Akkermansia: do oceano ao intestino e um kit antigo para degradar açúcares

Cientistas têm dedicado anos ao estudo de uma das bactérias mais benéficas do intestino, associando-a a níveis de açúcar no sangue mais saudáveis e a uma melhor saúde metabólica.

Durante muito tempo, os investigadores partiram do princípio de que essas capacidades surgiam no interior do intestino dos animais.

No entanto, um novo estudo realizado na Alemanha indica que a história das nossas bactérias intestinais poderá ter começado num lugar bem mais antigo - no oceano.

Os cientistas identificaram parentes marinhos dessa mesma bactéria a usar ferramentas moleculares quase idênticas para degradar açúcares complexos existentes na água do mar.

Os resultados sugerem que o micróbio intestinal pode ter herdado as suas características distintivas de antepassados aquáticos muito antigos.

O micróbio por detrás do entusiasmo

O microrganismo em causa é Akkermansia, um género que conquistou uma reputação sólida na investigação sobre saúde metabólica.

A sua espécie mais conhecida, Akkermansia muciniphila, vive no intestino humano alimentando-se de mucina - o gel escorregadio e rico em açúcares que reveste a parede intestinal.

Essa alimentação parece trazer benefícios. Num ensaio de 2019 com participantes com excesso de peso e alterações na glicemia, observaram-se melhorias reais no controlo do açúcar no sangue após três meses.

Ainda assim, os investigadores continuam a tentar perceber com exactidão de que forma este micróbio gera esses efeitos.

Olhar para lá do intestino

O Dr. Luis Humberto Orellana Retamal é ecólogo microbiano e dirige o Ecological Genomics Group no Max Planck Institute for Marine Microbiology (MPIMM), em Bremen, na Alemanha.

O Dr. Orellana Retamal levantou a hipótese de que as características que tornam este micróbio tão bem-sucedido no intestino poderiam ser úteis noutro contexto totalmente diferente. A sua equipa decidiu investigar.

Para isso, analisaram cerca de 250.000 conjuntos de dados de ADN recolhidos de intestinos de animais, oceanos, lagos e rios, à procura de parentes de Akkermansia.

As bactérias apareceram praticamente em todo o lado. O mais inesperado foi verificarem que também prosperavam em água do mar.

Bactérias do oceano evoluíram no intestino

No intestino, Akkermansia utiliza a mucina como alimento. Já no oceano aberto, os seus primos marinhos consomem fucoidano, um açúcar complexo libertado por algas castanhas e por kelp.

Aqui surge a parte surpreendente: mucina e fucoidano são quimicamente aparentados - ambos são cadeias de açúcares complexas e difíceis de digerir, construídas sobre uma espinha dorsal molecular semelhante.

E as bactérias que os degradam não são apenas parecidas entre si. Fazem o mesmo trabalho com a mesma “maquinaria”. Tudo indica que recorrem ao mesmo sistema central para captar e decompor o que comem.

“Encontrámos uma semelhança impressionante entre as bactérias Akkermansia no nosso intestino e no oceano”, afirmou o Dr. Orellana Retamal. Em ambos os casos, os grupos estavam a realizar a mesma bioquímica.

A mesma maquinaria bacteriana

A peça-chave deste equipamento é um apêndice minúsculo, semelhante a um pêlo, na superfície celular, que se prende a estes açúcares complexos.

Tanto as espécies marinhas como as intestinais o produzem. Em ambas as linhagens, os genes responsáveis surgem organizados da mesma forma no genoma.

Este último ponto é a descoberta nova. O agrupamento de genes envolvido na captação de mucina só foi descrito recentemente em A. muciniphila.

Até agora, ninguém tinha reparado que os parentes marinhos transportam o mesmo “projecto” - a mesma arquitectura, mas com enzimas de afinação diferentes, adaptadas a fontes alimentares distintas.

Antes de a vida passar para terra

A implicação é que Akkermansia muciniphila não criou do zero o seu modo de vida intestinal. Pelo contrário, terá herdado grande parte desse conjunto de capacidades de um passado mais antigo e mais húmido.

“Esta semelhança sugere que estas bactérias não se reinventaram quando colonizaram pela primeira vez o intestino, mas que, em vez disso, provavelmente adaptaram um conjunto de ferramentas existente que já estava disponível”, disse Orellana Retamal.

Dito de outra forma, um antepassado aquático, já especializado em partir açúcares resistentes provenientes de algas, acabou por passar para os animais. A química do revestimento intestinal era suficientemente familiar. As ferramentas já lá estavam.

Bactérias do oceano retêm carbono

Há ainda o lado oceânico desta história. O fucoidano é conhecido por ser extremamente difícil de degradar. A maioria dos micróbios marinhos não o consegue utilizar.

Por esse motivo, o fucoidano libertado pelas algas pode derivar para águas profundas e permanecer lá durante séculos, retendo carbono fora da atmosfera.

Um artigo de 2022 sobre a exportação de carbono por algas castanhas descreveu exactamente esse percurso.

Os novos resultados juntam Akkermansia e os seus parentes à lista curta de bactérias capazes de quebrar o fucoidano. E essa lista é curta por uma razão.

Para confirmar que estas bactérias consomem fucoidano na natureza, a equipa fez algo directo: adicionou fucoidano marcado com fluorescência a amostras de água do mar e observou o que acontecia. As células marinhas captaram-no.

Novas pistas para probióticos

Pela primeira vez, o mesmo sistema molecular que permite a um micróbio intestinal melhorar a saúde metabólica em humanos foi associado a parentes marinhos que fazem, na prática, o mesmo trabalho em águas totalmente diferentes.

Para a investigação em probióticos, isto abre um novo lugar para procurar. Parentes marinhos podem conter variantes enzimáticas úteis para conceber terapias de próxima geração dirigidas à inflamação intestinal, à obesidade ou à diabetes.

Do ponto de vista da ciência dos oceanos, os dados acrescentam um grupo de bactérias antes negligenciado aos cálculos sobre como o carbono circula nos ecossistemas marinhos - e quanto dele permanece enterrado.

Dois mundos muito distintos estão a recorrer ao mesmo conjunto de ferramentas antigo. Esse kit evoluiu muito antes de os oceanos e os intestinos dos animais assumirem a forma moderna, e continua a ajudar estas bactérias a prosperar hoje.

O estudo completo foi publicado na The ISME Journal.