A microbiota é o conjunto de microrganismos presentes em um determinado ambiente. O termo microbioma refere-se ao meio ambiente, incluindo a totalidade de todos os microrganismos (bactérias, eucariotes, arqueia e vírus) e seus genomas e as condições ambientais presentes no meio ambiente. 

O tratamento com antibióticos altera a composição e a magnitude das espécies de microbiota. No geral, os antibióticos reduzem a diversidade das espécies e incluem a perda de taxas funcionais importantes, resultando em mudanças no metabolismo, aumentando a suscetibilidade do intestino à colonização de patógenos e estimulando a resistência a antibióticos bacterianos.

Após o tratamento, a restauração da diversidade leva em torno de 1 mês em crianças e 1,5 meses em adultos. Neste segundo grupo, dependendo do antibiótico admininstrado, pode ocorrer aumento da prevalência de certas espécies de Enterobacteriaceae junto a uma diminuição de espécies produtoras de butirato.

Tratamentos com antibióticos são bem sucedidos na eliminação das espécies suscetíveis a antibióticos. No entanto, bactérias resistentes a antibióticos normalmente se multiplicam e tomam seu lugar. A carga microbiana total tem sido observada para aumentar após o tratamento com antibióticos, apesar da diminuição da diversidade de espécies. Em um estudo de pacientes tratados com antibióticos de amplo espectro, a carga microbiana em amostras fecais foi aumentada duas vezes ao longo de sete dias após o tratamento com b-lactams, com uma proporção aumentada de Bacteroidetes para Firmicute.

Além disso, a metabolização das drogas ocorre no intestino devido à posse de grandes quantidades de enzimas citocromáticas P450 (CYP). Estas são responsáveis por catalisar as reações do metabolismo da fase um e da fase dois. Em resposta à terapia antibiótica oral, ocorrem mudanças na microbiota intestinal, especificamente em relação à abundância relativa de bacteroides e bifidobacterium, resultando em um crescimento de C. difficile.

De modo similar, o uso excessivo de antibióticos pode afetar negativamente tanto a proliferação quanto a apoptose das células intestinais, que variam de enterócitos a células endócrinas. Isso resulta na liberação de proteínas intracelulares, marcadores úteis de desregulação do microbioma intestinal. Em um estudo da microbiota intestinal de 1135 participantes, os pesquisadores encontraram uma conexão entre o microbioma e diferentes fatores hospedeiros; especificamente, a cromogranina fecal A foi associada com a presença de uma determinada espécie de micróbio.

Em um estudo realizado na Finlândia, crianças entre dois e sete anos de idade foram submetidas ao tratamento com macrolídeos, uma classe de antibióticos que inclui eritromicina, roxitromicina, azitromicina e claritromicina. Este tratamento esteve associado a uma mudança na composição da flora intestinal que persistiu a longo prazo. Essa mudança resultou em uma mudança no metabolismo intestinal humano; isso foi observado quando as crianças sob tratamento de macrolídeos foram comparadas a um grupo de tratamento não antibiótico.

Entre as crianças que não foram expostas a antibióticos, observou-se a abundância de Collinsella, Lactobacillus e Anaerostipes; essas populações foram menores naqueles tratados com antibióticos. Outras mudanças observadas nas populações microbianas incluem a redução da diversidade e maturidade da microbiota ao longo de dois anos. Além disso, algumas populações retornaram mais rápido do que outras, com Bacteroides e Bifidobacterium se recuperando para o status pré-antibiótico dentro de um ano após a administração de macrolídeos.

Curiosamente, as crianças que receberam antibióticos experimentaram infecções bacterianas com maior frequência em relação às que não o fizeram; isso se deve à interdependência da inter-relação de micróbios no intestino; a remoção de grandes quantidades de bactérias resulta na diminuição geral na função de bactérias commensais.

> O Impacto dos Antibióticos na Microbiota Intestinal Pré e Pós-Nascimento

A transmissão de cepas resistentes a antibióticos da mãe para o bebê é atualmente subestudada. No entanto, sabe-se que a programação do sistema imunológico é fortemente influenciada pelas bactérias que primeiro colonizam o intestino. Esta forma de colonização é chamada de transmissão vertical. O mecanismo vertical de transferência de cepas resistentes a antibióticos ocorre durante o nascimento placentário e vaginal, através do leite materno, e a transferência de cepas no útero.

A exposição a antibióticos em uma coorte de 12.422 neonatos mostrou um ganho de altura e peso entre meninos com maior índice de massa corporal. Em ambos os sexos, houve diminuição da diversidade de bifidobacterium fecal. Um estudo de acompanhamento usando experimentos de modelos de camundongos em que a transferência microbiana fecal de crianças expostas a antibióticos impactou o crescimento. Isso foi associado à diminuição dos axônios talocortical, ao baixo crescimento de axônios talâmicos e à tallamocorticogênese – isso demonstrou que a exposição a antibióticos maternos em recém-nascidos poderia impactar negativamente o neurodesenvolvimento fetal.

A inflamação pulmonar alérgica na prole também está fortemente associada à exposição a antibióticos pré-natais. A anafilaxia induzida é comum no desenvolvimento do sistema imunológico neonatal como consequência da exposição à ampicilina de amplo espectro. Nesses casos, a deficiência de células reguladoras T ocorre porque o sistema imunológico não pode gerar células T CD4+. Portanto, ocorrem respostas desreguladas de Th1.

> Os efeitos imunomodulatórios dos antibióticos na microbiota intestinal

Há uma relação bidirecional entre o microbioma intestinal e antibióticos. Além dos efeitos diretos, os antibióticos podem exercer efeitos indiretos.

Como consequência da disbiose da microbiota intestinal, o sistema imunológico é interrompido. Tanto estudos in vitro quanto ex vivo demonstraram que o tratamento de curto prazo com antibióticos de amplo espectro pode afetar as respostas imunes humorais e celulares.

Além disso, alguns antibióticos têm efeitos imunomodulatórios, bem como atividade antimicrobiana. Por exemplo, um estudo demonstrou que macrolídeos como a claritromicina podem induzir armadilhas extracelulares in vitro e in vivo de neutrófilos (NETs). Os NETs são redes de fibras extracelulares, compostas principalmente de DNA de neutrófilos, que ligam patógenos.

Além disso, a influência dos antibióticos na diversidade bacteriana intestinal e no abuso a longo prazo também tem sido identificada como fator de risco para o desenvolvimento de distúrbios metabólicos. Em um modelo animal experimental, houve uma correlação entre a perda da diversidade de microbioma intestinal induzida por antibióticos e aterosclerose aumentada. Especificamente, isso foi impulsionado por uma redução em Bacteroidetes e Clostridia.

A microbiota intestinal é uma comunidade complexa organizada em torno de redes de lançamento de interdependências metabólicas. Um corpo de pesquisa bem estabelecido demonstra que a microbiota intestinal é vital para o desenvolvimento normal e o funcionamento do corpo humano. É especialmente funcional na maturação do sistema imunológico adaptativo. Os antibióticos podem resultar em várias consequências negativas na microbiota intestinal, da redução da diversidade de espécies, alteração na atividade metabólica e na seleção de organismos resistentes a antibióticos, resultando em efeitos a jusante, como diarreia associada a antibióticos e infecções recorrentes de C difficile.

Há também evidências de que a exposição precoce a antibióticos pode impactar sistemas gastrointestinais, imunológicos e neurocognitivos. Isso é problemático devido ao aumento do uso de antibióticos, o que sugere um aumento futuro na prevalência de condições agudas. Para enfrentar esse desafio, é necessário continuar a pesquisar sobre a composição e função da microbiota intestinal.