Timp aprox. de lectură: 12 minute

Toate zonele corpului nostru sunt colonizate de microbi. Aceasta indică că ei au diferite tipuri de interacțiuni cu organele noastre. Datorită dezvoltării instrumentelor și tehnicilor moleculare (de exemplu, metagenomică, metabolomică, lipidomică, metatranscriptomică), interacțiunile complexe care au loc între gazdă și diferitele microorganisme sunt descifrate progresiv.

Microbiota intestinală (ansamblul microorganismelor simbiotice, comensale sau patogene, care populează habitatul intestinal) este considerată în prezent ca fiind unul dintre elementele-cheie care contribuie la reglarea sănătății gazdei. În prezent, devierile microbiotei intestinale sunt legate de numeroase boli, inclusiv obezitatea, diabetul de tip 2, steatoza hepatică, bolile intestinale și mai multe tipuri de cancer. Aceasta sugerează că sunt afectate diverse căi implicate în imunitate și metabolismul lipidic și al glucozei.

Cele mai evidente boli legate de condițiile microbiomului intestinal (habitatul integral al microorganismelor din intestin) sunt inflamația microbiomului intestinal și tulburările intestinului, cum ar fi sindromul colonului/intestinului iritabil (SII).

SII este, în general, caracterizat de dureri abdominale, disconfort și obiceiuri intestinale modificate. Deși etiologia este multifactorială, înțelegerea recentă a fiziopatologiei SII a arătat că variațiile în microbiota intestinală normală pot avea un rol în inflamația intestinală de grad scăzut asociată cu acest sindrom. Se crede că disbioza microbiană din intestin este implicată în patogeneza SII, iar un studiu recent a evidențiat o diferență clară între microbiota intestinală a pacienților cu SII și cea a persoanelor din grupul de control.

SII a fost caracterizat de o creștere a Firmicutes și, mai exact, a numărului de Ruminococcus, Clostridium și Dorea, pelângă o reducere marcată a microbilor benefici, cum ar fi Bifidobacterium și Faecalibacterium spp. În plus, cercetări sistematice au evidențiat microbiota potențial dăunătoare la pacienții cu SII, inclusiv phylum Proteobacteria, familia Enterobacteriaceae (phylum Proteobacteria), familia Lactobacillaceae și genul Bacteroides (phylum Bacteroidetes).

Familia Enterobacteriaceae conține mai multe bacterii patogene; de exemplu, Escherichia, Shigella, Campylobacter și Salmonella. Prezența lor în microbiota persoanelor cu SII ar putea sugera fie o infecție intestinală anterioară la astfel de pacienți, fie o modificare a mediului intestinal. Subprodusele provenite de la aceste bacterii potențial dăunătoare au fost asociate cu unele dintre simptomele clasice ale SII, inclusiv dureri abdominale, balonare și diaree.

Un rol al microbilor intestinali în manifestarea SII a fost indicat de o serie de studii, iar microbiota intestinală este considerată a fi o componentă esențială în dezvoltarea leziunilor mucoasei. Modificările în compoziția și funcționalitatea microbiotei intestinale în Boala Intestinului Iritabil (BII) în comparație cu grupurile de control au fost demonstrate anterior. În general, disbioza microbiană în SII este caracterizată de o scădere a diversității și stabilității microbiotei. În mod specific, o scădere a taxonilor de Firmicutes și o creștere a taxonilor de Proteobacteria este rezultatul cel mai prezent al studiilor privind microbiomul SII. Mai mult, o semnătură comună a disbiozei microbiene în rândul pacienților cu BII, în special în cazul DC (activă), este scăderea abundenței bacteriilor Firmicutes aparținând familiilor Ruminococcaceae și Lachnospiraceae, spre deosebirede probele de control sănătoase. Ambele familii sunt membri funcționali importanți ai microbiotei intestinale umane, deoarece majoritatea bacteriilor producătoare de butirat din intestinul uman aparțin acestora. Prin urmare, epuizarea acestor familii de bacterii în SII/BII poate fi legată de perturbarea observată la nivel funcțional, inclusiv o capacitate mai mică de producere a butiratului de către microbiotă în cazul acestor persoane.

În plus de sindromul SII, câteva dintre bolile care, potrivit dovezilor, ar putea fi asociate microbiotei intestinale sunt:

Artrita reumatoidă este o afecțiune inflamatorie autoimună sistemică care se manifestă prin afectarea articulațiilor. S-a demonstrat recent că diferiți factori de mediu sunt implicați atât în dezvoltarea disbiozei intestinale și orale, cât și în apariția artritei, dintre care cei mai relevanți sunt dieta, fumatul și infecțiile. Faptul că șoarecii fără germeni sunt protejați de dezvoltarea artritei experimentale sugerează un posibil rol al microbiomului în patogeneza acestei boli. Compoziția microbiotei intestinale la pacienții cu artrită reumatoidă fără terapie este sever modificată în comparație cu cea a grupurilor control sănătoase. Chen et al. au raportat că, în comparație cu pacienții din grupul de control sănătoși, pacienții cu artrită reumatoidă prezintă o diversitate microbiană intestinală scăzută, care se corelează cu nivelurile de autoanticorpi și durata bolii. În plus, la nivel de compoziție, pacienții cu artrită reumatoidă prezintă o abundență crescută a speciilor de Prevotella, inclusiv Prevotella copri, iar studii recente în fază preclinică pe pacienți cu artrită reumatoidă din țările europene au arătat că aceștia adăpostesc o abundență ridicată a acestei specii în intestin, sugerând că disbioza precede dezvoltarea artritei. În schimb, Faecalibacterium, care este în general recunoscut ca fiind un microb benefic, este diminuat la pacienții cu artrită reumatoidă.

Au fost făcute legături recente între aportul alimentar de acizi grași cu lanț scurt și artrita autoimună la șoareci, acizii grași cu lanț scurt jucând un rol important în controlul proceselor inflamatorii din artrita reumatoidă. Astfel, șoarecii deficitari la receptorii acizilor grași cu lanț scurt au prezentat o inflamație exacerbată. Butiratul, unul dintre cei mai abundenți acizi grași cu lanț scurt, acționează ca un inhibitor endogen al histonei deacetilazei (HDAC) și s-a demonstrat că reduce inflamația în artrita reumatoidă și în alte boli inflamatorii la animale.

Un studiu recent a dezvăluit un rol al funcției de barieră intestinală, în special, al zonulinei, o peptidă care controlează permeabilitatea joncțiunii strânse epiteliale, în reglarea apariției bolii articulare la șoarecii cu artrită indusă de colagen și, potențial, și la pacienții cu artrită reumatoidă. Nivelurile crescute de zonulină au fost asociate cu o barieră intestinală permeabilă, disbioză și inflamație. Restabilirea barierei intestinale în perioada de dinaintea artritei clinice, fie prin suplimentarea dietei cu butirat, fie prin agenți farmacologici, cum ar fi un antagonist de zonulină, poate contribui la întârzierea apariției bolii și la reducerea severității artritei reumatoide.

Diabetul de tip 1 – La om, alterările microbiotei intestinale, inclusiv pierderea diversității bacteriene, au precedat apariția simptomelor metabolice asociate cu diabetul de tip 1. Studii anterioare au asociat mai multe fațete ale sănătății intestinale cu apariția diabetului de tip 1 la oameni și la animale. La acestea din urmă, disbioza indusă de antibiotice, metabolismul microbian al lipidelor și populațiile de celule Th17 și T-reg enteric suprimate au dus la creșterea incidenței bolii asemănătoare diabetului de tip 1 la șoareci. Diferite studii la om au raportat, de asemenea, microbiota intestinală alterată în legătură cu diabetul de tip 1 la mai multe grupuri etnice. Constatările comune din aceste studii includ un număr crescut de specii de Bacteroides și deficiența bacteriilor care produc acizi grași cu lanț scurt în cazurile de diabet de tip 1. În mod specific, s-a constatat că Faecalibacterium prausnitzii, producător de butirat, este diminuat puternic la copiii cu autoanticorpi legați de diabet.

În plus, au fost raportate o permeabilitate intestinală crescută și o diversitate microbiană scăzută înainte de diagnosticarea diabetului de tip 1. Un studiu realizat în mai multe centre, de tip caz-control, efectuat pe 783 de copii, a arătat că microbiomul copiilor sănătoși conținea mai multe gene legate de fermentarea și biosinteza acizilor grași cu lanț scurt, dar acestea nu au fost asociate în mod constant cu abundența anumitor categorii de microbi în diferite clinici din diferite zone geografice, sugerând că funcția microbiană, mai degrabă decât compoziția, a fost asociată mai mult cu diabetul de tip 1.

Eczema atopică, o afecțiune inflamatorie cronică a pielii, este cel mai frecventă în copilăria timpurie. Patogenia eczemei a fost atribuită disfuncțiilor barierei cutanate, tulburării reglementării imunitare, precum și interacțiunilor mediu-gazdă-microbiale. De-a lungul timpului au existat dovezi că factorii de mediu și tendințele stilului de viață modern contribuie indirect la patogeneza bolii, prin modularea microbiomului intestinal.

Studiile anterioare au constatat că microbiomul intestinal din primii ani de viață este asociat cu vârsta de apariție, severitatea și remisiunea eczemei atopice. Cu toate acestea, asocierea dintre diversitatea microbiomului intestinal și dezvoltarea eczemei atopice rămâne contradictorie, puține studii raportând o relație inversă între diversitatea intestinală și severitatea eczemei atopice. Dezvoltarea eczemei atopice poate fi determinată, în schimb, de interacțiunile dintre particularitățile microbiomului intestinal, sistemul imunitar și gazdă. În mod particular, la pacienții cu eczemă atopică, proporția de Clostridia, Clostridium difficile, Escherichia coli și Staphylococcus aureus în microbiomul intestinal este mai mare decât la persoanele sănătoase, în timp ce cea a Bifidobacteria, Bacteroidetes și Bacteroides este redusă.

Astmul atopic Creșterea rapidă a prevalenței astmului în țările industrializate în ultimele decenii nu poate fi explicată doar prin factori de risc genetic. Se crede că aceasta este legată de expunerile la mediu asociate cu stilul de viață occidental. Începutul vieții este cea mai importantă perioadă în care disbioza microbiotei din intestin poate duce la dezvoltarea multor boli respiratorii, deoarece microbiota intestinală are o influență semnificativă asupra maturării celulelor imunitare și a rezistenței la agenții patogeni. O serie de observații epidemiologice validate au implicat expunerile de mediu din primii ani de viață asociindu-le cu creșterea riscului de astm infantil. Se știe că multe dintre aceste expuneri modelează microbiomul intestinal în formare, inclusiv nașterea prin cezariană, utilizarea antibioticelor, hrănirea cu lapte praf și alți factori de mediu, precum toxinele din aer.

Dovezi suplimentare pentru o relație complexă între expunerea la mediu, microbiomul intestinal și boala alergică a căilor respiratorii provin dintr-un divers corp de lucrări, precum cele care utilizează modele experimentale pe animale. De exemplu, s-a demonstrat că tratarea șoarecilor nou-născuți cu antibiotice diminuează diversitatea microbiană intestinală, modifică profilurile de metaboliți, exacerbează răspunsul celulelor imune și crește susceptibilitatea la inflamația pulmonară alergică. Mai mult, suplimentarea cu acizi grași cu lanț scurt a ameliorat inflamația căilor respiratorii la acești șoareci, mecanismul fiind atribuit scăderii activității markerilor imunomodulatori, cum ar fi celulele T, celulele T CD4+ producătoare de IL-4 și reducerea nivelurilor de IgE circulante.

Studiile observaționale la om au identificat Proteobacteria ca fiind cel mai dominant phylum suprareprezentat la pacienții cu astm în comparație cu voluntarii care nu aveau astm, în mai multe studii. Filumul Proteobacteria este reprezentat de bacterii potențial patogene, inclusiv de cele care aparțin genurilor Haemophilus, Moraxella și Neisseria.

Patogenia și severitatea astmului sunt legate de mecanismele pro-inflamatorii. Efectele microbiotei intestinale asupra astmului sunt cel puțin parțial mediate de metaboliții bacterieni, care pot influența răspunsurile imune în părțile distale ale corpului. Cei mai cunoscuți metaboliți cu proprietăți protectoare demonstrate în inflamația căilor respiratorii umane sunt acizii grași cu lanț scurt. Copiii cu cantități mari de butirat și propionat în fecale la vârsta de 1 an au o sensibilizare atopică semnificativ mai mică și sunt mai puțin susceptibili de a avea astm între 3 și 6 ani. În plus, fibrele solubile pot ameliora efectele prin exercitarea unei acțiuni antiinflamatorii prin intermediul acizilor grași cu lanț scurt care se leagă de receptorii asociați cuplați cu proteina G (GPCRs) .

De interes recent sunt studiile care arată că bacteriile intestinale la om sunt capabile să producă alți metaboliți cu potențial pro și antiinflamator, cum ar fi aminele biogene (inclusiv histamina) și oxi-lipinele, cum ar fi 12,13-diHOME. Numărul de bacterii secretoare de histamină este semnificativ mai mare în probele fecale ale pacienților cu astm comparativ cu voluntarii care nu au astm. În plus, numărul de bacterii secretoare de histamină se corelează cu severitatea bolii.

Deși mecanismele care mediază comunicarea dintre intestin și plămâni sunt încă neclare, s-a sugerat că celulele epiteliale, alte celule structurale și celulele imune absorb semnale de la endoteliul intestinal pentru a forma un micro-mediu local de citokine, care duce la modificări ale răspunsurilor imune în locurile distale. În mod specific, acizii grași cu lanț scurt derivați din bacteriile intestinale au efecte inhibitoare asupra răspunsurilor pro-inflamatorii în plămâni.

În episodul următor vom vorbi despre legătura dintre microbiota intestinală și boala cardiacă, diabetul de tip 2, boala ficatului gras, afecțiunile neuro-degenerative precum boala Parkinson și tulburările de sănătate mintală precum schizofrenia sau tulburarea de hiperactivitate cu deficit de atenție, dar și despre posibile strategii terapeutice.

Mirela Mustață, Redactor executiv E-asistent

Surse de documentare:

1. Microbiomul intestinal și sănătatea: perspective mecaniciste | Gut (bmj.com)
2. Frontiere | Bacteriile Desulfovibrio sunt asociate cu boala Parkinson (frontiersin.org)
3. Rolul microbiomului intestinal în bolile cronice: o analiză narativă | European Journal of Clinical Nutrition (nature.com)
4. Boala Parkinson ar putea porni de la bacteriile din intestin, spun cercetătorii (medicalnewstoday.com)
5. Sursa foto: nytimes.com