Um novo estudo revela que alterações no microbioma intestinal podem influenciar diretamente o funcionamento do cérebro, evidenciando uma conexão poderosa entre micróbios e atividade cerebral.
Os seres humanos possuem o maior tamanho de cérebro em relação ao corpo dentre os primatas, no entanto, os cientistas ainda sabem surpreendentemente pouco sobre como os mamíferos com cérebros grandes evoluíram para atender às enormes demandas de energia necessárias para seu crescimento e manutenção.
Pesquisadores da Universidade Northwestern agora apresentaram a primeira evidência experimental direta de que o microbioma intestinal ajuda a moldar as diferenças de função cerebral entre as espécies de primatas.
“Nosso estudo demonstra que os micróbios estão atuando em características relevantes para nossa compreensão da evolução, em particular da evolução dos cérebros humanos,” disse Katie Amato, professora associada de antropologia biológica e investigadora principal do estudo.
Avanços em Pesquisas Anteriores sobre o Microbioma
As novas descobertas expandem pesquisas anteriores do laboratório de Amato, que mostraram que os micróbios intestinais de primatas com cérebros maiores produzem mais energia metabólica quando transferidos para camundongos. Essa energia extra é fundamental, pois os cérebros precisam de uma grande quantidade de combustível para se desenvolver e funcionar.
No estudo atual, os pesquisadores foram mais longe ao examinar o próprio cérebro. Eles queriam entender se os micróbios intestinais de primatas com diferentes tamanhos relativos de cérebro poderiam realmente alterar a função cerebral dos camundongos hospedeiros.
Transplante de Micróbios Primate para Camundongos
Para testar isso, a equipe conduziu um experimento de laboratório rigorosamente controlado. Eles introduziram micróbios intestinais de duas espécies de primatas de cérebro grande (humano e macaco esquilo) e uma espécie de primata de cérebro pequeno (macaco-rhesus) em camundongos que estavam livres de seus próprios micróbios.
Após oito semanas, os pesquisadores observaram diferenças claras na atividade cerebral. Os camundongos que receberam micróbios de primatas de cérebro pequeno apresentaram padrões distintos de funcionamento cerebral em comparação com aqueles que receberam micróbios de primatas de cérebro grande.
Alterações em Genes Cerebrais e Caminhos de Aprendizado
Nos camundongos que receberam micróbios de primatas de cérebro grande, os cientistas encontraram maior atividade em genes associados à produção de energia e plasticidade sináptica, o processo que permite ao cérebro aprender e se adaptar. Esses mesmos caminhos estavam muito menos ativos nos camundongos que receberam micróbios de primatas de cérebro menor.
“O que foi extremamente interessante é que conseguimos comparar os dados que tínhamos dos cérebros dos camundongos com dados de cérebros reais de macacos-rhesus e humanos, e, para nossa surpresa, muitos dos padrões que observamos na expressão gênica cerebral dos camundongos eram os mesmos padrões vistos nos primatas reais de onde os micróbios vieram,” disse Amato. “Em outras palavras, conseguimos fazer com que os cérebros dos camundongos se parecessem com os cérebros dos primatas reais de onde os micróbios foram coletados.”
Relações com Condições Neurodesenvolvimentais
Os pesquisadores também descobriram um resultado inesperado. Os camundongos que receberam micróbios de primatas com cérebro menor apresentaram padrões de expressão gênica associados ao TDAH, esquizofrenia, bipolaridade e autismo.
Estudos anteriores encontraram correlações entre condições como o autismo e diferenças na composição do microbioma intestinal. Contudo, a evidência direta de que os micróbios intestinais contribuem para essas condições tem sido limitada.
“Este estudo fornece mais evidências de que os micróbios podem contribuir causalmente para estes distúrbios – especificamente, o microbioma intestinal está moldando a função cerebral durante o desenvolvimento,” disse Amato. “Com base em nossas descobertas, podemos especular que, se o cérebro humano estiver exposto à ação de ‘micróbios errados’, seu desenvolvimento será alterado, e veremos os sintomas desses distúrbios, ou seja, se você não for exposto aos ‘micróbios certos’ na infância, seu cérebro funcionará de maneira diferente, e isso pode levar aos sintomas dessas condições.”
Implicações para o Desenvolvimento e Evolução do Cérebro
Amato acredita que as descobertas podem ter implicações clínicas importantes, especialmente para entender as origens de certos distúrbios psicológicos e ao examinar o desenvolvimento cerebral sob uma perspectiva evolutiva.
“É interessante refletir sobre o desenvolvimento cerebral em espécies e indivíduos e investigar se podemos observar diferenças cross-sectionais, entre espécies, nos padrões e descobrir regras sobre a maneira como os micróbios interagem com o cérebro, e se essas regras podem ser traduzidas para o desenvolvimento também.”
O estudo, intitulado “O microbiota intestinal de primatas induz mudanças evolucionariamente significativas no neurodesenvolvimento de camundongos,” foi publicado na Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America.
