Contrações espontâneas do trato digestivo desempenham um papel importante em quase todos os animais, e garantir funções intestinais saudáveis. De simples invertebrados a humanos, existem padrões de movimento consistentemente semelhantes, por meio das quais as contrações rítmicas dos músculos facilitam o transporte e a mistura do conteúdo intestinal. Essas contrações, conhecido como peristaltismo, são essenciais para o processo digestivo. Com várias doenças do trato digestivo, como doenças inflamatórias intestinais graves em humanos, há interrupções no peristaltismo normal. A data, muito pouca pesquisa explorou os fatores subjacentes ao controle dessas contrações. Agora, pela primeira vez, uma equipe de pesquisa do grupo de trabalho Biologia Celular e do Desenvolvimento (Bosch AG) no Instituto Zoológico da Universidade de Kiel (CAU) conseguiu provar que a colonização bacteriana do intestino desempenha um papel importante no controle das funções peristálticas.

Os cientistas publicaram seus resultados ontem - derivados do exemplo dos pólipos de água doce Hydra - na última edição da Relatórios Científicos .

Os gatilhos para as contrações espontâneas normais do tecido muscular são as chamadas células marcapasso do sistema nervoso. Em um ritmo específico e sem qualquer estimulação externa, eles emitem impulsos elétricos, que finalmente alcançam os músculos lisos da parede intestinal, e fazer com que eles se contraiam. Embora os impulsos ocorram por si próprios, sua frequência e intensidade, Contudo, estão sujeitos a influências externas. "O exemplo do pólipo de água doce simples Hydra nos mostrou que a colonização bacteriana do organismo pode afetar as contrações de sua cavidade digestiva. É mais provável que o façam modulando os sinais subjacentes do marcapasso, "disse o professor Thomas Bosch, chefe do estudo e porta-voz do Collaborative Research Center (CRC) 1182 "Origem e função dos metaorganismos". Ao contrário de outros organismos mais complexos, Hydra não tem intestino no verdadeiro sentido da palavra. Sua simples cavidade corporal assume, entre outras coisas, a função de um trato digestivo; o tecido circundante também exibe as contrações típicas associadas a intestinos mais desenvolvidos.

Para descobrir como o peristaltismo é regulado nos pólipos de água doce, os pesquisadores compararam a Hydra normal que teve colonização bacteriana típica com aquelas cujo microbioma foi completamente removido com um coquetel de antibióticos. Em comparação, esses organismos sem colonização bacteriana - também conhecidos como pólipos livres de germes - exibiram uma redução nas contrações pela metade. Ao mesmo tempo, o ritmo dos movimentos foi interrompido, e alguns dos intervalos entre as contrações foram muito mais longos. Assim, a ausência do microbioma típico em Hydra comprometeu os movimentos peristálticos na cavidade corporal.

Em uma etapa posterior, os cientistas restauraram a colonização bacteriana específica nos organismos livres de germes. Inicialmente, eles introduziram cada uma das cinco espécies bacterianas mais comuns encontradas no microbioma Hydra individualmente de volta aos pólipos estéreis. Descobriu-se que essa colonização bacteriana individual não tem efeito apreciável na frequência e no tempo das contrações. Apenas a reintrodução conjunta dos cinco principais representantes do microbioma levou a uma melhora acentuada no peristaltismo, embora mesmo assim, o padrão de contrações não foi totalmente normalizado. Interessantemente, um extrato produzido a partir da bactéria colonizadora teve uma influência positiva semelhante.

A partir dessas observações, a equipe de pesquisa de Kiel concluiu que apenas o microbioma natural Hydra - caracterizado por um equilíbrio entre as espécies bacterianas presentes - pode desempenhar um papel importante de marcapasso no peristaltismo. Eles descobriram que, nesse caso, certas moléculas secretadas pela bactéria podem intervir no mecanismo de controle das células marcapasso. Como tal, sinais bacterianos podem ter um efeito decisivo no padrão de contrações peristálticas espontâneas. "Pudemos demonstrar pela primeira vez que em nosso organismo modelo simples, o microbioma tem uma função indispensável na frequência e no tempo das contrações do tecido, "enfatizou Bosch.

Além disso, o exemplo do organismo modelo evolutivamente antigo Hydra nos mostra que o controle dos processos vitais de organismos multicelulares por seus simbiontes bacterianos já se originou muito cedo na evolução da vida, continuou Bosch. Esses resultados inovadores são especialmente promissores para a pesquisa médica:"A explicação fundamental da cooperação entre organismo e microbioma na regulação da peristalse nos ajudará no futuro a compreender o surgimento de doenças graves, que surgem da interrupção do movimento do intestino, "resumiu Bosch.