Bacillus subtilis na modulação da microbiota e na transcrição de genes relacionados aos transportes intestinais do zebrafish (Danio rerio)

Abstract

Devido às diversas aplicações dos probióticos hoje, inúmeros estudos buscam compreender como eles interagem com as células intestinais dos animais, já que o intestino é o principal órgão de ação destes microrganismos. O intestino é um ambiente onde habitam trilhões de microrganismos que convivem em complexas relações simbióticas com o hospedeiro, e que, portanto, podem interferir na ação de um probiótico. Um mecanismo de grande interesse ao se estudar essas relações é o dos transportes intestinais, como os transportes paracelular e transcelular. A maioria dos estudos que mostram como um probiótico afeta estes transportes têm como foco sua capacidade de reverter um estado de doença, poucos abordam os efeitos de um probiótico nos transportes intestinais em condições fisiológicas. Nesse sentido, este estudo buscou compreender como o probiótico Bacillus subtilis afeta a composição da microbiota e os transportes intestinais de zebrafish (Danio rerio). Para isto, foi realizada uma exposição por imersão de 48 horas ao probiótico B. subtilis KM0 e a bactéria Escherichia coli BL21 como um controle não probiótico. Os efeitos destes tratamentos foram avaliados através de uma análise metagenômica e transcrição de genes envolvidos nos transportes paracelular e transcelular do intestino do zebrafish. Ambos os tratamentos modificaram a composição da microbiota intestinal, tendo o probiótico B. subtilis diminuído a quantidade de bactérias potencialmente patogênicas e a E. coli aumentado. Este resultado pode estar relacionado com a diminuição na transcrição de genes do transporte transcelular encontrada no tratamento com o probiótico, já que estes genes constituem um mecanismo que pode ser utilizado para invasão por patógenos. Os resultados demonstraram que, em 48 horas, B. subtilis pode afetar a transcrição de genes do transporte transcelular e modular a microbiota intestinal, reforçando a necessidade de estudos que considerem o microbioma intestinal ao estudarem mecanismos que interagem com probióticos.Due to the diverse applications of probiotics today, numerous studies seek to understand how they interact with the intestinal cells of animals, since the intestine is the main organ of action of these microorganisms. The intestine is an environment where trillions of microorganisms live in complex symbiotic relationships with the host, and which, therefore, can interfere with the action of a probiotic. A mechanism of great interest when studying these relationships is that of intestinal transport, such as paracellular and transcellular transport. Most studies that show how a probiotic affects these transports focus on its ability to reverse a disease state, few address the effects of a probiotic on intestinal transport under healthy conditions. In this sense, this study sought to understand how the probiotic Bacillus subtilis affects the microbiota composition as well as the intestinal transport of healthy zebrafish (Danio rerio). For this, a 48-hour immersion exposure to the probiotic B. subtilis KM0 and the bacterium Escherichia coli BL21 as a non-probiotic control was performed. The effects of these treatments were evaluated through a metagenomic analysis and transcription of genes involved in paracellular and transcellular transport in the zebrafish intestine. Both treatments modified the composition of the intestinal microbiota, and the probiotic B. subtilis reduced the amount of potentially pathogenic bacteria and E. coli increased. This result may be related to the decrease in the transcription of transcellular transport genes found in the treatment with the probiotic, since these genes constitute a mechanism that can be used for invasion by pathogens. The results showed that, in 48 hours, B. subtilis can affect the gene transcription of transcellular transport and modulate the gut microbiota, reinforcing the need for studies that consider the intestinal microbiome when studying mechanisms that interact with probiotics.