Przeszczep mikrobioty kałowej: Badania sugerują, że może mieć nieprzewidziane skutki dla innych obszarów układu pokarmowego

Międzynarodowe badanie ostrzega przed potencjalnymi zagrożeniami wynikającymi z powszechnego stosowania przeszczepu mikrobioty kałowej bez uwzględnienia obszaru jelita, do którego docierają przeniesione mikroby. Eksperyment przeprowadzony na próbkach tkanek myszy i ludzi wykazał, że przeszczepione mikroby — głównie beztlenowe mikroby okrężnicy — kolonizowały jelito cienkie, przetrwały tam przez miesiące i zmodyfikowały to nowe środowisko, powodując zmiany w metabolizmie gospodarza.

Według badań przeprowadzonych przez Uniwersytet Chicagowski, których wyniki opublikowano w czasopiśmie Komórka , może to mieć długotrwałe i nieprzewidziane konsekwencje, a także zaburzenia równowagi w ekosystemie jelitowym pacjentów. „Myślę, że to rodzaj sygnału ostrzegawczego dla społeczności, że może nie powinniśmy losowo umieszczać drobnoustrojów z jelita grubego w różnych częściach jelita , których tam nie powinno być” — powiedział Orlando DeLeon, badacz podoktorancki i główny autor artykułu, w oświadczeniu.

Przeszczepy mikrobioty kałowej są reklamowane jako potencjalne leczenie różnych schorzeń, od zapalnej choroby jelit, otyłości i cukrzycy typu 2 po autyzm . Proces ten obejmuje przenoszenie mikrobów z kału zdrowej osoby do osoby chorej, w nadziei na przywrócenie zdrowej równowagi mikrobiomu jelitowego.

Ponieważ kał zawiera przede wszystkim beztlenowe mikroby okrężnicy (tj. nie tolerują tlenu), ten rodzaj przeszczepu może powodować zakłócenia w ekosystemie jelitowym, gdy bakterie te kolonizują jelito cienkie i inne części przewodu pokarmowego. „Jeśli projektujemy dobre terapie, musimy pamiętać o znaczeniu dostosowania regionalnej mikrobioty do odpowiednich środowisk, aby zapewnić lepsze ogólne korzyści zdrowotne” — przestrzega DeLeon.

Społeczność naukowa nie jest w pełni zgodna co do ryzyka, chociaż jasne jest, że brakuje odpowiedzi. Od czasu wdrożenia nowego europejskiego rozporządzenia, które stanowi, że mikrobiota jest substancją pochodzenia ludzkiego (SOHO), „ mechanizmy weryfikacji bezpieczeństwa biologicznego donacji i monitorowania biorców przeszczepów mikrobioty są doskonale uregulowane ” – wyjaśnia SMC Climent Casals-Pascual, kierownik Wydziału Mikrobiologii w Hospital Clínic de Barcelona, ​​​​adiunkt na Uniwersytecie w Barcelonie i badacz w ISGlobal Barcelona.

W tym przypadku Casals-Pascual odnosi się do stosowania Clostridium difficile , oportunistycznej bakterii, która często powoduje poważne objawy żołądkowo-jelitowe i stany zapalne u pacjentów hospitalizowanych , którzy otrzymali antybiotyki. Widząc sukces w leczeniu pacjentów tą bakterią, wielu lekarzy wyraziło zainteresowanie wykorzystaniem przeszczepu mikrobioty kałowej w leczeniu innych schorzeń układu trawiennego.

Naukowcy wiedzą, że zdrowie mikrobiomu jelitowego może mieć wpływ na każdy ważny organ i układ w ciele, dlatego pomysł polega na tym, że zastąpienie „chorego” mikrobiomu jelitowego „zdrowym” może rozwiązać problem jednym zamachem.

Jak dowiedzieli się o ryzyku związanym z przeszczepem kału?

W eksperymentach na myszach i badaniach z próbkami tkanek ludzkich naukowcy stojący za nowym badaniem zaobserwowali, że beztlenowe mikroby okrężnicy nie tylko kolonizowały jelito cienkie po pojedynczym przeszczepie, ale także przetrwały tam przez miesiące. Te mikroby zmieniły również swoje nowe środowisko jelitowe na swoją korzyść, „przekształcając” je w sposób, który doprowadził do zmian w metabolizmie, zachowaniu i bilansie energetycznym biorcy.

Ponieważ jelita nie są po prostu stałym środowiskiem z tą samą mikrobiomą, jak wskazują naukowcy, lecz składają się z kilku odrębnych obszarów, które stanowią zupełnie różne ekosystemy, z których każdy jest przystosowany do występowania określonych patogenów mogących pełnić funkcje niezbędne do zdrowia gospodarza.

„Drobnoustroje występują na całej długości przewodu pokarmowego, a my badamy głównie jego ostatnią trzecią część (jelito grube)” – wyjaśnia DeLeon, który stawia pytanie, które stanowi podstawę jego pracy: „Jak można oczekiwać, że FMT, z drobnoustrojami od jednej trzeciej przewodu pokarmowego do końca, naprawi resztę jelita?”

Aby przetestować efekty przeszczepów mikrobioty kałowej na różne części jelita, DeLeon i Eugene B. Chang, profesor medycyny Martina Boyera na Uniwersytecie w Chicago i starszy autor badania, wraz ze współpracownikami przeprowadzili serię eksperymentów na myszach . Jedna grupa otrzymała przeszczep mikrobów pobranych z jelita czczego, pierwszej części jelita cienkiego. Druga grupa otrzymała standardowy przeszczep, a trzeciej przydzielono przeszczep z kątnicy, części łączącej jelito cienkie i grube, która zawiera mieszankę mikrobów z obu.

Odbiorcy przeszczepów mikrobioty kałowej są zazwyczaj najpierw leczeni antybiotykami w celu wyeliminowania drobnoustrojów żyjących w jelitach, pozostawiając czystą kartę dla nowo przeszczepionych drobnoustrojów, aby mogły się osiedlić, choć czasami w niewłaściwych miejscach. Testy wykazały, że drobnoustroje z każdego z tych przeszczepów skutecznie skolonizowały cały przewód pokarmowy myszy , a nie tylko ich rodzime nisze. Spowodowało to regionalne zaburzenia równowagi jelitowej, które utrzymywały się do trzech miesięcy po pojedynczym przeszczepie.

Zmienione mikrobiomy zmodyfikowały również produkcję metabolitów w każdym regionie jelit, co może mieć wpływ na zdrowie gospodarza. Naukowcy zaobserwowali zmiany w metabolizmie wątroby, w tym aktywność genów związanych z funkcją odpornościową . Zaobserwowali również różnice w zachowaniu myszy podczas karmienia, aktywności i wydatkach energetycznych po przeszczepach.

Najbardziej zaskakującym odkryciem było to, że obecność niewłaściwych mikrobów w niewłaściwym miejscu zmieniła tożsamość tkanki , czyniąc ją bardziej odpowiednią dla nich. DeLeon zaobserwował, że niezgodności modyfikowały ekspresję genów i białek w wyściółce jelita w sposób, który bardziej przypominał poziomy ekspresji pierwotnych lub rodzimych regionów jelitowych mikrobów. „To tak, jakby modyfikowały swoje środowisko, aby się do niego dostosować ” — mówi DeLeon.

Więc przeszczep mikrobioty kałowej: tak czy nie? Kiedy i jak?

Toni Gabaldón, profesor badawczy ICREA i kierownik grupy Comparative Genomics w Institute for Research in Biomedicine (IRB Barcelona) i Barcelona Supercomputing Centre (BSC-CNS), jak podaje SMC, wskazuje na ograniczenia pracy, zwłaszcza „w części dotyczącej danych ludzkich, gdzie liczba analizowanych pacjentów jest bardzo mała (siedmiu). Analizy w modelach mysich są natomiast bardzo kompleksowe i wykorzystują odpowiednie techniki”.

Z drugiej strony Gabaldón wskazuje, że ta praca „otwiera nam oczy na to, jak mało jeszcze wiemy o wpływie przeszczepów kału i proponuje zbadanie łączonych przeszczepów z różnych źródeł (omnimicrobial). Ogólnie rzecz biorąc, potrzeba więcej badań klinicznych i podstawowych, aby zrozumieć prawdziwy potencjał terapeutyczny i możliwe skutki uboczne przeszczepu kału”.

Clàudia Aràjol, lekarz specjalista w Digestive System Service i Inflammatory Bowel Disease Unit w Bellvitge University Hospital, w swoich ocenach dla SMC wskazuje, że „praca ta podkreśla potrzebę dalszego pogłębiania badań nad skutkami przeszczepu mikrobioty, w szczególności w odniesieniu do jego wpływu na jelito cienkie i jego przydatności w innych kontekstach klinicznych”.