Microbiomi intestinali disordinati si trovano in pazienti con malattia emorragica del cervello

Un nuovo studio mostra che le persone con una malattia genetica rara che causa sanguinamento nel cervello hanno microbiomi intestinali distinti da quelli senza la malattia. Inoltre, sono le molecole prodotte da questo squilibrio batterico che provoca la formazione di lesioni nel cervello di questi pazienti.

I risultati sono i primi in qualsiasi malattia neurovascolare umana. Hanno implicazioni sia per il trattamento della malattia che per l'esame di altre malattie neurovascolari che potrebbero essere colpite dal microbioma intestinale di una persona.

Lo studio è stato condotto da ricercatori dell'Università di Chicago Medicine e pubblicato il 27 maggio in Comunicazioni sulla natura . Ha esaminato i batteri intestinali di pazienti con angioma cavernoso (CA), una malattia in cui si sviluppano anomalie dei vasi sanguigni nel cervello e causano ictus, convulsioni, e gravi complicanze neurologiche.

La malattia è causata da una mutazione genetica nella lesione, che può essere ereditata o si verifica sporadicamente, e la sua gravità e il suo decorso variano ampiamente tra i pazienti.

UChicago è leader nello studio di questa malattia. È stato designato come centro di eccellenza per gli angiomi cavernosi e tratta pazienti con la condizione di tutto il mondo.

I ricercatori hanno suggerito che la malattia potrebbe essere influenzata dal microbioma intestinale:l'autore senior Issam Awad, dottore, il John Harper Seeley Professor di Neurochirurgia e Direttore di Chirurgia Neurovascolare presso UChicago Medicine, era un partner in un precedente studio sui topi, che ha mostrato che le cellule che rivestono i vasi sanguigni del cervello hanno reagito ai batteri intestinali degli animali.

"Le implicazioni di ciò erano molto grandi, " ha detto. "Ma non sapevamo se questo concetto di un microbioma unico che favorisce lo sviluppo delle lesioni sarebbe vero negli esseri umani".

Per scoprirlo, I ricercatori dell'UCChicago - lavorando con i ricercatori dell'Università della California a San Francisco, Università del Nuovo Messico, Università della Pennsylvania, e il gruppo di supporto per i pazienti dell'Angioma Alliance - ha raccolto campioni di feci da più di 120 pazienti con CA.

I campioni sono stati quindi analizzati per il loro contenuto batterico e confrontati con campioni della popolazione generale. I campioni di CA hanno mostrato quantità significativamente più elevate di batteri gram-negativi e meno batteri gram-positivi.

I ricercatori hanno identificato una combinazione di tre specie batteriche comuni, la cui abbondanza relativa può distinguere i pazienti con CA dai pazienti di controllo senza lesioni da CA, con elevata sensibilità e specificità.

I campioni di CA hanno anche mostrato una rete squilibrata di batteri che era molto più disordinata rispetto alla rete batterica della popolazione generale.

I pazienti CA di tutti i diversi siti di raccolta avevano lo stesso microbioma distintivo, indipendentemente dal fatto che abbiano ereditato la mutazione o abbiano avuto una lesione sporadica, e indipendentemente dal numero di lesioni che avevano".

Issam Awad MD, Studio Senior Autore e Direttore di Chirurgia Neurovascolare, Centro medico dell'Università di Chicago

I ricercatori hanno inoltre dimostrato che lo squilibrio batterico nei pazienti con CA produce molecole di lipopolisaccaride (LPS), che viaggiano attraverso il flusso sanguigno al cervello e si attaccano al rivestimento dei vasi sanguigni del cervello, facilitare lo sviluppo della lesione. "Tutte queste prove hanno indicato il microbioma come causa di lesioni piuttosto che un effetto, " ha detto Awad.

I ricercatori hanno anche raccolto sangue da diversi pazienti con CA e hanno utilizzato l'apprendimento automatico computazionale avanzato per identificare la combinazione di segnali molecolari associati alla malattia. Quelli con CA avevano biomarcatori ematici correlati a LPS significativamente diversi e molecole infiammatorie. Il risultato è stato essenzialmente un intelligente, test personalizzato per ogni paziente CA.

"Osservando sia le combinazioni di batteri che i biomarcatori del sangue, siamo stati in grado di misurare quanto fosse aggressiva la malattia in ogni paziente, " ha detto Sean Polster, dottore, un residente in neurochirurgia presso la UChicago Medicine e primo autore dell'articolo. Polster ha trascorso due anni della sua residenza in neurochirurgia coordinando lo studio tra le diverse istituzioni.

I ricercatori stanno iniziando a pensare a come questi risultati influenzano il trattamento. Studi precedenti sui topi hanno mostrato che quelli alimentati con emulsionanti - che sono spesso usati come conservanti negli alimenti trasformati - avevano più emorragie nel cervello, probabilmente a causa del modo in cui hanno interrotto la rete batterica dell'intestino. I ricercatori ora dicono ai pazienti di evitare questi conservanti.

Sebbene antibiotici e probiotici possano sembrare trattamenti naturali, potrebbero modificare l'equilibrio batterico in modi che portano a problemi più grandi. "Questo è più complicato di quanto sembri, " ha detto Awad.

Però, dice ai pazienti con CA che hanno infezioni causate da batteri gram-negativi (come infezioni del tratto urinario o prostatite) di curarli immediatamente per evitare ulteriori potenziali lesioni cerebrali.

I ricercatori stanno anche esaminando se questa connessione microbioma-cervello può essere esaminata in altre malattie. Già, hanno dimostrato che gli stessi geni e biomarcatori coinvolti nel CA sono attivi anche nel cervello umano mentre invecchiamo. "I pazienti hanno molta speranza che stiamo lavorando su questo, " ha detto Polster.

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