Bacteriile intestinale au ceva de-a face cu autismul Health Industry BW
Navigare principală
Persoanele cu autism au microorganisme diferite în intestin decât persoanele care nu sunt cu autism. Cercetătorii suspectează că o tulburare a florei intestinale este implicată în tulburări de dezvoltare a creierului, cum ar fi autismul. Noul câmp emergent al metaproteomicii ar putea arunca o lumină în întuneric. O echipă condusă de prof. Dr. Boris Macek din Tübingen a examinat rezerva de proteine bacteriene din scaunul șoarecilor cu comportament autist.
Mai recent, cercetătorii au demonstrat că șoarecii aseptici dezvoltă simptome asemănătoare autismului atunci când scaunul este transplantat de persoane cu autism 1. În schimb, într-un prim studiu mic, flora intestinală din scaunul persoanelor sănătoase pare să amelioreze tulburările de comportament și afecțiunile gastro-intestinale frecvente ale copiilor cu autism 2. Chiar dacă aceste rezultate, care încă nu au fost confirmate, sunt promițătoare: „Încă nu știm exact ce influență ar putea avea flora intestinală asupra simptomelor la nivel molecular”, spune Boris Macek, șeful Proteom Centrum Tübingen (PCT).
Se știe de mult că microbiomul intestinal cu toate bacteriile și alte microorganisme care colonizează intestinul descompune alimentele nedigerabile, întărește sistemul imunitar și protejează împotriva agenților patogeni. Că locuitorii intestinali comunică și cu creierul este o descoperire relativ nouă. Bacteriile intestinale eliberează produse metabolice, activează sau inhibă procesele inflamatorii și chiar produc neurotransmițători. Sârma către creier trece probabil prin fluxul sanguin, sistemul imunitar și plexul nervos care înconjoară intestinul 3 .
Gut mai permeabil la substanțele bacteriene
Flora intestinală modificată la persoanele cu tendință la tulburări ale spectrului autist poate determina intestinele să devină mai permeabile la substanțele bacteriene 4. Potrivit unei ipoteze, acest lucru ar putea duce la o inflamație cronică subliminală în intestin, dar și în creier. La rândul său, acest lucru ar putea influența dezvoltarea și severitatea simptomelor autismului în copilăria timpurie, cum ar fi incapacitatea de a forma legături sociale sau comportamente stereotipe. O astfel de inflamație a fost deja demonstrată în tulburări de dezvoltare precum autismul.
Macek și cercetători din Anglia, Franța și Spania au ajuns la fundul acestei ipoteze în proiectul UE mNeuroINF în modele de șoarece. Echipa lui Macek a analizat metaproteomul din scaunul șoarecilor, adică întregul proteinelor microbiene din scaun. Șoarecii sunt animale cu sindrom Down și fragil X, la care dezvoltarea creierului este, de asemenea, perturbată din cauza anumitor defecte genetice și care au paralele cu autismul.
În plus față de simptomele specifice bolii în cauză, șoarecii și persoanele cu aceste defecte prezintă și comportament autist, alterarea florei intestinale și inflamația creierului. „Nu există multe modele de mouse pentru autism”, explică Macek alegerea. Nu tot autismul este același, ci mai degrabă un spectru de tulburări cu simptome diferit pronunțate. Ceva de genul acesta este dificil de recreat dacă nu știți încă cauzele.
Glutamatul poate interfera cu dezvoltarea creierului
Cu toate acestea, cercetătorii din Tübingen au făcut o descoperire interesantă care s-ar putea aplica și autismului: „În cazul șoarecilor cu sindrom Down, în comparație cu șoarecii normal dezvoltați, am văzut că enzimele care produc glutamat sunt reglate în sus și enzimele care descompun glutamatul sunt reglate în jos sunt ”, spune Macek. Acest lucru se potrivește cu un studiu anterior care a constatat că copiii cu autism au niveluri ridicate de glutamat în sânge 5. Glutamatul este un neurotransmițător excitator important în creier, dar dăunează celulelor nervoase în cantități mari și este discutat ca o posibilă cauză a tulburărilor de dezvoltare neuronală.
Cercetătorii proteomi nu au găsit nicio dovadă directă a proteinelor neregulate care joacă un rol într-un răspuns imun în oricare dintre probele de scaun din cele două modele de șoareci. Cu toate acestea, folosind culturi de celule, au reușit să demonstreze că produsele metabolice microbiene din intestin ar putea influența cu siguranță inflamația creierului. Trimetilamina, de exemplu, care este adesea produsă atunci când alimentele sunt descompuse de microbi intestinali și care a fost găsită și în creier, a inhibat inflamația în anumite celule imune din creier. Piesele individuale ale puzzle-ului nu oferă încă o imagine de ansamblu asupra căilor moleculare prin care microbiomul intestinal influențează tulburările de dezvoltare a creierului. Dar arată că cercetătorii ar putea fi pe drumul cel bun. Partenerii proiectului sunt în prezent în procesul de publicare a rezultatelor lor.
Totuși, cercetătorii trebuie să demonstreze că glutamatul și trimetilamina provin de fapt din bacteriile intestinale. „Nu este atât de ușor, deoarece metabolismul oamenilor sau, în cazul șoarecelui, produce și glutamat”, spune Macek. Același lucru ar putea fi valabil și pentru trimetilamină. Dacă dovada are succes în experimentele pe animale, rezultatele la oameni sunt încă de confirmat.
Metaproteomica completează metagenomica
Când vine vorba de descoperirea rolului microbiomului intestinal în boli, cercetătorii abia încep și nu doar în tulburările din spectrul autist. Datorită marilor proiecte de metagenom în care cercetătorii examinează genomul colectiv al tuturor microorganismelor dintr-o comunitate, ei cunosc acum cele mai comune bacterii intestinale și funcția multor gene ale acestora. „Ceea ce nu putem analiza cu metagenomica, totuși, este care dintre genele microbiene sunt de fapt active”, spune Macek. Prin urmare, este mai bine să aruncați o privire asupra produselor genetice. Cele mai multe dintre acestea sunt proteine.
„Am stabilit un flux de lucru prin care putem identifica până la 30.000 de proteine diferite din scaunul șoarecilor folosind spectrometria de masă. Asta înseamnă că putem concura cu cele mai bune laboratoare din lume ”, spune mândru Macek. O provocare majoră pentru metaproteomiști este proporția cea mai mică a grupurilor individuale de proteine din eșantion. La urma urmei, câteva sute de tipuri diferite de bacterii, fiecare cu un grup de proteine diferit, colonizează intestinul. Și spre deosebire de ADN, proteinele nu pot fi reproduse în laborator pentru a le putea detecta mai bine. Prin urmare, Macek avertizează: „Trebuie să fim extrem de atenți la modul în care pregătim probele, deoarece diferite metode pot influența compoziția microbiomului detectat”.
Există încă doar câteva grupuri de cercetare în lume dedicate metaproteomicii. A fost, de asemenea, primul proiect de metaproteome pentru expertul în proteome Macek, care anterior era interesat în principal de profilurile de proteine ale tumorilor sau ale anumitor bacterii rezistente la antibiotice. „Proteomica vine întotdeauna cu o întârziere, deoarece mai întâi avem nevoie de date genomice ca o comparație”, spune Macek.
Deși se pot identifica proteinele individuale din grupul de proteine microbiene, adesea nu se știe din ce specie provin. „Dacă văd în datele metagenomului că, de exemplu, bacteria Prevotella apare cel mai frecvent într-o probă și, conform datelor metaproteomului, o aldolază este cea mai frecventă enzimă din probă, atunci enzima probabil, dar nu neapărat, provine din această specie”, explică Macek. În plus, toate produsele metabolice microbiene ale probei pot fi măsurate, metabolomul și o analiză a faptului dacă enzimele existente produc de fapt anumite produse metabolice. Prin combinarea tuturor datelor omice, căile metabolice bacteriene care pot fi importante pentru boli și sănătate vor putea fi filtrate din ce în ce mai eficient din imensa rețea metabolică a locuitorilor intestinali. Poate că într-o zi poate fi derivată o terapie pentru tulburările din spectrul autist.
1 Sharon G și colab. (2019). Microbiota intestinală umană din tulburarea spectrului autist promovează simptomele comportamentale la șoareci. Celula 177 (6): 1600-1618
2 Kang DW și colab. (2019). Beneficiul pe termen lung al terapiei de transfer cu microbiota asupra simptomelor autismului și a microbiotei intestinale. Sci Rep 9 (1): 5821
3 Cryan JF, Dinan TG (2012). Microorganisme care modifică mintea: impactul microbiotei intestinului asupra creierului și comportamentului. Nat Rev Neurosci 13 (10): 701-712
4 Fattorusso A și colab. (2019). Tulburări ale spectrului autist și microbiota intestinului. Nutrienți 11 (3): 521
5 Shimmura C și colab. (2011). Modificarea nivelului de glutamat și glutamină plasmatică la copiii cu autism cu funcționare ridicată. PLoS One 6 (10): e25340