Utilização de técnicas ômicas na caracterização da microbiota intestinal para identificação de biomarcadores microbianos e proteicos em pacientes com sepse

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Guerra, Rafaela Ramalho
• Orientador(a): Martins, Andreza Francisco
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Disbiose; Metagenômica; Microbioma gastrointestinal; Sepse
• Palavras-chave em Inglês: Dysbiosis; Gut microbiota; Metagenomics; Metaproteomics; SIRS
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/302053

A sepse é definida como uma resposta desregulada do hospedeiro à infecção, resultando em disfunção orgânica e potencialmente em morte. Trata-se de um problema de saúde pública devido à elevada taxa de mortalidade global. Durante sua manifestação, a resposta imune descontrolada desencadeia uma cascata de danos celulares, levando ao desequilíbrio fisiológico e comprometendo a homeostase. Fatores associados ao tratamento, como estresse da hospitalização, nutrição artificial e uso prolongado de antimicrobianos, podem intensificar esse quadro, promovendo perturbações progressivas na microbiota intestinal (MI). Essa disrupção microbiana pode causar disbiose e aumento da permeabilidade intestinal, favorecendo a translocação de microrganismos para outros sítios do hospedeiro, o que exacerba a inflamação e agrava a condição clínica. A medicina translacional, apoiada pela bioinformática, permite aplicar dados biológicos à prática clínica. A integração de informações oriundas de diferentes tecnologias ômicas possibilita delinear perfis moleculares mais abrangentes da doença e do paciente, oferecendo uma visão integrada e aprofundada dos processos biológicos envolvidos. Por esse motivo, o objetivo desse trabalho é integrar a metagenômica e a metaproteômica para buscar biomarcadores microbiológicos e proteicos que possam auxiliar no manejo e prognóstico da sepse. Para isso, os seguintes cirtérios de seleção foram utilizados: homens e mulheres maiores de 18 anos admitidos na emergência do Hospital de Clínicas de Porto Alegre (HCPA); que apresentassem sintomas de Síndrome da Resposta Inflamatória Sistêmica (SIRS) ou diagnóstico de sepse, e que haviam iniciado antibioticoterapia nas últimas 24 horas. Os pacientes elegíveis foram convidados a assinar o termo de consentimento livre e esclarecido. Para os incluídos, calculou-se o escore SOFA; aqueles com valores ≥ 2 foram classificados como pacientes com sepse, conforme o SEPSIS-3, e os demais como não sépticos (SIRS). O estudo incluiu duas abordagens: um estudo transversal, com 89 amostras de fezes (38 de pacientes com sepse e 51 com SIRS), e um estudo longitudinal, no qual 24 pacientes forneceram duas amostras em momentos distintos (14 com sepse e 10 com SIRS). O DNA extraído das amostras foi sequenciado na região hipervariável V3–V4 do gene 16S rRNA, utilizando a plataforma Illumina MiSeq®. A diversidade, composição e abundância diferencial da microbiota foram analisadas com ferramentas de bioinformática no ambiente R. Em um subgrupo de pacientes com sepse do estudo longitudinal, proteínas fecais foram analisadas por espectrometria de massa (Orbitrap Exploris 480, Thermo Scientific), com atribuição dos espectros realizada no PatternLab. Pacientes com sepse apresentaram diversidade microbiana significativamente menor em comparação aos com SIRS. Essa diferença foi mais acentuada nos primeiros dias de terapia antimicrobiana (TA), mas diminuiu ao longo do tempo, indicando tendência de convergência durante o tratamento. Anaerobutyricum spp. apresentou redução na abundância, enquanto Holdemania spp. mostrou aumento em pacientes sépticos nos estágios iniciais da TA, possivelmente refletindo o estado basal da microbiota intestinal (MI) e sugerindo seu potencial como biomarcadores prognósticos. Por outro lado, Veillonella spp. foi o táxon mais impactado pela combinação de diferentes classes de antimicrobianos. Pacientes expostos à TA prolongada apresentaram redução na abundância de Turicibacter spp. e aumento de enteropatógenos, como Klebsiella spp., especialmente naqueles tratados com múltiplas classes de antimicrobianos, servindo como um alerta para a definição de esquemas terapêuticos durante o manejo da sepse. O estudo longitudinal também mostrou que a dinâmica da MI em pacientes sépticos difere daquela observada em pacientes com SIRS: estes apresentaram maior plasticidade microbiana, com reorganização de táxons produtores de ácidos graxos de cadeia curta (AGCCs), enquanto pacientes sépticos exibiram menor capacidade de reestruturação da comunidade, caracterizando um estado persistente de disbiose marcado por baixa diversidade e presença de patógenos oportunistas. Apesar das dificuldades inerentes ao estudo da MI, nossas análises exploratórias revelaram perfis e dinâmicas microbianas distintas entre os grupos, mesmo sob tratamentos antimicrobianos semelhantes. Esses resultados destacam a importância de estratégias voltadas à preservação ou restauração da MI em pacientes críticos e indicam que a disbiose deve ser considerada no manejo da sepse para potencialmente melhorar o prognóstico.