidetes Outros LPS (fragmentos de outras bactérias)
Microbiota contendo mais Firmicutes aumenta a absorção de calorias e dispara
LPS
inflamação subclínicaa
SANGUE ANIMAL SAUDÁVEL
ANIMAL OBESO 3% 1%
3%
Caricilli, A.M et al. PLoS Biology, 2011
14%
PAREDE INTESTINAL
NO INTESTINO O aumento da proporção de Firmicutes eleva a absorção de nutrientes e facilita a passagem de fragmentos de bactérias (LPS) para o sangue
Caricilli, A.M et al. PLoS Biology, 2011
TECIDO ADIPOSO
FÍGADO
LPS TECIDO MUSCULAR
NOS OUTROS TECIDOS Os LPS encontrado no sangue aderem a receptores na superfície das células de defesa e das células dos músculos, do fígado e do tecido adiposo
INSULINA
RECEPTOR DE LPS
CÉLULA
RECEPTOR INSULINA
NAS CÉLULAS Os LPS acionam os sinais bioquímicos da inflamação. Esses sinais prejudicam a ação da insulina e absorção de glicose
A glicose não absorvida pelas células permanece no sangue e passa a ser usada como substrato para lipogênese no fígado formando AGL e TG que serão absorvidos pelo tecido adiposo → acúmulo de gordura
Microbiota e modulação inflamatória
Ping Li & Gokhan S. Hotamisligil. Nature 464, 1287–1288 (29 April 2010)
Alteração Microbiota
MICROBIOTA
LÚMEN INTESTINAL
EPITÉLIO INTESTINAL
AGCC
GPR43
Peptido glicano (Gram +)
TRL2 NOD1
LPS (Gram-)
TLR4
TLR5 Particulas Microbianas/ Metabólitos
PRRs
Produção de Citocinas Inflamatórias
INFLAMAÇÃO
CIRCULAÇÃO
CÉLS IMUNES/ NÃO IMUNES
Ausência TLR2 e TLR4 protegem contra obesidade e RI Ausência TLR5 ↑ tec adiposo e inflamação
Mecanismos : microbiota x obesidade • Extração de energia: Maior entrada de AGCC. Transferência destes para a circulação portal lipogênese Microbiota
AGCC
circulação portal
AGCC
•Lipogenese “de novo” •ChREBP/SREBP1 •Acumulação de TG •Sensibilidade à insulina •Pode diminuir a AMPK
Sensibilidade à insulina AMPK
Mecanismos : microbiota x obesidade AGCC são ligantes de receptores acoplados a proteínas Gpr41 e Gpr43, que são expressos no intestino delgado, cólon e adipócitos, estes induzem a secreção de PYY e leptina
AGCC Gpr43
Mais tempo p fazer
PYY Menor peristaltismo
Saciedade
FIAF – Fasting induced Adipose
Factor
LPL
Expressão aumentada do FIAF
TG AGL
AGL
FIAF – Fasting induced Adipose
Factor
LPL
Expressão normal FIAF
TG
AGL
?
AGL
Microbiota
Lúmen Intestinal
AGCC produzido pela microbiota
GPR41
↑ Permeabilidade Intestinal
GPR – Receptor Acoplado a Proteína G ChREBP e SREBP1 – Fatores de transcrição LPL – Lípase Lipoproteica AMPK - Proteína Quinase Ativada por Adenosina Monofosfato (AMPK)
GPR43 ↓ AMPK
↓ Oxidação AG
↑ PYY ↑GLP-1
↓ Transito Intestinal (↑ absorção)
↓ FIAF
↑ LPL
↓ Lipólise ↑ TG ↑ Adiposidade
↑ Lipogênese (ChREBP) (SREBP-1)
↑ Sistema Endocanabinóide Delzenne N.M, et al. Nat Reviews. Endocrinology. Vol7. Nov 2011
Cani P. D., et al. Cur. Op. Phar. 2009,9:737-743
MICROBIOTA INTESTINAL NO OBESO
A. Muciniphila
â&#x2020;&#x201C; camundongos obesos e DM2
g ro a m
so e ob Panas, 2013
Tratamento com prebi贸ticos (FOS) aumenta os n铆veis de A. Muciniphila Tratamento com prebi贸ticos (FOS) restaura os n铆veis de A. Muciniphila
Panas, 2013
Tratamento com prebióticos (FOS) melhora as alterações metabólicas de obesos ↓ inflamação causada pela dieta hiperlipídica; ↓ macrófagos infiltrados no tecido adiposo ↓ total de gordura gorporal
A. Muciniphila inflamação e gordura corporal Panas, 2013
Tratamento com A. Muciniphila Possível probiótico? Panas, 2013
A.muciniphila espécie eficiente na redução da glicemia induzida por dieta, redução do tecido adiposo, inflamação e aumento da espessura do muco protetor
Tratamento com A. Muciniphila reverteu a hiperglicemia induzida por dieta, aumentou a espessura do muco no intestino
Clostridium ramosum Promotes High-Fat Diet-Induced Obesity in Gnotobiotic Mouse Models Clostridium ramosum Promove obesidade em modelo de ratos com dieta rica em gordura
OBJETIVO Avaliar o papel no Clostridium ramosum no metabolismo
METODOLOGIA - 3 grupos de ratos recebendo alimentação hiper-lipídica por 4 semanas - SIHUMI - SIHUMIw/oCra - Cra Woting. A, Pfeiffer. N, Loh. G, et al. mBio, 2014.
Woting. A, Pfeiffer. N, Loh. G, et al. mBio, 2014.
Woting. A, Pfeiffer. N, Loh. G, et al. mBio, 2014.
CONCLUSÕES - A presença do C. ramosum foi acompanhada pelo ganho de peso e acúmulo de cordura corporal - Sugerindo que C. ramosum tem efeito obesogênico - Além de aumentar a expressão de Glut2 e Cd36 genes que contribuem em aumentar a captação de glicose e lipídeos pelo intestino
Woting. A, Pfeiffer. N, Loh. G, et al. mBio, 2014.
Camundongos machos de 10 semanas de idade foram divididos em 6 grupos: Água Sacarose
GRUPOS CONTROLES
Glicose Sacarina Comercial Sucralose Comercial
GRUPOS TRATADOS
Aspartame Comercial Todos os grupos recebiam água e dieta normocalórica
Água Sacarose
GRUPOS CONTROLES
Glicose Sacarina Comercial Sucralose Comercial Aspartame Comercial
Após 11 semanas de acompanhamento, os três grupos que tiveram adoçantes artificiais (comercializados) adicionados à sua água apresentaram intolerância à glicose, sendo que a sacarina exerceu efeito mais pronunciado (até mais que a glicose)
GRUPOS TRATADOS
Após esses resultados, novos grupos de camundongos em uso de sacarina foram acrescentados ao estudo, sendo alimentados com dieta teor de gordura
Dieta Hiperlipídica + Glicose
GRUPOS CONTROLES
Dieta hiperlipídica + Sacarina Comercial GRUPOS TRATADOS Dieta Hiperlipídica + Água Dieta hiperlipídica + Sacarina Pura
Dieta Hiperlipídica + Água Dieta hiperlipídica + Sacarina Pura
Camundongos Germ-free (sem microbiota)
Para entender o efeito do adoçante na microbiota intestinal os camundongos alimentados com dieta rica em lipídios foram tratados com antibióticos Após 4 semanas com antibióticos a intolerância à glicose cessou Esses resultados sugerem que a intolerância à glicose induzida pelo consumo de adoçantes é mediada pela alteração que esses adoçantes causam na microbiota intestinal
Próxima Etapa... Transplante Fecal
Sacarina Comercial
Glicose
Sacarina Pura
Água
Intolerância a Glicose Alteração da Microbiota
Os voluntários consumiram a dose diária máxima aceitável de adoçantes artificiais durante uma semana
7 Eutróficos Saudáveis Não utilizavam adoçantes artificiais 4 (dos 7) tornaram-se intolerantes à glicose e tiveram sua microbiota intestinal alterada, susceptibilidade a doenças metabólicas
Nível diário aceitável de ingestão estabelecido pela Food and Drug Administration (FDA): 4 a 6 pacotinhos de 1gr (pó) 9 a 10 gotas (líquidos)
Os resultados ainda não propõem um mecanismo para o efeito dos adoçantes artificiais na microbiota, mas a compreensão de como esses compostos trabalham em algumas espécies no intestino pode inspirar-nos no desenvolvimento de novas abordagens terapêuticas para doenças metabólicas como o DM2
CONSUMIR COM MODERAÇÃO
Relação entre Cirurgia Bariátrica & microbiota
Human gut microbiota in obesity and after gastric bypass Husen Zhanga, John K. DiBaiseb, Andrea Zuccoloc, Dave Kudrnac, Michele Braidottic, Yeisoo Yuc, Prathap Parameswarana, Michael D. Crowellb, Rod Wingc, Bruce E. Rittmanna,1, and Rosa Krajmalnik-Browna
Resultados GB: aumento de Gammaproteobateria Diminuição de firmicutes Obesos: Aumento do grupo Archea e batérias produtoras de H2
Resultados • Os obesos possuem uma microbiota diferente dos eutróficos • A Cirurgia bariátrica altera a microbiota • Os resultados desse estudo confirmam a relação do aumento de Archea nos obesos
Differential Adaptation of Human Gut Microbiota to Bariatric Surgery–Induced Weight Loss Links With Metabolic and LowGrade Inflammation Markers • Objetivo do estudo: Analisar o impacto da RYGB sobre as modificações da microbiota intestinal e examinar as relações com adaptações associadas com este procedimento. • Métodologia: Análise por PCR de amostras de fezes de 13 indivíduos magros (grupo controle) e 30 obesos (sendo 7 diabéticos), pré cirurgia (M0) , 3 (M3) e 6 (M6) meses pós e • Foi realizado recordatório alimentar, composição corporal
Resultados
1)Bacteroidetes/Prevotella: estava diminuído nos obesos comparado com o controle no M0 e aumentado pós 3 meses de SO (A correlação foi relacionada com a alteração da alimentação)
4) Fecalibacterium Prausnitzzi estava diminu铆do nos diab茅ticos e foi associado negativamente com marcadores inflamat贸rios no M0 e aumentaram ap贸s a SO
Resultados do estudo • O grupo Fecalibacterium Prausnitzzi esta diretamente relacionado com a redução de inflamação em obesidade e DM, independente da ingestão de calorias
OBJETIVO
Entender Entender aa relação relação da da microbiota microbiota intestinal intestinal com com oo seu seu hospedeiro hospedeiro ee aa modulação modulação metabólica metabólica em em pacientes pacientes pós pós cirurgia cirurgia bariátrica bariátrica
METODOLOGIA
Ratos n茫o obeso
SHAM RYGB
Amostras de fezes e urina foram coletados 2, 4, 6 e 8 semanas p贸s operat贸rio
RESULTADOS – MICROBIOTA Aumento do grupo Porteobacteria e diminuição da concentração de Firmicutes e Bacteroidetes
RESULTADOS – METABÓLITOS
• Aumento da fermentação de oligossacarideos no intestino • Aumento do metabólito p-cresol • Geração de aminas – catabolismo protéico • Baixas concentrações de intermediários do TCA na urina • Nas fezes, diminuição ácidos biliares e aumento de degradação de proteínas, pelo aumento de putrecina e diaminoetane
Diminuição da ingestão alimentar , intermediários do TCA e aumento da creatina
Aumento da putrefação, Fermentação de fibras, Putrecina nas fezes e colon, metabólitos urinários cresol, aminas e indoxil sulfato
urinária
Aumento GLP-1 PYY
Fluxo biliar
Diminui motilidade intestinal Aumento de GABA fecal
Aumento de PTN Aumento de Enterobacter
Aumento de CHO intestinal Aumento de Gamma proteobacteria Diminui digestão de PTN Diminuição do pH Diminuição de bifidobacteroa
Resultados
• A cirurgia altera a eficácia de produção de ATP do paciente • Altera o perfil microbiano, com um aumento de bactérias proteolíticas que produzem metabólicos inflamatórios e tóxicos • Reduz a ingestão calórica e resistência a insulina e promove a perda de peso
Probioticos e obesidade ???
Possíveis mecanismos de ação
Diminuição de leptina
Aumento da termogênese em tecido adiposo marrom
Produção de CLA
Modulação do FIAF
Probioticos
Alteração do centro do apetite
Diminuição da absorção de lipideos
Aurora. T et al. Nutrition, 2013
Metodologia Duração
Dieta Probiotico
Camundongo 8 sem
HFD
Camundongo 8 sem
Rato
Efeito
Referência
L. Rhamnosus 1 x 109 UFC/Dia
< IMC <Tec adiposo
Lee HY, et al. Mol Cel Biol, 2006
HFD
L. Plantarum
1 x 109 UFC/Dia
< IMC <Tec adiposo
Lee K at al. J appl Microbiol, 2007
4 sem
HFD
L Gasseri
6 x 107 UFC/g/die ta
< Tamanho do adipócito
Sato M, at al. Br j Nutri, 2008.
Ratos obesos 4 sem e magros
HFD
L Gasseri
6 x 107 UFC/g/die ta
< tam do adipócito < tec adiposo
Hamad EM at al. Br J Nutri, 2009
Camundongo 11 sem
HFD
L plantarum
1 x 108 UFC/rato
< tam do adipócito < tec adiposo
Takemura N, et al. Exp Biol Med, 2010
Rato
HCD
L Gasseri
2x < IMC 109UFC/ml <TA
12 sem
Dose
Kang JH, et al. J microbiol, 2010
Disbiose causa ou consequência da obesidade ? • A disbiose ( alteração de micro-organismos comensais) pode promover doenças intestinais e obesidade • A microbiota está diretamente relacionada com a obesidade por diversos mecanismos: • Inflamação • Extração de energia e metabolismo lipídico • Regulação Hormonal e de Neurotransmissores (apetite e saciedade)
• Probióticos podem ser utilizados para prevenir/ tratar obesidade? Opinião da especialista: Em conjunto com uma dieta equilibrada, exercícios físicos , os probióticos parecem ser ótimos aliados no tratamento da disbiose e por consequência da obesidade
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Karina Al Assal CRN3- 17275
karina@karinaalassal.com.br