Catalogul microbiomului intestinal dezvăluie factorii inflamației sistemice în leziunile spinale
Pe 30 octombrie 2026, cercetătorii care explorează legăturile dintre leziunile măduvei spinării, inflamație și funcția imunitară s-au concentrat pe o analiză la nivel genomic a comunității microbiene intestinale, rezultatele preliminare oferind indicii despre posibile noi abordări pentru a sprijini vindecarea.
În studii efectuate pe șoareci, refacerea unui tip de bacterie care a fost redusă după o leziune a măduvei spinării a dus la o scădere a inflamației și la stabilizarea pierderii în greutate. Un alt studiu a identificat 19 specii microbiene în intestinul șoarecilor, având cele mai puternice legături cu pierderea de azot a organismului după leziunea măduvei spinării, asociată cu atrofia musculară la oameni.
Pe lângă aceste descoperiri inițiale, cartografierea extinsă bazată pe genom a comunităților microbiene permite echipei de cercetare de la Universitatea de Stat din Ohio să extindă înțelegerea rolului intestinului în complicațiile leziunilor, precum și posibilele activități protective atunci când sistemul nervos central este afectat.
„Tindem să considerăm că leziunea măduvei spinării este o problemă care începe și se termină în măduva spinării, dar munca noastră sugerează că trebuie să ne gândim mult mai amplu”, a declarat Phillip Popovich.
Măduva spinării este o cale majoră de comunicare între creier și restul corpului, inclusiv intestinul, unde trilioni de microbi interacționează cu cea mai mare colecție de celule imune ale organismului. Atunci când funcția măduvei spinării este afectată, acea relație poate suferi modificări care influențează inflamația, infecțiile, nutriția și chiar producția de molecule necesare pentru sănătatea normală a creierului și a măduvei spinării.
Cercetarea a fost raportată în articole recente publicate în NPJ Biofilms and Microbiomes și Communications Biology.
Laboratorul lui Popovich se concentrează pe daunele cauzate de leziunea măduvei spinării sistemului nervos autonom, sub-sistemul neuronilor care controlează funcții precum respirația și digestia, și problemele sistemului imunitar rezultate, cum ar fi infecțiile, vindecarea lentă și disfuncția gastrointestinală.
Acum zece ani, un studiu condus de Kristina Kigerl a arătat că leziunea măduvei spinării a perturbat microbiomul intestinal și că administrarea de probiotice a avut un efect protector.
În această nouă lucrare, echipa de neuroștiințe a colaborat cu microbiologi de la Universitatea de Stat din Ohio pentru a crea un „catalog intestinal” al speciilor microbiene prezente în intestinul șoarecilor în diferite momente înainte și după leziune, oferind informații extinse nu doar despre comunitățile existente, ci și despre modul în care acestea interacționează.
„Partea complicată constă în a analiza un ecosistem atât de complex ca microbiomul intestinal pentru a determina care microbi, sau interacțiuni dintre microbi, sunt importante pentru sănătatea gazdei – persoana cu leziune a măduvei spinării”, a afirmat Kigerl.
Kigerl a condus lucrările împreună cu Ahmed Zayed, un cercetător în microbiologie, și recent absolventul de doctorat în biofizică de la Universitatea de Stat din Ohio, Mohamed Mohssen, ambii membri ai laboratorului condus de co-seniorul autor Matthew Sullivan, profesor de microbiologie și director al Centrului de Știință a Microbiomului de la Universitatea de Stat din Ohio. Cercetările echipei se concentrează în principal pe cum influențează virusurile microbiomurile în sisteme complexe marine, sol și umane, alimentând investigațiile lor cu învățare automată rezolvată în timp și analize de inteligență artificială.
Markerii genetici unici din microbi intestinal sunt adesea utilizați pentru a prezice funcțiile bacteriene. Însă această lucrare a adaptat tehnici din trusa de instrumente a grupului lui Sullivan, combinând metagenomurile – colecția de material genetic dintr-o comunitate de microorganisme – pentru a asambla genomuri preliminare pentru 80% din microbiomul intestinal într-una dintre cele mai comune tulpini de șoareci utilizate în cercetarea sistemului nervos. O analiză a 333 de probe fecale colectate de la șoareci a dus la obținerea a 6.635 de genomuri microbiene preliminare care constituie catalogul intestinal. Setul de date include, de asemenea, viruși prezenți în ecosistemul intestinal, ale căror roluri și influențe potențiale asupra dinamicii bacteriene sunt parte a studiilor în curs.
Microbiomurile au fost comparate în trei grupuri de animale de sex masculin și feminin pe parcursul a șase luni: șoareci cu o leziune a măduvei spinării în zona toracică superioară sau inferioară și șoareci cu măduva spinării intactă. Leziunea toracică superioară aboleste complet controlul cerebral asupra neuronilor simpatici care controlează intestinul, iar leziunea inferioară reduce acel control, dar doar parțial.
Pe lângă identificarea populațiilor bacteriene specifice, analiza a permis o privire asupra modului în care microbii se comportă ca grup – unii sunt „altruiști” care își împărtășesc nutrienții cu bacteriile flămânde, iar alții sunt „egoiști” care refuză altora accesul la nutrienți.
„Nu este doar o singură bacterie care produce tot ce are nevoie gazda. Este o interacțiune complexă între microbi și între microbi și gazdă. Acesta este mesajul acestor două lucrări”, a spus Zayed.
Înțelegerea dialogului microbian este esențială pentru a veni cu intervenții: dacă obiectivul este restabilirea activității intestinale normale, pur și simplu adăugarea de bacterii fără a cunoaște relația lor cu alți microbi nu va rezolva toate problemele, a adăugat Mohssen.
De exemplu, studiul publicat în Communications Biology a arătat că schimbările semnificative în compoziția bacteriană intestinală au variat în funcție de nivelul leziunii măduvei spinării, sex și timpul scurs după leziune. Totuși, o specie, Lactobacillus johnsonii, a fost constant redusă, ducând la experimentul de a reintroduce această specie la șoareci cu leziuni pentru a observa dacă reîncărcarea acesteia ar afecta rezultatele lor. Deși reintroducerea L. johnsonii a îmbunătățit unele simptome la șoareci cu leziuni, cercetătorii sugerează că ar putea fi necesară o terapie combinată pentru a menține acești microbi corect hrăniți odată ce au fost reintroduși în intestin.
Descoperirea legată de dezechilibrul de azot a fost evidentă doar la șoarecii masculini cu leziuni. Schimbările intestinale au implicat o reducere a bacteriilor care transformă un compus specific într-o formă utilizabilă de azot, perturbând semnalizarea chimică legată de funcția musculară. Restrângerea numărului de populații legate de majoritatea schimbărilor în nivelurile de azot la 19 specii „face lucrurile mult mai clare despre cum ar trebui să progresăm”, a afirmat Kigerl.
Deși măduva spinării este zona de interes în această lucrare, aceasta servește ca un proxy pentru alte boli care afectează comunicarea între intestin și sistemul nervos central. Cercetările anterioare au arătat dovezi de daune ale măduvei spinării în mai multe boli neurologice.
