A diarreia foi uma das principais causas de morte entre crianças menores de 5 anos em meados do século 20, matando cerca de 4,5 milhões de crianças anualmente. Embora a terapia de reidratação oral tenha reduzido muito a mortalidade, ela não previne a infecção. Milhões de crianças em países de baixa e média renda ainda sofrem episódios repetidos de diarreia, enfraquecendo seus corpos e deixando-os vulneráveis ​​à desnutrição e crescimento atrofiado, bem como outras infecções.

Pesquisadores da Escola de Medicina da Universidade de Washington, em St. Louis, descobriram como alguns tipos de bactérias E. coli causadoras de diarreia danificam os intestinos, levando à desnutrição e ao retardo de crescimento. Por meio de estudos em células humanas e camundongos, eles também mostraram que a vacinação contra uma toxina produzida por essas bactérias pode proteger camundongos infantis de danos intestinais.

As descobertas sugeriram que uma vacina contra esse tipo de E. coli poderia impulsionar os esforços globais para garantir que todas as crianças não apenas cheguem aos 5 anos de idade, mas também prosperem. O estudo foi publicado recentemente na revista Nature Communications.

“Idealmente, gostaríamos de ter uma vacina que prevenisse a diarreia aguda, que ainda mata meio milhão de crianças por ano, e que também protegesse contra efeitos de longo prazo, como a desnutrição, que talvez seja a maior parte do problema agora,” disse o autor sênior James M. Fleckenstein, MD, professor de medicina e de microbiologia molecular. “Quando as crianças ficam desnutridas, o risco de morrer por qualquer causa aumenta. A Organização Mundial da Saúde está decidindo como priorizar vacinas para crianças em países de baixa e média renda, e acho que esses dados sugerem que vacinar crianças contra diarreia por E. coli pode ser extremamente benéfico em lugares que lutam contra isso.”

Fleckenstein estuda um tipo de E. coli conhecida como E. coli enterotoxigênica, ou ETEC - assim chamada pelas duas toxinas que produz - e seus efeitos em crianças que vivem onde a bactéria corre solta. Ela é uma causa comum de diarreia em todo o mundo, mas as cepas encontradas nos EUA e em outros países de alta renda normalmente não carregam as mesmas toxinas que as dos países de baixa e média renda. E isso pode fazer toda a diferença.

Um estudo de 2020 de Fleckenstein e Alaullah Sheikh, Ph.D. - então pesquisador de pós-doutorado no laboratório de Fleckenstein e agora instrutor de medicina - indicou que uma das duas toxinas da ETEC, a toxina lábil ao calor, faz mais do que desencadear um caso de corrida. A toxina também afeta a expressão gênica no intestino, aumentando os genes que ajudam a bactéria a aderir à parede intestinal.

Como parte do estudo mais recente, Fleckenstein e Sheikh descobriram que a toxina suprime todo um conjunto de genes relacionados ao revestimento do intestino, onde os nutrientes são absorvidos. A chamada borda em escova do intestino é composta de projeções microscópicas, semelhantes a dedos, chamadas microvilosidades, que são compactadas sobre a superfície do intestino como cerdas em uma escova. Quando Fleckenstein e Sheikh aplicaram a toxina em aglomerados de células intestinais humanas, a borda em escova se desintegrou.

“Em vez de serem bonitos, firmes e eretos com milhares de microvilosidades por célula, eles são curtos, flexíveis e esparsos, como se você tivesse arrancado a maioria das cerdas e o que sobrou fosse meio esfarrapado”, disse Sheikh, que liderou os estudos de 2020 e atuais. “Isso por si só teria um impacto negativo na capacidade do corpo de absorver nutrientes. Mas, além disso, descobrimos que os genes relacionados à absorção de vitaminas e minerais específicos – principalmente vitamina B1 e zinco – também foram regulados negativamente. Isso poderia explicar algumas das deficiências de micronutrientes que vemos em crianças repetidamente expostas a essas bactérias”.

Crianças em países de baixa e média renda tendem a ter diarreia repetidas vezes, e o risco de desnutrição e retardo de crescimento aumenta a cada surto. Estudando camundongos infantis, os pesquisadores descobriram que uma única infecção com E. coli produtora de toxina foi suficiente para danificar a borda da escova, enquanto infecções repetidas levaram a danos intestinais extensos e retardo de crescimento. Filhotes infectados com uma cepa de E. coli que não possui a toxina não apresentaram tais danos intestinais ou retardo de crescimento.

Se a toxina é o problema, uma resposta imunológica neutralizando a toxina pode prevenir os efeitos de longo prazo, argumentaram Fleckenstein e Sheikh. Para descobrir, eles vacinaram camundongos lactantes com a toxina. Camundongos lactentes são muito jovens para serem imunizados, mas suas mães vacinadas produzem anticorpos que passam para os filhotes através do leite materno. Os pesquisadores descobriram que os intestinos de camundongos bebês de mães vacinadas pareciam saudáveis, sugerindo que a vacinação pode proteger contra danos intestinais que levam à desnutrição.

“Este é um argumento para desenvolver uma vacina para este tipo de E. coli”, disse Fleckenstein. “Existem consequências para toda a vida de se infectar repetidamente na infância. A vacinação combinada com os esforços para melhorar o saneamento e o acesso à água potável pode proteger as crianças dos efeitos a longo prazo e dar-lhes uma chance melhor de ter uma vida longa e saudável”.