Lactobacillus Plantarum PS128 en pacientes con trastorno depresivo mayor y alto nivel de inflamación

1. Antecedentes El trastorno depresivo mayor (MDD) es una enfermedad compleja y de larga duración que implica marcadas discapacidades en los pacientes afectados. Ha sido una de las principales causas de la carga mundial de morbilidad, especialmente en los grupos de mediana edad (GBD Lancet 2016; 388:1603-58). También es una comorbilidad común en pacientes con síndrome del intestino irritable, enfermedad cardiovascular y cáncer (Musselman et al. 1998; Spiegel et al. 2003; Whitehead et al. 2002). Los mecanismos responsables de la depresión y su comorbilidad no están claros, pero pueden estar implicados procesos inflamatorios. Un metanálisis ha demostrado que los pacientes con depresión tienen niveles más altos de marcadores inflamatorios, como la proteína C reactiva (PCR), la interleucina-1 (IL-1), la interleucina-6 (IL-6) y el factor de necrosis tumoral (TNF). )-alfa (Dowlati et al. 2010; Howren et al. 2009). El eje microbiota-intestino-cerebro puede explicar las citoquinas inflamatorias más altas en pacientes con MDD. La acumulación de datos ahora indica que la microbiota intestinal puede comunicarse con el SNC, posiblemente a través de vías inmunes, neurales y endocrinas, y por lo tanto influye en la función y el comportamiento del cerebro (Cryan et al. 2012; Forsythe et al. 2016; Rogers et al. 2016). Los probióticos, que se definen como un organismo vivo que, cuando se ingiere en una cantidad adecuada, ejerce un beneficio para la salud, puede afectar la microbiota intestinal, la neuroquímica cerebral, el eje HPA y la inflamación, y puede ser una nueva clase de psicotrópicos (Dinan et al. 2013).

1.1 Eje microbiota-intestino-cerebro El tracto gastrointestinal inferior contiene casi 100 billones de microorganismos, la mayoría de los cuales son bacterias. La microbiota codifica colectivamente más de 3,3 millones de genes no redundantes, lo que supera en 150 veces el número codificado por el genoma del huésped humano (Qin et al. 2010). Muchos productos de genes microbianos tienen efectos importantes sobre el metabolismo y la salud del huésped.

Ha habido numerosos estudios que respaldan las comunicaciones entre la microbiota intestinal y el cerebro. El estudio con animales libres de gérmenes (GF) es un buen modelo para mostrar la relación entre la microbiota y el cerebro. En comparación con los ratones libres de patógenos específicos (SPF) con una microbiota intestinal normal, los ratones GF muestran una mayor actividad motora y un comportamiento de ansiedad reducido. En ratones GF se observó un mayor recambio de neurotransmisores dopaminérgicos y serotoninérgicos en el cuerpo estriado (Diaz Heijtz et al. 2011). Además, los ratones GF exhibieron una elevación más alta de la hormona adrenocorticotrópica (ACTH) y la corticosterona en respuesta al estímulo de restricción que los ratones SPF (Sudo et al. 2004). Sugiere que la microbiota intestinal puede afectar la respuesta del huésped al estrés.

Varios estudios han demostrado que la manipulación de la microbiota intestinal puede afectar la presentación de la psicofisiología del huésped. Por ejemplo, el consumo de una dieta rica en grasas (HFD, por sus siglas en inglés) está asociado con una diversidad microbiana alterada (Daniel et al. 2014) y una plasticidad sináptica reducida (Liu et al. 2015). HFD también aumentó el comportamiento similar a la ansiedad (Sharma et al. 2013). Los ratones C57BL/6 macho adultos que recibieron microbiota HFD tuvieron alteraciones significativas y selectivas en el comportamiento exploratorio, cognitivo y estereotípico en comparación con los ratones con microbiota de dieta de control. No se observaron diferencias significativas en el peso corporal. Se observó la diferencia en la composición de la microbiota intestinal entre los grupos de dieta HFD y normal (Bruce-Keller et al. 2015).

La administración de antibióticos es otra forma de afectar la composición de la microbiota intestinal y cambiar la psicofisiología del huésped. La administración oral de antimicrobianos no absorbibles alteró transitoriamente la composición de la microbiota intestinal y aumentó el comportamiento exploratorio y la expresión del ARNm de BDNF en el hipocampo en ratones, pero la administración intraperitoneal no tuvo efecto sobre el comportamiento (Bercik et al. 2011). El aumento de la exposición a los antibióticos se asoció con el riesgo de depresión y ansiedad en un estudio de población (Lurie et al. 2015). Por lo tanto, la administración de probióticos puede ser una forma directa de cambiar el entorno y la composición de la microbiota intestinal y observar sus efectos fisiológicos en el huésped.

1.2 Administración de probióticos en estudios con animales Los estudios con animales han demostrado que los probióticos afectan los marcadores psicofisiológicos de ansiedad y depresión. Desbonnet et al. no encontró un efecto significativo del tratamiento con Bifidobacteria infantis en los comportamientos de natación en el día 3 o el día 14 en ratas ingenuas. Sin embargo, el tratamiento con Bifidobacteria infantis atenuó las respuestas inmunitarias proinflamatorias y elevó el triptófano, lo que sugiere que este probiótico puede poseer propiedades antidepresivas (Desbonnet et al. 2008). En su siguiente estudio, utilizaron ratas de separación materna (MS) como animal de estudio. Descubrieron que las ratas con EM reducían el comportamiento de natación y aumentaban la inmovilidad en la prueba de natación forzada (FST), disminuían el contenido de noradrenalina (NA) en el cerebro y aumentaban la liberación periférica de IL-6 y los niveles de ARNm del factor liberador de corticotropina (CRF) de la amígdala en comparación con el control ratas (Desbonnet et al. 2010). El tratamiento con bifidobacteria infantis dio como resultado la normalización de la respuesta inmunitaria, la reversión de los déficits conductuales y la restauración de las concentraciones basales de NA en el tronco encefálico. Estos cambios fueron comparables a los observados en el grupo de citalopram, lo que sugiere que algunos beneficios de los probióticos son similares a los efectos antidepresivos (Desbonnet et al. 2010). Liu et al encontraron que Lactobacillus plantarum PS128 (PS128) podría mejorar el comportamiento similar al de la ansiedad, pero no al de la depresión en ratones GF, y aumentó significativamente los niveles de serotonina y dopamina en el estriado, pero no en la corteza prefrontal y el hipocampo (Liu WH et al. otros 2016). Sin embargo, en el modelo de EM, PS128 redujo significativamente los comportamientos similares a la depresión, pero no a la ansiedad. PS128 redujo significativamente el comportamiento similar al de la ansiedad, pero no al de la depresión, en ratones ingenuos. También redujo los niveles de citoquinas inflamatorias, IL-6, y aumentó el nivel de citoquinas antiinflamatorias, IL-10, en ratones con EM (Liu YW et al. 2016). PS128 tuvo un efecto más obvio en la psicofisiología en ratones con EM que en ratones ingenuos, lo que sugiere que la administración de probióticos puede tener un efecto más sólido en la modificación de comportamientos, neuroquímica y HPA en aquellos que sufren de mayor estrés.

1.3 Composición de la microbiota en pacientes con MDD Dado que las composiciones de la microbiota intestinal alteran la inflamación, la neuroquímica y el comportamiento en estudios con animales, varios estudios en humanos compararon la microbiota intestinal entre pacientes con MDD y controles sanos. Naseribafrouei et al. comparó las composiciones de la microbiota intestinal en 37 participantes deprimidos y 18 no deprimidos. Los resultados mostraron sobrepresentación de Bacteroidales, mientras que subrepresentación de Lachnospiraceae, en participantes deprimidos. En niveles taxonómicos bajos, Oscillibacter y Alistipes se asociaron con depresión (Naseribafrouei et al. 2014). Jiang et al. reclutaron 29 MDD activos (A-MDD), 17 respondieron MDD (R-MDD) y 30 controles sanos (HC) y compararon su microbiota intestinal. Descubrieron que aumentó la diversidad alfa bacteriana fecal en el grupo A-MDD frente al grupo HC, pero no en el grupo R-MDD frente al grupo HC. Bacteroidetes, Proteobacteria y Actinobacteria aumentaron significativamente, mientras que Firmicutes se redujo significativamente en los grupos A-MDD y R-MDD en comparación con el grupo HC. Los grupos MDD tenían niveles elevados de Enterobacteriaceae y Alistipes, pero niveles reducidos de Faecalibacterium (Jiang et al. 2015). No solo las diferencias en la composición de la microbiota intestinal entre los pacientes con MDD y el control sano, sino que el trasplante de muestras fecales de pacientes con MDD a ratones puede inducir un comportamiento depresivo en los ratones receptores. La composición de la microbiota intestinal en los ratones receptores fue similar a la del huésped humano (Zheng et al. 2016). Este estudio respalda que el microbioma intestinal puede tener un papel causal en el desarrollo de comportamientos depresivos.

1.4 Efectos de los probióticos sobre el estado de ánimo en estudios humanos Además de las diferencias en la distribución de la microbiota intestinal entre sujetos deprimidos y no deprimidos, varios estudios en humanos han demostrado que los probióticos pueden tener un efecto beneficioso sobre el estado de ánimo. Bentón et al. demostraron que no hubo diferencias significativas en el cambio de estado de ánimo, medido por el perfil del estado de ánimo, entre participantes sanos que usaron leche probiótica (que contenía Lactobacillus casei) durante 3 semanas y aquellos que usaron leche sin probiótico. Sin embargo, encontraron que aquellos que tenían un estado de ánimo bajo al inicio mejoraron después de usar leche que contenía probióticos (Benton et al. 2007). Mohammadi et al. también mostró que los participantes que usaban yogur probiótico (que contiene Lactobacillus acidophilus LA5 y Bifidobacterium lactis BB12) o cápsula probiótica (que contiene Actobacillus casei, L. acidophilus, L. rhamnosus, L. bulgaricus, .B. breve, B. longum, S. thermophiles) durante 6 semanas tuvieron una mejora significativa en el estado de ánimo, medido por GHQ y Depression Anxiety and Stress Scale, pero aquellos que usaron yogur convencional no tuvieron cambios significativos en estas mediciones. No hubo diferencias en los índices del eje HPA, como cortisol y ACTH, entre estos tres grupos (Mohammadi et al. 2016). El estudio de Messaoudi, en el que los participantes eran voluntarios sanos, mostró que la administración de probióticos (que contenían L. helveticus R0052 y B. longum R0175) podría mejorar los síntomas del estado de ánimo de los participantes, medidos por la Lista de verificación de síntomas Hopkins-90 y la Escala de ansiedad y depresión hospitalaria, en comparación con los utilizó placebo (Messaoudi et al. 2011). El aumento de la reactividad cognitiva a los cambios normales y transitorios del estado de ánimo triste es un marcador establecido de vulnerabilidad a la depresión y se considera un objetivo importante para las intervenciones (Kruijt et al. 2013). Steenbergen et al. encontraron que la reactividad cognitiva general se redujo significativamente, lo que se explica en gran medida por la reducción de las subescalas de rumiación y agresión, en participantes sin trastornos del estado de ánimo actuales después de 4 semanas de administración de probióticos multiespecies. Debido a que utilizaron participantes no deprimidos, BDI y BAI no cambiaron significativamente después de la intervención (Steenbergen et al. 2015). La eficacia de los probióticos en los síntomas del estado de ánimo no solo se muestra en voluntarios sanos, sino también en sujetos clínicos. En pacientes con síndrome de fatiga crónica, Rao et al. encontraron que la administración de Lactobacillus casei durante 2 meses podría mejorar el BAI, pero no el BDI, en comparación con el placebo. Al mismo tiempo, los Lactobacillus y las Bifidobacterias fecales aumentaron después de una intervención de 2 meses con L. casei (Rao et al. 2009). Akkasheh et al. dio probióticos de múltiples especies, que contenían Lactobacillus acidophilum, Lactobacillus casei y Bifidobacterium bifidum, o placebo a pacientes con TDM durante 8 semanas. Descubrieron que los probióticos de múltiples especies podrían reducir significativamente las puntuaciones de BDI en pacientes con trastorno depresivo mayor (Akkasheh et al. 2016), pero no está claro qué cepa de probióticos ejerce el efecto beneficioso.

1.5 Trauma infantil, inflamación y permeabilidad intestinal en la depresión En un estudio con animales, el estrés de la vida temprana, como la separación materna, el nivel elevado de IL-6 y el aumento del comportamiento depresivo (aumento del tiempo de inmovilidad en FST) (Liu YW et al. 2016) . Un metaanálisis reciente mostró que el trauma infantil contribuye a un estado proinflamatorio en la edad adulta (Baumeister et al. 2016). Además, el trauma infantil también aumentó el riesgo de trastornos depresivos (Norman et al. 2012). Los metaanálisis han demostrado que los pacientes con MDD tienen citocinas inflamatorias séricas elevadas (Dowlati et al. 2010; Howren et al. 2009). Un posible mecanismo que contribuye a la inflamación sistémica en pacientes con TDM es la translocación bacteriana debida al aumento de la permeabilidad intestinal (intestino permeable). La figura 2 muestra la relación entre el trauma infantil, la permeabilidad intestinal, la inflamación y la depresión.

Cada microbio posee un patrón molecular asociado a microbios (MAMP) o un patrón molecular asociado a patógenos (PAMP). Los microbios que se filtran del intestino activan los MAMP y los receptores de reconocimiento de patrones, como los receptores tipo Toll (TLR). Las citocinas proinflamatorias, como IL-6, TNF-alfa, se liberan de las células después de una serie de transducción de señales.

Los probióticos pueden afectar la permeabilidad intestinal. La microbiota intestinal derivada de HFD aumentó la permeabilidad intestinal, la inflamación sistémica y la inflamación cerebral (Bruce-Keller et al. 2015). Un estudio in vitro mostró que Lactobacillus rhamnosus GG mejora la inflamación y la disfunción de la barrera intestinal mediante la inhibición de NF-kappaB (Donato et al. 2010). La administración de Lactobacillus farciminis podría aliviar la permeabilidad intestinal y la inflamación en ratas con restricción parcial (Ait-Belgnaoui et al. 2012).

Los estudios de Maes revelaron evidencia de una mayor permeabilidad intestinal en pacientes con MDD. Maes et al encontraron que los valores medianos de IgM e IgA en suero contra LPS de enterobacterias gramnegativas fueron significativamente mayores en pacientes con MDD que en voluntarios normales, lo que sugiere que el aumento de la permeabilidad intestinal da como resultado una mayor translocación de la microbiota gramnegativa (Maes et al. 2008; Maes et al. 2012). En pacientes con dependencia del alcohol, aquellos con permeabilidad intestinal aumentada, que se midió con la sonda radiactiva 51Cr-EDTA, tenían puntajes de depresión y ansiedad más altos que aquellos con permeabilidad intestinal normal. La composición y la actividad de la microbiota se vieron alteradas en pacientes con mayor permeabilidad intestinal (Leclercq et al. 2014).

1.6 Justificación del estudio actual PS128 fue encontrado en alimentos fermentados tradicionales, fu-tsai, por nuestro co-PI (Tsai YC) y su arquitectura genómica ha sido terminada e indicó su potencial efecto inmunomodulador. (Chao et al. 2009). Lactobacillus plantarum es generalmente reconocido como seguro (GRAS). PS128 puede reducir los niveles de IL-6 y aumentar el nivel de IL-10, lo que se acompaña de una mejora del comportamiento similar a la depresión, en ratones con EM (Liu YW et al. 2016). En el estudio actual, nos gustaría investigar el efecto de PS128 en la psicofisiología, incluida la composición de la microbiota intestinal, la permeabilidad e inflamación intestinal, la expresión de TLR, los niveles de citoquinas séricas y los síntomas depresivos en pacientes con MDD.

Los metanálisis han demostrado que los pacientes con MDD tienen citoquinas inflamatorias más altas (Dowlati et al. 2010; Howren et al. 2009), pero solo un subgrupo de pacientes con MDD tiene un nivel más alto de inflamación. Por ejemplo, según la definición de inflamación elevada de PCR-us > 3 mg/l (Pearson et al. 2003), la proporción de pacientes con inflamación elevada fue del 24 % en pacientes con TDM (Rapaport et al. 2016) y del 45 % % en pacientes con depresión resistente al tratamiento (Raison et al. 2011). El nivel inflamatorio inicial puede afectar la respuesta al tratamiento. Por ejemplo, los pacientes con inflamación inicial alta respondieron mejor al tratamiento con infliximab (antagonista del factor de necrosis tumoral) (Raison et al. 2013) y ácidos grasos omega-3 (Rapaport et al. 2016) en comparación con aquellos con inflamación inicial baja. En el estudio de Raison, el efecto de infliximab sobre los síntomas de depresión fue peor que el placebo en aquellos con un nivel inflamatorio más bajo al inicio (Raison et al. 2013). Por lo tanto, reclutaremos pacientes con MDD y alto nivel inflamatorio en nuestro estudio de intervención PS128.

Nuestra hipótesis es que PS128 puede (1) cambiar la composición de la microbiota intestinal; (2) mejorar la permeabilidad intestinal, que se mide por el nivel de zonulina fecal, y la inflamación, que se mide por el nivel de calprotectina fecal; (3) reducir la translocación del patógeno al sistema circulatorio, lo que se demostrará mediante una expresión reducida de TLR, (4) reducir la IL-6 y el TNF-alfa y la hs-CRP, y aumentar el nivel de IL-10. Esperamos que la mejora en el nivel de inflamación también pueda tener un efecto beneficioso sobre los síntomas depresivos.