Mikrobiom jelitowy jako kluczowy czynnik w rozwoju chorób neurodegeneracyjnych

Choroby neurodegeneracyjne (NDD), na które nie ma znanych lekarstw i których przyczyny pozostają niejasne, powodują nieodwracalne uszkodzenia mózgu i układu nerwowego. Badania nad tymi chorobami zwykle skupiały się na mózgu, ale badania na myszach w ciągu ostatnich kilku lat sugerują, że mikrobiom również odgrywa rolę w wystąpieniu i postępie niektórych NDD.

„Wyniki te wskazują, że mikrobiom jelitowy odgrywa ważną rolę w powstawaniu i przebiegu co najmniej niektórych chorób neurodegeneracyjnych” – powiedział Chris Ellis, główny badacz wieloośrodkowego zespołu mikrobiologów z Netellis, University of Tennessee w Knoxville i University of North Carolina w Chapel Hill.

Na ASM Microbe, corocznym spotkaniu American Society for Microbiology, ci badacze przedstawili nowe powiązanie między metabolitem wytwarzanym przez mikroorganizmy jelitowe a trzema NDD u ludzi. Ich analiza sugeruje, że metabolit DHPS (2,3-dihydroxypropane-1-sulfonate) może pomóc odpowiedzieć na kluczowe pytania dotyczące tego, w jaki sposób szlaki metaboliczne siarki mogą łączyć mikrobiom z tymi chorobami.

DHPS nie został dotychczas wykryty u ludzi, a naukowcy zauważyli, że metabolity wytwarzane przez mikroorganizmy jelitowe u pacjentów z NDD mogą dostarczyć cennych wskazówek, które pozwolą lepiej zrozumieć chorobę i doprowadzić do udoskonalenia narzędzi diagnostycznych, a nawet metod leczenia.

W poprzednich badaniach naukowcy odkryli, że przeszczepy kału mogą łagodzić przebieg choroby Alzheimera u myszy, a gdy myszy otrzymują przeszczepy kału pochodzące od osób chorych, zwierzęta te doświadczają upośledzenia pamięci.

Naukowcy przeprowadzili nowe badanie w celu określenia charakterystycznych profili bakteryjnych i metabolicznych mikrobiomu jelitowego u osób ze zdiagnozowanym jednym z trzech NDD: stwardnieniem zanikowym bocznym (ALS), chorobą Alzheimera (AD) i chorobą Parkinsona (PD). Aby uzyskać wczesne dane dotyczące choroby, pobrali próbki kału od zdiagnozowanych pacjentów podczas ich pierwszych dwóch wizyt u specjalisty i porównali wyniki tych próbek z próbkami pobranymi od zdrowych osób.

Ich analiza zidentyfikowała 19 metabolicznych biomarkerów neurodegeneracji we wszystkich trzech grupach NDD; znaleźli również 20 unikalnych markerów dla ALS, 16 unikalnych markerów dla AD i dziewięć unikalnych markerów dla PD. Te powszechne biomarkery obejmowały metabolity związane z dyshomeostazą w szlakach metabolicznych siarki.

Ponadto we wszystkich trzech grupach chorób stwierdzili powiązania z taksonami bakteryjnymi Bilophila i Desulfovibrio, które odgrywają rolę w syntezie i degradacji DHPS. Wzrost poziomów Bilophila był zgodny z obserwacją, że pacjenci z AD, ALS i PD mieli mniej DHPS w próbkach kału w porównaniu ze zdrowymi osobami.

Bilophila może degradować DHPS do siarkowodoru, a gromadzenie się siarkowodoru jest związane z dysfunkcją mitochondriów, która jest znana jako przyczyna rozwoju NDD. Siarkowodór jest związany ze znanymi cechami charakterystycznymi NDD, w tym stanem zapalnym, stresem oksydacyjnym i dysbiozą jelitową.

Autorzy zasugerowali, że nowe badanie wskazuje na DHPS jako „brakujące ogniwo” w naszej obecnej wiedzy na temat mechanizmów łączących NDD z metabolizmem siarki, dysfunkcją mitochondriów i neurozapaleniem.