The gut microbiota – the living ally between environmental and human health

We often think of ourselves as isolated individuals, but modern biology reveals a different reality: we are, in fact, walking ecosystems. Inside our digestive tract resides a vibrant community of trillions of microorganisms known as the gut microbiota (1). This “forgotten organ” weighs about two kilograms and contains more genes (the microbiome) than our own human cells. Today, we know that the balance of this microscopic universe is the key to a resilient body and a sound mind and, consequently, a longer and healthier life.

 

What is the Microbiota and why is it vital?

The human microbiota is composed of bacteria, fungi, viruses, and archaea that have co-evolved with us over millennia (2). Far from being invading germs, these microorganisms are metabolic partners. They perform functions that human tissues simply cannot, such as digesting complex fibers and synthesizing essential vitamins (like Vitamin K and B-complex vitamins), while also contributing to energy harvest and the regulation of our immune system (3).

A healthy microbiota (eubiotic) is characterized by diversity. The higher the quality and variety of different “good” bacteria (symbionts), the more resilient our organism becomes. When this balance is disrupted—with an increase in “bad” bacteria (pathobionts)—we reach a state of imbalance called dysbiosis. In this state, defenses weaken, opening the door to chronic inflammation, the common foundation of many modern diseases.

 

The gut-brain axis: the highway of mental health

There is constant, bidirectional communication between the gut and the central nervous system. This dialogue occurs through the vagus nerve, the immune system, and the production of chemical substances released into the bloodstream (4).

Did you know that about 90% of serotonin, the “well-being” neurotransmitter, is produced in the gut and not the brain? The microbiota acts as a “chemical factory” that produces messengers capable of influencing our well-being, mood, memory, and decision-making.

 

  • Mental Health: Dysbiosis is linked to states of anxiety and depression.
  • Brain Protection: Beneficial bacteria produce short-chain fatty acids, such as butyrate, which help maintain the integrity of the intestinal and blood-brain barriers, protecting the brain from toxins (environmental, dietary, and bacterial) that promote neurodegenerative processes.

 

The impact of environment and lifestyle

Our microbiota is shaped from the first second of life (1,2). The type of birth (vaginal versus C-section) and feeding (breastmilk versus formula) set the foundation. However, the modern environment imposes constant challenges:

 

  • Excessive Hygiene: Isolation from nature and the indiscriminate use of disinfectants reduce our exposure to beneficial microbes, weakening the “training” of the immune system.
  • Antibiotics: While vital for fighting infections, their excessive use acts like an “atomic bomb” on the intestinal ecosystem, eliminating both bad and good bacteria and causing dysbiosis.
  • Stress: Cortisol (the stress hormone) alters the permeability of the intestinal walls, allowing bacterial fragments to pass into the blood, causing inflammation that reaches the brain.

 

Nutrition: the ecosystem’s fuel

The modern Western diet—rich in refined sugars, saturated fats, and ultra-processed foods—”feeds” pathogenic bacteria that promote obesity and inflammation.

In recent decades, we have radically transformed the planet and, by extension, our bodies. Industrialization brought progress, but also a chemical “cocktail” to which we were not accustomed (5).

As a consequence of intensive agriculture and the loss of seasonality, the food we eat is produced in haste, often saturated with pesticides and herbicides like glyphosate (6,7). Besides being present on the skins of fruits and vegetables, these chemicals manage to enter our digestive system. Furthermore, air pollution in large cities does not just affect the lungs; the microparticles we inhale end up being swallowed and reach the gut, where they alter the balance of the microbial community in general, and bacteria in particular.

The excessive use of antibiotics, both in medicine and livestock farming, acts as an “atomic bomb” for our inner garden, eliminating not only the bad bacteria but also the good ones essential for the agility of our immunity (8).

In contrast, the Mediterranean Diet emerges in scientific literature as the gold standard for the microbiota. This regimen is not just a diet, but a lifestyle that prioritizes (9):

 

  • Fibers and Prebiotics: Vegetables, legumes, and whole grains that serve as a banquet for beneficial bacteria.
  • Polyphenols: Found in olive oil, red wine (in moderation), cocoa, and berries. These compounds are transformed by the microbiota into potent anti-inflammatory substances.
  • Healthy Fats: Omega-3 from fish and nuts helps reduce neuroinflammation, protecting cognitive health.

 

Dysbiosis: when the gut becomes a gateway for disease

When the balance permitted by a healthy microbiota is broken, we enter a state of dysbiosis (10). As previously mentioned, imagine your gut as a blooming garden. Dysbiosis happens when the beautiful, healthy flowers die and the “weeds” (pathobionts) begin to grow uncontrollably.

The greatest danger of dysbiosis is the compromise of the intestinal barrier. Our gut has a very thin wall (mucosa) that decides what enters the blood. When this barrier weakens (leaky gut), toxic substances and bacterial fragments enter the bloodstream. The result is not just “tummy discomfort”; it is a silent, chronic inflammation that travels throughout the body, potentially causing:

 

  • Cardiovascular Problems: Plaque in the arteries boosted by bacterial toxins.
  • Kidney Damage: The kidneys become overloaded trying to filter these byproducts, which in turn leads to toxicity in renal cells.
  • Brain Diseases: Through the gut-brain axis, intestinal inflammation is now linked to cognitive decline, depression, and even Parkinson’s disease.

 

Microbiota and longevity: the secret of centenarians

One of the most promising fields of current research is the relationship between the microbiota and aging. By studying populations that live over 100 years, researchers discovered a common pattern: centenarians possess an extraordinarily diverse and “young” microbiota (11).

In places known as Blue Zones (such as Sardinia in Italy or Icaria in Greece), people frequently live to 100 with enviable health. What do they have in common? Studies show they have a unique microbiota with a high abundance of bacteria capable of synthesizing beneficial molecules like butyrate, which protects the intestinal barrier and has anti-inflammatory effects. The secret isn’t a magic pill, but a combination of factors:

 

  • Genetics: Important, but only part of the puzzle.
  • Nutrition: Based on grains, home-grown vegetables, and very little food processing.
  • Natural Movement: They don’t go to the gym; they walk, garden, and climb stairs, streets, and mountains.
  • Sense of Community: Stress is low because social support is high. Interestingly, social isolation also negatively affects our microbiota.

 

As we age, it is common for age-related low-grade chronic inflammation (inflammaging) to increase. A balanced microbiota helps combat this process by keeping the intestinal barrier intact and preventing inflammatory agents from accelerating the wear and tear of cells and organs. Taking care of our microbial friends is, therefore, one of the most effective ways to ensure that extra years of life are lived with health, well-being, and intellectual vitality.

 

Conclusion

Our health depends not only on our genes but also on how we treat the trillions of guests inhabiting our interior. By adopting a diet close to the Mediterranean standard, reducing stress, and maintaining contact with nature, we are cultivating an ecosystem that protects our brain, strengthens our immunity, and paves the way for healthy longevity.

Your gut is listening to you. What will you give it today: a toxin or a seed of longevity?

 

Authors: Flávio Reis and João Malva

Design: José Gomes

Text: António Piedade

Bibliographic references:

  1. Omprakash Shete, et al., Normal Gut Microbiomes in Diverse Populations: Clinical Implications. Rev. Med. (2025) 76: 95-114. https://doi.org/10.1146/annurev-med-051223-031809
  2. Longxiang Zhang, et al., Diet, gut microbiota, and health: a review. Food Science and Biotechnology (2025) 34:2087–2099. https://doi.org/10.1007/s10068-024-01759-x
  3. Bany Bakar R, Reimann F, Gribble FM. The intestine as an endocrine organ and the role of gut hormones in metabolic regulation. Nat Rev Gastroenterol Hepatol (2023) 20:784–96. https://doi.org/10.1038/s41575-023-00830-y
  4. Shengwen Lu, et al., The communication mechanism of the gut-brain axis and its effect on central nervous system diseases: A systematic review. Biomedicine & Pharmacotherapy, (2024) 178: 117207. https://doi.org/10.1016/j.biopha.2024.117207
  5. Gautam Bhardwaj, et. al., The hidden threat: Environmental toxins and their effects on gut microbiota. Pathology – Research and Practice (2024) 255: 155173. https://doi.org/10.1016/j.prp.2024.155173
  6. Margherita Ferrante, et al., Glyphosate and environmental toxicity with “One Health” approach, a review. Environmental Research (2023) 235-116678. https://doi.org/10.1016/j.envres.2023.116678
  7. Otaru, et al. Associations between urine glyphosate levels and metabolic health risks: insightsfrom a large cross‑sectional population‑based study. Environmental Health (2024) 23:58. https://doi.org/10.1186/s12940-024-01098-8
  8. Anna E. Lindell, et. al., Multimodal interactions of drugs, natural compounds and pollutants with the gut microbiota. Nat Rev Microbiol. (2022); 20(7): 431–443. https://doi.org/10.1038/s41579-022-00681-5
  9. Valeria Tosti, Beatrice Bertozzi, Luigi Fontana. Health Benefits of the Mediterranean Diet: Metabolic and Molecular Mechanisms. J Gerontol A Biol Sci Med Sci, 2018, Vol. 73, No. 3, 318–326. https://doi.org/10.1093/gerona/glx227
  10. Azadeh Safarchi, et al., Understanding dysbiosis and resilience in the human gut microbiome: biomarkers, interventions, and challenges. Microbiol. (2025) 16: 1-26. https://doi.org/10.3389/fmicb.2025.1559521
  11. Ivan David Lozada-Martinez, et al., Gut microbiota in centenarians: A potential metabolic and aging regulator in the study of extreme longevity. Aging Medicine. (2024) 7:406–413. https://doi.org/10.1002/agm2.12336

A microbiota intestinal – o aliado vivo entre a saúde do ambiente e a saúde humana

Muitas vezes pensamos em nós próprios como indivíduos isolados, mas a biologia moderna revela uma realidade diferente: somos, na verdade, ecossistemas ambulantes. No interior do nosso trato digestivo, reside uma comunidade vibrante de biliões de microrganismos conhecida como a microbiota intestinal (1). Este “órgão esquecido” pesa cerca de dois quilogramas e contém mais genes (o microbioma) do que as nossas próprias células humanas. Hoje, sabemos que o equilíbrio deste universo microscópico é a chave para um corpo resistente e uma mente sã e, consequentemente, uma vida longa e mais saudável. 

 

O que é a Microbiota e por que é vital? 

A microbiota humana é composta por bactérias, fungos, vírus e arqueias que coevoluíram connosco ao longo de milénios (2). Longe de serem germes invasores, estes microrganismos são parceiros metabólicos. Eles desempenham funções que os tecidos humanos simplesmente não conseguem realizar, como a digestão de fibras complexas e a síntese de vitaminas essenciais (como a K e as do complexo B), e contribuem ainda para a obtenção de energia e a regulação do nosso sistema imunitário. (3) 

Uma microbiota saudável (eubiótica) é caracterizada pela diversidade. Quanto maior for a qualidade de diferentes bactérias “boas” (simbiontes), mais resiliente é o nosso organismo. Quando este equilíbrio é desfeito, com aumento da abundância de bactérias “más” (patobiontes), chegamos a um estado de desequilíbrio a que chamamos disbiose, no qual as defesas diminuem, abrindo-se as portas para a inflamação crónica, a base comum a muitas das doenças modernas. 

 

O eixo intestino-cérebro: A autoestrada da saúde mental 

Existe uma comunicação constante e bidirecional entre o intestino e o sistema nervoso central. Este diálogo ocorre através do nervo vago, do sistema imunitário e da produção de substâncias químicas lançadas no sangue (4). 

Sabia que cerca de 90% da serotonina, o neurotransmissor do bem-estar, é produzida no intestino e não no cérebro? A microbiota atua como uma “fábrica química” que produz mensageiros capazes de influenciar o nosso bem-estar e humor, a memória e a tomada de decisões. 

 

  • Saúde Mental: A disbiose está ligada a estados de ansiedade e depressão. 
  • Proteção Cerebral: Bactérias benéficas produzem ácidos gordos de cadeia curta, como o butirato, que ajudam a manter a integridade das barreiras intestinal e hematoencefálica, protegendo o cérebro de toxinas (ambientais, da alimentação e de origem bacteriana) que promovem processos neurodegenerativos. 

 

O impacto do ambiente e do estilo de vida 

A nossa microbiota é moldada desde o primeiro segundo de vida (1,2). O tipo de parto (natural versus cesariana) e o aleitamento (materno versus formulado) estabelecem as bases. No entanto, o ambiente moderno impõe desafios constantes: 

 

  1. Higiene Excessiva: O isolamento da natureza e o uso indiscriminado de desinfetantes reduzem a nossa exposição a micróbios benéficos, enfraquecendo o “treino” do sistema imunitário. 
  1. Antibióticos: Embora vitais para combater infeções, o seu uso excessivo atua como uma “bomba atómica” no ecossistema intestinal, eliminando tanto as bactérias más como as boas, originando disbiose. 
  1. Stress: O cortisol (hormona do stress) altera a permeabilidade das paredes do intestino, permitindo que fragmentos bacterianos passem para o sangue, causando uma inflamação que chega ao cérebro. 

 

A alimentação: o combustível do ecossistema 

A dieta ocidental moderna, rica em açúcares refinados, gorduras saturadas e alimentos ultraprocessados, “alimenta” as bactérias patogénicas, que promovem a obesidade e a inflamação. 

Nas últimas décadas, transformámos radicalmente o planeta e, por arrasto, o nosso corpo. A industrialização trouxe avanços, mas também um “cocktail” químico ao qual não estávamos habituados. (5) 

Como consequência da agricultura intensiva e da perda da sazonalidade, os alimentos que ingerimos são produzidos à pressa, muitas vezes saturados de pesticidas e herbicidas, como o glifosato (6,7). Para além de estarem presentes na casca das frutas e nos legumes, esses químicos conseguem entrar no nosso sistema digestivo. Além disso, a poluição atmosférica das grandes cidades não afeta apenas os pulmões. As micropartículas que inalamos acabam por ser deglutidas e chegam ao intestino, onde alteram o equilíbrio da comunidade microbiana em geral e bacteriana em particular.  

O uso excessivo de antibióticos, tanto na medicina como na pecuária, funciona como uma “bomba atómica” para o nosso jardim interior, eliminando não só as bactérias más, mas também as boas, essenciais para a agilidade da nossa imunidade. (8) 

 

Em contrapartida, a Dieta Mediterrânica surge na literatura científica como o padrão-ouro para a microbiota. Este regime não é apenas uma dieta, mas um estilo de vida que privilegia (9): 

 

  • Fibras e Prebióticos: Legumes, leguminosas e cereais integrais que servem de banquete para as bactérias benéficas. 
  • Polifenóis: Presentes no azeite, no vinho tinto (com moderação), no cacau e nos frutos vermelhos. Estes compostos são transformados pela microbiota em substâncias anti-inflamatórias potentes. 
  • Gorduras Saudáveis: O ómega-3 do peixe e dos frutos secos atua na redução da neuroinflamação, protegendo a saúde cognitiva. 

 

Disbiose: quando o intestino se torna uma porta de entrada para doenças 

 

Quando o equilíbrio permitido pela microbiota saudável é desfeito, entramos num estado de disbiose (10). Como já referimos, imagine o seu intestino como um jardim florido. A disbiose acontece quando as flores belas e saudáveis morrem e as ervas daninhas (os chamados patobiontes) começam a crescer descontroladamente. 

O maior perigo da disbiose é o comprometimento da barreira intestinal. O nosso intestino tem uma parede finíssima (mucosa) que decide o que entra no sangue. Quando esta barreira fragiliza (intestino permeável), substâncias tóxicas e fragmentos de bactérias entram na circulação sanguínea. 

O resultado não é apenas um “desconforto na barriga”. É uma inflamação silenciosa e crónica que viaja pelo corpo todo, podendo causar: 

 

  • Problemas Cardiovasculares: placas nas artérias potenciadas por toxinas bacterianas. 
  • Danos Renais: o rim sobrecarregado ao tentar filtrar estes subprodutos, que por sua vez, também levam à toxicidade das células renais. 
  • Doenças Cerebrais: existe um “eixo intestino-cérebro”. A inflamação intestinal está hoje ligada ao declínio cognitivo, depressão e até à doença de Parkinson. 

 

 

Microbiota e longevidade: o segredo dos centenários 

 

Um dos campos mais promissores da investigação atual é a relação entre a microbiota e o envelhecimento. Ao estudar as populações que vivem mais de 100 anos, os investigadores descobriram um padrão comumos centenários possuem uma microbiota extraordinariamente diversificada e jovem (11). 

Existem lugares no mundo, designados por Blue Zones (como a Sardenha na Itália ou Icária na Grécia), onde as pessoas vivem frequentemente até aos 100 anos com uma saúde invejável. O que têm elas em comum? 

Estudos mostram que os centenários destas regiões possuem uma microbiota única, muito mais diversificada e “jovem” do que a de idosos noutras partes do mundo. A sua microbiota tem maior abundância de bactérias capazes de sintetizar moléculas benéficas para o nosso organismo, como o butirato, que protegem a barreira intestinal e têm efeitos anti-inflamatórios. O segredo destas comunidades não é um comprimido mágico, mas sim um conjunto de fatores: 

 

  • Genética: embora importante, é apenas uma parte do puzzle. 
  • Alimentação: as bases da dieta são grãos, vegetais de horta própria e muito pouco processamento dos alimentos. 
  • Movimento Natural: os centenários não vão ao ginásio, caminham, cuidam da horta e sobem escadas, ruas e montanhas. 
  • Sentido de Comunidade: o stress é baixo porque o suporte social é alto. O isolamento social, curiosamente, também afeta negativamente a nossa microbiota. 

 

À medida que envelhecemos, é comum acentuar-se uma inflamação crónica de baixo grau associada à idade. Uma microbiota equilibrada ajuda a combater este processo, mantendo a barreira intestinal preservada e impedindo que agentes inflamatórios acelerem o desgaste das células e dos órgãos. Cuidar dos nossos amigos micróbios (bactérias “boas”) é, portanto, uma das formas mais eficazes de garantir que os anos extra de vida sejam vividos com mais saúde, bem-estar e qualidade e vitalidade intelectual. 

 

Conclusão 

A nossa saúde não depende apenas dos nossos genes, mas também de como tratamos os biliões de hóspedes que habitam o nosso interior. Ao adotar uma alimentação próxima da Dieta Mediterrânica, reduzir o stress e manter o contacto com a natureza, estamos a cultivar um ecossistema que protege o nosso cérebro, reforça a nossa imunidade e pavimenta o caminho para uma longevidade saudável. 

O seu intestino está a ouvi-lo. O que é que lhe vai dar hoje: uma toxina ou uma semente de longevidade? 

 

Autores: Flávio Reis e João Malva

Design: José Gomes

Texto: António Piedade

 

Referências Bibliográficas: 

  1. Omprakash Shete, et al., Normal Gut Microbiomes in Diverse Populations: Clinical Implications. Annu. Rev. Med. (2025) 76: 95-114. https://doi.org/10.1146/annurev-med-051223-031809 
  1. Longxiang Zhang, et al., Diet, gut microbiota, and health: a review. Food Science and Biotechnology (2025) 34:2087–2099. https://doi.org/10.1007/s10068-024-01759-x 
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  1. Margherita Ferrante, et al., Glyphosate and environmental toxicity with “One Health” approach, a review. Environmental Research (2023) 235-116678. https://doi.org/10.1016/j.envres.2023.116678 
  1. Otaru, et al. Associations between urine glyphosate levels and metabolic health risks: insightsfrom a large crosssectional populationbased study. Environmental Health (2024) 23:58. https://doi.org/10.1186/s12940-024-01098-8 
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  1. Valeria Tosti, Beatrice Bertozzi, Luigi Fontana. Health Benefits of the Mediterranean Diet: Metabolic and Molecular Mechanisms. J Gerontol A Biol Sci Med Sci, 2018, Vol. 73, No. 3, 318–326. https://doi.org/10.1093/gerona/glx227 
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