Probiótico natural descoberto em microbiomas de recém-nascidos

No maior estudo sobre microbiomas de bebês do Reino Unido até o momento, pesquisadores do Wellcome Sanger Institute, University College London (UCL) e da University of Birmingham usaram o sequenciamento do genoma completo para analisar amostras de fezes de 1.288 bebês saudáveis, todos com menos de um mês de idade, do UK Baby Biome Study.¹.

Esta pesquisa, publicada hoje (6 de setembro) em Microbiologia da Naturezadescobriu que uma dessas bactérias pioneiras benéficas foi geneticamente adaptada para fazer uso total dos nutrientes do leite materno, sugerindo que ela é a mais adequada para prosperar no microbioma do bebê. A equipe descobriu que essa bactéria também pode bloquear patógenos de colonizar o intestino dos bebês, destacando seu potencial significativo como um probiótico natural.

As descobertas podem dar suporte ao desenvolvimento de fórmulas infantis e probióticos terapêuticos contendo as cepas naturais mais eficazes para o intestino do bebê. Atualmente, a maioria dos probióticos infantis comerciais contém uma cepa bacteriana diferente, não encontrada nos microbiomas iniciais de bebês em sociedades industrializadas como o Reino Unido e os EUA.^2,3.

Além das duas bactérias pioneiras benéficas, os pesquisadores destacaram uma terceira bactéria que é considerada arriscada, pois pode levar à colonização de bactérias resistentes a antibióticos. Isso pode interferir no desenvolvimento do microbioma infantil e aumentar o risco de patógenos colonizarem o intestino.

No futuro, pode ser possível prever como o intestino de um bebê se desenvolverá mapeando seu perfil de microbioma intestinal logo após o nascimento para avaliar quais bactérias pioneiras ele tem. Se necessário, um probiótico personalizado pode ser fornecido para ajudar a promover o desenvolvimento saudável do microbioma e proteger contra infecções potencialmente patogênicas.

Mais pesquisas, como o projeto Microbes, Milk, Mental Health and Me (4M), são necessárias para entender o impacto das bactérias pioneiras na saúde.⁴ Este projeto, coliderado pelo Wellcome Sanger Institute, faz parte do estudo Children Growing Up in Liverpool envolvendo 10.000 mães e bebês. Esta extensa pesquisa busca explorar como fatores como o microbioma intestinal infantil e a alimentação no início da vida afetam o desenvolvimento cerebral, o comportamento, as emoções e a saúde mental mais tarde na vida.

O microbioma intestinal é um ecossistema complexo de milhões de micróbios que são vitais para a saúde humana e importantes no desenvolvimento do sistema imunológico. Como ele começa a se formar imediatamente no nascimento, o primeiro mês é a primeira janela para intervenção com probióticos que podem ser usados ​​para restaurar ou impulsionar o microbioma. No entanto, antes deste estudo, havia uma falta de dados de alta resolução mostrando como o microbioma se desenvolve neste período da vida e quais bactérias seriam as mais úteis em recém-nascidos saudáveis.

Com base em um estudo anterior do UK Baby Biome Study que mostrou que bebês nascidos por parto vaginal tinham um microbioma diferente em comparação com aqueles nascidos por cesariana⁵esta nova pesquisa analisou um conjunto de dados expandido de 2.387 amostras de fezes de 1.288 bebês do Reino Unido nascidos em hospitais e algumas de suas mães. A equipe do Wellcome Sanger Institute, UCL e da University of Birmingham descobriu que todos os recém-nascidos se enquadravam em um dos três perfis de microbioma, cada um caracterizado por uma bactéria pioneira dominante diferente.

Destas bactérias pioneiras, Bifidobacterium longum subsp. longo (B. longo) e Bifidobacterium breve (B. breve) são considerados benéficos, pois promovem a colonização estável de outros micróbios benéficos e Enterococo faecalis (E. faecalis) é considerado arriscado.

B. longo foi descoberto que vinha do intestino da mãe durante o parto, no entanto, a equipe descobriu que B. breve não foi transmitido desta forma⁶. A equipe também descobriu que B. breve foi geneticamente adaptado para utilizar totalmente os nutrientes encontrados no leite materno e pode bloquear patógenos potencialmente prejudiciais que colonizam o intestino dos bebês.

Cerca de 85 por cento dos bebês estudados foram amamentados nas primeiras semanas de vida. Os pesquisadores descobriram que a amamentação versus a alimentação com fórmula não pareceu influenciar o tipo de bactéria pioneira no intestino do bebê, no entanto, o uso de antibióticos não⁷. Os pesquisadores destacam que outros fatores, como a idade materna e quantas vezes a pessoa deu à luz, também podem desempenhar um papel, mas mais pesquisas são necessárias para investigar isso e o impacto nos resultados de saúde a longo prazo.

Eles também mostraram que uma bactéria comumente encontrada em probióticos infantis comerciais, conhecida como Bifidobacterium longum subsp. infantil (B. infantil) não foi uma bactéria pioneira e é rara em crianças do Reino Unido. Esta descoberta está alinhada com pesquisas de outros países industrializados ocidentais que também mostram uma falta de ocorrência natural B. da criança nos primeiros microbiomas infantis^2,3 e sugere que B. breve poderia ser um probiótico natural mais eficaz.

O Dr. Yan Shao, primeiro autor do Wellcome Sanger Institute, disse: “Se pensarmos no intestino de um recém-nascido como um ecossistema que começa a se estabelecer desde o nascimento, havia muito pouco conhecimento sobre quais e como os micróbios plantam as primeiras sementes para se estabelecerem antes das descobertas do UK Baby Biome Study. Ao analisar as informações genômicas de alta resolução de mais de 1.200 bebês, identificamos três bactérias pioneiras que impulsionam o desenvolvimento da microbiota intestinal, permitindo-nos agrupá-las em perfis de microbioma infantil. Ser capaz de ver a composição desses ecossistemas e como eles diferem é o primeiro passo no desenvolvimento de intervenções personalizadas eficazes para ajudar a manter um microbioma saudável.”

A Professora Louise Kenny, Investigadora Principal do estudo Children Growing up in Liverpool da Universidade de Liverpool, disse: “As decisões sobre o modo de parto e amamentação são complexas e pessoais, e é importante notar que não existe uma abordagem única para todos quando se trata das melhores opções para você e seu bebê. Também é importante notar que ainda temos uma compreensão incompleta de como o papel do modo de parto e dos diferentes métodos de alimentação infantil influenciam o desenvolvimento do microbioma e como isso impacta a saúde posterior. É por isso que esta pesquisa é vital. Devemos continuar a encontrar novas maneiras de garantir que todas as crianças sejam apoiadas para ter o melhor começo de vida possível.”

O professor Nigel Field, coautor do estudo da UCL, disse: “Embora nosso estudo tenha selecionado três bactérias pioneiras como importantes para o desenvolvimento do microbioma dos bebês, ainda precisa ser determinado se e como diferentes bactérias pioneiras afetam a saúde e as doenças, tanto na infância quanto mais tarde na vida. O UK Baby Biome Study está acompanhando ativamente os participantes para dar pistas sobre isso, e agora coortes ainda maiores são necessárias para investigar o papel do microbioma infantil na saúde.”

Dr. Trevor Lawley, autor sênior do Wellcome Sanger Institute, disse: “O desenvolvimento do microbioma no início da vida de uma pessoa pode ter enormes implicações para ela mais tarde. Também é um momento em que o uso de probióticos infantis pode ser altamente eficaz, se soubermos quais bactérias são importantes e relevantes para as populações-alvo. Nosso estudo destaca uma bactéria pioneira extremamente benéfica que pode digerir completamente o leite materno e proteger o recém-nascido contra micróbios nocivos. Isso tem o potencial de ser um probiótico natural altamente eficaz, pois já pode se estabelecer no intestino da criança, e espero que nosso estudo de acesso aberto incentive a seleção racional de cepas probióticas e o desenvolvimento de novas terapêuticas baseadas em microbioma, construídas com base em pesquisa genômica.”

Os pesquisadores gostariam de agradecer às famílias participantes por seu tempo e contribuição ao Estudo do Bioma Bebê e às parteiras pesquisadoras dos hospitais de recrutamento.

1. O estudo UK Baby Biome é um estudo de coorte de nascimentos em larga escala no Reino Unido e um biobanco, com acompanhamento longitudinal por meio de vinculação eletrônica de dados de saúde. Ele visa entender como as interações entre microrganismos, o sistema imunológico e fatores clínicos, sociais e comportamentais durante a gravidez e o início da vida influenciam a saúde e a doença posteriores. Amostras de fezes foram coletadas de recém-nascidos e mães, juntamente com swabs vaginais das mães e sangue do cordão umbilical. Financiado pela Wellcome, foi uma colaboração entre o Wellcome Sanger Institute, a UCL, a University of Birmingham e hospitais colaboradores.
2. Ennis, D., Shmorak, S., Jantscher-Krenn, E. Yassour, M. (2024) Quantificação longitudinal de Bifidobacterium longum subsp. infantis revela colonização tardia no intestino infantil independente da composição do HMO do leite materno. Comunicações da Natureza. DOI: 10.1038/s41467-024-45209-y
3. Casaburi, G. e outros. (2021) Insights metagenômicos da estrutura e função da comunidade do microbioma infantil em vários locais nos Estados Unidos. Relatórios científicos. DOI: 10.1038/s41598-020-80583-9
4. Pesquisadores e colaboradores do Sanger Institute estão construindo o conjunto de dados mais detalhado sobre o desenvolvimento do microbioma no mundo para desbloquear novos insights sobre a saúde humana, focando especificamente em como o microbioma impacta a saúde mental. Este projeto, chamado ‘Microbes, Milk, Mental Health and Me’ faz parte do novo estudo Children Growing Up in Liverpool (C-GULL). Financiado pela Wellcome, este estudo rastreará a saúde de 10.000 bebês e suas famílias, desde o início da gravidez até a infância. Ele visa desvendar as interações complexas entre genética, ambiente e exposições no início da vida em resultados de saúde a longo prazo e busca explorar como fatores como o microbioma intestinal infantil e a alimentação no início da vida afetam o desenvolvimento do cérebro, o comportamento, as emoções e a saúde mental mais tarde na vida.
5. O estudo anterior analisou 1.679 amostras de bactérias intestinais de quase 600 bebês saudáveis ​​e 175 mães. Ele descobriu que bebês nascidos de parto normal têm bactérias intestinais diferentes daqueles nascidos por cesárea. Ele mostrou que bebês nascidos de parto normal obtiveram a maioria de suas bactérias intestinais do intestino de suas mães, não de sua vagina, como se pensava anteriormente. Bebês nascidos por cesárea não adquiriram as bactérias de suas mães e, em vez disso, tiveram mais bactérias associadas a ambientes hospitalares. Os pesquisadores descobriram que as diferenças nas bactérias intestinais entre bebês nascidos de parto normal e cesárea se estabilizaram em grande parte até 1 ano de idade.
6. Enquanto B. longo foi descoberto que vinha do intestino da mãe durante o parto, B. breve não foi transmitida dessa forma. Este estudo não identificou a fonte exata de transmissão dessa bactéria, no entanto, os pesquisadores sugerem que ela poderia ter sido de outra área da mãe, por exemplo, o microbioma da pele. Também foi descoberto que era mais comum em crianças cujas mães se identificaram como asiáticas.
7. Este estudo sugere que o uso de antibióticos aumenta a chance de E. faecalis colonizando intestinos infantis, no entanto, não está claro se isso tem algum impacto na saúde a longo prazo. O perfil de um microbioma de recém-nascido e o desenvolvimento de tratamento probiótico personalizado podem beneficiar bebês com esse perfil de microbioma.

O Dr. Trevor Lawley também é cofundador e diretor científico da Microbiotica, uma empresa biofarmacêutica pronta para uso clínico, especializada no desenvolvimento de produtos bioterapêuticos vivos de precisão com produtos líderes em imuno-oncologia e doença inflamatória intestinal..

Esta pesquisa foi financiada pela Wellcome e pelo Wellcome Sanger Institute.