Cientistas criam índice matemático para distinguir microbioma saudável de um doente

O que faz com que algumas pessoas desenvolvam doenças crônicas como artrite reumatoide, câncer e síndrome metabólica, enquanto outras se mantêm saudáveis? Uma grande pista pode ser encontrada no microbioma do intestino: os trilhões de bactérias vivendo dentro do sistema digestivo que regulam várias funções do corpo.

Para utilizar a grande população de organismos minúsculos como indicador do bem-estar das pessoas, os pesquisadores da Mayo Clinic desenvolveram um Índice de Saúde do Microbioma Intestinal. Esse índice diferencia um microbioma saudável de um que está doente.

Em um novo estudo publicado na edição de 15 de setembro da Nature Communications, os pesquisadores revelaram como seu índice, composto por uma fórmula matemática interpretada biologicamente, pode considerar o perfil do microbioma intestinal a partir de amostra de fezes de uma pessoa para revelar a probabilidade de ela ter uma doença, independentemente do diagnóstico clínico.

“Essa descoberta avança nosso entendimento da composição de um microbioma intestinal saudável que está sendo almejado há tempo,” diz Jaeyun Sung, Ph.D, o autor correspondente. “Nosso índice prevê o quanto uma amostra do microbioma intestinal se assemelha a condições saudáveis e não saudáveis.” O Dr. Sung é professor assistente de cirurgia, na Faculdade Mayo Clinic de Medicina e Ciência, e pesquisador do Centro Mayo Clinic de Medicina Individual no Programa de Microbioma.

Efeitos do microbioma intestinal na saúde

O Dr. Sung afirma que os efeitos do microbioma altamente complexo na saúde humana são profundos, mas é relativamente nova a ciência sobre como detectar adequadamente se algo pode estar errado e como aplicar o microbioma como indicador da saúde geral. O que se sabe é que o ecossistema dos microbióticos está ligado a um conjunto de benefícios, incluindo ajuda na digestão de comida, regulação do metabolismo e contribuição com a imunidade. Porém, restam muitas dúvidas. Estudos recentes ligam alterações no microbioma intestinal a importantes doenças crônicas. O Dr. Sung diz que a falta de testes ou algoritmos acionados por biomarcadores prejudica a detecção precoce de sinais de doença antes da ocorrência de sintomas específicos diagnosticáveis.

Para o novo estudo, o Dr. Sung e sua equipe analisaram 4347 metagenomas por “shotgun” de fezes humanos disponíveis publicamente, o que permitiu que os pesquisadores sequenciassem extensivamente todos os genes em todos os organismos conhecidos presentes na amostra de fezes. As amostras foram agrupadas através de 34 estudos publicados abrangendo condições saudáveis e 12 condições não saudáveis. Quase 1700 das amostras de microbioma intestinal eram de pessoas não saudáveis, ou seja, aquelas com doença clinicamente diagnosticada ou peso corporal anormal com base no índice de massa corporal. Quase 2600 amostras eram de pessoas reportadas como saudáveis, ou seja, sem doença evidente ou sintomas adversos.

“Nós agrupamos as amostras não saudáveis em um grupo e as amostras saudáveis em outro,” explica o Dr. Sung. “Então fizemos uma comparação das frequências dos micróbios que foram observados em ambos os grupos. Descobrimos que alguns micróbios foram muito mais frequentemente observados no grupo saudável comparado com o grupo não saudável e vice-versa.

A análise dele levou a um perfil do microbioma do intestino humano saudável composta por 50 espécies microbianas.

Fórmula matemática avança descoberta de microbioma

A descoberta de um perfil do microbioma intestinal saudável levou o Dr. Sung e sua equipe a desenvolverem uma fórmula matemática que prevê o quanto uma amostra de microbioma intestinal se assemelha a condições saudáveis e não saudáveis. Eles criaram uma proporção entre as espécies saudáveis e as espécies não saudáveis. Quanto maior o número, maiores as chances de que a amostra de microbioma correspondente seja de uma pessoa saudável.

“Um número maior irá dizer para você: ‘Ah, você parece muito saudável. O seu microbioma se assemelha ao da população saudável,’” afirma o Dr. Sung. “Mas um número baixo revela: ‘Ah, não podemos dizer exatamente qual doença você pode ter, mas podemos dizer que algo não está certo. O seu microbioma se assemelha muito com como um microbioma seria em uma população doente.’ E é isso que chamamos de Índice de Saúde do Microbioma Intestinal. Você pode vê-lo como uma ‘contagem de crédito para seu intestino.’”

Em uma validação de coorte independente com cerca de 700 sujeitos humanos, as amostras saudáveis foram diferenciadas das amostras não saudáveis 74 por cento das vezes.

Conexão cardiovascular ao microbioma intestinal

Durante o estudo, o Dr. Sung fez outra descoberta: uma correlação moderada entre o Índice de Saúde do Microbioma Intestinal e lipoproteínas de alta densidade, ou HDL, ou “colesterol bom”, no sangue.

“Quanto mais alto o Índice de Saúde do Microbioma Intestinal, maior o nível do HDL,” ele explica. “O fato de termos conseguido achar essa correlação com o marcador de saúde cardiovascular é muito animador, já que agora estamos conectando informação do microbioma intestinal com dados clínicos. Uma área de pesquisa no meu grupo é identificar como o microbioma intestinal se comunica com os vários tecidos no corpo por meio de sinais químicos. Atualmente, estamos longe de conseguir tirar conclusões sobre mecanismos específicos, mas temos algumas pistas promissoras que gostaríamos de perseguir mais a fundo.”

Ele diz que a descoberta destaca o potencial do índice de ser um preditor de saúde poderoso e consistente. No futuro não tão distante, o Dr. Sung imagina um momento em que fornecer uma amostra de fezes para avaliar o microbioma durante consultas regulares ao médico se tornará rotina. Ele espera desenvolver mais o Índice de Saúde do Microbioma Intestinal para que um dia ele possa contribuir com os programas de triagem de medicina abrangente e saúde preventiva.

“Nossa métrica quantitativa de fezes para indexação da saúde do microbioma é uma inovação conceitual e técnica e tem o potencial de informar tratamentos para manter ou restaurar a saúde por meio da modulação do microbioma intestinal,” diz o Dr. Sung. “Nosso índice fornece um ponto de destino de como você quer que seu microbioma se pareça, especialmente depois de uma grande perturbação, como intoxicação alimentar ou antibióticos. Além disso, esse trabalho demostra o poder de integrar amostras existentes por meio de várias fontes e condições de saúde para identificar descobertas realmente robustas que beneficiem a saúde humana.”