Ostörda tarmmikrobiomer finns hos patienter med hemorragisk hjärnsjukdom

En ny studie visar att personer med en sällsynt genetisk sjukdom som orsakar blödning i hjärnan har tarmmikrobiomer som skiljer sig från dem utan sjukdomen. Dessutom, det är molekylerna som produceras av denna bakteriella obalans som får lesioner att bildas i hjärnan hos dessa patienter.

Resultaten är de första i någon human neurovaskulär sjukdom. De har konsekvenser både för behandling av sjukdomen och för undersökning av andra neurovaskulära sjukdomar som kan påverkas av en persons tarmmikrobiom.

Studien leddes av utredare vid University of Chicago Medicine och publicerades 27 maj Naturkommunikation . Den undersökte tarmbakterierna hos patienter med cavernous angioma (CA), en sjukdom där blodkärlssjukdomar utvecklas i hjärnan och orsakar stroke, anfall, och allvarliga neurologiska komplikationer.

Sjukdomen orsakas av en genetisk mutation i lesionen -som kan ärvas eller uppträda sporadiskt -och dess svårighetsgrad och kurs varierar mycket mellan patienter.

UChicago är ledande när det gäller att studera denna sjukdom. Det har utsetts som ett cavernous angioma center of excellence och behandlar patienter med tillståndet från hela världen.

Utredare hade tips om att sjukdomen kan påverkas av tarmmikrobiomet:Seniorförfattare Issam Awad, MD, John Harper Seeley professor i neurokirurgi och chef för neurovaskulär kirurgi vid UChicago Medicine, var partner i en tidigare studie på möss, som visade att cellerna som kantade hjärnans blodkärl reagerade på djurens tarmbakterier.

"Konsekvenserna av det var mycket stora, "sa han." Men vi visste inte om detta begrepp om ett unikt mikrobiom som gynnar utvecklingen av skador skulle vara sant hos människor. "

Att få reda på, UChicago -forskare - arbetar med utredare vid University of California San Francisco, University of New Mexico, University of Pennsylvania, och Angioma Alliance patientstödsgrupp - samlade avföringsprover från mer än 120 CA -patienter.

Proverna analyserades sedan för deras bakterieinnehåll och jämfördes med prover från den allmänna befolkningen. CA-proverna visade betydligt högre mängder gram-negativa bakterier och mindre grampositiva bakterier.

Forskarna identifierade en kombination av tre vanliga bakteriearter, vars relativa överflöd kan skilja CA -patienter från kontrollpatienter utan CA -lesioner, med hög känslighet och specificitet.

CA -proverna visade också ett obalanserat nätverk av bakterier som var mycket mer störda än den allmänna befolkningens bakterienätverk.

CA -patienterna från alla olika insamlingsplatser hade samma distinkta mikrobiom, oavsett om de har ärvt mutationen eller haft en sporadisk lesion, och oavsett antalet lesioner de hade. "

Issam Awad MD, Studie Seniorförfattare och chef för neurovaskulär kirurgi, University of Chicago Medical Center

Utredarna visade vidare att den bakteriella obalansen hos patienter med CA producerar lipopolysackarid (LPS) molekyler, som färdas genom blodomloppet till hjärnan och fäster vid hjärnans blodkärlsfoder, underlätta utveckling av skador. "Allt detta bevis pekade på mikrobiomet som en orsak till skador snarare än en effekt, "Sa Awad.

Utredarna samlade också in blod från flera CA -patienter och använde avancerad datorinlärning för att identifiera kombinationen av molekylära signaler associerade med sjukdomen. De med CA hade signifikant olika LPS-relaterade blodbiomarkörer och inflammatoriska molekyler. Resultatet var i grunden ett smart, personligt test för varje CA -patient.

"Genom att titta på både bakteriekombinationer och blodets biomarkörer, vi kunde mäta hur aggressiv sjukdomen var hos varje patient, "sa Sean Polster, MD, en neurokirurg bosatt vid UChicago Medicine och första författare på tidningen. Polster tillbringade två år av sitt neurokirurgiska residens för att samordna studien mellan de olika institutionerna.

Forskarna börjar fundera på hur dessa resultat påverkar behandlingen. Tidigare studier på möss visade att de matade emulgeringsmedel - som ofta används som konserveringsmedel i bearbetade livsmedel - hade mer blödning i hjärnan, troligen på grund av hur de störde tarmens bakterienätverk. Forskarna säger nu till patienter att undvika dessa konserveringsmedel.

Även om antibiotika och probiotika kan verka som naturliga behandlingskurer, de kan ändra bakteriebalansen på sätt som leder till större problem. "Det här är mer komplicerat än det verkar, sa Awad.

Dock, han säger till CA-patienter som har infektioner orsakade av gramnegativa bakterier (såsom urinvägsinfektioner eller prostatit) att få dem behandlade direkt för att undvika fler potentiella hjärnskador.

Forskarna undersöker också om denna mikrobiom-hjärnanslutning kan undersökas vid andra sjukdomar. Redan, de visade att samma gener och biomarkörer som är involverade i CA också är aktiva i den mänskliga hjärnan när vi åldras. "Patienterna har mycket hopp om att vi arbetar med detta, Sa Polster.

• Lovande forskare att få finansiering genom AGA Research Foundation Awards Program
• Bra bakterier har en nisch i våra näsor,