Elucidando o Mecanismo de Weissella

Scientific Reports volume 5, Artigo número: 17128 (2015) Citar este artigo

2867 acessos

31 citações

2 Altmétrico

Detalhes das métricas

O mecanismo pelo qual as bactérias do ácido láctico prolongam a vida útil de Caenorhabditis elegans foi previamente elucidado. No entanto, o papel das espécies de Weissella ainda não foi estudado. Mostramos que Weissella koreensis e Weissella cibaria prolongam significativamente (p <0,05) a vida útil de C. elegans em comparação com Escherichia coli OP50 e induzem a expressão de vários genes relacionados à extensão da vida (daf-16, aak-2, jnk-1, sod-3 e hif-1). A administração oral de Weissella alterou a produção de espécies reativas de oxigênio (ROS) e reduziu o acúmulo de lipofuscina e aumentou a atividade locomotora (o que se traduz em um atraso no envelhecimento). Além disso, C. elegans alimentado com Weissella apresentou diminuição do tamanho do corpo, do tamanho da ninhada, dos níveis de ATP e das taxas de bombeamento faríngeo em comparação com os vermes alimentados com E. coli OP50. Além disso, mutações em sod-3, hif-1 ou skn-1 não alteraram a extensão da vida útil em comparação com C. elegans do tipo selvagem. No entanto, C. elegans não conseguiu exibir extensão de vida em mutantes com perda de função de daf-16, aak-2 e jnk-1, o que destaca o papel potencial destes genes na longevidade induzida por Weissella em C. elegans. As espécies de Weissella prolongam a vida útil de C. elegans ativando DAF-16 através da via c-Jun N-terminal quinase (JNK), que está relacionada à resposta ao estresse e à via da proteína quinase ativada por AMP (AMPK) que é ativada pela restrição alimentar .

As espécies de Weissella são bactérias lácticas que só recentemente foram classificadas como um novo gênero. As espécies de Weissella são encontradas em alimentos fermentados, incluindo vegetais fermentados tradicionais coreanos e kimchi, cana-de-açúcar e trato intestinal de humanos e outros animais1. Os alimentos fermentados, incluindo o kimchi, possuem diversas bactérias do ácido láctico, cuja composição afeta a fermentação e as propriedades sensoriais do kimchi2. Kimchi é um alimento probiótico bem conhecido, com benefícios de saúde semelhantes aos do iogurte probiótico. Além disso, o kimchi tem uma série de outros benefícios para a saúde, incluindo a promoção da saúde do cérebro, da pele e do cólon, bem como o fortalecimento do sistema imunológico; o kimchi demonstrou ser eficaz contra o câncer, a obesidade, a prisão de ventre e o colesterol alto; também possui propriedades fibrolíticas, antioxidantes e antienvelhecimento3. Recentemente, espécies de Weissella foram identificadas como um dos principais fermentadores do kimchi2. As espécies de Weissella são mais resistentes a condições ácidas e anaeróbicas em comparação com as espécies de Leuconostoc4. Weissella também possui pontes interpeptídicas incomuns na camada de peptidoglicano que distinguem essas bactérias de outros lactobacilos5. No entanto, em contraste com outras bactérias lácticas, os possíveis efeitos benéficos da Weissella spp. em humanos requerem mais estudos.

Caenorhabditis elegans é um pequeno nematóide de solo de vida livre usado em vários campos de pesquisa. C. elegans é um modelo particularmente útil para estudar o envelhecimento devido à sua curta vida útil e ao fato de ser passível de análises genéticas6. Fornecer bactérias lácticas como fonte de alimento em vez de E. coli OP50 aumenta a expectativa de vida média de C. elegans7,8,9. Vários estudos descreveram os mecanismos pelos quais as bactérias lácticas prolongam a vida de C. elegans, mas o papel das espécies de Weissella permanece desconhecido. Lactobacillus rhamnosus prolonga a vida útil de C. elegans modulando a via de sinalização DAF-2/DAF-16 e facilita a resistência ao estresse oxidativo em C. elegans, como demonstrado pelo aumento da sobrevivência de C. elegans após estresse induzido por H2O2. Bifidobacterium infantis prolonga a vida útil de C. elegans através da ativação de skn-1 (que é regulada pela via p38 MAPK) de maneira dependente da dose; este efeito não foi induzido pela restrição alimentar, o que significa que B. infantis não promoveu a longevidade através da ativação do sistema de defesa do hospedeiro via DAF-169. Foi demonstrado que a restrição alimentar prolonga a vida dos animais, incluindo os humanos11; no entanto, isso permanece controverso12. Não está claro se as bactérias do ácido láctico induzem restrição alimentar, prolongando assim a vida útil de C. elegans. A restrição dietética pode regular a vida útil de C. elegans através das vias de sinalização insulina/IGF-1 (IIS) e alvo da rapamicina (TOR)13. Estas vias (e outras) induzem o factor de transcrição DAF-16/FOXO14, que por sua vez regula vários genes envolvidos na regulação da longevidade, resposta ao stress, metabolismo e desenvolvimento. O DAF-16/FOXO é, portanto, indispensável na resistência ao estresse, bem como na regulação da vida útil15. Além disso, o JNK-1 está associado à resposta ao estresse em vertebrados e é um regulador positivo do DAF-16. Além disso, AAK-2, o homólogo de C. elegans da AMPK, está envolvido na ativação de DAF-16/FOXO e promove longevidade durante períodos de restrição de glicose16.