Tarmmikrobiom assosiert med multippel skleroserisiko og sykdomsutvikling

Tarmmikrobiom assosiert med multippel skleroserisiko og sykdomsutvikling

Et internasjonalt forskningskonsortium ledet av forskere ved UC San Francisco har vist betydelige forskjeller mellom tarmbakterieprofilene til pasienter med multippel sklerose (MS) og friske individer, og mellom MS-pasienter som får ulike medikamentelle behandlinger. Mens noen av disse endringene har blitt rapportert tidligere, blir de fleste rapportert for første gang. Gruppen avdekket også nye mekanismer som gjør at disse bakteriene kan påvirke sykdomsutvikling og respons på behandling.

De siste årene har forskere i økende grad knyttet koblinger mellom tarmbakterier og en rekke sykdommer - ikke bare sykdommer i tarmen - inkludert diabetes og leddgikt. Feltet for mikrobiomstudier åpnet virkelig opp med fremskritt innen DNA-sekvensering tidlig på 2010-tallet, noe som gjorde det mulig for forskere å få et detaljert bilde av hvilke bakterier som finnes i prøver av avføring, blod, slimhinnevev og hud.

Inntil nylig kom de fleste eksperimentelle bevis som forbinder tarmbakterier og MS fra forskning på mus. Menneskelige studier hadde gitt motstridende resultater - delvis på grunn av mindre antall deltakere og manglende evne til å undersøke effekten av miljøet på en persons mikrobiom. Hvor du bor – på landet eller i byen, på en fjelltopp eller ved siden av et oljeraffineri – spiller en stor rolle for bakteriene kroppen vår har.

For å overvinne disse begrensningene, rekrutterte konsortiet av forskere som deltok i International Multiple Sclerosis Microbiome Study (IMSMS) et stort antall MS-pasienter fra tre kontinenter og valgte genetisk urelaterte kontroller fra de samme husholdningene som pasientene. Det var første gang denne metodikken ble brukt i en så stor studie. Studien, publisert 15. september 2022 i Cell, beskriver forskjeller mellom tarmmikrobiomprofilene til 576 pasienter og et like stort antall husholdningskontroller i USA, Storbritannia, Spania og Argentina. Funnene kan føre til nye terapier som involverer enten manipulering av mikrobiomet eller diettintervensjoner.

Dette er referansestudien som vil bli brukt av industrien i årene som kommer."

Sergio Baranzini, PhD, Heidrich Family and Friends Endowed Chair in Neurology og medlem av UCSF Weill Institute for Neurosciences

Sergio Baranzini er hovedforfatter av den nye studien.

Ved å bruke deres innovative protokoll, var Baranzini og hans kolleger i stand til å identifisere dusinvis av nye bakteriearter assosiert med MS og bekrefte andre arter som tidligere bare var assosiert med sykdommen. "Vi ble overrasket over antallet arter som var forskjellig til stede i MS sammenlignet med kontroller," sa Baranzini. De fant også at den største kilden til variasjon i bakteriearter var relatert til deltakernes geografiske plassering, noe som bekrefter viktigheten av plassering og lokale variasjoner i kostholdet for tarmmikrobiomet. Den nest største kilden til variasjon var en deltakers sykdomsstatus, som forskerne forventet.

Studien var den andre i en serie utført av iMSMS, et internasjonalt konsortium grunnlagt i 2015 for å bestemme rollen til tarmbakterier i MS-følsomhet, progresjon og respons på terapi. Den første studien validerte husholdningskontrollprotokollen og viste at den øker statistisk kraft i populasjonsbaserte mikrobiomstudier.

Resultatene av studien er først og fremst beskrivende, innrømmer Baranzini. "Når du ser på mikrobiomet, er det to spørsmål som vanligvis stilles," sa han. "Den første er "Hvem er der?" Det er det vi prøver å svare på i denne artikkelen. Den andre er "Hva gjør de?"

Å svare på det andre spørsmålet krever mekanistiske studier med individuelle bakterier for å forstå deres metabolske profiler. Likevel fikk forskerne noen ledetråder om hva bakteriene de fant gjør ved å undersøke de potensielle veiene disse bakteriene koder for.

"Hvis vi vet hvilke gener av hvilken type vi kan identifisere i tilfeller og kontroller, kan vi nå begynne å rekonstruere hvilke potensielle signalveier som er aktive hos pasienter og kontroller," sa Baranzini.

For eksempel ser det ut til at noen av bakteriene teamet har knyttet til MS spiller en rolle i å hjelpe folk med å behandle fiber fra planter, hvis biprodukter har en tendens til å bli funnet i forhøyede nivåer hos MS-pasienter. Andre arter ser ut til å ha innvirkning på betennelse og cellens energiproduksjonsmaskineri.

Forskere fant også at pasienter behandlet med en immunmodulator kjent som interferon beta-1a, den eldste behandlingen for MS, hadde lavere nivåer av kortkjedede fettsyrer i avføringen og høyere nivåer i blodet. Kortkjedede fettsyrer er kjent for sine anti-inflammatoriske egenskaper, noe som tyder på at interferon virker ved å øke transporten av disse molekylene fra tarmen inn i blodet, noe Baranzini sier kan være en av interferons virkningsmekanismer.

iMSMS-gruppen vil fortsette å rekruttere pasienter og ekspandere til Tyskland og Canada til det totale antallet deltakere i kohorten når 2000. Fra og med høsten vil hun også følge en undergruppe av pasienter over to år for å se hvordan tarmmikrobiotaen deres endrer seg som respons på behandling, livsstilsendringer og sykdomsprogresjon. Alle data fra disse studiene vil være offentlig tilgjengelig.

"Dette er et eksempel på hvor stor vitenskap bare kan oppnås sammen," la han til. "I iMSMS har vi virkelig samlet de beste og flinkeste forskerne innen mikrobiomforskning og multippel sklerose, og de trekker seg alle sammen."

Kilde:

University of California – San Francisco

Referanse:

iMSMS Consortium., (2022) Tarmmikrobiom hos multippel sklerosepasienter og sammenkoblede friske husholdningskontroller avslører assosiasjoner med sykdomsrisiko og progresjon. Celle. doi.org/10.1016/j.cell.2022.08.021.

.