Uordnede tarmmikrobiomer finnes hos pasienter med hemoragisk hjernesykdom

En ny studie viser at personer med en sjelden genetisk sykdom som forårsaker blødning i hjernen har tarmmikrobiomer som er forskjellige fra de uten sykdommen. Videre, det er molekylene som produseres av denne bakterielle ubalansen som får lesjoner til å dannes i hjernen til disse pasientene.

Resultatene er de første i noen nevrovaskulær sykdom hos mennesker. De har implikasjoner både for behandling av sykdommen og for undersøkelse av andre nevrovaskulære sykdommer som kan påvirkes av en persons tarmmikrobiom.

Studien ble ledet av etterforskere ved University of Chicago Medicine og publisert 27. mai i Naturkommunikasjon . Den undersøkte tarmbakteriene til pasienter med cavernous angioma (CA), en sykdom hvor blodkaravvik utvikler seg i hjernen og forårsaker slag, anfall, og alvorlige nevrologiske komplikasjoner.

Sykdommen er forårsaket av en genetisk mutasjon i lesjonen -som kan arves eller forekomme sporadisk -og alvorlighetsgraden og forløpet varierer mye mellom pasientene.

UChicago er ledende i å studere denne sykdommen. Det har blitt utpekt som et hulrom angiomasenter for fortreffelighet og behandler pasienter med tilstanden fra hele verden.

Etterforskere hadde hint om at sykdommen kan bli påvirket av tarmmikrobiomet:Seniorforfatter Issam Awad, MD, John Harper Seeley professor i nevrokirurgi og direktør for nevrovaskulær kirurgi ved UChicago Medicine, var partner i en tidligere studie på mus, som viste at cellene som foret hjernens blodkar reagerte på dyrenes tarmbakterier.

"Implikasjonene av det var veldig store, "sa han." Men vi visste ikke om dette konseptet om et unikt mikrobiom som favoriserer utvikling av lesjoner ville være sant hos mennesker. "

Å finne ut, UChicago -forskere - jobber med etterforskere ved University of California San Francisco, University of New Mexico, University of Pennsylvania, og Angioma Alliance pasientstøttegruppe - samlet avføringsprøver fra mer enn 120 CA -pasienter.

Prøvene ble deretter analysert for deres bakterieinnhold og sammenlignet med prøver fra den generelle befolkningen. CA-prøvene viste signifikant større mengder gram-negative bakterier og mindre gram-positive bakterier.

Forskerne identifiserte en kombinasjon av tre vanlige bakteriearter, hvis relative overflod kan skille CA -pasienter fra kontrollpasienter uten CA -lesjoner, med høy sensitivitet og spesifisitet.

CA -prøvene viste også et ubalansert nettverk av bakterier som var mye mer uorden enn den generelle befolkningens bakterienettverk.

CA -pasientene fra alle de forskjellige innsamlingsstedene hadde det samme særegne mikrobiomet, uansett om de hadde arvet mutasjonen eller hadde en sporadisk lesjon, og uavhengig av antall lesjoner de hadde. "

Issam Awad MD, Studere seniorforfatter og direktør for nevrovaskulær kirurgi, University of Chicago Medical Center

Etterforskerne viste videre at bakteriell ubalanse hos pasienter med CA produserer lipopolysakkarid (LPS) molekyler, som beveger seg gjennom blodet til hjernen og festes til hjernens blodkarforing, lette utvikling av lesjoner. "Alt dette beviset pekte på mikrobiomet som en årsak til lesjoner i stedet for en effekt, "Sa Awad.

Etterforskerne samlet også blod fra flere CA -pasienter og brukte avansert datamaskinlæring for å identifisere kombinasjonen av molekylære signaler assosiert med sykdommen. De med CA hadde signifikant forskjellige LPS-relaterte blodbiomarkører og inflammatoriske molekyler. Resultatet var egentlig et smart, personlig test for hver CA -pasient.

"Ved å se på både bakteriekombinasjoner og blodbiomarkørene, vi var i stand til å måle hvor aggressiv sykdommen var hos hver pasient, "sa Sean Polster, MD, en nevrokirurgi bosatt ved UChicago Medicine og første forfatter på papiret. Polster tilbrakte to år av sitt nevrokirurgiske bosted for å koordinere studien blant de forskjellige institusjonene.

Forskerne begynner å tenke på hvordan disse resultatene påvirker behandlingen. Tidligere studier på mus viste at de som ble matet med emulgatorer - som ofte brukes som konserveringsmidler i bearbeidede matvarer - hadde mer blødning i hjernen, sannsynligvis på grunn av måten de forstyrret tarmens bakterielle nettverk. Forskerne ber nå pasientene om å unngå disse konserveringsmidlene.

Selv om antibiotika og probiotika kan virke som naturlige behandlingsforløp, de kan endre bakteriebalansen på måter som fører til større problemer. "Dette er mer komplisert enn det ser ut til, "sa Awad.

Derimot, han forteller CA-pasienter som har infeksjoner forårsaket av gramnegative bakterier (for eksempel urinveisinfeksjoner eller prostatitt) om å få dem behandlet med en gang for å unngå flere potensielle hjerneskader.

Forskerne undersøker også om denne mikrobiom-hjerneforbindelsen kan undersøkes ved andre sykdommer. Allerede, de viste at de samme genene og biomarkørene som er involvert i CA også er aktive i den menneskelige hjernen når vi blir eldre. "Pasientene har mye håp om at vi jobber med dette, "Sa Polster.

• Lovende forskere til å motta finansiering gjennom AGA Research Foundation Awards Program
• Gode ​​bakterier har en nisje i nesen vår,