Mikrobiom jelitowy związany z ryzykiem stwardnienia rozsianego i rozwojem choroby

Mikrobiom jelitowy związany z ryzykiem stwardnienia rozsianego i rozwojem choroby

Międzynarodowe konsorcjum badawcze kierowane przez naukowców z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Francisco wykazało znaczące różnice między profilami bakterii jelitowych pacjentów ze stwardnieniem rozsianym (SM) a osobami zdrowymi oraz pomiędzy pacjentami ze stwardnieniem rozsianym otrzymującymi różne leki. Chociaż niektóre z tych zmian były zgłaszane już wcześniej, większość z nich zgłaszana jest po raz pierwszy. Grupa odkryła także nowe mechanizmy, dzięki którym bakterie te mogą wpływać na rozwój choroby i odpowiedź na leczenie.

W ostatnich latach naukowcy coraz częściej powiązali bakterie jelitowe z szeregiem chorób – nie tylko chorobami jelit – w tym cukrzycą i zapaleniem stawów. Dziedzina badań nad mikrobiomami naprawdę otworzyła się wraz z postępem w sekwencjonowaniu DNA na początku 2010 roku, co umożliwiło naukowcom uzyskanie szczegółowego obrazu bakterii obecnych w próbkach kału, krwi, tkanki błony śluzowej i skóry.

Do niedawna większość dowodów eksperymentalnych łączących bakterie jelitowe ze stwardnieniem rozsianym pochodziła z badań na myszach. Badania na ludziach przyniosły sprzeczne wyniki – częściowo z powodu mniejszej liczby uczestników i braku zbadania wpływu środowiska na mikrobiom człowieka. Miejsce zamieszkania – na wsi czy w mieście, na szczycie góry czy w pobliżu rafinerii ropy naftowej – odgrywa dużą rolę w obecności bakterii w naszym organizmie.

Aby przezwyciężyć te ograniczenia, konsorcjum naukowców uczestniczących w Międzynarodowym badaniu mikrobiomu stwardnienia rozsianego (IMSMS) zrekrutowało dużą liczbę pacjentów ze stwardnieniem rozsianym z trzech kontynentów i wybrało niespokrewnione genetycznie grupy kontrolne z tych samych gospodarstw domowych, co pacjenci. Metodologię tę zastosowano po raz pierwszy w tak dużym badaniu. Badanie, opublikowane 15 września 2022 r. w czasopiśmie Cell, opisuje różnice między profilami mikrobiomu jelitowego 576 pacjentów i taką samą liczbą osób z grupy kontrolnej gospodarstw domowych w Stanach Zjednoczonych, Wielkiej Brytanii, Hiszpanii i Argentynie. Odkrycia mogą prowadzić do nowych terapii obejmujących manipulację mikrobiomem lub interwencje dietetyczne.

Jest to badanie referencyjne, które będzie wykorzystywane w branży w nadchodzących latach.”

Sergio Baranzini, doktor, kierownik katedry neurologii dla rodziny i przyjaciół Heidricha oraz członek Instytutu Neuronauk Weilla na Uniwersytecie Kalifornijskim UCSF

Sergio Baranzini jest głównym autorem nowego badania.

Korzystając ze swojego innowacyjnego protokołu, Baranzini i jego współpracownicy byli w stanie zidentyfikować dziesiątki nowych gatunków bakterii związanych ze stwardnieniem rozsianym i potwierdzić obecność innych gatunków, które wcześniej kojarzono tylko z tą chorobą. „Byliśmy zaskoczeni liczbą gatunków występujących w stwardnieniu rozsianym w różnym stopniu w porównaniu z grupą kontrolną” – powiedział Baranzini. Odkryli również, że największe źródło zmienności gatunków bakterii było związane z położeniem geograficznym uczestników, co potwierdziło znaczenie lokalizacji i lokalnych różnic w diecie dla mikrobiomu jelitowego. Drugim co do wielkości źródłem zmienności był stan chorobowy uczestnika, czego oczekiwali naukowcy.

Badanie było drugim z serii przeprowadzonej przez iMSMS, międzynarodowe konsorcjum założone w 2015 roku w celu określenia roli bakterii jelitowych w podatności na stwardnienie rozsiane, progresji i odpowiedzi na terapię. W pierwszym badaniu zatwierdzono protokół kontroli gospodarstwa domowego i wykazano, że zwiększa on moc statystyczną w badaniach mikrobiomu populacyjnego.

Wyniki badania mają przede wszystkim charakter opisowy, przyznaje Baranzini. „Kiedy patrzymy na mikrobiom, zazwyczaj zadawane są dwa pytania” – powiedział. „Pierwsze to: «Kto tam jest?» Właśnie na to staramy się odpowiedzieć w tym artykule. Drugie brzmi: „Co oni robią?”

Odpowiedź na drugie pytanie wymaga badań mechanistycznych poszczególnych bakterii, aby zrozumieć ich profile metaboliczne. Mimo to badacze uzyskali pewne wskazówki na temat działania znalezionych bakterii, badając potencjalne szlaki kodowania tych bakterii.

„Jeśli wiemy, jakie geny i jakiego typu możemy zidentyfikować u pacjentów i w grupie kontrolnej, możemy teraz rozpocząć rekonstrukcję, które potencjalne szlaki sygnałowe są aktywne u pacjentów i u osób kontrolnych” – powiedział Baranzini.

Na przykład wydaje się, że niektóre bakterie, które zespół powiązał ze stwardnieniem rozsianym, odgrywają rolę w pomaganiu ludziom w przetwarzaniu błonnika z roślin, którego produkty uboczne występują zwykle w podwyższonych ilościach u pacjentów ze stwardnieniem rozsianym. Wydaje się, że inne gatunki mają wpływ na stany zapalne i mechanizmy wytwarzania energii w komórce.

Naukowcy odkryli również, że pacjenci leczeni immunomodulatorem znanym jako interferon beta-1a, najstarszym sposobem leczenia stwardnienia rozsianego, mieli niższy poziom krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych w kale i wyższy poziom we krwi. Krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe są znane ze swoich właściwości przeciwzapalnych, co sugeruje, że interferon działa poprzez zwiększenie transportu tych cząsteczek z jelit do krwioobiegu, co według Baranziniego może być jednym z mechanizmów działania interferonu.

Grupa iMSMS będzie nadal rekrutować pacjentów i rozszerzać swoją działalność na Niemcy i Kanadę, aż całkowita liczba uczestników w kohorcie osiągnie 2000. Począwszy od tej jesieni, będzie również obserwować podgrupę pacjentów przez dwa lata, aby zobaczyć, jak zmienia się ich mikroflora jelitowa w odpowiedzi na leczenie, zmiany stylu życia i postęp choroby. Wszystkie dane z tych badań będą publicznie dostępne.

„To przykład tego, jak wielką naukę można osiągnąć tylko razem” – dodał. „W iMSMS naprawdę zgromadziliśmy najlepszych i najzdolniejszych badaczy zajmujących się badaniami nad mikrobiomami i stwardnieniem rozsianym, a oni wszyscy łączą siły”.

Źródło:

Uniwersytet Kalifornijski – San Francisco

Odniesienie:

iMSMS Consortium., (2022) Mikrobiom jelitowy pacjentów ze stwardnieniem rozsianym i sparowane zdrowe grupy kontrolne w gospodarstwach domowych ujawniają powiązania z ryzykiem i postępem choroby. Komórka. doi.org/10.1016/j.cell.2022.08.021.

.