Estudo descobre molécula que liga o ganho de peso às bactérias intestinais

Pesquisadores da UT Southwestern descobriram um fator-chave para o crosstalk que ajuda a sincronizar a absorção de nutrientes no intestino com os ritmos do ciclo de luz dia-noite da Terra.

Suas descobertas podem ter implicações de longo alcance para a obesidade em países ricos e desnutrição em países pobres.

No estudo, publicado esta semana por Ciência , Dra. Lora Hooper e sua equipe de pesquisa descobriram que o comensal, ou bom, as bactérias que vivem nas entranhas dos mamíferos programam os ritmos metabólicos que governam a absorção da gordura dietética pelo corpo. Dr. Hooper, Presidente de Imunologia e Investigador do Howard Hughes Medical Institute, é o autor sênior do estudo.

O estudo também descobriu que os micróbios programam esses chamados ritmos circadianos, ativando uma proteína chamada histona desacetilase 3 (HDAC3), que é feito por células que revestem o intestino. Essas células atuam como intermediárias entre as bactérias que auxiliam na digestão dos alimentos e as proteínas que permitem a absorção dos nutrientes.

O estudo, feito em ratos, revelou que HDAC3 ativa genes envolvidos na absorção de gordura. Eles descobriram que o HDAC3 interage com a máquina do relógio biológico dentro do intestino para refinar o fluxo e refluxo rítmico das proteínas que aumentam a absorção de gordura. Esta regulação ocorre durante o dia em humanos, que comem durante o dia, e à noite em ratos, que comem à noite.

O microbioma realmente se comunica com nossa maquinaria metabólica para tornar a absorção de gordura mais eficiente. Mas quando a gordura é superabundante, esta comunicação pode resultar em obesidade. Se a mesma coisa está acontecendo em outros mamíferos, incluindo humanos, é o assunto de estudos futuros. "

Dr. Zheng Kuang, pós-doutorado no laboratório Hooper e autor principal

Para voltar no tempo, a história realmente começa com alguns ratos e uma conversa cruzada entre dois laboratórios da UT Southwestern.

Dr. Hooper, que dirige a colônia de ratos livres de germes da Universidade, que são criados em ambientes sem micróbios, é também Professor de Imunologia e Microbiologia e membro do Center for the Genetics of Host Defense. Ela possui o Jonathan W. Uhr, M.D. Distinguished Chair in Imunology, e é Nancy Cain e Jeffrey A. Marcus Scholar em Pesquisa Médica, em homenagem a Bill S. Vowell.

As modificações das histonas - que são feitas por enzimas como HDAC3 - controlam a expressão de genes que, por sua vez, produzem proteínas que realizam o trabalho da célula. Não faz muito tempo, o laboratório Hooper decidiu fazer um estudo com camundongos sobre as modificações das histonas que pareciam subir e descer junto com os ritmos circadianos.

Em comparação com o normal, camundongos carregados de bactérias com outros livres de germes, pesquisadores descobriram que algumas modificações nas histonas - incluindo aquelas feitas por HDAC3 - eram circadianas em camundongos normais, mas manteve-se estável em um nível plano em camundongos livres de germes.

Foi quando o Dr. Hooper entrou em contato com o Dr. Eric Olson, Presidente de Biologia Molecular e Diretor do Hamon Center for Regenerative Science and Medicine, que fez estudos sobre HDAC3 em um tecido diferente, o coração. Os dois laboratórios colaboraram para desenvolver um camundongo que carecia de HDAC3 apenas na mucosa intestinal.

Os ratos que eles geraram pareciam normais enquanto comiam uma dieta normal. Contudo, quando os pesquisadores alimentaram os ratos com alto teor de gordura, dieta rica em açúcar semelhante a uma comumente consumida nos Estados Unidos - eles encontraram algo muito diferente.

"Nós a chamamos de dieta de junk food. Eu a descrevo como dirigir por um restaurante de fast food para comer um hambúrguer com batatas fritas e depois parar na loja de donuts, "disse ela." A maioria dos ratos nessa dieta torna-se obeso. Para nossa surpresa, aqueles que não tinham HDAC3 em seu revestimento intestinal eram capazes de comer um alto teor de gordura, dieta rica em açúcar e permanecer magro. "

Próximo, eles compararam os camundongos deficientes em HDAC3 com os camundongos livres de germes. Os pesquisadores descobriram que ambos os grupos de camundongos mostraram a mesma superfície plana, modificações não rítmicas de histonas, confirmando a importância do HDAC3 nos ritmos circadianos.

Cada célula do corpo tem um relógio molecular que governa os processos corporais. O estudo com camundongos revelou que o HDAC3 se conecta ao mecanismo do relógio celular para garantir que a absorção de gordura seja mais alta quando os mamíferos estão acordados e comendo.

"Nossos resultados sugerem que o microbioma e o relógio circadiano evoluíram para trabalhar juntos para regular o metabolismo, " ela disse.

Por que um sistema evoluiria para nos tornar gordos? O Dr. Hooper acredita que ele poderia ter evoluído para permitir que os mamíferos usassem a energia de maneira eficiente, a fim de aumentar a imunidade em um ambiente com escassez de alimentos.

"Essa interação regulatória provavelmente não evoluiu para nos tornar obesos, mas quando combinado com as dietas ricas em calorias de hoje, a obesidade surge, " ela disse, acrescentando que isso é especulação e que a equipe ainda está trabalhando para entender todos os componentes do caminho.

"Nossos resultados também sugerem que interromper as interações entre a microbiota e o relógio do corpo pode nos tornar mais propensos a nos tornarmos obesos. Essas interrupções acontecem com frequência na vida moderna quando tomamos antibióticos, trabalhar em turnos noturnos, ou viajar internacionalmente. Mas achamos que nossas descobertas podem eventualmente levar a novos tratamentos para a obesidade - e possivelmente a desnutrição - alterando as bactérias em nossos intestinos. "

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