Suoliston mikrobiotan uusien merkkiaineiden seulonta aivohalvauksessa ja masennuksessa: poikkileikkaustutkimus

Ympäristömuutosten, väestön ikääntymisen ja sosiaalisen elämän kiihtymisen myötä aivoverisuonisairauksista ja mielisairaudista on vähitellen tullut merkittävä sairaustaakka Kiinassa. Aivohalvaus on toiseksi yleisin kuolinsyy maailmanlaajuisesti, samoin kuin johtava kuolinsyy ja vammaisuus Kiinassa. Viime vuosina aivohalvauksen esiintyvyys ja ilmaantuvuus ovat lisääntyneet maassamme merkittävästi. Global Burden of Disease 2017 raportoi aivohalvauksen ilmaantuvuusluvuksi 258 (95 % CI, 234–284) 100 000 henkilötyövuotta kohti ja kuolleisuusasteeksi 88 (95 % CI, 80–94) 100 000 henkilötyövuotta kohden. Masennus on yksi yleisimmistä psykiatrisista häiriöistä, jonka elinikäinen esiintyvyys on 15-18 %, uusiutumisprosentti on noin 80 % ja sairauden lopputulos pahenee iän alkaessa. Maailman terveysjärjestön mittaukset osoittavat, että masennuksen aiheuttama sairaustaakka on 10 % kaikentyyppisten sairauksien ja vammaisten kokonaistaakasta. Sen patogeneesi on edelleen tuntematon, hoitovaihtoehdot ovat rajalliset ja useimmat potilaat kärsivät toistuvista tai pitkittyneistä sairauksista koko elämän ajan. Aivohalvauksen ja masennuksen etiologia ja patofysiologiset mekanismit ovat edelleen tuntemattomia, ja objektiivisia ja luotettavia biologisia diagnostisia markkereita puuttuu.

Keskushermostoon keskittyvien tutkimusstrategioiden kohdatessa vaikeuksia kenttä on alkanut etsiä uusia johtolankoja periferialta. Genomia, transkriptiota, epigenomia, proteomia ja metabolomiikkaa yhdistävien multiomiikkatutkimusten edistyessä suoliston mikrobiotan tärkeiden osien on havaittu vaikuttavan hermoston toimintaan ja rakenteeseen säätelemällä metaboliitteja, immuunijärjestelmää ja välittäjäaineita jne. Benakis et ai. havaitsivat, että suolesta peräisin olevat IL17+γδ T-solut siirtyvät aivokalvoihin ja edistävät aivohalvauksen jälkeistä vauriota. Suoliston mikrobiotan puhdistuma aiheutti muutoksia dendriittisolujen aktiivisuudessa, lisäsi Treg-soluja ja vähensi IL17+γδ T-soluja, mikä puolestaan ​​lievitti aivohalvausvaurioita. Siksi suoliston immuniteetista riippuvat T-lymfosyytit liittyvät vahvasti aivohalvauksen vaikeusasteeseen. Aiemmat tutkimukset ovat osoittaneet, että aivokalvon γδ-T-solujen tuottama IL-17 on tärkeä tekijä ahdistuneen käyttäytymisen aiheuttajana ja IFN-y on tärkeä sosiaalisen halukkuuden ylläpitämisessä, kun taas tulehdusta edistävät tekijät, kuten IL-1β, IL-6 ja Tulehdusvasteiden tuottama TNF-a korreloi voimakkaasti masennuksen kanssa, joten T-soluimmuniteetti voi liittyä masennukseen. Aivohalvauksella ja masennuksella on samanlainen patogeneesi ja sairauspiirteiden kirjo. IL-17+yδ T-solujen on osoitettu osallistuvan vauriomekanismiin iskeemisen aivohalvauksen jälkeen; korkeat IL-17-tasot liittyvät masennukseen, joka on yleinen sairaus, joka liittyy yllä mainittuihin sairauksiin. Tämä viittaa siihen, että IL-17- ja yδ-T-solujen edustamat relevantit immuunireitit voivat olla yleinen patogeeninen mekanismi aivohalvaukselle ja masennukselle. Aiemmat tutkimukset ovat myös osoittaneet, että molemmat sairaudet rikastavat Enterobacteriaceae-bakteeria. Hakijan Gut-lehdessä julkaistut havainnot paljastavat, että iskeeminen aivohalvaus voi laukaista suoliston mikrobiotan häiriön, jolle on tunnusomaista Enterobacteriaceae-bakteerin liiallinen lisääntyminen, ja että häiriintynyt mikrobiota voi edelleen edistää aivovaurion etenemistä ja liittyy huonoihin aivohalvaustuloksiin. Mekanismi on se, että aivohalvauksen aiheuttama suoliston iskemia johtaa nitraattipitoisuuden nousuun suoliston limakerroksessa, ja Enterobacteriaceae, joka voi joutua nitraattihengitykseen, ylikansoittuu tämän seurauksena. Clinical Psychology Review -lehdessä julkaistussa systemaattisessa katsauksessa tehtiin yhteenveto 26 tutkimuksesta, mukaan lukien 20 tapauskontrollitutkimusta, ja havaittiin, että ahdistuneisuus- ja masennuksesta kärsivien potilaiden suoliston mikrobiota rikastutti tulehdusta edistäviä bakteereja, kuten Enterobacteriaceae. Siten suoliston mikrobiotan häiriöt, joille on tunnusomaista Enterobacteriaceae, liittyvät edellä mainittuihin suuriin aivosairauksiin.

Yhteenvetona voidaan todeta, että aivohalvaus- ja masennuspotilailla on yhteisiä ja vastaavia ainutlaatuisia ominaisuuksia suoliston mikrobiotalla, metaboliitteilla ja immuunitekijöillä. Tässä tutkimuksessa aiomme tunnistaa suolistobakteerien avaintekijät ja kohdistaa uusia biomarkkereita aivohalvaukseen ja masennukseen aivohalvauksen ja masennuksen poikkileikkaustutkimuksella käyttämällä huippuluokan multi-omiikkateknologiaa.