A diéta-mikrobiom kapcsolat gyulladásos bélbetegségben

A speciális étrenddel táplált, Crohn-féle betegségben szenvedő kutyáknál a bél mikrobiómáiban jellemző változások tapasztalhatók, párhuzamosan a Crohn-féle gyermekeknél tapasztalt változásokkal.

Sok titokzatos marad az emberi gyulladásos bélbetegséget (IBD) befolyásoló tényezőkkel kapcsolatban, de az egyik legfontosabb tényező a bél mikrobioma, a belekben lakó mikroorganizmusok összegyűjtése.

Az étrendről ismert, hogy mélyen befolyásolja ezt a mikrobaközösséget, és speciális étrendeket alkalmaztak bélrendellenességek terápiájaként, beleértve az emberek Crohn-betegségét is. Kutyáknál is gyakran használják őket, amelyek krónikus bélbetegségeket okozhatnak, amelyek tükrözik a Crohn számos jellemzőjét.

A folyóiratban megjelent új tanulmányban Mikrobiom, a Pennsylvaniai Egyetem kutatói összefüggést vizsgáltak a vényköteles étrend, a bél mikrobiomája és a betegség remissziójának sikeres bekapcsolása között a Penn Vet Ryan Állatorvosi Kórházában kezelt háziállatoknál. Felfedezték a mikrobiom és a kapcsolódó anyagcsere-termékek legfontosabb jellemzőit, amelyek csak a betegség remissziójában lévő kutyáknál jelentek meg. Ezeket a vegyületeket termelő baktériumtípus, amely másodlagos epesavakként ismert, egérmodellben enyhítette a betegséget. És összehasonlítva az étrend hatását a kutya mikrobiomjára a Crohn-féle gyermekek diétás terápiájánál tapasztaltakkal, a tanulmányi csoport figyelemre méltó hasonlóságokat talált.

"A bélben lévő baktériumok köztudottan valóban fontos tényezők a mérleg betegség felé billentésében" - mondja Daniel Beiting, a munka vezető szerzője és az Állatorvos-tudományi Kar adjunktusa. - És úgy tűnik, hogy a környezeti tényező járul hozzá leginkább a mikrobiom gyors változásaihoz. Tekintettel arra, hogy a kutyák mikrobiómái rendkívül hasonlítanak az emberekéhez, úgy gondoltuk, hogy ez egy érdekes modell, hogy feltegyük a kérdést: „Vajon az étrend befolyásolhatja-e ezt a betegséget a mikrobiomra gyakorolt hatás révén?”

Ennek a kérdésnek a megkezdéséhez a kutyák krónikus enteropátiájában (CE), súlyvesztéssel és bélgyulladással, hasmenéssel, alkalmi hányással, étvágytalansággal, valamint krónikus visszaeséssel és remisszióval járó krónikus betegség kezelésére volt szükség, ahogy a Crohn-betegség. A vizsgálatban 53 kutya vett részt, 29 CE-vel a Penn Vet Ryan Állatorvosi Kórházában kezeltek, és 24 egészséges kontroll vett részt.

A kutatók székletmintákat gyűjtöttek a vizsgálat elején, és különböző időpontokban, amikor a beteg kutyák vényköteles étrendet kezdtek betegségük kezelésére. Fejlett genetikai szekvenálási technikák alkalmazásával a csapat kidolgozta a székletben található mikrobák katalógusát, az állatok bélmikrobiomjának stand-inját. Információt gyűjtöttek a székletben található anyagcsere-termékekről is.

"Ez lehetővé teszi számunkra a mikrobiom funkcionális kiolvasását" - mondja Beiting. "Ez nemcsak azt mondja meg nekünk, hogy ki van ott, hanem azt is, hogy mit csinálnak."

A 29 beteg kutyából húszan gyorsan remisszióba léptek. A genomi és metabolit elemzések együttesen jellegzetes változásokat tártak fel ezekben a kutyákban. Különösen azoknál, akik jól reagáltak az étrendre, általában szaporodtak a másodlagos epesavakként ismert metabolitok. Ezek akkor keletkeznek, amikor a bél bizonyos mikrobái elfogyasztják a máj által felszabaduló epét.

Az egyik ilyen „jó” mikroba, amely másodlagos epesavakat eredményezhet, a baktérium volt Clostridium hiranonis, amelyet a kutatók nagyobb számban találtak remisszióba került kutyáknál. Az étrendre jól reagáló kutyákban kevesebb káros baktérium is volt, mint pl Escherichia coli és Clostridium perfringens a kezelés megkezdése után.

Annak érdekében, hogy többet megtudjon arról, hogy mit csinálnak ezek a remisszió látszólagos markerei, a csapat baktériumokat vett el a kutyáktól - mind beteg állapotban, mind azután, hogy remisszióba léptek - és a laboratóriumban növesztette őket.

"Ezeknek az organizmusoknak a lehetősége lehetővé tette számunkra, hogy teszteljük hipotézisünket arról, hogy mi okozza valójában a remissziót" - mondja Shuai Wang, a Penn Vet posztdoktora és a tanulmány vezető szerzője.

Figyelembe véve a másodlagos epesavakat, amelyekről kiderül, hogy összefüggenek a remisszióval, a kutatók ezeket alkalmazták a E. coli és C. perfringens beteg kutyákból nőttek fel, és az epesavak gátolták növekedésüket. Adtak is C. hiranonis a kutyáktól egészen a gyulladásos bél rendellenességének formájú egerekig, hogy lássák, képesek-e a baktériumok egy másik állatmodellben csökkenteni a betegséget.

"Megfigyeltük a szekunder epesavszint stabilizálódását és a gyulladás csökkentését" - mondja Wang.

„Ez lehetővé tette számunkra, hogy megmutassuk, hogy a másodlagos epesavak és C. hiranonis nem csupán a remisszió biomarkerei - mondja Beiting -, valójában megváltoztathatják. Az epesavak gátolhatják a kórokozók szaporodását, és C. hiranonis javíthatja az egerek bél egészségét. ”

Utolsó lépésként a kutatók egy Crashn-betegségben szenvedő gyermekektől vett adatállományt vizsgálták, akiket speciális folyékony étrenddel kezeltek, amelyet exkluzív enterális táplálkozásnak neveznek. A terápiára reagáló fiataloknál nőtt a baktériumfajok száma Clostridium scindens, amely, mint C. hiranonis, a másodlagos epesavak hatékony termelője.

A szerzők szerint az eredmények reményt kínálnak az IBD jobb étrendi terápiájára, talán olyanokra, amelyek "jó" baktériumokat hoznak létre, mint pl C. scindens vagy C. hiranonis miközben elnyomja a betegséggel összefüggő fajokat.

"A kutyák és a gyermekek hasonló környezeti expozíciója miatt a kutya IBD-modell a gyermekgyulladásos bélbetegségek kiváló modelljévé válik" - mondja Robert N. Baldassano, a Philadelphiai Gyermekkórház egyik munkatársa és gyermek gasztroenterológusa. "Ez a tanulmány nagymértékben javította a gyermekkori IBD-vel kapcsolatos ismereteinket, és új terápiákhoz vezet a betegségben szenvedő gyermekek számára."

Daniel P. Beiting a Pobiobiológiai Tanszék adjunktusa és a Pennsylvaniai Egyetem Állatorvostudományi Karának a gazda-mikrobiális kölcsönhatások központjának műszaki igazgatója.

Shuai Wang a Penn's Veterinary Medicine School posztdoktori munkatársa.

Robert N. Baldassano gyermek gasztroenterológus és a Philadelphiai Gyermekkórház gyermekgyulladásos bélbetegségének központjának igazgatója.

Beiting, Wang és Baldassano társszerzõi voltak a tanulmánynak Penn Vet Rene Martinsszal, Megan C. Sullivan, Ana M. Misic, Ayah El-Fahmawi, Kevin O'Brien, Ying Chen, Charles Bradley, Grace Zhang, Alexander SF Berry, Christopher Hunter társaságában. és Mark P. Rondeau; a Perelmani Orvostudományi Kar Elliot S. Friedman; és az Universidade de São Paulo Elaine Cristina Pereira De Martinis című művét.

A tanulmányt a Margaret Q. Landenberger Családkutató Alapítvány, a brazíliai São Paulo Kutatási Alapítvány (Grant # 2016/16293-5) és a Tobacco Formula/CURE program (Grant SAP # 4100068710) támogatta.