Análise de associação da microbiota intestinal

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 9225 (2023) Citar este artigo

Detalhes das métricas

A hiperativação do eixo hipotálamo-hipófise-adrenal (HPA) e do eixo hipotálamo-hipófise-tireoide (HPT) foi encontrada no desafio agudo de alta altitude, mas o papel da microbiota intestinal e dos metabólitos é desconhecido. Utilizamos ratos Sprague-Dawley machos adultos em uma altitude simulada de 5.500 m por 3 dias em uma câmara hipobárica-hipóxica. Análises ELISA e metabolômicas de soro e 16S rRNA e análises metabolômicas de amostras fecais foram então realizadas. Comparado com o grupo normóxico, o hormônio liberador de corticotropina (CRH), o hormônio adrenocorticotrófico (ACTH), a corticosterona (CORT) e a tiroxina (tT4) séricos estavam aumentados no grupo hipóxia, enquanto o hormônio liberador de tireotropina (TRH) estava diminuído. Bacteroides, Lactobacillus, Parabacteroides, Butyricimonas, SMB53, Akkermansia, Phascolarctobacterium e Aerococcus foram enriquecidos no grupo hipóxia, enquanto [Prevotella], Prevotella, Kaistobacter, Salinibacterium e Vogesella foram enriquecidos no grupo normóxico. A análise metabolômica indicou que a hipóxia aguda afetou significativamente o metabolismo lipídico fecal e sérico. Além disso, encontramos cinco metabólitos fecais que podem mediar o cross-talk entre TRH, tT4 e CORT com [Prevotella], Kaistobacter, Parabacteroides e Aerococcus, e 6 metabólitos séricos podem mediar o efeito de TRH e tT4 em [Prevotella] e Kaistobacter por análise de mediação causal. Em conclusão, este estudo fornece novas evidências de que os principais metabólitos medeiam a interação entre a microbiota intestinal com o eixo HPA e HPT sob desafio de hipóxia hipobárica aguda.

A rápida ascensão de pessoas planas para grandes altitudes acima de 2.500 m geralmente apresenta doença aguda da montanha (AMS), que ocorre com alguma combinação de sintomas, incluindo insônia, fadiga, tontura, anorexia e náusea, com vômitos1. Problemas gastrointestinais2 podem afetar a microbiota intestinal em populações expostas a grandes altitudes. Verificou-se que Prevotella foi enriquecido nas fezes de tibetanos em altitude elevada (3600 m), enquanto Bacteroides foi enriquecido nas fezes Han3. Os tibetanos que vivem a 4800 m têm uma flora enriquecida em bactérias produtoras de butirato3. Os membros da expedição expostos a grandes altitudes acima de 5.000 m tiveram uma diminuição significativa de probióticos intestinais, como Bifidobactérias nas fezes, e um aumento significativo de bactérias patogênicas intestinais4.

A hiperatividade neuroendócrina pode estar envolvida na regulação da função imune, estresse vascular, metabolismo energético, emoção e sono5,6. Vários estudos demonstraram alterações em várias concentrações hormonais em grandes altitudes, incluindo aumento de norepinefrina e cortisol7,8, aumento agudo do hormônio estimulante da tireoide (TSH), tiroxina (tT4), tiroxina livre (fT4), triiodotironina (tT3) e triiodotironina livre (fT3)9,10,11, que pode então gradualmente se recuperar ou diminuir sob exposição crônica à hipóxia10,11,12. No entanto, os mecanismos de ativação dos eixos HPA e HPT sob hipóxia hipobárica aguda (AHH) ainda não são bem compreendidos.

Curiosamente, nosso trabalho anterior mostrou que a microbiota intestinal, o eixo HPA e os hormônios do eixo HPT mudaram significativamente em ratos a uma altitude simulada de 5.500 m, especialmente na fase aguda13. Os mecanismos ainda não foram completamente elucidados, embora tenha sido encontrada correlação entre hormônios e microbiota intestinal pela análise de correlação de Spearman.

Como um órgão endócrino potencial, a microbiota intestinal produz metabólitos com funções de sinalização ou produtos químicos com propriedades hormonais, como ácidos graxos de cadeia curta (SCFAs), neurotransmissores, precursores de compostos neuroativos, ácidos biliares e metabólitos de colina, hormônios gastrointestinais e componentes bacterianos14 ,15. Os metabólitos são secretados pelas bactérias no lúmen intestinal e transportados para os órgãos efetores (por exemplo, cérebro) através do sangue. Por sua vez, as bactérias no intestino podem responder aos hormônios do hospedeiro, que afetam a homeostase da microbiota e a produção de metabólitos, afetando potencialmente o estado patológico do hospedeiro. Por exemplo, a norepinefrina elevada estimula o crescimento de E. coli comensal não patogênica e outras bactérias gram-negativas no intestino16. Alterações na composição microbiana intestinal e na permeabilidade intestinal também afetam os hormônios do eixo HPA e do eixo HPT17. Essa interação entre o hospedeiro e a microbiota intestinal pode ser suscetível ao estresse ambiental e desempenha um papel importante na adaptação à hipóxia.