A microbiota intestinal e o exercício: efeitos na saúde cardiometabólica

O diabetes mellitus é um fator de risco significativo para complicações cardiovasculares. O exercício físico traz benefícios sistêmicos para o corpo, reduzindo os riscos de doenças crônicas e mortalidade prematura. Além disso, ele é capaz de aliviar uma variedade de anormalidades cardiovasculares e metabólicas, particularmente resistência à insulina, hiperlipidemia, inflamação crônica de baixo grau e disfunção vascular.

Considerada um “órgão endócrino invisível”, a microbiota intestinal é crítica para o metabolismo e homeostase do hospedeiro. A sua perturbação, ou disbiose, altera o perfil de substâncias derivadas do intestino, contribuindo significativamente para a desregulação do sistema imunológico e inflamação crônica, implicando no desenvolvimento de diversas doenças. Em humanos, acredita-se que o exercício enriquece a diversidade da microbiota intestinal, aumentando a abundância de bactérias produtoras de ácidos graxos de cadeia curta (AGCC), em particular.

Devido à estreita conexão entre intestino e vasos, é razoável postular que o exercício físico pode alterar indiretamente a função vascular por meio da microbiota intestinal. Para estudar os benefícios da atividade física sobre a vasculatura, Cheng e colaboradores realizaram o transplante de microbiota fecal (TMF) de doadores exercitados para camundongos sedentários para ver se a microbiota intestinal exercitada sozinha é suficiente para proporcionar benefícios vasculares.

Camundongos diabéticos (db/db) e não diabéticos (db/m+) com deficiência de receptor de leptina foram submetidos a exercício em esteira por 8 semanas, durante as quais foi realizado paralelamente o transplante de microbiota fecal (TMF) de camundongos treinados para os diabéticos sedentários (db/db). A função endotelial, a homeostase da glicose, o desempenho físico e a sinalização vascular dos camundongos receptores foram avaliados. Estresses vasculares e intestinais, incluindo inflamação, estresse oxidativo e estresse no retículo endoplasmático (RE), foram investigados. A análise de sequenciamento de RNA foi realizada em tecidos aórticos e intestinais dos camundongos. Os perfis da microbiota intestinal dos camundongos receptores foram avaliados por sequenciamento metagenômico.

Para estudar os efeitos da microbiota exercitada na vasculatura e no metabolismo de camundongos sedentários, os autores realizaram o TMF a partir de diferentes grupos de camundongos doadores (n = 20 por grupo): sedentários não diabéticos (Sed db/m+), sedentários diabéticos (Sed db/db), exercitados não diabéticos (Ex db/m+) e exercitados diabéticos (Ex db/db) para camundongos diabéticos sedentários (Todos db/db), constituindo 4 grupos de camundongos receptores (n = 20 por grupo): Sed db/m+-R, Ex db/m+-R, Sed db/db-R e Ex db/db-R.

O transplante de microbiota exercitada para camundongos diabéticos sedentários induziu melhorias metabólicas e vasculares por meio da conexão intestino-vascular. A microbiota exercitada conferiu certos benefícios cardiometabólicos da atividade física. Além disso, o TMF associado ao exercício melhorou a homeostase da glicose, o desempenho físico e a função endotelial em camundongos diabéticos sedentários. Além disso, a microbiota exercitada mitigou estresses vasculares e intestinais e induziu mudanças microbianas em camundongos diabéticos. Adicionalmente, aumentou a integridade intestinal, reduzindo a entrada de fatores prejudiciais, como endotoxinas, na circulação do hospedeiro, assim como a inflamação sistêmica em camundongos diabéticos. Ela também enriqueceu fatores benéficos como GLP-1, ácidos graxos de cadeia curta (SCFAs) e miR-181b nos hospedeiros, trazendo benefícios cardiometabólicos. Por fim, a microbiota exercitada de doadores magros demonstrou uma maior eficácia terapêutica sobre anormalidades cardiometabólicas durante a diabetes.

Os TMF de diferentes doadores mostraram provocar efeitos benéficos no metabolismo e na vasculatura do hospedeiro em diferentes graus na seguinte ordem: Ex db/m+-R > Sed db/m+-R > Ex db/db-R. O transplante de doadores magros sedentários (camundongos Sed db/m+) já poderia mitigar anormalidades cardiometabólicas em camundongos diabéticos, consistente com relatos anteriores que mostraram que o TMF de magros para obesos melhorou a sensibilidade à insulina em receptores humanos com síndrome metabólica. A ligeiramente maior ingestão alimentar em camundongos db/db exercitados pode resultar de uma alimentação compensatória após o exercício. Notavelmente, o TMF associado ao exercício não aumentou a quantidade de ingestão de alimentos nos camundongos receptores, implicando que a microbiota exercitada teoricamente não causa alimentação compensatória, uma vez que os camundongos receptores não realizaram efetivamente exercícios.

Além disso, foi observado que o TMF associado ao exercício, mesmo sem aumentar o fluxo sanguíneo em camundongos receptores, ainda poderia melhorar a função vascular em diferentes artérias, reduzir a pressão arterial e suprimir estresses vasculares. Esses achados implicam que a microbiota exercitada pode melhorar a função endotelial por meio de um mecanismo indireto e independente do fluxo sanguíneo, como a alteração de fatores derivados do intestino e do sangue, onde esses fatores são potencialmente responsáveis pela ativação dos eixos de sinalização.

Embora o exercício crônico e o TMF associado ao exercício tenham suprimido os níveis de ROS na vasculatura, eles não suprimiram nem promoveram significativamente o estresse oxidativo nos intestinos. A intensidade e a duração do exercício correspondem a diferentes capacidades de modulação de ROS. O exercício agudo induziu estresse oxidativo no intestino, causando danos intestinais, enquanto o crônico regular foi associado a adaptações de defesa antioxidante para o equilíbrio redox, mantendo a integridade intestinal.

Por outro lado, o estresse do retículo endoplasmático (RE) intestinal e a inflamação foram significativamente suprimidos após o exercício crônico e o TMF associado ao exercício, indicando mecanismos de modulação diferencial entre estresse oxidativo, o do ER e inflamação entre a vasculatura e o intestino.

Em relação ao diabetes e a disbiose, os resultados demonstraram que o TMF associado ao exercício enriqueceu a diversidade microbiana e aumentou a abundância de gêneros bacterianos produtores de ácidos graxos de cadeia curta (SCFAs), nomeadamente Roseburia e Lachnospiraceae. No entanto, dependendo da espécie do hospedeiro, do histórico genético e das condições de doença e tratamento (por exemplo, diferentes modalidades de treinamento físico), os gêneros e espécies dos microrganismos podem ser bastante distintos. Apesar de diferentes subgrupos de bactérias produtoras de SCFAs serem enriquecidos, a Roseburia, produtora de butirato, foi consistentemente encontrada enriquecida, sugerindo o seu papel potencialmente crítico na mediação dos efeitos induzidos pelo exercício.

Os autores observaram que tanto o exercício crônico quanto a microbiota exercitada foram capazes de reduzir a permeabilidade intestinal e retardar a endotoxemia para combater a inflamação sistêmica e a disfunção vascular diabética. A inflamação intestinal suprimida devido à alteração da microbiota induzida pelo exercício pode contribuir parcialmente para a melhoria da integridade intestinal. A redução da endotoxemia potencialmente atenua a disfunção endotelial e a inflamação vascular.

O estudo demonstrou que a microbiota intestinal de doadores treinados pode melhorar anormalidades vasculares e metabólicas em camundongos diabéticos sedentários, estendendo assim o mecanismo da atividade física sobre a saúde. A microbiota exercitada atenua danos e estresses nos tecidos intestinais e altera fatores derivados do intestino e da circulação sanguínea para exercer benefícios vasculares e metabólicos. As descobertas abrem novas oportunidades terapêuticas contra doenças cardiometabólicas ao direcionar a conexão intestino-vascular.