Um estudo inovador realizado por pesquisadores da UC San Diego descobriu milhares de novos ácidos biliares, esclarecendo seus papéis críticos além da digestão e destacando seu potencial no tratamento de várias doenças. Esta descoberta marca um avanço significativo na nossa compreensão da comunicação do microbioma intestinal com o corpo e o metabolismo humano.
Cientistas da Escola de Farmácia e Ciências Farmacêuticas Skaggs, parte da Universidade da Califórnia em San Diego, descobriram milhares de novos ácidos biliares. Essas moléculas são usadas pelo nosso microbioma intestinal para se comunicar com o resto do corpo.
“Os ácidos biliares são um componente-chave da linguagem do microbioma intestinal, e encontrar tantos novos tipos expande radicalmente nosso vocabulário para entender o que nossos micróbios intestinais fazem e como o fazem”, disse o autor sênior Pieter Dorrestein, Ph.D., professor da Escola de Farmácia e Ciências Farmacêuticas Skaggs e professor de farmacologia e pediatria da Escola de Medicina da UC San Diego. “É como passar de ‘See Spot Run’ para Shakespeare.”
Desvendando linguagens microbianas
Os resultados, conforme descritos pelo coautor do estudo e especialista em ácidos biliares Lee Hagey, Ph.D., são semelhantes a uma pedra de Roseta molecular, fornecendo informações até então desconhecidas sobre a linguagem bioquímica que os micróbios usam para influenciar sistemas de órgãos distantes.
Os ácidos biliares se originam no fígado, são armazenados na vesícula biliar e finalmente liberados no intestino, onde são implantados para auxiliar na digestão após o consumo de uma refeição. Os micróbios em nosso intestino metabolizam os ácidos biliares produzidos pelo fígado, transformando-os em uma vasta gama de moléculas diferentes chamadas ácidos biliares secundários, que tendem a ser mais fáceis de serem absorvidos pelo corpo. Até agora, a rica diversidade e gama de funções dos ácidos biliares secundários têm sido subestimadas pelos cientistas.
Esta pesquisa foi realizada por membros do laboratório Dorrestein (da esquerda para a direita: Helena Mannochio-Russo, Ipsita Mohanty, Lee Hagey e Pieter Dorrestein). Crédito: Ciências da Saúde da UC San Diego
“Quando comecei a trabalhar no laboratório, havia cerca de algumas centenas de ácidos biliares conhecidos”, disse a coautora do estudo Ipsita Mohanty, Ph.D., pesquisadora de pós-doutorado no laboratório de Dorrestein. “Agora descobrimos milhares de outros e também estamos trabalhando para perceber que esses ácidos biliares fazem muito mais do que apenas ajudar na digestão.”
Além de auxiliar na digestão, os ácidos biliares também são moléculas sinalizadoras importantes que ajudam a regular o sistema imunológico e desempenham funções metabólicas importantes, como controlar o metabolismo de lipídios e glicose. Estas moléculas também ajudam a explicar como os micróbios no intestino são capazes de influenciar sistemas de órgãos distantes.
“Devido à sua interação com o nosso microbioma, a influência dos ácidos biliares se espalha muito além do sistema digestivo, e o mesmo pode acontecer com as doenças que tratamos com eles – a lista de doenças relacionadas aos ácidos biliares tem um quilômetro de extensão e há várias aprovações do FDA para esses tipos de ácidos como tratamentos”, disse a coautora Helena Mannochio-Russo, Ph.D., também pesquisadora de pós-doutorado no laboratório Dorrestein.
Helena Mannochio-Russo, mostrada nesta imagem, e Ipsita Mohanty colaboraram para conduzir experimentos de espectrometria de massa que levaram à identificação de milhares de novos ácidos biliares, um tipo de molécula usada pelos micróbios para se comunicarem. Crédito: Ciências da Saúde da UC San Diego
Esforços colaborativos e direções futuras
Para descobrir essas moléculas, os pesquisadores aproveitaram os recursos exclusivos da UC San Diego. Dorrestein é diretor do Collaborative Microbial Metabolite Center (CMMC), uma colaboração inédita entre a UC San Diego e a UC Riverside que busca reunir e centralizar informações sobre os metabólitos que os micróbios produzem para ajudar os pesquisadores a aprender mais sobre seu impacto sobre a saúde humana e o ambiente.
“Em outras áreas da biologia, como a genômica, o compartilhamento de dados é comum, mas até agora não houve uma infraestrutura para que os pesquisadores de metabolômica microbiana compartilhassem dados”, disse Dorrestein. “Em última análise, essas descobertas são o resultado de uma convergência de colaboração e poder computacional e esperamos que muito mais avanços surjam do CMMC.”
No início deste ano, a equipe lançou uma nova ferramenta que pode combinar instantaneamente os micróbios com os metabólitos que eles produzem. O presente estudo é o primeiro de potencialmente muitos estudos a utilizar a ferramenta para tipos específicos de moléculas. Em seguida, os pesquisadores esperam explorar as funções específicas de seus ácidos biliares recém-descobertos, bem como usar sua abordagem em outros tipos de biomoléculas, como lipídios ou outros tipos de ácidos.
“Estamos reescrevendo o livro do metabolismo humano”, disse Dorrestein. “Se você tivesse falado comigo há alguns anos, eu teria dito que estávamos a décadas de resolver esse quebra-cabeça, mas agora isso pode acontecer dentro de cinco anos. É realmente uma mudança notável nas nossas capacidades e acreditamos que irá revolucionar a forma como abordamos as doenças.”
Referência: “A diversidade subestimada da bile ácido modificações” por Ipsita Mohanty, Helena Mannochio-Russo, Joshua V. Schweer, Yasin El Abiead, Wout Bittremieux, Shipei Xing, Robin Schmid, Simone Zuffa, Felipe Vasquez, Valentina B. Muti, Jasmine Zemlin, Omar E. Tovar-Herrera, Sarah Moraï, Dhimant Desai, Shantu Amin, Imhoi Koo, Christoph W. Turck, Itzhak Mizrahi, Penny M. Kris-Etherton, Kristina S. Petersen, Jennifer A. Fleming, Tao Huan, Andrew D. Patterson, Dionicio Siegel, Lee R Hagey, Mingxun Wang, Allegra T. Aaron e Peter C. Dorrestein, 11 de março de 2024, Célula.
DOI: 10.1016/j.cell.2024.02.019
Este estudo foi financiado, em parte, pelo Instituto Nacional de Saúde (concessão U24DK133658, R01GM107550, U19AG063744, U01DK119702, S10OD021750), Conselho de Pesquisa em Biotecnologia e Ciências Biológicas e Fundação Nacional de Ciência (concessão BBSRC/NSF 2152526), Fundação Gordon & Betty Moore, Conselho de Pesquisa em Ciências Naturais e Engenharia do Canadá (concessão RGPIN -2020-04895).
