Lactobacillus Plantarum PS128 súlyos depresszióban szenvedő és magas szintű gyulladásos betegeknél

1. Háttér A major depressziós rendellenesség (MDD) összetett és hosszú távú betegség, amely az érintett betegek jelentős fogyatékosságával jár. Ez volt az egyik vezető oka a globális betegségtehernek, különösen a középkorú csoportokban (GBD Lancet 2016; 388:1603-58). Szintén gyakori komorbiditás az irritábilis bél szindrómában, szív- és érrendszeri betegségben és rákos betegeknél (Musselman és mtsai 1998; Spiegel és mtsai 2003; Whitehead és mtsai 2002). A depresszióért és társbetegségéért felelős mechanizmusok nem tisztázottak, de gyulladásos folyamatok is közrejátszhatnak. A metaanalízis kimutatta, hogy a depresszióban szenvedő betegeknél magasabb a gyulladásos markerek szintje, mint például a C-reaktív fehérje (CRP), az interleukin-1 (IL-1), az interleukin-6 (IL-6) és a tumor nekrózis faktor (TNF). )-alfa (Dowlati et al. 2010; Howren et al. 2009). A mikrobiota-bél-agy tengely megmagyarázhatja a magasabb gyulladásos citokineket MDD-ben szenvedő betegeknél. A felhalmozódó adatok azt mutatják, hogy a bél mikrobiota képes kommunikálni a központi idegrendszerrel – esetleg immun-, idegi és endokrin útvonalakon keresztül –, és ezáltal befolyásolja az agy működését és viselkedését (Cryan et al. 2012; Forsythe és mtsai 2016; Rogers et al. 2016). A probiotikumok, amelyeket élő szervezetként határoznak meg, és megfelelő mennyiségben elfogyasztva jótékony hatást gyakorolnak az egészségre, hatással lehetnek a bél mikrobiotára, az agy neurokémiájára, a HPA tengelyre és a gyulladásra, és a pszichotróp szerek új osztályát képezhetik (Dinan et al. 2013).

1.1 Mikrobiota-bél-agy tengely Az alsó gasztrointesztinális traktus közel 100 billió mikroorganizmust tartalmaz, amelyek többsége baktérium. A mikrobiota együttesen több mint 3,3 millió nem redundáns gént kódol, ami 150-szeresére haladja meg az emberi gazda genomja által kódolt gént (Qin et al. 2010). Számos mikrobiális géntermék fontos hatással van az anyagcserére és a gazdaszervezet egészségére.

Számos tanulmány támasztja alá a bélmikrobióta és az agy közötti kommunikációt. A csíramentes (GF) állatokon végzett vizsgálat jó modell a mikrobiota és az agy közötti kapcsolat kimutatására. A normál bélmikrobiótával rendelkező specifikus patogénmentes (SPF) egerekhez képest a GF egerek fokozott motoros aktivitást és csökkent szorongásos viselkedést mutatnak. GF egerekben a dopaminerg és szerotonerg neurotranszmitterek megnövekedett forgalmát figyelték meg a striatumban (Diaz Heijtz et al. 2011). Ezenkívül a GF egerek magasabb adrenokortikotrop hormon (ACTH) és kortikoszteronszint-emelkedést mutattak a visszatartó inger hatására, mint az SPF egerek (Sudo et al. 2004). Azt sugallja, hogy a bél mikrobiota befolyásolhatja a gazdaszervezet stresszre adott válaszát.

Számos tanulmány kimutatta, hogy a bél mikrobiota manipulálása befolyásolhatja a gazdaszervezet pszichofiziológiájának bemutatását. Például a magas zsírtartalmú étrend (HFD) fogyasztása a mikrobiális diverzitás megváltozásával (Daniel et al. 2014) és a szinaptikus plaszticitás csökkenésével (Liu és mtsai, 2015) társul. A HFD fokozta a szorongásszerű viselkedést is (Sharma et al. 2013). A HFD mikrobiotával kezelt felnőtt hím C57BL/6 egerek jelentős és szelektív zavarokat mutattak a felfedező, kognitív és sztereotip viselkedésben, összehasonlítva a kontrolltáplálékkal rendelkező egerekkel. Nem észleltek szignifikáns különbséget a testtömegben. Megfigyelték a bélmikrobióta összetételének különbségét a HFD és a normál étrendű csoportok között (Bruce-Keller et al. 2015).

Az antibiotikumok beadása egy másik módja a bél mikrobiota összetételének befolyásolásának és a gazdaszervezet pszichofiziológiájának megváltoztatásának. A nem felszívódó antimikrobiális szerek orális adagolása átmenetileg megváltoztatta a bél mikrobiota összetételét, és fokozta a BDNF mRNS feltáró viselkedését és hippocampális expresszióját egerekben, de az intraperitoneális adagolás nem volt hatással a viselkedésre (Bercik et al. 2011). Egy populációs vizsgálatban a megnövekedett antibiotikum-expozíciót a depresszió és a szorongás kockázatával hozták összefüggésbe (Lurie et al. 2015). Ezért a probiotikumok beadása közvetlen módja lehet a bélmikrobióta környezetének és összetételének megváltoztatásának, valamint a gazdaszervezetre gyakorolt ​​élettani hatásainak megfigyelésére.

1.2 Probiotikumok alkalmazása állatkísérletekben Állatkísérletek kimutatták, hogy a probiotikumok befolyásolják a szorongás és a depresszió pszichofiziológiai markereit. Desbonnet et al. nem találtak szignifikáns hatást a Bifidobacteria infantis kezelésnek az úszási viselkedésre a 3. és a 14. napon naiv patkányokban. A Bifidobacteria infantis kezelés azonban gyengítette a gyulladást elősegítő immunválaszokat és megemelkedett a triptofán szintjét, ami arra utal, hogy ez a probiotikum antidepresszáns tulajdonságokkal rendelkezhet (Desbonnet et al. 2008). A következő vizsgálatukban anyai elválasztású (MS) patkányokat használtak vizsgálati állatként. Azt találták, hogy az SM patkányok csökkent úszási viselkedést és fokozott mozdulatlanságot mutattak a kényszerúszó tesztben (FST), csökkent a noradrenalin (NA) tartalom az agyban, valamint megnövekedett perifériás IL-6 felszabadulás és az amygdala kortikotropin-felszabadító faktor (CRF) mRNS szintje a kontrollhoz képest. patkányok (Desbonnet et al. 2010). A Bifidobacteria infantis kezelés az immunválasz normalizálódását, a viselkedési hiányosságok visszafordítását és a bazális NA-koncentráció helyreállítását eredményezte az agytörzsben. Ezek a változások hasonlóak voltak a citalopram csoportban megfigyeltekhez, ami arra utal, hogy bizonyos probiotikus előnyök hasonlóak az antidepresszáns hatásokhoz (Desbonnet et al. 2010). Liu és munkatársai azt találták, hogy a Lactobacillus plantarum PS128 (PS128) enyhítheti a szorongásszerű, de nem a depresszióhoz hasonló viselkedést GF egerekben, és jelentősen megnöveli a szerotonin és a dopamin szintjét a striatumban, de nem a prefrontális kéregben és a hippocampusban (Liu WH et al. 2016). Az MS-modellben azonban a PS128 szignifikánsan csökkentette a depresszió-szerű, de nem a szorongásszerű viselkedést. A PS128 szignifikánsan csökkentette a szorongásszerű, de nem a depresszióhoz hasonló viselkedést naiv egerekben. Csökkentette a gyulladásos citokin, az IL-6 szintjét, és növelte a gyulladásgátló citokin, az IL-10 szintjét is SM egerekben (Liu YW et al. 2016). A PS128 nyilvánvalóbb hatással volt a pszichofiziológiára SM egereknél, mint a naiv egereknél, ami azt sugallja, hogy a probiotikumok beadása erőteljesebben befolyásolhatja a viselkedést, a neurokémiát és a HPA-t a magasabb stressztől szenvedőknél.

1.3 Mikrobióta összetétele MDD-ben szenvedő betegeknél Mivel a bélmikrobióta összetétele megváltoztatja a gyulladást, a neurokémiát és a viselkedést állatkísérletekben, számos humán vizsgálat hasonlította össze a bélmikrobiótát MDD-s betegek és egészséges kontrollok között. Naseribafrouei et al. 37 depressziós és 18 nem depressziós résztvevő bélmikrobióta összetételét hasonlította össze. Az eredmények a Bacteroidales túlreprezentációját, míg a Lachnospiraceae alulreprezentáltságot mutatták a depressziós résztvevőknél. Alacsony taxonómiai szinten az Oscillibacter és az Alistipes depresszióval társultak (Naseribafrouei et al. 2014). Jiang és munkatársai 29 aktív MDD-t (A-MDD), 17 reagáló MDD-t (R-MDD) és 30 egészséges kontrollt (HC) vettek fel, és összehasonlították bélmikrobiótájukat. Azt találták, hogy megnőtt a széklet bakteriális alfa-diverzitása az A-MDD és a HC csoportban, de nem az R-MDD és a HC csoportban. A Bacteroidetes, Proteobacteriumok és Actinobacteriumok szignifikánsan növekedtek, míg a Firmicutes szignifikánsan csökkentek az A-MDD és R-MDD csoportokban a HC csoporthoz képest. Az MDD csoportokban megemelkedett az Enterobacteriaceae és az Alistipes, de csökkent a Faecalibacterium szintje (Jiang et al. 2015). Nemcsak az MDD-ben szenvedő betegek és az egészséges kontrollcsoport bélmikrobiótájának összetételében mutatkozó különbségek, hanem az MDD-betegek székletmintájának egerekbe történő átültetése is depresszióhoz hasonló viselkedést válthat ki a befogadó egerekben. A recipiens egerek bélmikrobiótájának összetétele hasonló volt az emberi gazdaszervezetéhez (Zheng és mtsai 2016). Ez a tanulmány alátámasztja, hogy a bél mikrobiómának ok-okozati szerepe lehet a depresszióhoz hasonló viselkedések kialakulásában.

1.4 A probiotikumok hatása a hangulatra humán vizsgálatokban A depressziós és nem depressziós alanyok közötti bélmikrobióta megoszlásában mutatkozó különbségeken túl számos humán vizsgálat kimutatta, hogy a probiotikumok jótékony hatással lehetnek a hangulatra. Benton et al. kimutatták, hogy nincs szignifikáns különbség a hangulatváltozásban a Hangulati állapot profiljával mérve a probiotikus (Lactobacillus casei tartalmú) tejet 3 hétig fogyasztó egészséges résztvevők és a probiotikum nélküli tejet fogyasztók között. Azonban azt találták, hogy azok, akik a kiinduláskor rossz hangulatban voltak, javultak a probiotikum tartalmú tej használata után (Benton et al. 2007). Mohammadi et al. azt is kimutatta, hogy a probiotikus joghurtot (laktobacillus acidophilus LA5-öt és Bifidobacterium lactis BB12-t tartalmazó) vagy probiotikus kapszulát (Actobacillus casei, L. acidophilus, L. rhamnosus, L. bulgaricus, .B. breve, B. longum), S. thermophiles-t használó résztvevők 6 hétig szignifikáns hangulatjavulás volt tapasztalható a GHQ és a depressziós szorongás és stressz skála alapján, de a hagyományos joghurtot használóknál nem volt szignifikáns változás ezekben a mérésekben. E három csoport között nem volt különbség a HPA tengelyindexekben, mint például a kortizol és az ACTH (Mohammadi et al. 2016). Messaoudi tanulmánya, amelyben a résztvevők egészséges önkéntesek voltak, kimutatta, hogy a probiotikumok (amelyek L. helveticus R0052-t és B. longum R0175-öt tartalmaznak) javíthatják a résztvevők hangulati tüneteit, a Hopkins Tünet-ellenőrzőlista-90 és a Kórházi Szorongás és Depresszió Skála szerint mérve azokhoz képest. placebót használtak (Messaoudi et al. 2011). A szomorú hangulat normális, átmeneti változásaira való fokozott kognitív reaktivitás a depresszióval szembeni sebezhetőség megalapozott markere, és a beavatkozások fontos célpontjának tekintik (Kruijt et al. 2013). Steenbergen et al. azt találták, hogy az általános kognitív reaktivitás szignifikánsan csökkent, ami nagyrészt a csökkent kérődzési és agressziós alskáláknak tudható be azoknál a résztvevőknél, akiknek nincs aktuális hangulati zavara 4 hetes többfajú probiotikum beadás után. Mivel nem depressziós résztvevőket alkalmaztak, a BDI és a BAI nem változott szignifikánsan a beavatkozás után (Steenbergen et al. 2015). A probiotikumok hangulati tünetekre gyakorolt ​​​​hatékonysága nemcsak egészséges önkénteseknél, hanem klinikai alanyoknál is kimutatható. Krónikus fáradtság szindrómában szenvedő betegeknél Rao et al. azt találta, hogy a Lactobacillus casei 2 hónapos beadása javíthatja a BAI-t, de nem a BDI-t a placebóhoz képest. Ugyanakkor a székletben előforduló Lactobacillus és Bifidobaktériumok száma növekedett 2 hónapos L. casei beavatkozás után (Rao et al. 2009). Akkasheh et al. Lactobacillus acidophilum, Lactobacillus casei és Bifidobacterium bifidum tartalmú több fajú probiotikumot vagy placebót adott MDD-ben szenvedő betegeknek 8 hétig. Azt találták, hogy a több fajra kiterjedő probiotikumok jelentősen csökkenthetik a súlyos depressziós betegek BDI pontszámát (Akkasheh et al. 2016), de nem világos, hogy melyik probiotikum törzs fejti ki jótékony hatását.

1.5 Gyermekkori trauma, gyulladás és bélpermeabilitás depresszióban Állatkísérletekben korai életkori stressz, például anyai elszakadás, emelkedett IL-6 szint és fokozott depresszív viselkedés (megnövekedett mozdulatlanság ideje FST-ben) (Liu YW et al. 2016). . Egy közelmúltbeli metaanalízis kimutatta, hogy a gyermekkori trauma hozzájárul a felnőttkori gyulladásos állapot kialakulásához (Baumeister et al. 2016). Emellett a gyermekkori trauma is növelte a depressziós rendellenességek kockázatát (Norman et al. 2012). A metaanalízisek kimutatták, hogy az MDD-ben szenvedő betegek szérum gyulladásos citokinszintje emelkedett (Dowlati et al. 2010; Howren és mtsai 2009). Az MDD-ben szenvedő betegek szisztémás gyulladásához hozzájáruló egyik lehetséges mechanizmus a bakteriális transzlokáció a megnövekedett bélpermeabilitás miatt (szivárgó bél). A 2. ábra a gyermekkori trauma, a bélpermeabilitás, a gyulladás és a depresszió közötti kapcsolatot mutatja be.

Minden mikrobának van mikroba-asszociált molekuláris mintázata (MAMP) vagy patogén-asszociált molekuláris mintázata (PAMP). A bélből kiszivárgó mikrobák aktiválják a MAMP-okat és a mintázatfelismerő receptorokat, például a Toll-like receptorokat (TLR). A gyulladást elősegítő citokinek, mint például az IL-6, a TNF-alfa, sorozatos jelátvitel után szabadulnak fel a sejtekből.

A probiotikumok befolyásolhatják a bél permeabilitását. A HFD-eredetű bélmikrobióta növelte a bélpermeabilitást, a szisztémás gyulladást és az agygyulladást (Bruce-Keller et al. 2015). Egy in vitro vizsgálat kimutatta, hogy a Lactobacillus rhamnosus GG az NF-kappaB gátlásával javítja a bélgát diszfunkcióját és a gyulladást (Donato et al. 2010). A Lactobacillus farciminis adagolása enyhítheti a bélpermeabilitást és a gyulladást részlegesen visszatartott patkányokban (Ait-Belgnaoui et al. 2012).

Maes tanulmányai a MDD-ben szenvedő betegek fokozott bélpermeabilitását mutatták ki. Maes és munkatársai azt találták, hogy a Gram-negatív enterobaktériumok LPS-e elleni szérum IgM és IgA medián értékei szignifikánsan magasabbak voltak MDD-ben szenvedő betegeknél, mint normál önkénteseknél, ami arra utal, hogy a megnövekedett bélpermeabilitás a gram-negatív mikrobióta fokozott transzlokációjához vezet (Maes et al. al. 2008; Maes et al. 2012). Az alkoholfüggő betegeknél a megnövekedett bélpermeabilitású betegeknél, amelyeket az 51Cr-EDTA radioaktív szondával mértek, magasabb volt a depresszió és a szorongás pontszáma, mint a normál bélpermeabilitású betegeknél. A mikrobiota összetétele és aktivitása megváltozott a fokozott bélpermeabilitású betegeknél (Leclercq et al. 2014).

1.6 A jelenlegi vizsgálat indoklása A PS128-at a hagyományos fermentált élelmiszerben, a fu-tsaiban találták meg co-PI-vel (Tsai YC), és a genom felépítése elkészült, és jelezte lehetséges immunmoduláló hatását. (Chao et al. 2009). A Lactobacillus plantarumot általában biztonságosnak ismerik el (GRAS). A PS128 csökkentheti az IL-6 szintet és növelheti az IL-10 szintet, ami jobb depresszióhoz hasonló viselkedéssel jár együtt SM egerekben (Liu YW et al. 2016). Jelen tanulmányban a PS128 pszichofiziológiára gyakorolt ​​hatását szeretnénk megvizsgálni, beleértve a bél mikrobiota összetételét, a bél permeabilitását és gyulladását, a TLR expresszióját, a szérum citokinek szintjét és a depressziós tüneteket MDD-ben szenvedő betegeknél.

A metaanalízisek kimutatták, hogy az MDD-ben szenvedő betegeknél magasabb a gyulladásos citokinek szintje (Dowlati és mtsai. 2010; Howren és mtsai. 2009), de csak az MDD-s betegek egy alcsoportjában tapasztalható magasabb gyulladásos szint. Például a hs-CRP > 3 mg/l gyulladásos definíciója szerint (Pearson et al. 2003) a magas gyulladásos betegek aránya 24% volt az MDD-ben szenvedő betegeknél (Rapaport et al. 2016), és 45% volt. % a kezelésre rezisztens depresszióban szenvedő betegeknél (Raison et al. 2011). A gyulladás alapszintje befolyásolhatja a kezelésre adott választ. Például a magas kiindulási gyulladásban szenvedő betegek jobb kezelési választ adtak az infliximab (tumor nekrózis faktor antagonista) (Raison és mtsai, 2013) és az omega-3 zsírsavak (Rapaport és mtsai, 2016) hatására, mint az alacsony kiindulási gyulladásos betegeknél. Raison tanulmányában az infliximab depressziós tünetekre gyakorolt ​​hatása rosszabb volt, mint a placebo azoknál, akiknél alacsonyabb volt a gyulladás kiindulási szintje (Raison et al. 2013). Ezért PS128 intervenciós vizsgálatunkba MDD-s és magas gyulladásos betegeket vonunk be.

Feltételezzük, hogy a PS128 képes (1) megváltoztatni a bélmikrobióta összetételét; (2) javítja a bélpermeabilitást, amelyet a széklet zonulin szintjével mérnek, és a gyulladást, amelyet a széklet kalprotektin szintjével mérnek; (3) csökkenti a kórokozó transzlokációját a keringési rendszerbe, amit a csökkent TLR expresszió igazolni fog, (4) csökkenti az IL-6-ot és a TNF-alfát, valamint a hs-CRP-t, és növeli az IL-10 szintet. Reméljük, hogy a gyulladásos szint javulása a depressziós tünetekre is jótékony hatással lehet.