De resultaten zijn de eerste in een menselijke neurovasculaire ziekte. Ze hebben implicaties voor zowel de behandeling van de ziekte als voor het onderzoeken van andere neurovasculaire aandoeningen die kunnen worden beïnvloed door het darmmicrobioom van een persoon.
De studie werd geleid door onderzoekers van de University of Chicago Medicine en gepubliceerd op 27 mei in Natuurcommunicatie . Het onderzocht de darmbacteriën van patiënten met caverneuze angioom (CA), een ziekte waarbij zich bloedvatafwijkingen in de hersenen ontwikkelen en beroertes veroorzaken, toevallen, en ernstige neurologische complicaties.
De ziekte wordt veroorzaakt door een genetische mutatie in de laesie - die kan worden geërfd of sporadisch voorkomt - en de ernst en het verloop ervan variëren sterk tussen patiënten.
UChicago is een leider in het bestuderen van deze ziekte. Het is aangewezen als een expertisecentrum voor holle angiomen en behandelt patiënten met de aandoening van over de hele wereld.
Onderzoekers hadden aanwijzingen dat de ziekte kan worden beïnvloed door het darmmicrobioom:senior auteur Issam Awad, MD, de John Harper Seeley hoogleraar neurochirurgie en directeur neurovasculaire chirurgie bij UChicago Medicine, was een partner in een eerdere studie bij muizen, waaruit bleek dat de cellen die de bloedvaten van de hersenen bekleedden, reageerden op de darmbacteriën van de dieren.
"De implicaties daarvan waren erg groot, " zei hij. "Maar we wisten niet of dit concept van een uniek microbioom dat de ontwikkeling van laesies bevordert waar zou zijn bij mensen."
Er achter komen, UChicago-onderzoekers -- in samenwerking met onderzoekers van de Universiteit van Californië in San Francisco, Universiteit van New Mexico, Universiteit van Pennsylvania, en de patiëntenondersteuningsgroep Angioma Alliance - verzamelde ontlastingsmonsters van meer dan 120 CA-patiënten.
De monsters werden vervolgens geanalyseerd op hun bacteriegehalte en vergeleken met monsters uit de algemene bevolking. De CA-monsters vertoonden significant hogere hoeveelheden gram-negatieve bacteriën en minder gram-positieve bacteriën.
De onderzoekers identificeerden een combinatie van drie veel voorkomende bacteriesoorten, wiens relatieve overvloed CA-patiënten kan onderscheiden van controlepatiënten zonder CA-laesies, met een hoge sensitiviteit en specificiteit.
De CA-monsters toonden ook een onevenwichtig netwerk van bacteriën dat veel meer ongeordend was dan het bacteriële netwerk van de algemene bevolking.
De CA-patiënten van alle verschillende verzamelplaatsen hadden hetzelfde kenmerkende microbioom, ongeacht of ze de mutatie hadden geërfd of een sporadische laesie hadden, en ongeacht het aantal laesies dat ze hadden."
Issam Awad MD, Studie Senior auteur en directeur van neurovasculaire chirurgie, Medisch Centrum van de Universiteit van Chicago
De onderzoekers toonden verder aan dat de bacteriële onbalans bij patiënten met CA lipopolysaccharide (LPS) moleculen produceert, die door de bloedbaan naar de hersenen reizen en zich hechten aan de bloedvatwand van de hersenen, het vergemakkelijken van de ontwikkeling van laesies. "Al dit bewijs wees op het microbioom als een oorzaak van laesies in plaats van een effect, ' zei Aad.
De onderzoekers verzamelden ook bloed van verschillende CA-patiënten en gebruikten geavanceerde computergestuurde machine learning om de combinatie van moleculaire signalen te identificeren die verband houden met de ziekte. Degenen met CA hadden significant verschillende LPS-gerelateerde bloedbiomarkers en ontstekingsmoleculen. Het resultaat was in wezen een slimme, gepersonaliseerde test voor elke CA-patiënt.
"Door te kijken naar zowel bacteriecombinaties als de bloedbiomarkers, we konden meten hoe agressief de ziekte was bij elke patiënt, " zei Sean Polster, MD, een neurochirurgie-resident bij UChicago Medicine en eerste auteur van het papier. Polster bracht twee jaar van zijn residentie neurochirurgie door met het coördineren van de studie tussen de verschillende instellingen.
De onderzoekers beginnen na te denken over hoe deze resultaten de behandeling beïnvloeden. Eerdere studies bij muizen toonden aan dat degenen die emulgatoren kregen - die vaak worden gebruikt als conserveermiddelen in bewerkte voedingsmiddelen - meer bloedingen in de hersenen hadden, waarschijnlijk vanwege de manier waarop ze het bacteriële netwerk van de darm hebben verstoord. De onderzoekers vertellen patiënten nu dat ze deze conserveermiddelen moeten vermijden.
Hoewel antibiotica en probiotica natuurlijke behandelingen lijken, ze zouden de bacteriële balans kunnen veranderen op manieren die tot grotere problemen leiden. "Dit is ingewikkelder dan het lijkt, ' zei Aad.
Echter, hij vertelt CA-patiënten die infecties hebben veroorzaakt door gramnegatieve bacteriën (zoals urineweginfecties of prostatitis) om ze meteen te laten behandelen om meer potentiële hersenlaesies te voorkomen.
De onderzoekers bekijken ook of deze microbioom-hersenverbinding kan worden onderzocht bij andere ziekten. Nu al, ze toonden aan dat dezelfde genen en biomarkers die betrokken zijn bij CA ook actief zijn in het menselijk brein naarmate we ouder worden. "Patiënten hebben veel hoop dat we hieraan werken, ' zei Polster.
Verlies van darmepitheelbarrière die verantwoordelijk is voor COVID-19-gerelateerde MIS-C bij kinderen,
Diagnose van virale infecties met behulp van technologieën op micro- en nanoschaal
Aanwezigheid van bepaalde darmbacteriën bij moeders kan baby's beschermen tegen voedselallergieën
De eerste bevindingen van het Human Microbiome Project leidden tot 'honderden vervolgonderzoeken'
Cryptosporidiose verergerd door veelgebruikte probiotica
Antibioticum X-206 effectief tegen SARS-CoV-2 in vitro
Lekkende darm en ruimtevlucht - het mechanisme onthuld
Een nieuwe studie naar de effecten van gesimuleerde microzwaartekracht, de toestand waarmee astronauten in de ruimte worden geconfronteerd, interfereert met de epitheliale barrière van de darm, en het
Slaapkwaliteit kan een indicator zijn voor later onderzoek naar de ziekte van Alzheimer
Een nieuwe studie van de onderzoekers van de Universiteit van Californië, Berkeley heeft aangetoond dat de geleidelijk afnemende kwaliteit van de slaap bij 50- en 60-plussers een aanwijzing kan zijn v
Het vaginale microbioom kan de werkzaamheid van hiv-preventietherapie beïnvloeden
Een nieuwe studie uitgevoerd door Dr. Nichole Klatt van de Universiteit van Minnesota, en collegas, heeft aangetoond dat vaginale microbiële gemeenschappen verband houden met een verhoogd risico op hi