Suplementação de fibra protege contra antibióticos

Nature Communications volume 14, número do artigo: 5161 (2023) Citar este artigo

872 acessos

38 Altmétrico

Detalhes das métricas

A disbiose intestinal induzida por antibióticos (DAI) é um efeito colateral frequente e grave do uso de antibióticos e a mitigação dessa disbiose é um alvo terapêutico crítico. Propomos que a dieta do hospedeiro pode modular o ambiente químico do intestino, resultando em alterações na estrutura e função do microbioma durante o tratamento com antibióticos. A disbiose intestinal é tipicamente caracterizada por aumentos no metabolismo bacteriano respiratório aeróbico, potencial redox e abundância de Proteobactérias. Neste estudo, exploramos suplementos de fibra alimentar como potenciais moduladores do ambiente químico no intestino para reduzir esse padrão de disbiose. Usando dietas definidas e sequenciamento do genoma completo de microbiomas murinos femininos durante a modulação da dieta e tratamento com antibióticos, descobrimos que os prebióticos de fibra reduziram significativamente o impacto do tratamento com antibióticos na composição e função do microbioma. Observamos abundância reduzida de bactérias aeróbicas, bem como vias metabólicas associadas ao metabolismo oxidativo. Esses resultados metatranscriptômicos são corroborados por medições químicas de eH e pH, sugerindo que a fibra amortece os efeitos disbióticos dos antibióticos. Este trabalho indica que a fibra pode atuar como um potencial terapêutico para a AID, modulando o metabolismo bacteriano no intestino para prevenir um aumento no potencial redox e proteger os micróbios comensais durante o tratamento com antibióticos.

Os antibióticos são uma parte crucial da medicina moderna, permitindo a defesa contra infecções, mas a sua utilização resulta frequentemente em danos colaterais no microbioma intestinal1,2,3. Esta AID pode levar a complicações de saúde, como doença inflamatória intestinal, função imunológica aberrante, infecção e distúrbios metabólicos4. Vários estudos exploraram métodos para diminuir o estresse antibiótico no microbioma usando adsorventes orais de medicamentos e suplementos probióticos5,6.

No entanto, estas abordagens podem reduzir a eficácia dos medicamentos ou aumentar o desequilíbrio intestinal no caso dos probióticos6. Neste trabalho, usamos a dieta para modificar o ambiente químico intestinal e investigamos como os prebióticos de fibra podem aliviar a AID, prevenindo o aumento do potencial redox intestinal observado após o tratamento com antibióticos4,7,8.

O tipo de fonte de carbono na dieta pode determinar quais aceitadores de elétrons alcançam as bactérias no intestino, conduzindo reações bioquímicas específicas e previsíveis9,10,11. Por exemplo, fontes simples de carbono presentes na dieta ocidental rica em açúcar são rapidamente absorvidas pelo hospedeiro, limitando o carbono para os micróbios no intestino. À medida que estes micróbios competem pelo carbono limitado disponível, eles metabolizam o carbono derivado do hospedeiro a partir dos revestimentos mucosos do intestino12,13. Como resultado, isto aumenta a inflamação intestinal e altera a estrutura do microbioma, selecionando bactérias que prosperam neste ambiente inflamatório e aeróbico14. Esse ambiente disbiótico pode fornecer aceitadores de elétrons como O2, NO3, Fe3+ e selecionar termodinamicamente para reações metabólicas com maior energia potencial redox11,15. Por outro lado, a fibra alimentar seleciona micróbios que podem metabolizar polissacarídeos complexos usando metabolismo fermentativo. Os ácidos graxos de cadeia curta (AGCCs) produzidos pelas bactérias através da fermentação são metabolizados pelos colonócitos em uma reação que consome oxigênio16,17,18. Como resultado deste ambiente anaeróbico, reações metabólicas com menor energia potencial redox são favorecidas termodinamicamente, como a fermentação.

Uma perspectiva atual sobre a suscetibilidade bacteriana aos antibióticos sugere que a modificação do metabolismo poderia proteger do estresse antibiótico. Vários estudos in vitro testaram esta hipótese e descobriram que a repressão do metabolismo microbiano diminui a suscetibilidade aos antibióticos19,20,21,22. Estes estudos sugerem que a suscetibilidade está associada a assinaturas de atividade metabólica, como regulação positiva do ciclo fútil, renovação de ATP, maior potencial de membrana e aumento de espécies radicais. Por outro lado, foi demonstrado que o pH elevado, o desacoplamento do transporte de elétrons e a diminuição da disponibilidade de glicose suprimem o metabolismo microbiano e protegem contra antibióticos20,22. Este mecanismo de suscetibilidade impulsionado pelo metabolismo foi amplamente investigado in vitro, no entanto, trabalhos recentes também sugerem que a modulação do metabolismo das bactérias intestinais no hospedeiro também poderia impactar a AID.