como os necrófagos evitam a infecção e o que podemos aprender com eles

A descoberta de antibacterianos se tornou um desafio global urgente. A crescente resistência a antibióticos e infecções difíceis de tratar significam que precisamos urgentemente de novos medicamentos antibacterianos e medidas de prevenção de infecções. Problemas de produção de alimentos, como doenças bacterianas nas plantações e deterioração de alimentos, também estão gerando demanda por inovações.

Muitos produtos antibacterianos em uso atual vêm da natureza, dois exemplos são o antibiótico estreptomicina e o conservante alimentar lisozima. Cientistas acreditam que a produção antibacteriana evoluiu para autodefesa, ajudando pequenos organismos a repelir competidores e grandes organismos a evitar infecções. Em pequenos organismos que habitam um maior, por exemplo, micróbios intestinais amigáveis, moléculas antibacterianas podem servir a ambas as funções.

Isso nos inspirou a considerar necrófagos como abutres, feiticeiras e moscas-varejeiras. Os necrófagos se alimentam de carcaças de animais em decomposição ou carniça, uma dieta que você pode esperar que contenha bactérias causadoras de doenças. Estávamos curiosos para saber se essa expectativa é apoiada por dados científicos. Também queríamos saber se os necrófagos ou seus micróbios intestinais desenvolveram alguma defesa especial. E se, como a estreptomicina ou a lisozima, essas defesas poderiam ser desenvolvidas para uso humano.

Nosso estudo, publicado na Critical Reviews in Biotechnology, se propôs a responder a essas perguntas. Começamos catalogando as dietas de mais de 600 espécies de animais necrófagos, então cruzamos essas informações com pesquisas científicas atuais sobre doenças infecciosas, imunologia e biotecnologia.

Exposição a bactérias causadoras de doenças

Identificamos três fatores que tornam a carniça um alimento de alto risco. Primeiro, algumas carcaças de animais entram na cadeia alimentar devido a doenças bacterianas. Os animais sucumbem a muitos tipos de infecção e podem abrigar bactérias causadoras de antraz, peste e outras doenças após a morte.

Animais que morrem de causas não infecciosas também representam um risco porque bactérias causadoras do botulismo, latentes no solo e no fundo do mar, podem colonizar suas carcaças.

O contato com outros necrófagos representa ainda outro risco, pois alguns, por exemplo, porcos selvagens, moscas varejeiras e moscas muscídeos, carregam micobactérias, salmonelas e outras bactérias infecciosas. Interações entre necrófagos são prováveis ​​durante a alimentação, especialmente quando a carcaça é grande.

Defesas de necrófagos

Nossa revisão descobriu que os necrófagos têm múltiplas defesas antibacterianas. Em um nível básico, isso inclui comportamento de redução de risco. Por exemplo, urubus e caranguejos-pedra evitam carniça particularmente podre. Lobos evitam carniça que ficou exposta ao sol quente do verão. E corvos comuns preferem animais mortos por predadores àqueles que morreram de causas desconhecidas.

As defesas fisiológicas que os catadores desenvolveram são ainda mais interessantes. Por exemplo, os lobos mantêm a comida em seus estômagos por até 12 horas, o dobro do tempo que os humanos. Isso dá ao ácido estomacal mais tempo para matar as bactérias antes que elas cheguem ao intestino. Em besouros dermestídeos e outros insetos, o intestino é protegido por um revestimento especial feito do material antibacteriano quitina.

A vigilância é outro aspecto importante da defesa. E novas moléculas especializadas em reconhecimento bacteriano foram descobertas nos sistemas imunológicos de abutres, moscas muscídeos e moscas-soldado-negras. Essas moléculas diferem estruturalmente daquelas identificadas em outros animais e frequentemente superam em número as moléculas de reconhecimento bacteriano em animais não necrófagos.

Novas defesas químicas também foram descobertas em necrófagos. São moléculas de tamanho e estrutura diferentes que inibem ou matam bactérias invasoras. Por exemplo, moscas varejeiras produzem peptídeos antimicrobianos (AMPs), lipídios e proteínas que protegem sua superfície externa e sistema circulatório. Além disso, micróbios amigáveis ​​em abutres-grifo e besouros sacristão comuns produzem moléculas antibacterianas chamadas bacteriocinas e lipopeptídeos cíclicos que protegem o intestino de seu hospedeiro.

Desenvolvimento de produtos antibacterianos

Algumas das defesas acima, em virtude de sua capacidade de reconhecer ou danificar bactérias, podem oferecer oportunidades para o desenvolvimento de produtos. Esse tipo de pesquisa já começou na Alemanha, China, EUA e outros países.

Moléculas pequenas e médias que inibem ou matam bactérias, por exemplo, lipopeptídeos cíclicos e AMPs, poderiam ser potencialmente desenvolvidas como medicamentos antibacterianos. De particular interesse são os AMPs que são ativos contra biofilmes. Biofilmes são camadas pegajosas de bactérias que infectam válvulas cardíacas e substituições de articulações e são muito difíceis de tratar.

Moléculas maiores chamadas lectinas são boas em reconhecer bactérias e podem ser úteis em sistemas de administração de medicamentos para guiar tratamentos para locais de infecção. Além disso, quitina e outras moléculas estão sendo estudadas como materiais de construção antibacterianos para curativos de queimaduras e implantes médicos. A quitina pode ser obtida de vários organismos, mas moscas-soldado-negras prometem ser uma nova fonte ecológica.

Na agricultura, moléculas de origem catadora podem oferecer uma alternativa aos antibióticos na ração animal. Por exemplo, o ácido láurico lipídico antimicrobiano inibe bactérias causadoras de doenças em aves e promove o crescimento e a imunidade animal. Os lipídios antimicrobianos funcionam de forma diferente dos antibióticos e são menos propensos a gerar resistência.

Cientistas também estão investigando AMPs catadores como uma forma de melhorar a resistência a doenças em plantações de alimentos. E bacteriocinas estão sendo testadas para possível uso como conservantes de alimentos. Com a população mundial devendo exceder 10 bilhões até 2100, estudos como esses são necessários para aumentar a segurança alimentar.

Esperança para o futuro

Nossa análise mostra que os catadores encontram muitas bactérias perigosas por meio de sua dieta e de seus companheiros de refeição, e desenvolveram muitas defesas para se proteger.

Esforços para desenvolver essas defesas em novos produtos antibacterianos já começaram. E, com mais de 90% das espécies necrófagas ainda não estudadas ou pouco estudadas, é provável que defesas úteis adicionais ainda precisem ser encontradas.

Ao contrário de sua reputação de “arautos da morte”, acreditamos que os necrófagos podem ajudar a dar uma nova vida ao desafiador campo da descoberta de antibacterianos.