Określone gatunki mikroorganizmów korelują z amyloidozą i tauopatią w chorobie Alzheimera

Przez lata społeczność naukowa zbierała dowody na to, że nasze jelita i mózg są w ciągłej komunikacji. Koncepcja ta znana jest jako oś jelita-mózg^{1, 2}. Zauważyliśmy, że skład mikrobioty jelitowej różni się u pacjentów z chorobą Alzheimera³, a ta dysbioza może przyczyniać się do neurozapalenia, które napędza chorobę^{4, 5}.

Dokładne szczegóły nie są jednak jasne. Patrzyliśmy na las, ale przełomowe nowe badanie⁶ przybliża poszczególne drzewa, a to, co ujawnia, może zasadniczo zmienić sposób, w jaki podchodzimy do tej wyniszczającej choroby neurodegeneracyjnej, jaką jest choroba Alzheimera.

Poza mózgiem: nie ogólna różnorodność, ale specyficzna tożsamość drobnoustrojów

Co, jeśli pierwsze oznaki choroby Alzheimera nie są związane z funkcjami poznawczymi, ale ze składem mikrobioty? Przełomowe badanie opublikowane w Alzheimer's Research & Therapy dostarcza przekonujących dowodów na to, że klucz do zrozumienia i być może pewnego dnia zdiagnozowania pogorszenia funkcji poznawczych w życiu pacjentów dotkniętych chorobą Alzheimera może leżeć w określonych gatunkach bakterii zamieszkujących nasze jelita.

Wykorzystując metagenomikę shotgunową (sidenote: Metagenomika shotgunowa Jest to metoda sekwencjonowania o wysokiej rozdzielczości polegająca na analizowaniu całego materiału genetycznego każdego drobnoustroju w próbce. W przeciwieństwie do starszych technik, które umożliwiają identyfikację rodzin bakterii, pozwala na precyzyjną identyfikację aż do poziomu gatunku i ujawnia funkcjonalne geny, jakie te bakterie posiadają. ) o wysokiej rozdzielczości u pacjentów z łagodnymi zaburzeniami poznawczymi (MCI) (sidenote: Łagodne zaburzenia poznawcze (MCI) MCI jest etapem klinicznym pomiędzy oczekiwanym spadkiem funkcji poznawczych związanym z normalnym starzeniem się a poważniejszym pogorszeniem funkcji poznawczych w wyniku demencji. Osoby z MCI mają zauważalne problemy z pamięcią lub myśleniem, ale nadal mogą wykonywać większość codziennych czynności, co stanowi krytyczny okres dla interwencji i badań. ) , krytycznym stadium pośrednim, naukowcy odkryli, że nie ma znaczącej różnicy w ogólnej różnorodności mikrobioty jelitowej w porównaniu ze zdrowymi osobami z grupy kontrolnej. Zamiast tego kluczową różnicą była tożsamość poszczególnych mikroorganizmów. W badaniu wskazano 59 konkretnych gatunków mikroorganizmów, których obecność lub brak był bezpośrednio powiązany z MCI, blaszkami amyloidowymi i poziomem białka tau (sidenote: Białko tau Tau jest białkiem, które normalnie stabilizuje wewnętrzny system transportowy, czyli mikrotubule, w komórkach nerwowych mózgu. W chorobie Alzheimera ulega ono nieprawidłowej fosforylacji i agreguje się w splątki neurofibrylarne wewnątrz neuronów, prowadząc do dysfunkcji komórek i ich śmierci. ) , czyli głównymi cechami patologicznymi choroby Alzheimera. Pokazuje to, że nie chodzi o wielkość armii mikroorganizmów, ale o to, którzy konkretni żołnierze znajdują się na pierwszej linii frontu.

Zaskakująca rola dwóch bakterii z rodzaju Bacteroides: dlaczego szczegóły na poziomie gatunku zmieniają zasady gry

W tym miejscu odkrycia dotyczące biomarkerów jelitowych naprawdę zmieniają paradygmat. Badanie wykazało, że różne gatunki w obrębie tego samego rodzaju mogą mieć przeciwstawny wpływ na zdrowie mózgu. Na przykład obecność gatunku Bacteroides eggerthii wiązała się ze zmniejszonym ryzykiem wystąpienia MCI. Jednak inny gatunek, Bacteroides thetaiotaomicron, był powiązany z wyższym ryzykiem.

Jest to kluczowe odkrycie, ponieważ pokazuje, że we wcześniejszych badaniach opartych na sekwencjonowaniu o niższej rozdzielczości, które pozwalało identyfikować bakterie tylko na poziomie rodzaju, być może pominięto najważniejszy element. To tak, jakby wiedzieć, że ktoś jest „ssakiem”, nie wiedząc, czy to mysz czy lew. Ta specyficzna dla gatunku aktywność jest fundamentalnym spostrzeżeniem, które zmusi naukowców do stosowania bardziej precyzyjnych metod.

W kierunku funkcjonalnych biomarkerów: ochronna rola Akkermansia

Badanie wykracza poza zwykłą korelację, ponieważ identyfikuje bakterie, które nie tylko są obecne, ale są funkcjonalnie związane ze zdrowiem mózgu. Jeden ze zidentyfikowanych korzystnych gatunków, Akkermansia muciniphila, był ujemnie skorelowany z obciążeniem amyloidowym. Jest to istotne, ponieważ wiadomo, że Akkermansia wytwarza metabolity, które wzmacniają barierę jelitową i mają działanie przeciwzapalne⁷. Badania te wskazują, że jego rola może być jeszcze bardziej bezpośrednia, potencjalnie wpływając na metabolizm energetyczny mózgu i chroniąc przed gromadzeniem się toksycznych białek, takich jak białko tau.

Identyfikacja specyficznych gatunków pro- i przeciwzapalnych powiązanych bezpośrednio z poziomami amyloidu i tau otwiera drzwi do opracowania wysoce czułych biomarkerów metabolicznych^{8, 9, 10}, potencjalnie umożliwiając diagnozę na etapie MCI, na długo przed wystąpieniem nieodwracalnego uszkodzenia ośrodkowego układu nerwowego.