Por que algumas pessoas gostam de se exercitar? A resposta pode estar no intestino

Alguns ratos são mais propensos a correr em uma roda de exercício do que outros da mesma espécie menos ativos. De acordo com um estudo recente, esses ratos têm micróbios intestinais que enviam sinais ao cérebro para estimular o desejo de se exercitar. O mesmo poderia ser verdade para os humanos?

Há muito tempo se sabe que o exercício regular é bom para a saúde e reduz o risco de muitas doenças. No entanto, mais de 80% dos adultos não praticam os 150 minutos recomendados por semana, apesar do fato de que a falta de atividade física causa entre 6% e 10% das mortes prematuras, doenças coronárias, diabetes tipo 2, câncer de mama e câncer de cólon em todo o mundo. De fato, estima-se que os estilos de vida sedentários sejam a quarta principal causa de morte no mundo.

Mas os fatores que motivam uns a exercitar mais do que outros não são bem compreendidos. O exercício afeta o microbioma intestinal, mas não está claro como o microbioma afeta diretamente o comportamento da atividade física. Há indícios de que os dois estão ligados. Um estudo publicado em 2019 descobriu que, depois de correr a Maratona de Boston, os corredores tinham mais de uma espécie bacteriana particular em suas fezes do que voluntários sedentários; estes micróbios poderiam desencadear melhor desempenho atlético quando transplantados em camundongos.

Com base nestes estudos, novas pesquisas publicadas na revista Nature mostram que, pelo menos em ratos, algumas espécies de bactérias intestinais podem impulsionar a produção do neurotransmissor de sensação dopamina para recompensar o exercício por mais tempo.

O grande aumento da dopamina é apenas uma das muitas mudanças neuroquímicas que ocorrem tanto no cérebro humano quanto no do rato após o exercício.

"O estudo mostra de forma bastante conclusiva que, em ratos, o desejo de se exercitar é influenciado pelo microbioma", diz Anthony Komaroff, professor de medicina da Faculdade de Medicina de Harvard, nos EUA. "Este estudo fornece uma explicação mecanicista de como o microbioma pode influenciar o apetite dos animais pelo exercício".

Por que as pessoas não querem se exercitar?

Christoph Thaiss, um microbiologista da Universidade da Pensilvânia, EUA, que conduziu o novo estudo, queria saber o que impede a maioria das pessoas de querer se exercitar. Como não é fácil fazer experimentos com humanos, sua equipe reuniu oito tipos de ratos geneticamente diversos.

"Estudamos ratos de uma maneira muito imparcial, porque há muita variabilidade natural na quantidade de exercício que eles fazem", diz Thaiss.

Parte desta variabilidade na motivação ou na capacidade de exercitar intensamente está relacionada à genética. Por exemplo, Theodore Garland, Jr., um biólogo evolucionista da Universidade da Califórnia, em Irvine (EUA), queria entender como os traços complexos (como a corrida de maratona) evoluem em múltiplos níveis de organização, do comportamento ao DNA. Em uma experiência iniciada em 1993, uma linhagem de ratos super corredores (criados há mais de 100 gerações) demonstrou ter evoluído em mudanças específicas em seu DNA e correr três vezes mais rápido do que a média. Estes ratos também têm microbiomas diferentes de outros menos ativos.

Para testar se a eliminação do microbioma intestinal afetaria a motivação para o exercício, Garland deu antibióticos aos camundongos atléticos. Isto reduziu drasticamente e irreversivelmente o comportamento de exercício voluntário dos super corredores. Os ratos com bactérias intestinais esgotadas corriam 21% menos a cada dia, embora ainda comessem bem e não fossem afetados de outra forma.

"O microbioma intestinal é obviamente um dos fatores que podem influenciar a capacidade de correr e se exercitar", explica Garland, mas seu estudo não aprofunda como as bactérias intestinais podem afetar a motivação para a atividade física.

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Conexão entre intestino e cérebro

O novo estudo de Thaiss na Nature explorou a conexão entre o intestino e o cérebro em camundongos. A equipe de Thaiss mediu quanto tempo 199 ratos sem treinamento correriam voluntariamente em rodas de exercício e quanto tempo eles poderiam manter uma determinada velocidade. 

Sem saber quais fatores específicos poderiam explicar o desejo deles de se exercitar, os cientistas também coletaram 10 500 outros dados, como as sequências completas do genoma dos 199 ratos, espécies bacterianas intestinais e metabólitos presentes na corrente sanguínea de cada rato. No total, foram obtidos quase 2,1 milhões de dados.

"É uma quantidade enorme de dados", destaca Matthew Raymond Olm, um microbiologista computacional da Universidade de Stanford, EUA.

Em vez de tentar entender o efeito de cada variável, os cientistas usaram uma abordagem de aprendizagem de máquina na qual eles alimentaram todos os dados em um programa de computador e deixaram que ele identificasse os fatores mais críticos que explicam a resiliência dos ratos de alto desempenho.

"Este estudo é um grande exemplo de como os grandes dados funcionam bem para descobrir algo importante e fundamental sobre o microbioma", acredita Olm.

O que Thaiss descobriu a surpreendeu porque a genética explicou apenas uma pequena parte das diferenças de desempenho entre os ratos, enquanto as diferenças nas populações de bactérias intestinais pareciam ser substancialmente mais importantes.

"Nós observamos alguma hereditariedade no desempenho do exercício", explica Thaiss. "Mas é relativamente pequeno".

Para confirmar que os micróbios intestinais eram de fato responsáveis pela diferença observada, os pesquisadores eliminaram as bactérias intestinais dos ratos, administrando antibióticos de amplo espectro. Isto reduziu o funcionamento dos ratos de alto desempenho em cerca da metade. Por outro lado, quando os cientistas transplantaram o microbioma de um rato de alto desempenho, a capacidade de exercício do rato receptor aumentou.

Em uma investigação científica de vários anos realizada em uma dúzia de laboratórios nos Estados Unidos e na Alemanha, a equipe da Thaiss identificou duas espécies bacterianas – Eubacterium rectale e Coprococcus eutactus – responsáveis por aumentar a motivação de exercício em camundongos de alto desempenho.

Moléculas que motivam os ratos a se mover

Os pesquisadores traçaram o efeito estimulante do exercício a pequenas moléculas chamadas metabólitos, produzidas por essas bactérias intestinais específicas. Uma classe específica de metabólitos conhecida como amidas de ácidos graxos estimula nervos sensoriais incrustados nas paredes do intestino, que estão conectados ao cérebro através da medula espinhal. 

Os nervos liberam um neurotransmissor chamado dopamina, que ativa a região do cérebro chamada striatum, que controla a motivação. A atividade desencadeada pela dopamina no estriato aumenta o desejo de se exercitar, proporcionando uma sensação de recompensa.

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Ao contrário dos ratos normais, os níveis de dopamina no estriato de ratos sem um microbioma não aumentaram após o exercício. Quando os cientistas deram aos ratos uma droga bloqueadora de dopamina, seu desejo de se exercitar foi suprimido. Em contraste, ativar a sinalização de dopamina com outra droga restaurou a capacidade de se exercitar nos ratos sem um microbioma.

"Este é um estudo realmente excepcional", diz Francesca Ronchi, microbiologista do Hospital Charité em Berlim, Alemanha. Os autores não apenas coletaram uma grande quantidade de dados, utilizaram muitos controles e identificaram as bactérias potencialmente responsáveis, mas também conseguiram descobrir o mecanismo exato que pode explicar a capacidade de alguns ratos de se exercitarem muito, detalha Ronchi.

"Este estudo com animais levanta a questão se os humanos que gostam de se exercitar e os humanos que evitam o exercício são influenciados por seus microbiomas", diz Komaroff.

Mas o novo estudo ainda não pode tirar conclusões diretas para os humanos, adverte Thaiss.

Entretanto, caminhos semelhantes são ativos nos seres humanos. Espécies bacterianas identificadas na flora intestinal que impulsionam a capacidade de exercício em camundongos também estão presentes no microbioma humano. Da mesma forma, os ácidos graxos que impulsionam o desempenho físico em camundongos e acionam a via intestinal que impulsiona a motivação para o exercício também são encontrados no intestino humano.

"Isto significa que o caminho é semelhante em ratos e humanos? Nós não sabemos. Há muitas diferenças entre a fisiologia das espécies. Mas estamos embarcando em um estudo humano que irá responder a esta pergunta", conclui Thaiss.