Postęp w zakresie prewencji, diagnostyki i leczenia nie wprowadza niczego nowego – choroba niedokrwienna serca pozostaje główną przyczyną zachorowalności i śmiertelności na świecie. Choroba jest złożonym procesem fizjologicznym, na który składa się wiele oddziałujących na siebie czynników ryzyka. Wśród tych licznych czynników, wiele krążących metabolitów mikrobioty jelitowej jest uznawanych za mające związek z chorobami sercowo-naczyniowymi. Dlatego też, badanie nad wieloczynnikowym charakterem choroby wieńcowej biorące pod uwagę w szczególności mikrobiotę jelitową oraz metabolity w surowicy 199 izraelskich pacjentów z ostrym zespołem wieńcowym (OZW).

Gdy brak metabolitów oznacza chorobę

Pacjenci dotknięci OZW mieli inną sygnaturę mikrobiomu jelitowego (wzbogaconego lub zubożonego o dwadzieścia różnych rodzajów bakterii) i metabolomiczną (setki nieprawidłowych metabolitów) w porównaniu do 970 przebadanych osób. Już wcześniej zaobserwowano niektóre dysbiozy jelitowe: stosunkowe zubożenie flory o bakterie odpowiadające za wytwarzanie maślanu (sidenote: bakterie odpowiadające za wytwarzanie maślanu Clostridium, Anaerostipes hadrus, Streptococcus thermophilus i Blautia ) , podwyższona ilość Odoribacter splanchnicus i Escherichia Coli. Badacze zauważają również mniejszą obecność nieznanego dotychczas gatunku bakterii z rodziny Clostridiaceae: SGB 4712. To zmniejszenie zostało stwierdzone w odmiennej geograficznie kohorcie (MetaCardis, Europe du Nord), co potwierdza wiarygodność tych informacji. Obecność SGB 4712 okazuje się być negatywnie związana z kardiotoksycznymi metabolitami i pozytywnie związana z innymi protektorami. Zatem, SGB 4712 mógłby być protektorem w rozwijającej się chorobie wieńcowej w postaci całego zestawu krążących we krwi metabolitów. Albo potencjalnie nowymi celami terapeutycznymi.

Rola protektora mikrobioty w chorobie wieńcowej

Drugi wynik badania: sygnatury metaboliczne obserwowane u pacjentów z OZW były specyficzne dla każdego z pacjentów.

• U tych pacjentów, niedobór niektórych bakterii był związany przede wszystkim z mikrobiotą i odżywianiem, co mogło działać na wczesnym etapie choroby wieńcowej przez deficyt metabolitów ochronnych (zespół metaboliczny).
• W przeciwieństwie do tradycyjnych czynników ryzyka (sidenote: Tradycyjne czynniki ryzyka chorób sercowo-naczyniowych wiek, płeć, dane antropometryczne, ciśnienie krwi, palenie tytoniu i cukrzyca. ) do genetyki, które wystąpiłyby na późniejszym etapie OZW i zdarzeń sercowo-naczyniowych.

Zdaniem autorów, mikrobiota mogłaby również być protektorem w chorobach wieńcowych, umożliwiając podobnym profilom klinicznym podążanie inną ścieżką rozwoju patologii. 

Zespół naukowców badał ostatnio związek między mikrobiotą kałową i ślinową a rozwojem gruczolakoraka przewodowego trzustki (PD), najczęstszej postaci raka trzustki.

W tym celu zrekrutowano 2 kohorty pacjentów (136 pacjentów hiszpańskich i 76 niemieckich) i pobrano od nich próbki śliny, kału i tkanki trzustki (nowotworowej lub zdrowej) w celu przeprowadzenia analiz gatunków bakterii wchodzących w ich skład.

Mikrobiota kałowa - nowy sprzymierzeniec w wykrywaniu raka trzustki?

Podczas gdy analizy śliny nie dostarczyły wielu informacji, analiza mikrobioty kałowej okazała się szczególnie pouczająca i... dająca nadzieję. Zidentyfikowano 27 gatunków bakterii charakterystycznych dla danej choroby, co pozwoliło na opracowanie modelu statystycznego służącego do identyfikacji pacjentów z rakiem trzustki, niezależnie od stopnia zaawansowania choroby. Dokładność wykrywania została dodatkowo zwiększona przez połączenie tego modelu z wykorzystaniem istniejącego markera stosowanego w raku trzustki (antygen węglowodanowy CA 19-9), ale o niskiej czułości i swoistości).

Badacze potwierdzili następnie swój model wykrywania na drugiej kohorcie 76 niemieckich pacjentów, a także na 5 792 pacjentach z 18 różnych krajów cierpiących na różne patologie (PA, otyłość, cukrzyca, rak jelita grubego itp.): w obu przypadkach udało się precyzyjnie wykryć sygnatury mikrobioty jelitowej specyficzne dla PA. 

Suchość pochwy, ból, swędzenie – okres postmenopauzy może wiązać się z występowaniem objawów ze strony układu moczowo-płciowego. Aby je złagodzić, często przepisuje się estradiol podawany dopochwowo lub krem nawilżający, chociaż wpływ tych środków na mikrośrodowisko pochwy jest słabo poznany. 

Badanie porównawcze

W latach 2016–2017 302 kobiety w okresie postmenopauzy (średnia wieku: 64 lata) cierpiące na dyskomfort sromu i pochwy o natężeniu od umiarkowanego do silnego uczestniczyły w randomizowanym wieloośrodkowym badaniu klinicznym prowadzonym metodą podwójnie ślepej próby „MsFLASH Vaginal Health Trial”.

Czy można dopatrywać się w tych zmianach korzystnego działania na środowisko pochwy idącego dalej niż tylko łagodzenie objawów? Tego właśnie badacze chcieli się dowiedzieć dzięki analizie post hoc podgrupy 144 pacjentek w okresie postmenopauzy.

Droga do zdrowszej mikrobioty pochwowej?

Po 12 tygodniach mikrobiota pochwowa 80% kobiet z grupy przyjmującej estradiol była zdominowana przez społeczności Lactobacillus i Bifidobacterium. W grupie przyjmującej krem nawilżający było to tylko 36%, a w grupie przyjmującej placebo – 26%. Inną zmianą zaobserwowaną u kobiet z grupy przyjmującej estradiol była ewolucja składu metabolitów wydzieliny pochwy (istotne zmiany w przypadku więcej niż jednego metabolitu na dwa wśród 171 badanych metabolitów), w tym wzrost poziomu mleczanu, który z pewnością przyczynił się do niewielkiego wzrostu pH w tej grupie. Działanie estradiolu okazało się wyraźniejsze u kobiet, których mikrobiota pochwowa była początkowo bardzo zróżnicowana (czyli mniej zdrowa), pH wysokie, a wskaźnik VMI niski. Estradiol może zatem stymulować aktywność metaboliczną pożytecznych bakterii wytwarzających kwas mlekowy, takich jak pałeczki kwasu mlekowego i bifidobakterie.

Kilka wniosków

• Stosowanie dopochwowych tabletek z estradiolem prawdopodobnie powoduje znaczne zmiany mikrobioty i metabolomu pochwy.
• Natomiast korzystne działanie preparatu nawilżającego o niskim pH i podwójnego placebo (lubrykant) ogranicza się do objawów. Produkty te nie wykazują istotnego działania na mikrobiotę pochwy ani na metabolom mimo powodowanego przez nie obniżenia pH. 
• Badanie wykazało też, że ten sam poziom obniżenia pH stanowiący efekt dwóch różnych rodzajów terapii nie musi oznaczać tego samego działania biologicznego i że obniżenie pH pochwy nie wystarczy do modyfikacji mikrobioty pochwy u kobiet w okresie menopauzy. Zdaniem autorów są więc podstawy, żeby mniej entuzjastycznie traktować żele o zrównoważonym pH.

Tak przynajmniej sugerują prace niemiecko-hiszpańskiego zespołu opublikowane w 2022 r. w czasopiśmie Gut. Wychodząc z założenia, że zaburzenia mikrobioty jamy ustnej, kału i trzustki mają związek z podwyższonym ryzykiem wystąpienia gruczolakoraka przewodowego trzustki (PDAC), badacze chcieli zbadać potencjał mikrobioty ślinowej i fekalnej jako narzędzi do diagnostyki tej choroby. Dotychczas istnieje tylko jeden marker PDAC zatwierdzony przez FDA (sidenote: Food and Drug Administration Urząd kontroli leków USA. ) (jednak mało wrażliwy i specyficzny): antygen węglowodanowy 19-9 (CA 19-9).

Biomarkery diagnostyczne zidentyfikowane z udziałem dwóch kohort

W celu oceny potencjału mikrobioty ślinowej i fekalnej jako potencjalnych biomarkerów diagnostyki PDAC badacze przeprowadzili analizę metagenomiczną (sekwencjonowanie ARNr 16S i shotgun) w próbkach stolca i śliny pochodzących z dwóch kohort. 

• Pierwsza (kohorta prognostyczna) składała się ze 136 pacjentów z Hiszpanii podzielonych na trzy grupy (57 pacjentów z PDAC, których leczenia nie rozpoczęto, 29 pacjentów dotkniętych przewlekłym zapaleniem trzustki, 50 osób stanowiących grupę kontrolną).
• Druga kohorta (walidacyjna) obejmowała 76 pacjentów z Niemiec (32 pacjentów z PDAC, 32 osoby stanowiące grupę kontrolną).

Specyficzność modelu została poddana walidacji na 5792 jelitowych profilach metagenomicznych pochodzących z 25 publicznych baz danych.

Mikrobiota fekalna: lepsza skuteczność diagnostyki

Mikrobiota fekalna okazała się skuteczniejsza od mikrobioty ślinowej w zakresie precyzyjnej (AUROC = 0,84) identyfikacji pacjentów dotkniętych PDAC w oparciu o zestaw 27 gatunków niezależnie od fazy choroby (hiszpańska kohorta prognostyczna). Precyzja rośnie (AUROC = 0,94), jeżeli analizy metagenomiczne stolca zostaną połączone z analizą markera CA 19-9 w osoczu. Te dwa modele zostały poddane walidacji na niezależnej kohorcie niemieckiej (AUROC = 0,83) oraz na jelitowych profilach metagenomicznych pochodzących od 5792 pacjentów z 18 różnych krajów i dotkniętych różnymi chorobami (PDAC, otyłość, cukrzyca, rak jelita grubego i inne). W obu przypadkach fekalne sygnatury metagenomiczne specyficzne dla PDAC zostały precyzyjnie wykryte. Niektóre gatunki z tego modelu znaleziono też w guzie trzustki oraz tkankach niedotkniętych guzem.

Polecane przez naszą społeczność

Zalecana przez stowarzyszenia naukowe^2,3 i uwielbiana przez konsumentów dieta śródziemnomorska (sidenote: Dieta śródziemnomorska Bogata w owoce, warzywa, zboża, rośliny oleiste (orzechy) i ryby, uboga w czerwone mięso, tłuszcze nasycone i produkty mleczne. Lăcătușu CM, Grigorescu ED, Floria M, et al. The Mediterranean Diet: From an Environment-Driven Food Culture to an Emerging Medical Prescription. Int J Environ Res Public Health. 2019 Mar 15;16(6):942. ) wykazała się skutecznością w zmniejszaniu ryzyka wystąpienia chorób sercowo-naczyniowych.A gdyby była jeszcze bardziej „wegetariańska”, czy byłaby jeszcze lepsza dla naszych tętnic? Tak sugerują niedawne badania: eliminacja części białek i tłuszczów zwierzęcych na rzecz ich roślinnych odpowiedników (orzechów, ziaren, warzyw strączkowych, oliwy z oliwek i innych) powoduje szybki spadek częstotliwości zawałów serca, udarów mózgu i zgonów z powodu chorób serca i układu krążenia – jest ona o 30–40% niższa niż przy „standardowej” diecie.

Mankai i zielona herbata – podstawa diety „Green-Med”

Izraelscy naukowcy potwierdzili te wyniki opracowaną przez siebie bardziej „zieloną” dietą śródziemnomorską: „Green-Med (sidenote: Green-Med „Green Mediterranean” – zielona dieta śródziemnomorska. ) ”. Wszystkie 300 osób uczestniczących w badaniu wykazywało otyłość brzuszną i/lub nadmiar tłuszczów we krwi, co oznacza ryzyko sercowo-naczyniowe. Osoby te stosowały „Green-Med”, klasyczną dietę śródziemnomorską lub standardową „zdrową” dietę. Wszystkie one uprawiały umiarkowanie intensywną aktywność fizyczną. Naukowcy chcieli też zbadać powiązania między tymi dietami a mikrobiotą jelitową, a także ich wpływ na utratę masy ciała i różne determinanty zagrożenia chorobami serca i metabolicznymi: obwód talii, ciśnienie tętnicze, kontrolę poziomu cukru we krwi (sidenote: Insulinooporność Insulinooporność, będąca zmienioną reakcją komórek na działanie insuliny (hormonu, który pomaga organizmowi wykorzystywać cukier do produkcji energii), powoduje słabą regulację poziomu cukru we krwi. Źródła:
Inserm. La résistance à l’insuline, une histoire de communication. 2018. 
Centers for disease control and prevention. Diabetes - Resources and Publications -Glossary  ) itp.

Obie diety śródziemnomorskie, zawierające tę samą liczbę kalorii, suplementowano orzechami włoskimi (28 g dziennie|). Dieta „Green-Med” zawierała jednak :

• zieloną herbatę (3–4 filiżanki dziennie)
• i rzęsę wodną mankai (sidenote: Mankai Mankai (Wolffia globosa) to roślina wodna znana z właściwości odżywczych, bogata w białka (45% w suchej masie), niezbędne aminokwasy, kwasy tłuszczowe omega-3, błonnik, polifenole i liczne mikroelementy.
  Sela I, Yaskolka Meir A, Brandis A, et al. Wolffia globosa-Mankai Plant-Based Protein Contains Bioactive Vitamin B12 and Is Well Absorbed in Humans. Nutrients. 2020;12(10):3067. ) (100 g dziennie) – azjatycką roślinę bogatą w białka roślinne umożliwiające zmniejszenie udziału mięsa w jadłospisie. Te dwa produkty zawierają także polifenole znane z udziału w metabolizmie tłuszczów⁴ i sprzyjania chudnięciu.

Mikrobiota zmodyfikowana i „lżejsza” pod względem mikroorganizmów i aminokwasów związanych z masą ciała 

Po sześciu miesiącach uczestnicy ze wszystkich trzech grup wykazywali zmiany mikrobioty jelitowej. Dieta „Green-Med” spowodowała jednak jeszcze wyraźniejsze zmiany, zwłaszcza jeżeli chodzi o rzadkie gatunki właściwych każdej osobie mikroorganizmów, na które wpływa sposób odżywiania. Dieta ta spowodowała wzrost ilości bakterii Prevotella typowych dla diety „wegetariańskiej” i spadek liczebności rodzaju Bifidobacteria, który to spadek jest znany z ułatwiania chudnięcia i poprawiania metabolizmu cukrów. Ograniczone zostało również wytwarzanie i wchłanianie przez te mikroorganizmy niektórych aminokwasów związanych z otyłością i insulinoopornością.

„Green-Med” – mistrz świata w dyscyplinie „zdrowie serca i układu krążenia”

Wyniki: dieta „Green-Med” wskoczyła na pierwsze miejsce podium pod względem utraty masy ciała (-6,5% w porównaniu z -5,4% w przypadku diety śródziemnomorskiej i -1,6% w przypadku diety standardowej). Ponadto zaobserwowano poprawę markerów ryzyka sercowo-naczyniowego. Zgodnie z analizami dokonanymi przez badaczy korzyści te są co najmniej częściowo związane z wpływem „Green-Med” na mikrobiotę jelitową.

Jakie odkrycia w obszarze Pańskich badań nad mikrobiotą umożliwił krajowy grant?

Ludzki mikrobiom jelitowy uznaje się obecnie powszechnie za kluczowy czynnik wpływający na zdrowie, ale bardzo mało jest badań dotyczących obecności mikrobiomu proksymalnego odcinka jelita cienkiego lub dwunastnicy. Krajowy grant pomógł nam w badaniach mikrobiomu błony śluzowej dwunastnicy i światła jelita u zdrowych ochotników oraz pacjentów dotkniętych niestrawnością czynnościową. U pacjentów odkryto związek między konkretnymi bakteriami a objawami, a zmiany bakteryjne występujące przy stosowaniu inhibitorów pompy protonowej (IPP) powiązano z potencjalnym niekorzystnym działaniem tych leków u zdrowych ochotników. 

Co z tego wynika dla pacjenta?  

Odkrycie potencjalnych biomarkerów mikrobowych i celów terapeutycznych, co może wydatnie przyczynić się do diagnozowania i innowacyjnego leczenia niestrawności czynnościowej. Co więcej, zmiany mikrobowe towarzyszące stosowaniu IPP dostarczają dodatkowych argumentów, by nie rozpoczynać ani nie kontynuować kuracji z użyciem IPP oraz aby ograniczać ich przepisywanie, gdy nie jest to właściwe.

Jakie odkrycia w obszarze Pani badań nad mikrobiotą umożliwił krajowy grant?

Grant umożliwił nam badania związku między ludzką mikrobiotą jelitową a niektórymi markerami farmakokinetycznymi kwasu mykofenolowego (MPA) – leku immunosupresyjnego powszechnie stosowanego w transplantacjach narządów miąższowych – w grupie 100 stabilnych pacjentów po przeszczepie nerki. Pierwsza analiza przesiewowa na poziomie rodzaju wykazała, że 7 taksonów jest w znacznym stopniu skorelowanych z ekspozycją na lek scharakteryzowaną przez pole pod krzywą stężenia MPA (AUC). Cztery z tych siedmiu rodzajów wykazało konsekwentną różnicę w grupie o niskiej ekspozycji w porównaniu z grupami o średniej i wysokiej ekspozycji. Różnice te były w dalszym ciągu istotne po korekcie o spodziewany odsetek wyników fałszywie dodatnich. Ta korelacja między ekspozycją na MPA a składem mikrobioty wskazuje na potencjalną interakcję. Sugeruje ona, że albo MPA wpływa na skład mikrobioty, albo odwrotnie – mikrobiota jelitowa wpływa na recykling leku w cyklu jelitowo-wątrobowym lub – co jest najbardziej prawdopodobne – mamy do czynienia z kombinacją obu tych procesów.  

Co z tego wynika dla pacjenta? 

Konieczność kontrolowania immunosupresji ma krytyczne znaczenie dla pacjentów po przeszczepach w celu uniknięcia nieodpowiedniej ekspozycji, która może prowadzić do niewłaściwej odpowiedzi na lek, to jest do odrzucenia przeszczepu lub niepożądanej reakcji na lek. Z uwagi na to, że chodzi o leczenie długoterminowe, identyfikacja i zrozumienie czynników wpływających na farmakokinetykę leków immunosupresyjnych mają podstawowe znaczenie dla opanowania nieprzewidzianych odchyleń od kontroli terapeutycznej. Nasze badanie stanowi pierwszy krok w kierunku wykazania, że mikrobiota może przyczyniać się do powstawania niewyjaśnionych anomalii zgłaszanych w praktyce klinicznej oraz pomagać klinicystom przewidywać potencjalne odchylenia od normy farmakokinetycznej, ułatwiając w ten sposób kliniczne prowadzenie pacjenta. 

BMI 22.37

Jakie odkrycia w obszarze Pani badań nad mikrobiotą umożliwił krajowy grant? 

Krajowy grant pozwala mi prowadzić badania w interesującej mnie dziedzinie i realizować niezależne projekty badawcze. Uczestniczyłem w wielu projektach, a grant przyznany w USA przez fundację Biocodex Microbiota Foundation został wymieniony w 8 moich publikacjach.

Co z tego wynika dla pacjenta?

Moje badania koncentrowały się na eksperymentach na zwierzętach. Odkryliśmy, że mikrobiota jelitowa nie tylko gra ważną rolę w regulacji ciśnienia krwi, ale także ma udział w modulacji skuteczności leków przeciwnadciśnieniowych. Ta nowa koncepcja może być początkiem dyskusji o postępowaniu w przypadku opornego nadciśnienia.

BMI 22.31

Jakie odkrycia w obszarze Pani badań nad mikrobiotą umożliwił krajowy grant? 

Krajowy grant umożliwił mi zbadanie, jak recykling polifenoli może modulować strukturę i funkcjonowanie mikrobioty jelitowej, co nie tylko wpływa na biodostępność tych substancji dla organizmu, ale także generuje metabolity mikroorganizmów korzystne dla zdrowia człowieka i łagodzące różne choroby oraz zaburzenia jelit.

Co z tego wynika dla pacjenta?

Z naszych badań wynika, że mechanizm korzyści płynących z bogatej w polifenole diety mimo ich niskiej biodostępności dla organizmu opiera się na dwukierunkowych interakcjach z mikrobiotą jelitową, które ułatwia zjawisko ich recyklingu w obiegu wątrobowo-jelitowym lub jelitowo-jelitowym. Dowodzi ono korzyści płynących ze spożywania pokarmów i suplementów diety bogatych we flawonoidy lub polifenole nie tylko z powodu ich reklamowanego działania przeciwutleniającego, ale także ich korzystnego wpływu na zdrowie mikrobioty jelit, która buduje odporność na toksyny.

BMI 22.32

Jakie odkrycia w obszarze Pani badań nad mikrobiotą umożliwił krajowy grant? 

Mój projekt obejmuje wyizolowanie i scharakteryzowanie szczepów Fusobacterium z biopsji raka jelita grubego. Jest to projekt o ogromnym potencjale translacyjnym, który przemawia do mnie jako lekarza-naukowca, ponieważ pozwala mi pracować z próbami pacjentów w celu zbadania ważnej obserwacji, zgodnie z którą bytujący w jamie ustnej mikroorganizm Fusobacterium nucleatum występuje w większej ilości w mikrobiomie wielu pacjentów chorych na raka jelita grubego. Miałam pewne ciekawe dane pilotażowe, ale potrzebowałam środków na dodatkowe badania i wsparcie techniczne, żeby rozbudować projekt. Grant umożliwił nam dokończenie sekwencjonowania 16S rRNA naszej kohorty poddanej chirurgicznej biopsji raka jelita grubego, co pozwoliło nam szerzej spojrzeć na bakteryjny skład mikrobiomu guza. Teraz analizujemy te dane w kontekście charakterystyki konkretnych pacjentów (tzn. stadium rozwoju guza, jego lokalizacji i danych demograficznych pacjenta). Jednocześnie izolujemy indywidualne szczepy Fusobacterium, sekwencjonujemy cały genom i testujemy te szczepy na modelach mysich, co dostarcza nam danych mechanistycznych dotyczących tego, jak organizmy te mogą się przyczyniać do chorób jelita grubego. Otrzymane przez nas wstępne dane wskazują na genomowe zróżnicowanie F. nucleatum i specyficzne dla szczepów fenotypy w modelach mysich raka jelita grubego (dane te zostały niedawno przedstawione w mBio¹). Dysponujemy też ciekawymi danymi wstępnymi wskazującymi na potencjalnie nowe, sprzyjające wystąpieniu raka działanie innych gatunków Fusobacterium.

Co z tego wynika dla pacjenta?

Nasza dogłębna analiza tej kohorty z rakiem jelita grubego dostarczy dokładniejszych danych dotyczących mikrobiomu guza, ponieważ łączymy sekwencjonowanie, posiew i modele in vivo w celu badania organizmów komensalnych do poziomu podgatunku i szczepu w sposób, którego nigdy wcześniej nie zastosowano wobec Fusobacterium nucleatum. Mamy nadzieję, że lepsze poznanie mikrobioty związanej z rakiem umożliwi opracowanie nowatorskich interwencji prewencyjnych i terapeutycznych, a także bardziej spersonalizowane podejście do leczenia.

BMI 22.30