Intestinul ar putea pregăti organismul pentru un accident vascular cerebral mai sever
Un produs secundar bacterian generat în intestin ar putea modifica celulele imunității înainte de un accident vascular cerebral, oferind indicii noi despre variabilitatea severității leziunilor cerebrale.
Studii recente au demonstrat că microbiota intestinală influențează funcția imunității și riscul de tulburări neurologice. Prin modularea imunității sistemice, microbiomul intestinal poate afecta rezultatele accidentelor vasculare cerebrale. Funcția axului intestin-creier (GBA) deteriorată ar putea agrava leziunile neurologice; totuși, mecanismele biologice care stau la baza acestor schimbări rămân neclare.
O cercetare recentă publicată în revista Cell sugerează că microbiota intestinală ar putea influența severitatea accidentului vascular cerebral ischemic prin semnalizarea receptorului aril hidrocarbonic (AHR), care reglează funcția celulelor dendritice (DC).
Urmărind calea imunității de la intestin la creier, cercetătorii au explorat modul în care compoziția microbiană intestinală influențează rezultatele accidentelor vasculare cerebrale prin reglarea dependentă de AHR a DC-urilor intestinale și a răspunsurilor celulelor T. Folosind un model de occludere temporară a arterei cerebrale medii (tMCAO), echipa a efectuat investigații metagenomice pentru a evalua profilurile microbiene asociate cu severitatea accidentului vascular cerebral.
Severitatea accidentului vascular cerebral la șoareci a fost clasificată folosind o măsură compusă a dimensiunii infarctului, deficitelor senzomotorii și pierderii în greutate după trei zile de la accident. Culturi selective și secvențierea întregului genom (WGS) au confirmat îmbogățirea bacteriană.
Pentru a evalua dacă microbii din pacienții cu accident vascular cerebral influențează DC-urile și rezultatele accidentelor vasculare cerebrale, cercetătorii au realizat experimente de transplantare a microbiotei fecale (FMT). Au obținut probe de la persoane cu deficite neurologice de severitate variată și apoi le-au transplantat în șoareci după tratamentul cu antibiotice. Scorurile Scalei Naționale de Accident Vascular Cerebral (NIHSS) ≤3,0 au reprezentat un deficit neurologic ușor, în timp ce NIHSS de 13 sau mai mult a indicat deficite moderate până la severe pentru selecția donatorilor FMT. O analiză separată a comparat indolul fecal între pacienții cu scoruri NIHSS sub 5 și cei cu scoruri de 5 sau mai mari.
Folosind teste Kovács, au măsurat nivelurile de indol în mostrele de ileon, plasmă, scaun și urină, cu spectrometrie de masă pentru cuantificarea mai specifică a indolului ileal. Aceasta a ajutat cercetătorii să investigheze dacă metabolismul triptofanului de către microbi influențează rezultatele accidentului vascular cerebral prin răspunsuri imune intestinale bazate pe AHR.
Pentru a cartografia expresia AHR în celulele imunității și organe, cercetătorii au efectuat citometrie în flux și proiecție uniformă a manifoldului (UMAP). De asemenea, au realizat secvențierea ARN-ului la celulă unică (scRNA-seq), exprimarea diferențială a genelor (DEG) și analiza componentelor principale (PCA) pentru a evalua modificările în expresia genelor. Folosind CH-223191, echipa a investigat dacă blocarea AHR ar putea inversa constatările, cu și fără eliminarea celulelor T reglatorii (Treg).
Studiul a arătat că 43% dintre șoareci au dezvoltat accidente vasculare cerebrale severe. Diversitatea microbiană ileală și compoziția comunității au diferit în funcție de severitatea accidentului vascular cerebral. Accidentul vascular cerebral sever a fost asociat cu o scădere a mai multor anaerobi obligați, inclusiv Muribaculaceae și Akkermansiaceae, și cu o îmbogățire a E. coli în comparație cu șoarecii operați în sham. Deși E. coli a fost, de asemenea, mai abundent în accidentele vasculare cerebrale severe decât în cele moderate, această comparație nu a fost semnificativă din punct de vedere statistic.
La șoareci, administrarea de indol înainte de accident a crescut volumul infarctului și deficitele neurologice. În același timp, colonizarea cu o tulpină E. coli deficientă în indol a produs leziuni mai puțin severe decât colonizarea cu E. coli care produce indol. Într-o cohortă mică de pacienți, indolul fecal a fost mai ridicat în accidentele vasculare cerebrale moderate până la severe și a fost corelat cu scorul NIHSS, susținând o asociere, mai degrabă decât o relație cauzală în rândul oamenilor. Indolul a indus, de asemenea, răspunsuri bazate pe AHR în DC-uri în vitro, în timp ce efectele sale dăunătoare asupra accidentului vascular cerebral experimental depindeau de semnalizarea AHR în celulele CD11c+.
După pierderea AHR, activitatea migratorie bazată pe receptorul CCR7 a crescut în DC-urile intestinale. Administrarea CH-223191 a crescut, de asemenea, acumularea DC-urilor derivate din intestin în meninge și nodurile limfatice mezenterice și a fost asociată cu frecvențe mai mari de Treg meninge și mai puțină neuroinflamație.
Depleția experimentală a Treg-urilor a anulat efectul neuroprotectiv timpuriu al inhibării AHR, deși celulele dendritice intestinale convenționale de tip 1 (cDC1s) au crescut în continuare. Animalele deficitare în AHR au arătat efecte dăunătoare atenuate din partea E. coli care produce indol, administrarea de indol și microbiota transferată de la pacienții cu accident vascular cerebral. La șoarecii colonizați cu tulpini E. coli care nu puteau produce indol, deficitele senzomotorii și volumul infarctului au fost mai mici decât în cazul șoarecilor colonizați cu E. coli care produce indol, sugerând că comunicarea microbiom-AHR ar putea programa răspunsurile imune intestinale înainte de a avea loc leziunile ischemice cerebrale.
Accidentul vascular cerebral a produs schimbări limitate, dependente de timp, în genele canonice responsabile de AHR. Cyp1a1 și Ahrr au fost reduse temporar în întreg intestinul la 16 ore după accident și au revenit la nivelul de bază după 72 de ore. Cyp1b1 a crescut selectiv în ileon la 72 de ore, aceeași locație și punct temporal în care E. coli care produce indol s-a extins.
La șoarecii care nu aveau AHR în celulele CD11c+, celulele dendritice convenționale de tip 2 (cDC2s) și macrofagele inflamatorii au prezentat o expresie redusă a mai multor gene asociate inflamației. Citokinele inflamatorii sistemice au arătat, de asemenea, tendințe modeste, deși aceste diferențe nu au fost semnificative statistic. Aceste rezultate nu stabilesc un răspuns comparabil al citokinelor antiinflamatorii la pacienți.
AHR a fost exprimat la un nivel ridicat în celulele imunității din ileon, în special în celulele ucigașe naturale (NK), monocite, macrofage și celulele dendritice derivate din monocite (moDCs). În creier și meninge, cDC1s au demonstrat cea mai puternică expresie AHR.
În analizele metagenomice umane, E. coli și tnaA au fost îmbogățite la pacienții cu accident vascular cerebral ischemic în comparație cu grup
