Microrganismos: micróbios preciosos para a saúde humana
Pequenos seres invisíveis, mas bem vivos e ultrassofisticados, os microrganismos são essenciais para a vida na Terra e para a nossa boa saúde. Que serviços nos prestam? Como protegê-los? Por que é que alguns deles causam doenças? Nós dizemos-lhe tudo!
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Sobre este artigo
Microrganismos: seres microscópicos com enormes poderes
Os microrganismos são seres vivos invisíveis a olho nu, por vezes também designados por "micróbios" ou "germes". São geralmente constituídos por uma única célula e encontram-se em todo o lado: desde as profundezas do oceano até ao fundo dos nossos intestinos, passando pelo ar, pelo solo, pelas plantas e pelos cursos de água.
Microrganismos: incansáveis trabalhadores na sombra
Os microrganismos são essenciais para a vida na Terra, graças aos seus superpoderes. Entre estes, destacam-se o seu papel fundamental na decomposição dos resíduos vegetais e animais e a sua função essencial na fixação do carbono e do azoto. São, assim, elos fundamentais no funcionamento dos ecossistemas terrestres e aliados essenciais da saúde dos seres vivos.
O nosso corpo é também um verdadeiro ecossistema no qual populações constituídas por milhares de milhões de microrganismos "amigos" vivem em harmonia, prestando-nos um vasto leque de serviços. Estamos a falar da flora ou microbiota. Este tipo de comunidades microbianas pode ser encontrado nos animais e nas plantas, mas também nos solos e nos oceanos1.
500 million The number of rhinoviruses (cause of the common cold) that could fit into a sphere the size of a pinhead.
1 billion The number of bacteria and viruses contained in 1 g of stool.
1 billion This is also the number of bacteria and fungi in 1 g of soil.
A microbiota é a comunidade de microrganismos – essencialmente bactérias, mas também vírus, fungos e arqueias – que colonizam o corpo humano. Os tipos, o número e a distribuição destes microrganismos variam muito de uma zona do corpo para outra.
A microbiota do intestino – também conhecida como "microbiota intestinal" ou "flora intestinal" – é a que contém o maior número de microrganismos.
Nos seres humanos, existem microbiotas:
Por cada bactéria, um serviço prestado ao ser humano
- As bactérias Rhizobium, fixam o azoto atmosférico no solo ao nível das raízes das leguminosas, promovendo o seu crescimento e limitando a utilização de fertilizantes químicos;
- As bactérias Lactobacillus acidophilus e Streptococcus thermophilus transformam o leite em iogurte;
- O fungo Penicillium roqueforti transforma o leite coalhado e fermentado em queijo azul ou Roquefort;
- Vírus chamados "fagos" permitem-nos curar certas infeções causadas por bactérias resistentes aos antibióticos;
- A levedura Saccharomyces cerevisiae transforma os açúcares de trigo ou cevada em álcool para o fabrico da cerveja;
- Finalmente, é um conjunto de bactérias, fungos e arqueias que purifica a água nas estações de depuração.
100 billion The number of bacteria in 1 g of dental plaque.
A epopeia dos microrganismos
- - 3,4 a 3,7 mil milhões de anos atrás: aparecimento das primeiras bactérias e arqueias (primeira forma de vida na Terra).
- 1665: o cientista inglês Robert Hook observa pela primeira vez microrganismos (bolores) ao microscópio.
- 1674: o comerciante de tecidos holandês Antoni van Leeuwenhoek analisa pela primeira vez bactérias ao microscópio; chamou-lhes "animalículos".
- 1838: o naturalista e zoólogo alemão Christian Gottfried Ehrenberg cria a palavra "bactéria".
- 1857: Louis Pasteur revela o papel das bactérias na fermentação.
- 1882: Robert Koch descobre o bacilo responsável pela tuberculose.
- 1918: epidemia de gripe espanhola, causada pelo vírus H1N1 (25 milhões de mortos).
- 1930: primeira observação de vírus com recurso a um microscópio eletrónico.
- 1917: Félix d'Hérelle e Frederick Twort descobrem os bacteriófagos.
- 1929: Alexander Fleming descobre a penicilina (antibiótico).
- 1977: Carl Woes descobre as arqueias ou arqueobactérias.
- 1995: a equipa de Craig Venter sequencia o primeiro genoma bacteriano na sua totalidade.
- 2019: pandemia de COVID-19 (vírus SARS-CoV-2).
Definições dos microrganismos
Bactérias
Vírus (incluindo fagos)
Protozoários
Microalgas
Fungos
Arqueias ou arqueobactérias
Together with viruses, bacteria are surely the microorganisms most familiar to the general public. Under the microscope, they come in a wide variety of shapes (rods, spheres, screws, etc.), and can be found everywhere: in plants, animals, humans, soil, the oceans, etc. Bacteria play an essential role in the decomposition of animal and plant organic matter. Fortunately for us, only a small number of them act as parasites or pathogens. Some spoil food, while others improve taste and preservation (fermentation). Most of the bacteria that live in symbiosis with humans are found in the digestive system (microbiota). In soils, Nitrobacter oxidizes nitrite into nitrate, while Methanobacterium transforms carbonate into methane. Propionibacterium transform milk lactose to give Emmental and Gruyère a nutty flavor, while certain non-pathogenic staphylococci contribute to cheese ripening and rind formation4.
Unfortunately, some bacteria are better known for their harmful effects on health. In our gut microbiota, most strains of Escherichia coli are harmless, but some can cause food poisoning. For example, the bacterium Shigella is responsible for a disease called shigellosis and caused 212,438 deaths worldwide in 2016. Vibrio cholerae is responsible for the world’s dreaded cholera epidemics and the 107,290 deaths recorded in 2016, generally in poor populations with no access to drinking water5. Other infamous examples are Clostridium tetani, which synthesizes a toxin responsible for tetanus, and Clostridioides difficile, an antibiotic-resistant bacterium that is the main cause of life-threatening nosocomial infectious diarrhea in adults5.
Within the large family of microorganisms, viruses are the smallest member. Their structure is extremely simple: a DNA or RNA molecule surrounded by proteins, which together form a “capsid”. One of the unusual features of viruses is that they’re completely dependent on a host cell. In other words, they have to penetrate the cell and hijack its machinery in order to replicate and infect new cells adjacent to it. This is how viruses that infect humans work (AIDS, colds, flu, etc.). Once released, the host cell dies, and the new viruses attack additional cells.
Despite their very poor reputation, not all viruses are pathogenic to humans, and some are even our friends. This is the case with viruses known as bacteriophages or phages (literally “bacteria eaters”), which infect only bacteria. Very useful for regulating certain bacterial populations, bacteriophages offer new therapeutic perspectives and are an alternative to antibiotics4. They include Siphoviridae, Myoviridae, and Podoviridae, which differ from “classic” viruses in that they have a tail that enables them to attach themselves to bacteria. Bacteriophages make up half of all known virus species4.
Taken together, all viral communities in the microbiota are known as the “virome”.
Less well known to the general public are protozoa, single cell microorganisms that come in a wide variety of forms, whether changing, like the amoeba, or fixed and complex, like the paramecium. They are mainly found in a range of moist environments, including freshwater, marine environments, and soil. They can move in “amoeboid” movements using cilia, or propel themselves using flagella. Some protozoa can infect plants and animals, including humans. This is the case with Plasmodium falciparum, infamous worldwide for causing severe forms of malaria, and dreaded on trips to certain countries4.
Microalgae can be found in fresh or sea water, particularly at the bottom of oceans, lakes, or rivers. They can sometimes develop in soils or on damp rocks, or in the coats of certain animals. They contain chlorophyll, which enables them to synthesize their own food from solar radiation. Diatoms are microalgae that sink to the seabed when they die. Their soft parts decay, while the silica cell wall sedimentates under the effect of water pressure4.
Phytoplankton are the microalgae found in seawater. Together with the bacteria and viruses that also live there, they make up the “marine microbiota”. This diverse population of microorganisms accounts for more than two-thirds of marine biomass. It positively influences the oceanic ecosystem and contributes to the health of the planet1.
Most fungi live in soils and on plants. There are three main groups of fungi: multicellular filamentous molds, macroscopic filamentous fungi, and single-celled microscopic yeasts4. In nature, molds and filamentous fungi participate in the cycling of carbon by developing long, branched filaments (mycelium) capable of decomposing plant matter. The largest known mycelium is located in Oregon (USA) and extends over 9.7 km2. In healthcare, Penicillium notatum was behind Alexander Fleming’s accidental discovery of penicillin in 1928, one of history’s great scientific breakthroughs6. In the agri-food industry, the domestication of certain filamentous fungi enables the production of cheeses. Penicillium roqueforti is used to ripen blue cheeses, while the Penicillium camemberti species complex is used to manufacture soft cheeses such as Camembert and Brie6. Yeasts like Saccharomyces multiply by budding off a daughter cell from the original parent cell. The species Saccharomyces cerevisiae is used in the production of wine and beer6.
Some fungi are plant parasites that cause diseases such as mildew or scab. Only a small number of fungi affect human health. These include ringworm, thrush, and the yeast Candida albicans, which causes candidiasis4.
Long classified as bacteria, which they closely resemble, archaea are single cell microorganisms that sometimes form filaments or clusters. Research in the 1970s showed them to be evolutionarily distinct from bacteria. They share common features with eukaryotic cells (such as human cells), which have a more complex structure than prokaryotic bacteria. Archaea can live in extreme environments, such as high pressures or salinity levels, or very low or very high temperatures (hot springs, geysers, Antarctic ice, etc.)4. Halobacterium or Halococcus live in salt lakes and have a red or yellow color due to their pigments, while Pyrobaculum reproduce underground, in oil reservoirs, at over 100°C.
Goste dos seus micróbios, amor com amor se paga
Se pensava que os micróbios só serviam para serem eliminados, está redondamente enganado! A grande maioria deles é essencial para a vida e para as atividades humanas. São também imprescindíveis para o funcionamento do nosso organismo e para a manutenção da nossa saúde.
Intercâmbio de bons ofícios 3, 7, 8
Com efeito, somos hospedeiros de uma multiplicidade de diferentes microrganismos a que chamamos "comensais" – para os distinguir dos microrganismos patogénicos – e com os quais formamos uma verdadeira simbiose. Em troca de alimento e de abrigo, os micróbios prestam-nos serviços inestimáveis.
Nos intestinos, as bactérias da microbiota alimentam-se de fibras alimentares – que somos incapazes de decompor – e, em troca, libertam compostos inestimáveis denominados " (sidenote: Ácidos Gordos de Cadeia Curta (AGCC) Os Ácidos Gordos de Cadeia Curta são uma fonte de energia (carburante) das células do indivíduo, interagem com o sistema imunitário e estão envolvidos na comunicação entre o intestino e o cérebro. Silva YP, Bernardi A, Frozza RL. The Role of Short-Chain Fatty Acids From Gut Microbiota in Gut-Brain Communication. Front Endocrinol (Lausanne). 2020;11:25. ) ". Estas moléculas têm a função de nutrir as células intestinais, contribuir para o seu crescimento e diferenciação e também reforçar a sua função de barreira. Os micróbios são também responsáveis pela síntese de substâncias bioativas úteis, como aminoácidos e vitaminas (K2, B5, B6, etc.).
Participam ainda na maturação das células imunitárias, particularmente numerosas na parede intestinal, e, ocupando o espaço e sintetizando certas proteínas antibacterianas chamadas bacteriocinas, protegem-nos contra a proliferação de microrganismos patogénicos. Por fim, sintetizam (sidenote: Metabolitos Pequenas moléculas produzidas durante o metabolismo celular ou bacteriano. Os ácidos gordos de cadeia curta são, por exemplo, metabólitos produzidos pela microbiota intestinal durante a fermentação de açúcares complexos não digestivos (fibras...). Silva YP, Bernardi A, Frozza RL. The Role of Short-Chain Fatty Acids From Gut Microbiota in Gut-Brain Communication. Front Endocrinol (Lausanne). 2020;11:25. Lamichhane S, Sen P, Dickens AM, et al An overview of metabolomics data analysis: current tools and future perspectives. Comprehensive analytical chemistry. 2018 ; 82: 387-413 ) capazes de regular algumas das nossas funções fisiológicas, nomeadamente as funções imunitárias e neuronais. Por exemplo, existe uma comunicação constante entre a microbiota e o cérebro, designada por eixo microbiota-intestino-cérebro.
Eixo intestino-cérebro: Qual é o papel da microbiota?
Como mimar os seus micróbios 3, 7, 8
A saúde da microbiota depende de muitos fatores: a genética, a idade, o local onde vivemos, como damos à luz, etc. Mas o modulador mais poderoso da microbiota intestinal é a alimentação.
Para que esta seja propícia a uma microbiota "saudável", ou seja, rica e diversificada, ela deve fornecer uma variedade suficiente de alimentos vegetais (frutas, legumes, oleaginosas, cereais integrais, leguminosas, etc.), que fornecerão os "substratos" adequados aos microrganismos – os alimentos que eles adoram – bem como bactérias vivas (alimentos fermentados como chucrute, kombucha, kefir, etc.).
A dieta também não deve conter demasiados alimentos nocivos, como os que contêm emulsionantes e edulcorantes.
A moderação na utilização de certos medicamentos (antibióticos, antiácidos, laxantes, ansiolíticos, etc.), o evitar do álcool e do tabaco e a prática regular de atividade física são também formas eficientes de se promover uma microbiota bem equilibrada e saudável.
Quando os micróbios estão mal, o nosso corpo é que paga
É sabido que os micróbios são responsáveis por um grande número de doenças infeciosas: o rinovírus causa a constipação comum, o vírus SARS-CoV-2 causa a COVID-19, a bactéria Salmonella causa a gastroenterite, o fungo Candida causa a candidíase, etc. Felizmente, há os antimicrobianos (antibióticos, antivirais, antifúngicos, etc.) que podem hoje ser utilizados para tratar a maioria das infeções causadas por microrganismos.
Reconhecida pela OMS como causa de saúde pública, a resistência aos antimicrobianos poderá matar até 10 milhões de pessoas por ano até 2050 (tantas como o cancro).10 A OMS recomenda a limitação da utilização de antimicrobianos, nomeadamente de antibióticos, na criação de animais, na saúde humana e na agricultura, mas apela sobretudo à descoberta de novos tratamentos mais eficazes para combater as infeções.
A Semana Mundial de Sensibilização para a Resistência Aos Antimicrobianos (em inglês WAAW) é celebrada todos os anos de 18 a 24 de novembro. Em 2023, tal como em 2022, o tema é "Prevenir a resistência antimicrobiana em conjunto". A resistência antimicrobiana é uma ameaça não só para os seres humanos, mas também para os animais, as plantas e o ambiente.
O objetivo da campanha é, por conseguinte, sensibilizar para a resistência antimicrobiana e promover as melhores práticas, com base no conceito "Uma só saúde" ("One Health" em inglês), entre todas as partes interessadas (público em geral, médicos, veterinários, criadores e agricultores, decisores, etc.), a fim de reduzir o aparecimento e a propagação de infecções resistentes.
Desequilíbrios que abrem caminho às doenças da civilização 3, 5, 8
Mas os microrganismos não são apenas responsáveis por doenças infeciosas. Sabia que também estão envolvidos na obesidade, na diabetes, na osteoporose, no cancro ou nas doenças vasculares e neurodegenerativas (Parkinson, Alzheimer, etc.)?
Estudos demonstram que as pessoas que sofrem destas doenças têm um desequilíbrio na sua microbiota, conhecido pela designação de “ (sidenote: Disbiose A "disbiose" não é um fenómeno homogéneo – varia em função do estado de saúde de cada indivíduo. É geralmente definida como uma alteração da composição e do funcionamento da microbiota, causada por um conjunto de fatores ambientais e relacionados com o indivíduo que perturbam o ecossistema microbiano. Levy M, Kolodziejczyk AA, Thaiss CA, et al. Dysbiosis and the immune system. Nat Rev Immunol. 2017;17(4):219-232. ) ”. A disbiose caracteriza-se por uma perda de riqueza e de diversidade das populações microbianas, nomeadamente no intestino. Numerosos estudos demonstraram que este desequilíbrio pode ter impacto negativo no funcionamento do nosso organismo e pode conduzir ao aparecimento ou agravamento de doenças.
Os dados atuais não nos permitem saber com precisão se é a disbiose que é uma causa da doença, ou se é a doença que é uma causa da disbiose. No entanto, os estudos sugerem que, ao se promover uma microbiota “saudável” rica e diversificada, ou reequilibrando-a, será possível preservar a saúde.
Já ouviu falar de “disbiose”?
Regular a microbiota para prevenir e até... curar!
Existem várias formas de modular positivamente a microbiota intestinal em caso de disbiose ou de doença 3, 7 :
- A alimentação e o estilo de vida (ver acima);
- Os prebióticos (inulina, galacto-oligossacáridos ou GOS, fruto-oligossacáridos ou FOS e lactulose): estes compostos são capazes de alimentar especificamente grupos de bactérias benéficas, como as Bifidobacterium e os Lactobacillus, favorecendo assim a sua proliferação11
- Os probióticos (estirpes específicas de bactérias ou de leveduras vivas que demonstraram exercer efeito na saúde): até à data, as provas científicas da sua eficácia dizem apenas respeito à diarreia infantil, à diarreia associada aos antibióticos, a certas doenças inflamatórias intestinais e à enterocolite necrosante, mas o seu potencial terapêutico é objeto de numerosas investigações11
- Os (sidenote: Metabolitos Pequenas moléculas produzidas durante o metabolismo celular ou bacteriano. Os ácidos gordos de cadeia curta são, por exemplo, metabólitos produzidos pela microbiota intestinal durante a fermentação de açúcares complexos não digestivos (fibras...). Silva YP, Bernardi A, Frozza RL. The Role of Short-Chain Fatty Acids From Gut Microbiota in Gut-Brain Communication. Front Endocrinol (Lausanne). 2020;11:25. Lamichhane S, Sen P, Dickens AM, et al An overview of metabolomics data analysis: current tools and future perspectives. Comprehensive analytical chemistry. 2018 ; 82: 387-413 ) bioativos: estes são selecionados pela sua capacidade de modular a fisiologia dos microrganismos-alvo
- O Tranplante de microbiota fecal (TMF): consiste em transferir a microbiota intestinal de uma pessoa saudável para o intestino de uma pessoa doente. Por exemplo, esta técnica mostrou resultados particularmente conclusivos (90% de cura) para infeções por Clostridium difficile12, mas também pode ser útil no alívio dos sintomas do autismo13.
O mundo microbiano, um reservatório infinito de vias terapêuticas
Os microrganismos são um valioso campo de exploração para os investigadores. Por exemplo, para combater mais eficazmente a resistência bacteriana aos antibióticos e dispor de ferramentas de monitorização, os cientistas necessitam de perceber melhor a forma como as bactérias trocam os seus genes, como elas adquirem resistência aos antimicrobianos e as vias através das quais esta resistência circula entre o ambiente, os seres humanos e os animais.10
As técnicas genómicas e metagenómicas de alta resolução, amplamente utilizadas em estudos sobre a microbiota humana, são ferramentas poderosas para explorar a dinâmica microbiana.
A microbiota na encruzilhada da investigação
Está também a ser realizado um número crescente de estudos para compreender melhor a forma como os microrganismos da microbiota interagem com os seres humanos, como contribuem para o bom funcionamento das nossas células, que perfis microbianos são mais favoráveis à saúde e que alterações contribuem para as doenças.3
O objetivo consiste em encontrar novas vias terapêuticas e novas bactérias probióticas que permitam modular a microbiota e tratar mais eficazmente certas doenças agudas e crónicas.
Como se vê, os microrganismos podem ser invisíveis e ter má reputação, mas merecem toda a nossa estima e atenção. É que, claramente, precisamos deles para viver!
Embora as comunidades que formam, as interações que mantêm com o ambiente e o papel que desempenham no nosso organismo continuem a ser um mistério, não passa um dia sem que um novo estudo comprove a importância da sua presença junto de nós e, por conseguinte, do reforço da nossa simbiose com eles!
