Como os genes imunitários moldam o microbioma intestinal da toutineira-das-Seychelles na Ilha Cousin

O que determina quais os micróbios que conseguem viver no intestino de um animal? Esta é uma pergunta que intriga os cientistas há muitos anos.

As bactérias intestinais ajudam na digestão, protegem contra doenças e até contribuem para o sistema imunitário. Ao mesmo tempo, o organismo tem de regular que microrganismos permanecem e quais são eliminados.

Uma equipa de investigadores da Universidade de East Anglia, no Reino Unido, tentou esclarecer este enigma ao estudar uma pequena ave que vive numa ilha remota.

O trabalho centrou-se na toutineira-das-Seychelles, uma pequena ave canora existente apenas na Ilha Cousin, nas Seychelles. Através desta espécie, os investigadores perceberam de que forma genes do sistema imunitário moldam o microbioma intestinal e podem influenciar a saúde.

Aves de ilha revelam micróbios intestinais

A Ilha Cousin, no oceano Índico, oferece condições raras para investigação científica. É um território pequeno e isolado, e estas toutineiras não saem da ilha. Por isso, é possível acompanhar toda a população ao longo de muitos anos.

“"A Ilha Cousin é pequena, isolada, e as toutineiras nunca saem de lá"”, afirmou o Professor David Richardson, da Universidade de East Anglia.

Cada ave da ilha usa anilhas coloridas nas patas, o que permite identificar indivíduos específicos. Assim, os investigadores conseguem registar comportamento, estado de saúde, genética e reprodução durante toda a vida de cada animal.

“"Isto dá aos cientistas uma oportunidade excecional para estudar processos biológicos ao longo da vida na natureza"”, acrescentou o Professor Richardson.

Cientistas acompanham as aves durante anos

Apesar da recolha de informação ser muito detalhada, as aves continuam a viver livremente e em condições naturais. Alimentam-se do que encontram no ambiente e interagem com o ecossistema tal como fariam sem intervenção.

“"Dá-nos o melhor de dois mundos"”, disse o Professor Richardson. “"Podemos estudar animais a viver vidas naturais, com dietas naturais e bactérias intestinais naturais, e ainda assim conseguir recolher dados detalhados de indivíduos conhecidos".”

A monitorização desta população começou na década de 1980. Atualmente, a ilha alberga cerca de 320 aves distribuídas por mais de 100 territórios. Praticamente todas foram identificadas e acompanhadas ao longo da sua vida.

Excrementos de aves revelam bactérias intestinais

Para analisar as bactérias do intestino, os investigadores recolheram amostras fecais das aves. Com esse material, foi possível estudar o microbioma intestinal - ou seja, o conjunto de bactérias que vivem no sistema digestivo.

O trabalho de campo foi realizado pelo Dr. Chuen Zhang Lee no âmbito do seu doutoramento. A equipa recorreu a técnicas avançadas de sequenciação de ADN para identificar tanto os tipos de bactérias presentes como os genes que esses microrganismos transportam.

O estudo reuniu centenas de amostras recolhidas de muitas aves ao longo de vários anos. Além disso, foram obtidas pequenas amostras de sangue para analisar genes ligados ao sistema imunitário.

Com estes dados, os cientistas puderam investigar como os genes imunitários e os micróbios intestinais interagem.

Genes imunitários influenciam micróbios intestinais

A investigação concentrou-se num grupo de genes do sistema imunitário chamado complexo principal de histocompatibilidade, ou MHC. Estes genes são essenciais para o reconhecimento de microrganismos nocivos e de infeções.

Os cientistas verificaram que as diferenças nestes genes influenciam que bactérias conseguem estabelecer-se no intestino. Algumas variantes genéticas favorecem certos micróbios, enquanto outras levam ao desaparecimento de determinadas bactérias.

“"O que descobrimos é que os genes imunitários ajudam a moldar o microbioma intestinal em animais selvagens, com potenciais impactos benéficos na saúde e na sobrevivência"”, referiu o Dr. Lee.

O Professor Richardson descreveu também esta ligação como bidirecional. “"Em termos simples, o sistema imunitário de um animal pode ajudar a determinar que micróbios conseguem viver no seu intestino, e esses micróbios, por sua vez, ajudam a apoiar e a ‘treinar’ o sistema imunitário do indivíduo".”

Alterações nas bactérias dentro do intestino

Os resultados mostraram que determinados padrões de genes imunitários alteravam os tipos de bactérias presentes no intestino das aves.

Por exemplo, alguns genes reduziram a presença de bactérias como Lactococcus lactis e, ao mesmo tempo, aumentaram outras, como Staphylococcus lloydii.

Outra variante específica de um gene imunitário também teve impacto. Quando essa variante estava presente, certos micróbios diminuíam, enquanto outros, como Escherichia coli, aumentavam no intestino.

Estas mudanças sugerem que o sistema imunitário exerce um controlo apertado sobre quais os microrganismos que permanecem no organismo.

Os investigadores observaram ainda que os genes imunitários não se limitavam a modificar que micróbios existiam. Também influenciavam aquilo que esses microrganismos fazem.

Como os micróbios apoiam o organismo

A equipa foi além da simples lista de bactérias e analisou as suas funções. Alguns micróbios contribuem para a digestão e o aproveitamento de nutrientes. Outros ajudam a proteger o organismo contra infeções.

“"Também analisámos o que essas bactérias estão realmente a fazer"”, disse o Dr. Lee. “"Por exemplo, se estão envolvidas no metabolismo, no processamento de nutrientes, ou na defesa contra vírus e outras infeções".”

Os dados revelaram um padrão relevante. Aves com maior diversidade em certos genes imunitários apresentavam mais genes microbianos ligados à defesa, mas menos genes associados ao metabolismo.

Isto aponta para uma compensação: um controlo imunitário mais forte pode reduzir algumas funções digestivas úteis, enquanto reforça a proteção contra doenças.

Porque é que esta descoberta importa

As conclusões indicam que genes imunitários e micróbios intestinais evoluem em conjunto. O sistema imunitário influencia as comunidades microbianas e, em retorno, os micróbios podem afetar a resposta imunitária.

“"O nosso trabalho sugere uma relação de mão dupla. Os genes imunitários influenciam o microbioma intestinal, e o microbioma retroalimenta-se para influenciar a função imunitária"”, explicou o Dr. Lee.

Embora este estudo tenha sido feito em aves, os mesmos sistemas biológicos existem em humanos e em muitos outros animais.

Compreender de que forma os genes imunitários moldam os micróbios intestinais pode ajudar os cientistas a estudar saúde, imunidade e doença no futuro.

A investigação envolveu várias organizações, incluindo o Centro de Interações Microbianas e o Instituto Quadram.