Screening av nye markører for tarmmikrobiota i hjerneslag og depresjon: en tverrsnittsstudie

Med miljøendringer, aldring av befolkningen og det akselererte tempoet i det sosiale livet, har cerebrovaskulære sykdommer og psykiske lidelser gradvis blitt en stor sykdomsbyrde i Kina. Hjerneslag er den nest ledende dødsårsaken globalt, så vel som den ledende dødsårsaken og funksjonshemmingen i Kina. De siste årene har forekomsten og forekomsten av hjerneslag økt betydelig i vårt land. Global Burden of Disease 2017 rapporterte en slaginsidensrate på 258 (95 % KI, 234–284) per 100 000 personår og en dødelighet på 88 (95 % KI, 80–94) per 100 000 personår. Depresjon er en av de vanligste psykiatriske lidelsene, med en livstidsprevalens på 15-18 %, en residivrate på omtrent 80 %, og et sykdomsutfall som forverres med økende debutalder. Verdens helseorganisasjons målinger viser at sykdomsbyrden ved depresjon utgjør 10 % av den totale byrden av alle typer sykdommer og funksjonshemming. Patogenesen er fortsatt ukjent, behandlingsmulighetene er begrenset, og de fleste pasienter lider av tilbakevendende eller langvarig sykdom for livet. Etiologien og patofysiologiske mekanismer for hjerneslag og depresjon er fortsatt ukjente, og objektive og pålitelige biologiske diagnostiske markører mangler.

Ettersom forskningsstrategier med fokus på sentralnervesystemet har støtt på vanskeligheter, har feltet begynt å se mot periferien etter nye ledetråder. Med utviklingen av multi-omics-studier som integrerer genom, transkriptom, epigenom, proteom og metabolomics, har viktige roller til tarmmikrobiota blitt oppdaget å påvirke funksjonen og strukturen til nervesystemet ved å regulere metabolitter, immunsystemet og nevrotransmittere, etc. Benakis et al. fant at tarmavledede IL17+γδ T-celler migrerer til hjernehinnene og fremmer skade etter slag. Fjerning av tarmmikrobiota induserte endringer i dendritisk celleaktivitet, økte Treg-celler og reduserte IL17+γδ T-celler, som igjen lindret slagskade. Derfor er T-lymfocytter avhengig av tarmimmunitet sterkt assosiert med alvorlighetsgrad av slag. Tidligere studier har vist at IL-17 produsert av γδ T-celler i hjernehinnene er en viktig faktor for å indusere engstelig atferd og IFN-γ er viktig for å opprettholde sosial vilje, mens pro-inflammatoriske faktorer som IL-1β, IL-6 og TNF-α produsert av inflammatoriske responser er sterkt korrelert med depresjon, slik at T-celleimmunitet kan være assosiert med depresjon. Hjerneslag og depresjon presenterer en lignende patogenese og spekter av sykdomstrekk. IL-17+γδ T-celler har vist seg å være involvert i skademekanismen etter iskemisk slag; høye nivåer av IL-17 er assosiert med depresjon, som er en vanlig komorbiditet av sykdommer som ovenfor. Dette antyder at de relevante immunveiene representert av IL-17 og γδ T-celler kan være en vanlig patogen mekanisme for hjerneslag og depresjon. Tidligere studier har også vist at begge sykdommene viser anrikning av Enterobacteriaceae. Søkerens teams funn, publisert i Gut, avslører at iskemisk hjerneslag kan utløse en forstyrrelse av tarmmikrobiotaen preget av en overproliferasjon av Enterobacteriaceae, og at den forstyrrede mikrobiotaen ytterligere kan bidra til progresjon av hjerneskade og er assosiert med dårlige slagutfall. Mekanismen er at slagindusert tarmiskemi fører til en økning i nitratkonsentrasjon i tarmslimlaget, og Enterobacteriaceae, som kan gjennomgå nitratrespirasjon, overbefolkes som et resultat. En systematisk oversikt publisert i Clinical Psychology Review oppsummerte 26 studier, inkludert 20 case-kontrollstudier, og fant at tarmmikrobiotaen til pasienter med angst og depresjon viste en berikelse av pro-inflammatoriske bakterier som Enterobacteriaceae. Derfor er forstyrrelser i tarmmikrobiotaen preget av Enterobacteriaceae alle assosiert med de ovennevnte store hjernesykdommene.

Oppsummert deler slag- og depresjonspasienter felles og respektive unike egenskaper for tarmmikrobiota, metabolitter og immunfaktorer. I denne studien har vi til hensikt å identifisere nøkkelfaktorene til tarmbakterier og målrette nye biomarkører i hjerneslag og depresjon gjennom tverrsnittsstudier av hjerneslag og depresjon, ved bruk av banebrytende multi-omics-teknologi.