A barreira intestinal é um sistema dinâmico influenciado pela composição do microbioma intestinal e pela atividade das conexões intercelulares, reguladas por hormônios, componentes dietéticos, mediadores inflamatórios e o sistema nervoso entérico (SNE). Em condições fisiológicas, deve garantir o equilíbrio adequado entre a permeabilidade seletiva dos nutrientes dietéticos do lúmen intestinal para a circulação sistêmica e o ambiente interno, e a proteção do corpo contra a penetração de patógenos e componentes prejudiciais do ambiente externo. A absorção seletiva ocorre por meio do transporte intercelular ou transcelular, enquanto substâncias prejudiciais e resíduos são removidos através das fezes.

A violação da integridade da barreira intestinal e seu funcionamento impróprio pode resultar na passagem não controlada de componentes bacterianos, produtos de seu metabolismo e substâncias prejudiciais, levando assim à inflamação sistêmica. Esse comprometimento é denominado "intestino permeável". Essa condição leva ao desenvolvimento de várias condições patológicas, incluindo obesidade, doença hepática gordurosa não alcoólica (DHGNA), esteato-hepatite não alcoólica (NASH), cirrose hepática, neurodegeneração, doenças cardiovasculares, doença inflamatória intestinal, doença celíaca, síndrome do intestino irritável e várias condições autoimunes.

Portanto, manter a integridade da barreira intestinal tem um impacto abrangente na saúde humana, e diversos estudos foram conduzidos para compreender os mecanismos envolvidos na melhoria dessa. Neste contexto, Di Vincenzo e colaboradores (2023) exploraram o seu papel na condução da inflamação sistêmica, abordando as condições patológicas consequentes e as potenciais oportunidades terapêuticas.

O intestino humano é habitado por várias comunidades de microrganismos, dos quais aproximadamente 10¹³ células bacterianas foram globalmente referidas como "microbiota intestinal”. É composta predominantemente por cinco filos de bactérias: Firmicutes (60 a 80%), que inclui as classes de Clostridia, Bacilli e Negativicutes, Bacteroidetes, Verrucomicrobia, os Actinobacteria e em menor extensão as Proteobacteria; e um filo de arquéia, o Euryarchaeota.

Exerce um papel na digestão de polissacarídeos comuns, como degradação de glicosaminoglicanos e produção de ácidos graxos de cadeia curta (AGCCs), através da sintese de diferentes enzimas. Além disso, é uma fonte de aminoácidos essenciais e vitaminas como vitamina K, tiamina, folato, biotina, riboflavina e ácido pantotênico. Além disso, a microbiota intestinal está envolvida na manutenção da integridade da barreira epitelial intestinal, na proteção contra patógenos exógenos, na maturação do sistema imunológico intestinal do hospedeiro e no metabolismo de xenobióticos.

Uma microbiota saudável é caracterizada pela alta diversidade de taxas, alta riqueza gênica microbiana e um núcleo funcional estável do microbioma. Grandes mudanças nessa determinam um desequilíbrio promotor de doenças, referido como disbiose. As suas principais características são a redução da riqueza e diversidade microbiana e o crescimento de Proteobactérias produtoras de lipopolissacarídeos (LPS) Gram-negativos.

Além disso, é geralmente caracterizada por uma permeabilidade intestinal aumentada. Em condições fisiológicas, a translocação de um pequeno número de produtos bacterianos, como polissacarídeos de Bacteroides spp. ou bactérias filamentosas segmentadas aderentes à mucosa (SFB), é removida pela ação das células Th1 e Th17. Por outro lado, números elevados de bactérias invasoras exercem uma superativação dos receptores Toll-like (TLRs), levando à superexpressão de citocinas inflamatórias, com consequente dano epitelial e inflamação crônica. Isso tem sido associada tanto com o desenvolvimento quanto com a gravidade de um número crescente de doenças, como doenças inflamatórias intestinais (DII), obesidade, doenças metabólicas e distúrbios neurológicos.

As bifidobactérias demonstraram reduzir a inflamação em diferentes modelos in vivo. Elas melhoraram a função de barreira estabilizando claudinas 2 e 4 e as proteínas da junção de oclusão. Também exerceram propriedades antioxidantes e foram envolvidas na manutenção da integridade das microvilosidades intestinais, na promoção da produção de citocinas anti-inflamatórias, na estimulação da secreção de IgA e na maturação de células imunes.

Algumas espécies de Lactobacillus preveniram a disrupção da barreira através da regulação positiva de proteínas de junção. Em um modelo in vitro, a inoculação de L. rhamnosus GG (LGG) restaurou parcialmente a função da barreira intestinal, aumentou os níveis de Ocludina e E-caderina e reduziu a translocação bacteriana.

• Ácidos graxos de cadeia curta

Os ácidos graxos de cadeia curta (AGCCs) são produtos do metabolismo bacteriano, derivados da fermentação de fibras indigestíveis. Exercem múltiplas funções fisiológicas no intestino, estando envolvidos na manutenção da homeostase, na indução da função de barreira epitelial e na renovação das células epiteliais intestinais. Representam uma fonte de energia essencial para os colonócitos e a gluconeogênese hepática, também desempenhando um papel na regulação do metabolismo energético. Regulam a sensibilidade à insulina e aumentam a disponibilidade do peptídeo semelhante ao glucagon-1 no intestino. Estão envolvidos na síntese de mucina e na preservação da integridade da barreira intestinal, induzindo a montagem das junções de oclusão. Além disso, exercem um efeito imunomodulador através da estimulação dos receptores de ácidos graxos livres (FFAR).

As espécies de microbiota relacionadas ao aumento da produção de ácidos graxos de cadeia curta (AGCCs) que são consideradas ter propriedades anti-inflamatórias: Lachnospira, Lactobacillus, Akkermansia, Bifidobacterium, Roseburia, Ruminococcus, Faecalibacterium, Clostridium e Dorea.

• Lipopolissacarídeo e TLR4

O Lipopolissacarídeo (LPS) é um componente da membrana externa de bactérias Gram-negativas com propriedades pró-inflamatórias. Foi identificado como um fator contribuinte fundamental no início e na progressão da inflamação sistêmica de baixo grau.

O LPS tem múltiplos efeitos adversos na função intestinal, promovendo inflamação intestinal e interrompendo a organização das proteínas das junções de oclusão (OJ). Além disso, induz estresse oxidativo nas células epiteliais, falha mitocondrial e mitofagia.

A ação indireta do LPS envolve a resposta pró-inflamatória dependente do Receptor 4 Tipo Toll-Like (TLR4)-Cluster de Diferenciação 14 (CD14). O TLR4 é expresso em várias células imunes, como monócitos, macrófagos e células de Kupffer, mas também em células endoteliais, adipócitos e hepatócitos. A ativação do TLR4 desencadeia duas vias de sinalização que levam à produção de diferentes conjuntos de citocinas pró-inflamatórias. O TLR4 também pode ser estimulado por ácidos graxos saturados (SFA), mostrando um papel importante da própria dieta rica em gorduras na determinação da inflamação sistêmica.

• Ácidos biliares

Os ácidos biliares (ABs) são outro ator importante na modulação da permeabilidade intestinal e, portanto, indiretamente da inflamação sistêmica de baixo grau. Normalmente, sob condições fisiológicas, as células epiteliais intestinais são resistentes aos efeitos solubilizantes dos ABs. No entanto, em concentrações mais altas, como aquelas derivadas de uma dieta rica em gorduras, podem reduzir a integridade da barreira intestinal com suas propriedades detergentes, causando aumento da permeabilidade intestinal e, portanto, estresse oxidativo, dano ao DNA e produção de citocinas inflamatórias, como IL-6 e TNF-alfa, que promovem a inflamação.

A composição enriquecida de bile em ABs é outro mecanismo que pode estimular a permeabilidade intestinal. Essa composição alterada poderia ser o resultado de disbiose da microbiota intestinal, como a observada em pacientes com DII, e contribui para o desenvolvimento de inflamação intestinal.

• Sistema Endocanabinóide, Peptídeos Intestinais, Junções Estreitas e Permeabilidade Intestinal

O sistema endocanabinóide (EC) é um contribuinte importante para a regulação hedônica da ingestão de alimentos em mamíferos. Estudos demonstraram que também está envolvido na regulação da glicose e do metabolismo energético.

A disbiose intestinal, especialmente relacionada à obesidade ou dieta rica em gorduras, pode aumentar a atividade do EC, determinando assim um aumento da permeabilidade intestinal e consequente translocação do LPS.

Os peptídeos intestinais, como a grelina, o peptídeo intestinal vasoativo (VIP), a colecistocinina, o peptídeo 1 semelhante ao glucagon (GLP-1) e o peptídeo YY (PYY), são convencionalmente relacionados à regulação do apetite, motilidade intestinal e secreção. Estudos descobriram seu papel na tolerância imunológica da mucosa e na manutenção da integridade da barreira intestinal. Esses também mostraram exercer propriedades anti-inflamatórias, provavelmente devido à prevenção da translocação bacteriana no intestino pelo aumento da expressão de JO, à supressão de citocinas pró-inflamatórias liberadas por células T, monócitos e células dendríticas, e à prevenção da ativação e migração de macrófagos.

A microbiota comensal do intestino exerce uma relação simbiótica com o sistema imunológico ao manter uma homeostase não inflamatória. Este deriva de múltiplos mecanismos, como a barreira de muco que minimiza o contato entre a microbiota intestinal e as células epiteliais intestinais (CEIs), e a secreção de peptídeos antimicrobianos como lisozima, defensinas e imunoglobulina A. Apesar da ausência de inflamação, o sistema imunológico constantemente modula e exerce pressão sobre a microbiota intestinal; de fato, a ausência de um de seus componentes, como a imunoglobulina A, pode levar ao crescimento excessivo de bactérias anaeróbicas.

O receptor do tipo 5 do toll-like (TLR5) está envolvido na manutenção da homeostase da microbiota intestinal. A sua sinalização estimula a secreção de IL-8 e TNFα em células epiteliais e monócitos, e induz a expressão de IL-22 e IL-17 no epitélio. Vários estudos demonstraram que a sua inativação determina disbiose.

O receptor NOD2 regula a microbiota comensal do intestino, através da restrição do número total de bactérias e da limitação da colonização por patógenos, especialmente no íleo terminal. É expresso em monócitos e células de Paneth e suas polimorfias estão associadas à doença de Crohn.

O TGF-β é outra citocina anti-inflamatória, produzida não apenas por células T reguladoras, mas também por células dendríticas (CD), que contribuem para a manutenção da homeostase da microbiota intestinal. A sua ausência de TGF-β, de fato, promove disbiose, determinando o aumento de Enterobacteriaceae, especialmente E. coli.

A microbiota intestinal também desempenha um papel crucial na maturação do sistema imunológico inato, uma vez que as bactérias são uma força motriz nesse processo. De fato, a sua ausência determina uma função prejudicada de neutrófilos e CD, com redução da capacidade de eliminação de patógenos e secreção de interferon tipo I (IFN-I) e IL-15. Sem essa, até o desenvolvimento de células mieloides na medula óssea é retardado. Esse atraso afeta a capacidade de enfrentar infecções sistêmicas e aumenta a susceptibilidade a alergias.

A alteração da homeostase da microbiota intestinal também pode prejudicar a função do sistema imunológico. De fato, camundongos tratados com antibióticos no início do desenvolvimento mostram um aumento na produção de IL-4 e um número reduzido de células Treg, sendo mais suscetíveis à colite e asma. Portanto, entendemos a relação bidirecional entre microbiota intestinal e sistema imunológico e como o desequilíbrio de sua interação delicada aumenta o risco de distúrbios imunomediados.

As doenças inflamatórias intestinais (DII) são um grupo de distúrbios crônicos imunomediados com um curso recorrente que afetam o trato gastrointestinal, incluindo a colite ulcerativa (CU) e a doença de Crohn (DC). Embora a sua patogênese ainda não esteja clara, seu desenvolvimento é considerado como resultado de fatores genéticos, ambientais, microbiota intestinal, permeabilidade intestinal e resposta imunológica.

Estudos anteriores demonstraram que a permeabilidade intestinal alterada está presente, em pacientes assintomáticos, anos antes do desenvolvimento de DII, portanto, poderia representar um possível marcador pré-clínico da doença.

O aumento da permeabilidade intestinal pode estar relacionado com a gravidade da doença em pacientes com DII, mas geralmente persiste também durante os períodos de remissão. Nestes, é principalmente causada por anormalidades nas proteínas de junção estreita, enquanto durante a atividade da doença, danos mucosos graves interrompem a barreira e causam vazamento descontrolado dos conteúdos luminais. De fato, o TNF-α, juntamente com IL-13, tem sido implicado na desestabilização da junção estreita e na indução da apoptose de células epiteliais

Pacientes com DII também são caracterizados por disbiose da microbiota intestinal. Neles, geralmente é descrita uma redução na diversidade bacteriana, com uma diminuição relativa de Firmicutes e um aumento de microrganismos pró-inflamatórias, como Proteobacteria, ou Escherichia coli aderente-invasiva ou bactérias mucolíticas como Ruminococcus gnavus e Ruminococcus torques.

Se a disbiose é uma causa ou consequência da DII ainda não foi determinado. No entanto, foi avaliado que bactérias patogênicas podem invadir a mucosa em pacientes com DII. De fato, durante os episódios, a expressão de Bacteroides fragilis enterotoxigênicos, que é uma bactéria produtora de metaloproteinase, está aumentada, causando diarreia inflamatória.

Vários estudos relataram uma influência da disfunção da barreira intestinal na progressão da doença. Foi demonstrado que pacientes com DHGNA com aumento da permeabilidade intestinal foram caracterizados por um estado de doença mais grave, como pior função hepática, hiperlipidemia, deposição de gordura no fígado e resistência à insulina.

Provavelmente, isso é resultado da translocação de componentes bacterianos, particularmente LPS, para a veia porta e, assim, para o fígado, resultando em inflamação e lesão hepática. Além disso, os seus níveis parecem estar relacionados com a fibrose em pacientes com DHGNA.

Alguns metabólitos microbianos, como o fenilacetato, foram implicados em mulheres com obesidade no acúmulo de lipídios no fígado, contribuindo assim para o desenvolvimento da esteato-hepatite não alcoólica (NASH). No nível da microbiota, pacientes com DHGNA mostraram um aumento na abundância de Proteobactérias, Enterobacteriaceae e Escherichia spp..

Outros estudos encontraram uma relação positiva entre a composição da microbiota fecal e o grau de fibrose na DHGNA: uma abundância de Prevotella foi associada à fibrose avançada. Esses achados sugeriram a possibilidade de criar um perfil da microbiota fecal para identificar a fibrose avançada.

Além disso, altos níveis de bactérias produtoras de etanol, como E. coli e Klebsiella pneumoniae, foram associados ao progresso acelerado da DHGNA. Nestes pacientes, foi encontrado um aumento na concentração de etanol no sangue e na respiração.

O diabetes mellitus tipo 2 (DMT2) é uma condição adquirida, caracterizada por inflamação sistêmica e aumento do risco cardiovascular e mortalidade. A sua etiologia relaciona-se a uma combinação de múltiplas variações genéticas e fatores ambientais, que estão associados com a obesidade.

Evidências indiretas da síntese hormonal intestinal e da contribuição da microbiota para a patogênese do DMT2 vêm do aumento do risco da doença em pacientes com colectomia total. De acordo com estudos em camundongos isentos de germes, foi relatada uma resistência à obesidade induzida por dieta; por outro lado, quando expostos a bactérias distintivas da obesidade (como Enterobacter cloacae) ou bactérias derivadas de doadores obesos, manifestaram ganho de peso e tolerância alterada à glicose.

O DMT2 tem sido associado ao aumento da permeabilidade intestinal, resultando em endotoxemia metabólica e determinando inflamação sistêmica de baixo grau. Interessantemente, a hiperglicemia foi relatada como induzindo um aumento na permeabilidade intestinal. No entanto, não é totalmente entendido se esse é uma causa ou consequência da doença metabólica, ou até mesmo de ambos.

Atualmente, vários estudos investigaram o papel da assinatura microbiana de pacientes com DMT2 na influência da homeostase da barreira intestinal e da endotoxemia metabólica. Esses geralmente são caracterizados por uma abundância aumentada de Bacteroidetes e Proteobactérias e uma menor abundância de Firmicutes e Bifidobactérias. Essess últimos foram associados à capacidade de reduzir a permeabilidade intestinal, com consequente diminuição dos níveis de endotoxina e melhoria da tolerância à glicose e inflamação sistêmica.

Ademais, algumas bactérias encontradas em maior quantidade em pacientes com DMT2, como Prevotella copri e Bacteroides vulgatus, foram capazes de promover resistência à insulina e aumentar a disponibilidade de aminoácidos de cadeia ramificada em camundongos.

O diabetes mellitus tipo 1 (DMT1) é caracterizado por um estado pró-inflamatório mediado por células β pancreáticas, envolvendo tanto imunidade inata quanto adaptativa. O desenvolvimento da doença não é totalmente explicado pela predisposição genética, então outros fatores foram identificados como possíveis contribuintes, como exposição precoce a vírus na infância e alteração na composição bacteriana intestinal. Além disso, de acordo com alguns autores, o início clínico do DMT1 provavelmente é precedido por aumento da permeabilidade intestinal. Nesse sentido, foi relatado que disfunção da barreira intestinal, com consequente translocação de componentes microbianos através do epitélio e aumento da apresentação de antígenos exógenos, pode estimular a ativação de vias pró-inflamatórias, não apenas no intestino e linfonodos, mas também no pâncreas. Interessantemente, nesses pacientes, foram descritas alterações no sistema imunológico da mucosa intestinal, e a estrutura da barreira mucosa e a adesão dos microvilos estão reduzidas.

Apesar da grande heterogeneidade nos estudos, uma microbiota intestinal alterada em pacientes com T1D foi descrita; particularmente, estudos baseados em crianças com diagnóstico precoce mostraram aumento da abundância de Bacteroidetes e Streptococcus mitis, enquanto os controles saudáveis mostraram maior prevalência de bactérias produtoras de butirato. No entanto, resultados opostos foram encontrados em outros relatos, nos quais uma alta relação Firmicutes/Bacteroidetes foi definida como um dos marcadores diagnósticos precoces de desenvolvimento de distúrbios autoimunes, incluindo DMT1.

A aterosclerose é uma doença multifatorial, resultante de muitos fatores de risco, como diabetes, uso de tabaco, hipertensão e síndrome metabólica. Ao lado desses fatores de risco conhecidos, a teoria de um eixo de circulação sistêmica intestino, caracterizado pela passagem na corrente sanguínea de produtos derivados bacterianos, como LPS e trimetilamina-N-óxido (TMAO), está cada vez mais emergindo.

Estudos anteriores mostraram um aumento da permeabilidade intestinal, avaliada indiretamente por meio de medidas de zonulina plasmática, em pacientes com doença arterial coronariana ou na fase aguda do infarto do miocárdio. Além disso, foi encontrado DNA bacteriano em placas ateroscleróticas humanas, especialmente derivadas de microrganismos geralmente presentes na cavidade oral.

Curiosamente, uma microbiota intestinal patogênica tem sido encontrada com mais frequência em pacientes com aterosclerose sintomática em comparação com assintomáticos. No entanto, deve-se dizer que o seu papel no aumento do processo aterogênico também pode derivar de sua associação com patologias metabólicas previamente descritas, constituindo uma causa de inflamação arterial.

Apesar da grande heterogeneidade de estudos, foi relatado que a composição da microbiota intestinal de pacientes com DAC é diferente. Nesses, foi descrita uma redução da riqueza e uniformidade bacteriana geral, com uma diminuição nos filos Bacteroidetes e Proteobacteria e um aumento dos filos Firmicutes e Fusobacteria.  

Como discutido, a barreira intestinal e os produtos derivados de bactérias parecem desempenhar um papel cada vez mais significativo em várias doenças crônicas. O aumento da permeabilidade da barreira pode ser o primeiro passo no desenvolvimento de vários distúrbios.

No manejo e prevenção da endotoxemia metabólica e da barreira intestinal comprometida, é dada uma importância primordial à dieta. De fato, hábitos como abuso de álcool, aumento do consumo de ácidos graxos saturados ou dietas pobres em micronutrientes contribuem para o desenvolvimento da inflamação crônica. Além disso, aditivos alimentares, como açúcar, surfactantes e cloreto de sódio, têm sido mostrados aumentar a permeabilidade intestinal.

Além da dieta, há atualmente um grande interesse no uso de probióticos e prebióticos, como Lactobacillus plantarum MB452 ou Lactobacillus rhamnosus GG, que mostraram melhorar a sobrevivência do epitélio intestinal e a expressão de junções celulares, enquanto a administração de Bifidobacterum infantis foi correlacionada com redução de endotoxinas séricas em camundongos.

Considerando os prebióticos, ou seja, fibras como oligofrutose, isomaltoextrina ou oligofrutose de inulina, sua suplementação mostrou efeitos benéficos na melhoria da função da barreira intestinal, na redução dos níveis circulantes de endotoxinas, na melhoria do estado glicêmico e nos perfis lipídicos.

Outra estratégia emergente é a produção de simbióticos, ou seja, a combinação de prebióticos e probióticos, como Bifidobacterium lactis associado à fruto-oligossacarídeos, que parecem oferecer uma contribuição positiva na melhoria da função intestinal e na diminuição dos níveis de citocinas pró-inflamatórias, mais do que os elementos individuais.

Ademais, efeitos benéficos foram observados por meio da suplementação de nutrientes, como a vitamina D, especialmente para aumentar a riqueza e diversidade da população microbiana e aumentar a síntese de proteínas de junção celular. Além disso, a vitamina A parece mostrar efeitos benéficos na composição de bactérias intestinais e na redução da permeabilidade intestinal, aumentando a síntese de proteínas de OJ. Também, um papel relevante na proteção e funcionamento da barreira intestinal foi alcançado pelo zinco; de fato, sua depleção tem sido associada ao aumento da permeabilidade intestinal.

Por fim, por meio da modulação microbiana, o Transplante de microbiota fecal (FMT) parece melhorar o funcionamento da barreira intestinal e reduzir a permeabilidade intestinal, fornecendo uma contribuição importante no manejo da NAFLD/NASH ao diminuir o acúmulo de gordura hepática e a inflamação. Ademais, os seus efeitos na integridade da barreira intestinal assumem grande relevância no tratamento da encefalopatia hepática, por mostrar a capacidade de reduzir tanto a absorção quanto a produção de amônio.

A barreira intestinal e os produtos derivados de bactérias parecem desempenhar um papel cada vez mais significativo em várias doenças crônicas. A sua permeabilidade pode ser o primeiro passo no desenvolvimento de vários distúrbios, ou ser uma causa de sua progressão.

Vários fatores podem afetar esse ecossistema, facilitando a translocação bacteriana e a endotoxemia, levando a uma resposta inflamatória sistêmica.

No entanto, ainda não há um padrão ouro para a análise da função da barreira e uma relação causa-efeito clara ainda não foi totalmente estabelecida, embora o papel da microbiota intestinal nesses processos esteja sendo continuamente estudado, e informações significativas estejam emergindo para fins diagnósticos e terapêuticos.

Consequentemente, abordagens terapêuticas baseadas na modulação da microbiota, como dieta, prebióticos, probióticos e FMT, ainda estão em estágios iniciais, mas as evidências atuais parecem altamente promissoras. A definição correta de alvos, dosagens e uma melhor compreensão da variabilidade individual poderiam levar ao uso clínico precoce e eficaz no futuro.