Nová studie varuje před dlouhodobými riziky z fekálních transplantací mikrobioty

Fekální transplantace mikrobioty (FMT) byly nabízeny jako potenciální léčba různých podmínek, od zánětlivých onemocnění střev, obezity a diabetes 2. typu po autismus. Nový výzkum z University of Chicago však varuje proti rozsáhlému používání FMT kvůli potenciálu dlouhodobých a nezamýšlených zdravotních důsledků pro příjemce.

FMT zahrnuje přenos mikrobů ve stolici ze zdravého člověka na nemocnou, v naději, že obnoví zdravou rovnováhu ve střevě mikrobiom. Protože stolice obsahují primárně anaerobní mikroby z tlustého střeva (tj. Nemohou tolerovat kyslík), může FMT způsobit nesoulad ve střevním ekosystému, když tyto bakterie kolonizují tenké střevo a další části trávicího systému.

V experimentech s myšími a studiemi se vzorky lidské tkáně vědci provádějící novou studii zaznamenali, že anaerobní mikroby z tlustého střeva nejen kolonizovaly tenký střev po jediné transplantaci, ale také tam přetrvávaly měsíce. Tyto mikroby také změnily své nové střevní prostředí na jejich prospěch, „terraformování“ je způsoby, které způsobily změny v metabolismu, chování a energetické bilanci příjemce.

„Myslím, že je to trochu probuzení na pole, že bychom možná neměli nechtěně vložit mikrobézy velkých střev do různých částí střeva, která by tam neměla být,“ řekl Orlando (Landon) Deleon, PhD, postdoktorský výzkumný pracovník v UCHICAGO a hlavní autor nové studie, která byla zveřejněna, která byla zveřejněna v Buňka. „Pokud navrhujeme dobrá terapeutika, měli bychom si být vědomi důležitosti přizpůsobení regionální mikrobioty jejich správným prostředím, abychom poskytovali lepší celkové zdravotní přínosy.“

Obrovský a rozmanitý ekosystém

FMT je schválena Správou potravin a léčiv pouze pro léčbu opakovaných infekcí Clostridium difficile (C. diff)oportunistická bakterie, která často způsobuje závažné gastrointestinální příznaky a zánět u pacientů s nemocnicí, kteří byli na antibiotikách. Vidět úspěch v léčbě C. diff Pacienti, mnoho lékařů dychtivě používat FMT k léčbě jiných trávicích stavů. Vědci chápou, že zdraví střevního mikrobiomu může ovlivnit všechny životně důležité orgány a systémy těla, takže myšlenkou je, že nahrazení „nemocného“ střevního mikrobiomu „zdravým“ by mohlo problém vyřešit v jednom pádu.

Střevo však není jen jedno konzistentní prostředí se stejnou mikrobiotou v celém; Místo toho má několik odlišných regionů, které jsou nesmírně odlišné mikrobiální ekosystémy, z nichž každá je přizpůsobena specifickým mikrobům, které mohou poskytovat funkce nezbytné pro zdraví svého hostitele.

V celém střevním traktu jsou mikroby a my jsme jen studovali převážně poslední třetinu (tlusté střevo). Jak tedy můžete očekávat, že FMT, s mikroby od třetiny střevního traktu na konci, opraví zbytek střeva? “

Orlando (Landon) DeLeon, PhD, postdoktorský výzkumný pracovník v Uchicagu a vedoucí autor nové studie

Pro testování účinků FMT na různé části střeva DeLeon, Eugene B. Chang, MD, profesor medicíny Martin Boyer v Uchicagu a vedoucí autor studie a jejich tým provedl řadu experimentů s myšími. Jedna skupina myší dostala transplantaci mikrobů odebraných z jejunu, první části tenkého střeva. Druhá skupina byla dána standardní FMT a třetí skupina dostala transplantaci z CECUM, což je část spojující malé a tlusté střevo, které má směs mikrobů z obou.

Příjemci FMT jsou obvykle ošetřeni antibiotiky nejprve, aby vyčistili mikroby žijící ve střevě a zanechaly čistou břidlici pro nově transplantované mikroby, aby se usadily – někdy však na nesprávných místech. Testování ukázalo, že mikroby z každého z těchto transplantací úspěšně kolonizovaly celý střevní trakt u myší, nejen jejich nativní výklenky. To vytvořilo regionální neshody střev přetrvávající až tři měsíce po pouhé jedné transplantaci.

Změněné mikrobiomy také změnily produkci metabolitů v každé střevní oblasti, což může mít na hostitele účinky na zdraví. Vědci zaznamenali změny v metabolismu jater, včetně aktivity v gentech spojených s imunitní funkcí. Po transplantacích také pozorovali rozdíly v chování v stravování, aktivitě a výdaji na energii u myší.

Nejvýraznějším zjištěním bylo, že mít nesprávné mikroby na nesprávném místě přetvořilo identitu tkáně, aby byla pro ně vhodnější. DeLeon viděl, že neshody změnily expresi genu a proteinu ve střevním podšívku způsobem, který se více podobal hladinám exprese z původních nebo nativních střevních oblastí mikrobů.

„Je to, jako by inženýrství nebo terraformování jejich prostředí, aby jim pomohly zapadnout,“ řekl DeLeon.

„Omni-Microbiální“ přístup

Chang uvedl, že tento výzkum zdůrazňuje potřebu větší opatrnosti s FMT, než plně pochopíme dlouhodobé účinky zavedení jedné sady mikrobů do nového prostředí.

„Nemáme ponětí, co je v FMT, kromě toho, že se jedná o kombinaci mikrobů,“ řekl Chang. „Ale i jediný FMT způsobí změnu ve vztazích hostitel-mikrobu v těchto velmi odlišných oblastech střeva, které může být velmi obtížné zvrátit.“

DeLeon i Chang obhajují místo toho „Omni-Microbiální transplantace“ nebo OMT. Tento přístup by přenesl mikroby odebrané ze všech různých oblastí střeva, nejen z převážně z tlustého střeva. Ať už je dáno endoskopií nebo ve formě pilulek, mikroby se přirozeně usadí na správných místech, zejména když soutěží bok po boku s ostatními, které obvykle obývají určitý region.

„Pokud existuje otevřený prostor, něco to naplní,“ řekl DeLeon. „Ale mikroby, které měly být, jsou pro to vhodnější, takže to přirozeněji naplní i v přítomnosti jiných mikrobů.“

DeLeon plánuje pokračovat ve studiu toho, jak různé mikroby uplatňují svůj vliv v různých částech střeva, pomocí různých přístupů, jako je sekvenování jednotlivých buněk a metabolomika ke sledování jejich aktivity. Rovněž zkoumá, jak mohou být střevní oblasti terraformované mikrobiotami neshod obnoveny do jejich původního stavu, což by mohlo pomoci obnovit normální funkci střeva. Takové hlubší porozumění by mohlo vést ke zlepšení aplikace mikrobiálních transplantací a nakonec jim pomohlo splnit jejich významný slib.

Studie „Regionální neshody mikrobiot z fekálních transplantátů mikrobioty podporují přetrvávající, mimo cílové důsledky pro hostitele“, podpořila Národní ústavy zdravotnictví/Národního institutu pro diabetes a trávicí a ledvinové onemocnění a nadaci Uchicago GI Research Foundation.

Mezi další autory patří Mora Mocanu, Candace M. Cham, Alan Tan, Ashley M. Sidebottom, Jason Koval, Hugo D. Ceccato, John J. Colgan, Marissa M. St. George, Joash M. Lake, Michael Cooper, Jingwen Xu a David T. Rubin z Uchicago; Julia Moore a Kristina Martinez-Guryn z Midwestern University; a Zhilu Xu, Siew C. Ng, Francis Kl Chan, Hein M. Tun a Qi Su z Čínské univerzity v Hongkongu.