Tarmbakterier och metaboliter visar depressionsrelaterade mönster hos äldre vuxna

Tarmbakterier och metaboliter visar depressionsrelaterade mönster hos äldre vuxna

Forskare upptäcker distinkta mikrobiella och metabola signaturer i tarmen hos äldre vuxna med depression, vilket föreslår nya vägar för personliga, mikrobiota-inriktade mentala hälsoterapier.

En ny studie publicerad i Nature Portfolio Journal Biofilmer och mikrobiomervisar signifikanta förändringar i tarmmikrobiotans sammansättning hos äldre medelhavsvuxna med övervikt/fetma och metabolt syndrom med symtom på depression eller antidepressiva medel. Resultaten ger en framtida forskningsväg för att avgöra om tarmmikrobiota påverkar depressionens patofysiologi.

bakgrund

Depression är en allvarlig psykisk störning som kännetecknas av en känsla av sorg och ett bristande intresse för aktiviteter under lång tid. Uppskattningsvis 3,8 % av världens befolkning upplever depression någon gång i livet.

Flera sociala, psykologiska, livsstils- och biologiska faktorer kan utlösa uppkomsten av depression. Förändringar i tarmmikrobiotans sammansättning har också observerats hos patienter med allvarliga depressiva sjukdomar.

Tarmmikrobiotan har visat sig påverka fysisk och mental hälsa genom tarm-hjärnaxeln, ett komplext dubbelriktat nätverk av neurala, endokrina, immuna och metabola vägar.

Hjärnans vagusnerv skickar signaler till tarmen, och tarmmikrobiotan bearbetar dessa signaler och reagerar genom flera vägar, inklusive vagal aktivering, immunmodulering och produktion av inflammatoriska mediatorer och mikrobiella metaboliter. Både inflammatoriska mediatorer och mikrobiella metaboliter kan passera blod-hjärnbarriären och modulera hjärnans funktioner.

Med tanke på den potentiella kopplingen mellan tarmmikrobiota och utvecklingen av depression, syftade den aktuella studien till att karakterisera tarmens mikrobiella sammansättning och den fekala profilen av tarmmikrobiota-av metaboliter hos äldre medelhavsvuxna med metabolt syndrom och depressiva symtom.

Studiedesign

Studien inkluderade 400 äldre medelhavsvuxna (55 till 75 år) med övervikt/fetma och metabolt syndrom. Depressionsstatus definierades som en Beck Depression Inventory-II (BDI-II) poäng ≥ 20 (indikerar symtom på måttlig till svår) eller aktuell användning av antidepressiva läkemedel.

Deltagarnas tarmmikrobiota sammansättning karakteriserades av 16S ribosomal RNA-sekvensering, och fekala metabolitprofiler bedömdes med hjälp av vätskekromatografi-tandem masspektrometri. Analyser justerade för kost, rökning, fysisk aktivitet och andra kovariater.

Studieresultat

Forskarna klassificerade 69 deltagare i depressionsgruppen (DG) och 331 i referensgruppen (RG).

De observerade signifikanta skillnader i tarmmikrobiotans rikedom och mångfald mellan depressions- och referensgrupperna. I synnerhet identifierade de åtta bakteriesläkten, inklusiveAcidaminococcusOchMegasphaera(berikad i depression) ochChristensenellaceae R-7 grupp(utmattad i depression), som var olika rikligt mellan grupperna.

De utförde prediktiv funktionell profilering av mikrobiella samhällen och identifierade vägar som var signifikant associerade med depression. Dessa vägar var associerade med typ II diabetes mellitus, gallsekretion, biosyntes av sekundära metaboliter, kolhydratmetabolism och aminosyrametabolism. Noterbart, förutspådda störningar av tryptofan metaboliska vägen matchade inte detekterade fekala metaboliter.

Genom att utföra metabolomisk analys av fekala prover identifierade de 15 metaboliter, främst lipider, organiska syror och bensenoider, som var starkt associerade med depression. Vissa av dessa metaboliter var signifikant associerade med tarmmikrobiella egenskaper.

Undersök betydelse

Denna studie är den första som använder icke-riktad fekal metabolomik och mikrobiell ribosomal RNA-sekvensering samtidigt för att fastställa sambandet mellan tarmmikrobiota och depression.

Studien identifierar åtta bakteriesläkten och 15 fekala metaboliter som är signifikant associerade med depression. Det visar vissa bakteriesläkten inklusiveStreptokockPresenteraAcidaminococcusOchMegasphaerasom var betydligt vanligare hos deltagare med depression, medanChristensenellaceae R-7 gruppoch andra SCFA-producerande taxa reducerades.

Streptokockär vanligtvis förknippad med den orala mikrobiotan, och dess närvaro i tarmen kan indikera störningar i den orala mikrobiella axeln. ÖkadeStreptokockNivåerna var associerade med depressiva symtom, möjligen genom serotonerg signalförsämring och neuroinflammation.

SläktetAcidaminococcusär förknippat med glutamatproduktion, som är en viktig excitatorisk signalsubstans i hjärnan. Överproduktion av glutamat kan leda till excitotoxicitet, neuroinflammation och depressionens patofysiologi. Dessa observationer motiverar sambandet mellan detta släkte och depression.

SläktetMegasphaeraär associerat med propionatproduktion, och överproduktion av denna kortkedjiga fettsyra är känd för att störa tarm-hjärnans axel genom att förändra signalvägar och främja ett antiinflammatoriskt tillstånd.

Valeriansyra, en kortkedjig fettsyra, visade signifikant berikning av depressionsrelaterade metaboliter som identifierats i studien hos deltagare med depression. I djurstudier har ökade valeriansyranivåer associerats med förändringar i tarmmikrobiotans sammansättning och förändringar i tarm-hjärnaxeln.

Prolinmetabolismen, som reducerades hos deltagare med depression, är en viktig föregångare till glutamat. Minskad prolinmetabolism kan begränsa glutamattillgängligheten och potentiellt påverka neuronal plasticitet och humörreglering. Tillsammans tyder dessa fynd på att bakteriehärledda metaboliter kan påverka sambandet mellan tarmmikrobiota och depression.

Studien fann inga signifikanta skillnader i tarmmikrobiotasammansättning eller metabolitprofiler mellan deltagare som använde och inte använde antidepressiva medel. Dessa resultat visar att antidepressiva medel inte signifikant påverkar tarmmikrobiotan. En annan möjlighet är att depressionsrelaterad tarmmikrobiota kvarstår trots farmakologisk behandling.

Begränsningar inkluderar tvärsnittsdesignen, som förhindrar kausala slutsatser, och beroendet av BDI-II frågeformuläret, ett screeningverktyg snarare än en klinisk diagnos för depression. Studien tog inte heller hänsyn till avföringskonsistensen, vilket kan påverka mikrobiotans sammansättning.

Som nämnts av forskare bör framtida studier undersöka effektiviteten av tarmmikrobiota-inriktade terapier hos patienter med depression, särskilt hos dem som är motståndskraftiga mot antidepressiva medel.

Källor: