ИЗМЕНЕНИЯ МИКРОБИОМА КИШЕЧНИКА ПРИ РАССЕЯННОМ СКЛЕРОЗЕ СВЯЗАНЫ С ИММУННЫМИ ИЗМЕНЕНИЯМИИ ПСИХОЭМОЦИОНАЛЬНЫМИ НАРУШЕНИЯМИ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

В последние годы активно исследуется роль кишечной микробиоты при РС в связи с ее влиянием на формирование и деятельность иммунной и нервной систем. Предполагается, что иммунная дисфункция, а также расстройства функций ЖКТ и психоэмоциональной сферы у пациентов с РС могут быть связаны с дисбиозом кишечного микробиоценоза. Цель исследования - оценить изменения микробиома у пациентов с РС и проанализировать связь уровня отдельных видов бактерий с различными субпопуляциями Th в крови и психоэмоциональными нарушениями. Обследовано 126 пациентов с РС с длительностью заболевания 12,2 ± 0,9 лет и 69 здоровых лиц. Кишечный микробиом определяли методом секвенирования Illumina/Solexa. Количественное содержание видов микроорганизмов определяли методом культивирования и ПЦР в режиме реального времени со специфическими праймерами, субпопуляции Th клеток - методом проточной цитометрии. У пациентов оценивали уровень тревожности, депрессии и астении. Показано, что кишечный микробиом пациентов с РС существенно изменен по сравнению со здоровыми лицами: уменьшена доля Bacteroides, особенно семейства Prevotellaceae, увеличена доля Firmicutes (классов Bacilli и Clostridia) и Actinobacteria, а симбиотические представители семейства Enterobacteriaсeae замещены условно-патогенными бактериями. Выявлена положительная корреляция между уровнем Bifibobacteria spp. с тяжестью заболевания и содержанием в крови субпопуляции DP Th17 СМ клеток; наличием Enterobacter spp. - с уровнем «классических» Th17 (Th17/22) CM и DP Th17 EМ. Увеличение популяции Bifidobacteria spp. также было связано с уровнем депрессии у пациентов, Escherichia coli и Prevotella spp. - с тревожностью, а атипичных E. coli и Sutterella spp. - с астенией. Полученные данные позволяют предположить, что иммунные и психоэмоциональные нарушения у пациентов с РС могут корректироваться путем нормализации кишечного микробиоценоза.

Полный текст

Introduction. Recently, the brain-gut-microbiome axis has become a major research area at the neuroscience and neuroimmunology. The study of intestinal microbes influence immunity, brain, and behavior will offer a more complete understanding of neuro-immune interactions and human psychology [1]. Multiple sclerosis (MS) is a disease in which immune system dysfunction and nervous system disruption are observed. Following, patients have psycho-emotional disorders and disturbances of the gastrointestinal tract [2, 3]. Changes in the gut microbiome in MS are shown [4, 5], however, it has not been investigated as it is associated with immune and psycho-emotional disorders. The aim of the study was to assess the changes in the intestinal microbiome in MS patients and to analyze the associations of bacterial level with various peripheral blood Th cell subsets as well as with psycho-emotional disorders. Material and methods. The study involved 126 patients (82 female; 44 male) with duration of MS 12.2 ± 0.9 years. The control group (CG) consisted of 69 healthy volunteers. Characteristics of the patients are shown in the table. Metagenomic analysis of gut microbiome (16rRNA) was determined using the Illumina/Solexa sequencing method. The quantitative content of microorganisms was determined by the method of cultivation and qPCR, as described previously [3]. Th phenotypes in peripheral blood were determined by flow cytometry [6]. Psycho-emotional state was assessed as previously described [2], additionally used the hospital anxiety and depression scale (HADS). Results and discussion. In the gut microbiome of MS patients, the proportion of Bacteroides was decreased compared to CG (28% vs. 50%; p = 0,023), especially Prevotellaceae (3% vs. 21%) and the shares of Firmicutes (57% vs. 36% in CG) and Actinobacteria (4% vs. 1% in CG) were increased. The proportions of class Bacilli (Streptococcaceae) and Clostridia representatines (Ruminococcaceaea and Christensenellaceae) included in the phylum Firmicutes were increased in MS patients. This data is consistent with the one of the other authors [4, 5]. Archaea (Methanobacteriaceae) were detected only in MS, especially in patients with early disease onset and with a higher disease severity (EDSS > 3.5). In Enterobacteriaceae (phylum Proteobacteria) symbiotic species were replaced by opportunistic species, that correlated with the severity of the disease. The increasing level of Bifidobacteria spp. and Enterococcus spp. has also been noted in cases of more severity of MS. The certain bacterial species was associated with the content of several Th subsets. The frequency of Th1 cells at different stages of differentiation positively correlated with the levels of Lactobacillus spp. and Akkermansia muciniphila and negatively - with Enterococcus spp., Prevotella spp., Enterobacter spp. The levels of Lactobacillus spp., Enterococcus spp. and Enterobacter spp. also correlated with the relative numbers of “classical” or Th17/Th22 and DP Th17 cells, however, these dependencies were opposite with Th1. Bifidobacterium spp. level also correlated with DP Th17 content too. These data suggest that the changes in the microbiome could influence immune cell subsets frequencies and these changes could result in the prevalence of pathogenic Th17 subtypes in MS patients. In addition, psycho-emotional disorders were detected in patients with MS (Table 1). The increased level of reactive anxiety (RA) was observed in majority (83.5%) of MS patients. Mild or moderate asthenia (50.5 vs. 38.5 for CG) was noted in 48% of MS patients (AS). Mild depression of situational genesis was detected in 17% of patients with MS (DL), and subclinical depression was diagnosed in 21.7% (HADS). Psycho-emotional disorders in MS patients positively correlated with the disease severity and were not related to gender. Analysis of the relationship of these disorders with changes in the intestinal microbiome showed that depression in patients positively correlated with the Bifidobacteria spp. level and negatively with A. muciniphila level, anxiety - with levels of Escherichia coli and Prevotella spp., and asthenia with levels of atypical E. coli and Sutterella spp. More pronounced changes in micriome and connection of the bacterial level with psycho-emotional disorders were observed in patients with a more severity of the disease. Thus, the revealed changes in gut microbiome in MS and their connection with immune shift and psycho-emotional disorders demonstrate that the intestinal microbiota may be the target for influence in correcting immune and psycho-emotional disorders. Preliminary studies have shown that probiotics, in particular, Enterococcus faecium L-3, can be used for this [2, 3]. Acknowledgments. Center for collective use of scientific equipment of the Research Institute of Agricultural Microbiology (E.E. Andronov and A.G. Pinaev) for help in microbiom sequencing.
×

Об авторах

И Н Абдурасулова

ФГБНУ «Институт экспериментальной медицины»

А В Мацулевич

ФГБНУ «Институт экспериментальной медицины»

Е А Тарасова

ФГБНУ «Институт экспериментальной медицины»

И В Кудрявцев

ФГБНУ «Институт экспериментальной медицины»

И Г Никифорова

ФГБУН «Институт мозга им. Н.П. Бехтеревой» РАН

М К Серебрякова

ФГБНУ «Институт экспериментальной медицины»

М И Мирошниченко

ФГБНУ «Институт экспериментальной медицины»

Е В Ивашкова

ФГБУН «Институт мозга им. Н.П. Бехтеревой» РАН

А Е Татаринов

ФГБНУ «Институт экспериментальной медицины»

А Г Ильвес

ФГБУН «Институт мозга им. Н.П. Бехтеревой» РАН

Е И Ермоленко

ФГБНУ «Институт экспериментальной медицины»

Г Н Бисага

ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр им. В.А. Алмазова»

И Д Столяров

ФГБУН «Институт мозга им. Н.П. Бехтеревой» РАН

В М Клименко

ФГБНУ «Институт экспериментальной медицины»

Список литературы

  1. Cryan JF, Dinan TG. Mind-altering microorganisms: the impact of the gut microbiota on brain and behaviour. Nat. Rev. Neurosci. 2012;13(10):701-712.
  2. Matsulevich AV, Abdurasulova IN, Tarasova EA, et al. Effect of course application of Enterococcus faecium L-3 on the psychoemotinal state of patients with multiple sclerosis. Med. Acad. Zh. 2017;17(3):38-46. (In Russ.).
  3. Abdurasulova IN, Tarasova EA, Ermolenko EI, et al. Multiple sclerosis is associated with the altered quantitative and qualitative composition of intestinal microbiota. Med. Acad. Zh. 2015;15(3):55-67. (In Russ.).
  4. Miyake S, Kim S, Suda W, et al. Dysbiosis in the gut microbiota of patients with multiple sclerosis, with a striking depletion of species belonging to Clostridia XIVa and IV clusters. PLoS One. 2015;10(9):e0137429.
  5. Jangi S, Gandhi R, Cox LM, et al. Alterations of the human gut microbiome in multiple sclerosis. Nat Commun. 2016;7:12015.
  6. Kudryavtsev IV, Ilves AG, Borisov AG, et al. CCR6-positive T-helper subsets from peripheral blood in multiple sclerosis. Cytokines and inflammation. 2016:15(2):166-172. (In Russ.).
  7. Abdurasulova IN, Matsulevich AV, Tarasova EA, et al. Enterococcus faecium L3 and glatiramer acetate ameliorate of experimental allergic encephalomyelitis (EAE) in rats by affecting different populations of immune cells. Beneficial microbes. 2016;7(5):719-729.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Абдурасулова И.Н., Мацулевич А.В., Тарасова Е.А., Кудрявцев И.В., Никифорова И.Г., Серебрякова М.К., Мирошниченко М.И., Ивашкова Е.В., Татаринов А.Е., Ильвес А.Г., Ермоленко Е.И., Бисага Г.Н., Столяров И.Д., Клименко В.М., 2019

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 74760 от 29.12.2018 г.


Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах