Influência da via de parto sobre a microbiota intestinal de ratos e potencial impacto sobre a microbiota e a morfofisiologia reprodutiva e hepática

Abstract

O trato gastrointestinal é hospedeiro de cerca de 10¹³ bactérias, vírus, fungos e protozoários. Vivendo em comunidade, estes formam a microbiota intestinal, que desempenha papéis imprescindíveis ao hospedeiro, desde proteção contra patógenos até modulação do sistema imunológico e metabolismo de xenobióticos. A via de parto é o principal fator modulador da microbiota intestinal do neonato, havendo diferenças quantitativas e qualitativas entre recém- nascidos via parto vaginal (PV) ou parto por cesárea (PC). O PC tem sido relacionado a impactos na microbiota intestinal e aumento do risco a diversas doenças ao longo da vida. No entanto, poucos são os dados relacionando o perfil da microbiota intestinal com a morfofisiologia e microbiota de outros tecidos periféricos, como por exemplo, fígado e testículo. Hipotetizamos (i) que a via de parto modula a composição da microbiota intestinal de forma persistente, alterando sua composição ao nascimento e ao longo da vida pós-natal dos indivíduos com (ii) impacto na microbiota e morfofisiologia de tecidos periféricos, como fígado e testículo. Portanto, o objetivo do presente estudo foi estabelecer um modelo pré- clínico em ratos Wistar para correlacionar a via de parto (PV ou PC) com o perfil da microbiota intestinal ao nascimento (24 horas após o parto; DPN 1) e ao final do período de lactação (21 dias após o parto; DPN 21) além de avaliar a microbiota do fígado e testículo. Ainda, foram avaliados aspectos histológicos do fígado, testículo e epidídimo destes animais. Para isso, ratos Wistar machos foram divididos em dois grupos experimentais: a) grupo PV, nascidos por parto vaginal; b) grupo PC, nascidos via parto cesariana. Foram realizadas: a) Análises de metagenômica da região v4 do RNA ribossomal (rRNA) 16S de bactérias em amostras biológicas dos filhotes machos no DPN 1 (cólon) e DPN 21 (cólon, fezes, fígado e testículo) para avaliação do perfil da microbiota desses tecidos; b) Análises histopatológicas em amostras biológicas dos filhotes machos no DPN 21 e DPN 53 (fígado, testículo e epidídimo). No DPN 1, houve diferença qualitativa (diversidade bacteriana) e quantitativa (abundância relativa) de bactérias da microbiota intestinal nos animais PC quando comparados aos animais PV. No DPN 21, as microbiotas intestinais de ambos os grupos experimentais apresentaram um perfil sutilmente mais diverso do que o observado no DPN 1 entre os grupos PV e PC, porém com diferenças mais significativas quanto à abundância relativa dos táxons identificados. A via de parto influenciou a diversidade e abundância relativa da microbiota hepática, mas não de forma significante a microbiota testicular. Os animais no DPN 21 nascidos via PC apresentaram maior incidência de patologias no testículo (maior número absoluto de células acidófilas e vacúolos epiteliais em 100 cortes de túbulo seminífero; redução do volume do compartimento luminal), em relação aos animais PV. No DPN 53, entretanto, as histopatologias do testículo dos animais PV e PC foram similares, assim como no fígado dos animais nos DPN 21 e 53. Os epidídimos dos animais no DPN 21 e 53 PV e PC apresentaram infiltrados inflamatórios no compartimento intersticial, e epitélio com aspecto cribriforme. No DPN 53, os animais nascidos via PC ainda apresentaram diminuição do número relativo de espermatozoides presentes no lúmen epididimário. Tais dados sugerem um atraso no desenvolvimento e maturação do sistema reprodutor nos animais nascidos via PC. Portanto, o presente estudo indica que o rato é um modelo experimental adequado para o estudo de microbiota intestinal e teciduais em animais nascidos por diferentes vias de parto, corroborando com dados clínicos da literatura. Destaca-se que a padronização e validação dessa estratégia experimental permitirá o desenvolvimento de estudos adicionais subsequentes, que permitam melhor entender os mecanismos pelos quais a via de parto impacta o perfil da microbiota ao nascimento e ao longo da vida pós-natal do animal, permitindo assim avançar nessa temática de forma translacional para a geração de recomendações para a prática clínica.

The human gastrointestinal tract hosts about 10¹³ bacteria, viruses, fungi and protozoa. Living in community, they form the gut microbiota, which plays essential roles to the host organism, from protection against pathogens to immune system modulation and metabolism of xenobiotics. Birth pathway is the main modulating factor of the gut microbiota of the newborn, with quantitative and qualitative differences between newborns via vaginal delivery (VD) or cesarean section (CS). CS has been related to impacts on the gut microbiota and increased risk of many diseases throughout life. However, there are few data relating the gut microbiota composition with the morphophysiology and microbiota of other peripheral tissues, such as liver and testis. We hypothesize that (i) the birth pathway modulates the gut microbiota composition in a persistent manner, altering its composition at birth and throughout the postnatal life of the individual with (ii) impact on the microbiota and morphophysiology of peripheral tissues, such as liver and testis. Therefore, the aim of the present study is to establish a pre-clinical model in Wistar rats to correlate the birth pathway (VD or CS) with the gut microbiota profile at birth (24 hours after delivery; PND 1) and at the end of lactation (21 days after delivery; PND 21), in addition to evaluating liver and testis microbiota composition. Also, histological aspects of liver, testis and epididymis were evaluated. In order to do that, male Wistar rats were divided into two experimental groups: a) VD group, born via vaginal delivery; b) CS group, born via cesarean section. Were realized: a) Metagenomic analyzes of the v4 region of 16S ribosomal RNA (rRNA) of bacteria were performed on biological samples obtained from male pups on PND 1 (colon) and PND 21 (colon, feces, liver and testis) to assess the microbiota profile in these tissues. b) Histopathological analyzes on biological samples on male offspring in PND 21 and 53 (liver, testis and epididymis). On PND 1, there was qualitative (bacterial diversity) and quantitative (relative abundance) difference of bacterial gut microbiota on CS animals when compared to VD animals. On PND 21, gut microbiota of both experimental groups presented slightly more diverse profile than that observed on PND 1 between VD and CS groups, but with more significant differences regarding the relative abundance of the identified taxa. Birth pathway influenced bacterial diversity and relative abundance of hepatic microbiota, without significant effects on testicular microbiota. Animals on PND 21 born via CS showed an increase in the pathologies found in the testis (greater absolute number of acidophilic cells and epithelial vacuolization in 100 sections of seminiferous tubules; reduction in luminal compartment volume), when compared to VD animals. On PND 53, however, the histopathologies of the testis of VD and CS animals were similar, as well as in the liver of animals on PND 21 and 53. The epididymis of animals VD and CS on PND 21 and 53 showed inflammatory infiltrates in the interstitial compartment, and cribriform epithelium. On PND 53, animals born via CS still showed a decrease in the relative number of sperm present in the epididymal lumen. These data suggests a delay in the development and maturation of reproductive system in animals born via CS. Therefore, the present study indicates that the rat is a suitable experimental model for the study of gut and tissue microbiota in animals born via different birth pathways, corroborating with clinical data in the literature. It is noteworthy that the standardization and validation of this experimental strategy will allow the development of subsequent additional studies, that allow a better understanding of the mechanisms by which the birth pathway impacts the microbiota profile at birth and throughout the animal’s postnatal life, thus allowing for a translational advance in this theme for the generation of recommendations for clinical practice.