Lactobacillus Plantarum PS128 em pacientes com transtorno depressivo maior e alto nível de inflamação

1. Antecedentes A perturbação depressiva major (MDD) é uma doença complexa e de longa duração que envolve deficiências acentuadas nos doentes afectados. Tem sido uma das principais causas da carga global de doenças, especialmente nos grupos de meia-idade (GBD Lancet 2016; 388:1603-58). Também é uma comorbidade comum em pacientes com síndrome do intestino irritável, doença cardiovascular e câncer (Musselman et al. 1998; Spiegel et al. 2003; Whitehead et al. 2002). Os mecanismos responsáveis ​​pela depressão e sua comorbidade não são claros, mas processos inflamatórios podem estar implicados. Metanálise mostrou que pacientes com depressão apresentam níveis mais elevados de marcadores inflamatórios, como Proteína C Reativa (PCR), interleucina-1 (IL-1), interleucina-6 (IL-6) e fator de necrose tumoral (TNF )-alfa (Dowlati et al. 2010; Howren et al. 2009). O eixo microbiota-intestino-cérebro pode explicar citocinas inflamatórias mais altas em pacientes com TDM. Dados acumulados agora indicam que a microbiota intestinal pode se comunicar com o SNC - possivelmente por meio de vias imunes, neurais e endócrinas - e, assim, influencia a função e o comportamento do cérebro (Cryan et al. 2012; Forsythe et al. 2016; Rogers et al. 2016). Os probióticos, que são definidos como um organismo vivo que, quando ingeridos em quantidade adequada, exercem um benefício à saúde, podem afetar a microbiota intestinal, a neuroquímica cerebral, o eixo HPA e a inflamação, e podem ser uma nova classe de psicotrópicos (Dinan et al. 2013).

1.1 Eixo microbiota-intestino-cérebro O trato gastrointestinal inferior contém quase 100 trilhões de microorganismos, a maioria dos quais são bactérias. A microbiota codifica coletivamente mais de 3,3 milhões de genes não redundantes, excedendo o número codificado pelo genoma do hospedeiro humano em 150 vezes (Qin et al. 2010). Muitos produtos de genes microbianos têm efeitos importantes no metabolismo e na saúde do hospedeiro.

Existem numerosos estudos que apoiam as comunicações entre a microbiota intestinal e o cérebro. Estudo usando animais livres de germes (GF) é um bom modelo para mostrar a relação entre microbiota e cérebro. Em comparação com camundongos livres de patógenos específicos (SPF) com uma microbiota intestinal normal, os camundongos GF exibem atividade motora aumentada e comportamento de ansiedade reduzido. Um aumento na rotatividade de neurotransmissores dopaminérgicos e serotoninérgicos no corpo estriado foi observado em camundongos GF (Diaz Heijtz et al. 2011). Além disso, os camundongos GF exibiram níveis mais elevados de hormônio adrenocorticotrófico (ACTH) e elevação da corticosterona em resposta ao estímulo de contenção do que os camundongos SPF (Sudo et al. 2004). Isso sugere que a microbiota intestinal pode afetar a resposta do hospedeiro ao estresse.

Vários estudos mostraram que a manipulação da microbiota intestinal pode afetar a apresentação da psicofisiologia do hospedeiro. Por exemplo, o consumo de dieta rica em gordura (HFD) está associado à diversidade microbiana alterada (Daniel et al. 2014) e plasticidade sináptica reduzida (Liu et al. 2015). A HFD também aumentou o comportamento semelhante à ansiedade (Sharma et al. 2013). Camundongos C57BL/6 machos adultos que receberam microbiota HFD tiveram interrupções significativas e seletivas no comportamento exploratório, cognitivo e estereotipado em comparação com camundongos com microbiota de dieta controle. Não foram observadas diferenças significativas no peso corporal. A diferença na composição da microbiota intestinal entre os grupos HFD e de dieta normal foi observada (Bruce-Keller et al. 2015).

A administração de antibióticos é outra maneira de afetar a composição da microbiota intestinal e alterar a psicofisiologia do hospedeiro. A administração oral de antimicrobianos não absorvíveis alterou temporariamente a composição da microbiota intestinal e aumentou o comportamento exploratório e a expressão hipocampal de mRNA de BDNF em camundongos, mas a administração intraperitoneal não teve efeito sobre o comportamento (Bercik et al. 2011). Exposições aumentadas a antibióticos foram associadas ao risco de depressão e ansiedade em um estudo populacional (Lurie et al. 2015). Portanto, a administração de probióticos pode ser uma maneira direta de alterar o ambiente e a composição da microbiota intestinal e observar seus efeitos fisiológicos no hospedeiro.

1.2 Administração de probióticos em estudos com animais Estudos com animais demonstraram que os probióticos afetam os marcadores psicofisiológicos de ansiedade e depressão. Desbonnet et ai. não encontraram um efeito significativo do tratamento com Bifidobacteria infantis nos comportamentos de natação no dia 3 ou no dia 14 em ratos naïve. No entanto, o tratamento com Bifidobacteria infantis atenuou as respostas imunes pró-inflamatórias e elevou o triptofano, sugerindo que este probiótico pode possuir propriedades antidepressivas (Desbonnet et al. 2008). Em seu estudo seguinte, eles usaram ratos de separação materna (MS) como animais de estudo. Eles descobriram que ratos com esclerose múltipla reduziram o comportamento de natação e aumentaram a imobilidade no teste de nado forçado (FST), diminuíram o conteúdo de noradrenalina (NA) no cérebro e aumentaram a liberação periférica de IL-6 e os níveis de mRNA do fator de liberação de corticotrofina (CRF) da amígdala em comparação com o controle ratos (Desbonnet et al. 2010). O tratamento com Bifidobacteria infantis resultou na normalização da resposta imune, reversão dos déficits comportamentais e restauração das concentrações basais de NA no tronco cerebral. Essas alterações foram comparáveis ​​às observadas no grupo citalopram, sugerindo que alguns benefícios probióticos são semelhantes aos efeitos antidepressivos (Desbonnet et al. 2010). Liu et al descobriram que o Lactobacillus plantarum PS128 (PS128) poderia melhorar o comportamento do tipo ansiedade, mas não do tipo depressão em camundongos GF, e aumentou significativamente os níveis de serotonina e dopamina no corpo estriado, mas não no córtex pré-frontal e no hipocampo (Liu WH et al. 2016). No modelo MS, no entanto, o PS128 reduziu significativamente os comportamentos do tipo depressão, mas não do tipo ansiedade. O PS128 reduziu significativamente o comportamento do tipo ansiedade, mas não do tipo depressão em camundongos ingênuos. Também reduziu os níveis de citocina inflamatória, IL-6, e aumentou o nível de citocina anti-inflamatória, IL-10, em camundongos com EM (Liu YW et al. 2016). O PS128 teve um efeito mais óbvio na psicofisiologia em camundongos com EM do que em camundongos ingênuos, sugerindo que a administração de probióticos pode ter um efeito mais robusto na modificação de comportamentos, neuroquímica e HPA naqueles que sofrem de maior estresse.

1.3 Composição da microbiota em pacientes com MDD Como as composições da microbiota intestinal alteram a inflamação, a neuroquímica e o comportamento em estudos com animais, vários estudos em humanos compararam a microbiota intestinal entre pacientes com MDD e controles saudáveis. Naseribafrouei et al. comparou as composições da microbiota intestinal em 37 participantes deprimidos e 18 não deprimidos. Os resultados mostraram superapresentação de Bacteroidales, enquanto sub-representação de Lachnospiraceae, em participantes deprimidos. Em níveis taxonômicos baixos, Oscillibacter e Alistipes foram associados à depressão (Naseribafrouei et al. 2014). Jiang et al recrutou 29 MDD ativos (A-MDD), 17 responderam MDD (R-MDD) e 30 controles saudáveis ​​(HC) e compararam sua microbiota intestinal. Eles descobriram que o aumento da alfa-diversidade bacteriana fecal no A-MDD vs. o grupo HC, mas não no R-MDD vs. o grupo HC. Bacteroidetes, Proteobacteria e Actinobacteria aumentaram significativamente, enquanto o de Firmicutes foi significativamente reduzido nos grupos A-MDD e R-MDD em comparação com o grupo HC. Os grupos MDD tiveram níveis aumentados de Enterobacteriaceae e Alistipes, mas níveis reduzidos de Faecalibacterium (Jiang et al. 2015). Não apenas diferenças na composição da microbiota intestinal entre pacientes com MDD e controle saudável, o transplante de amostra fecal de pacientes com MDD em camundongos pode induzir um comportamento do tipo depressivo em camundongos receptores. A composição da microbiota intestinal em camundongos receptores foi semelhante à do hospedeiro humano (Zheng et al. 2016). Este estudo apóia que o microbioma intestinal pode ter um papel causal no desenvolvimento de comportamentos do tipo depressivo.

1.4 Efeitos dos probióticos no humor em estudos humanos Além das diferenças na distribuição da microbiota intestinal entre indivíduos deprimidos e não deprimidos, vários estudos em humanos mostraram que os probióticos podem ter efeitos benéficos no humor. Benton e outros. demonstraram que não houve diferença significativa na mudança de humor, medida pelo Perfil do Estado de Humor, entre participantes saudáveis ​​usando leite probiótico (contendo Lactobacillus casei) por 3 semanas e aqueles usando leite sem probiótico. No entanto, eles descobriram que aqueles que estavam deprimidos no início do estudo melhoraram após o uso de leite contendo probióticos (Benton et al. 2007). Mohammadi e outros. também mostraram que os participantes usando iogurte probiótico (contendo Lactobacillus acidophilus LA5 e Bifidobacterium lactis BB12) ou cápsula probiótica (contendo Actobacillus casei, L. acidophilus, L. rhamnosus, L. bulgaricus, .B. breve, B. longum, S. termófilos) por 6 semanas tiveram melhora significativa no humor, medido pelo GHQ e pela Escala de Ansiedade e Estresse, mas aqueles que usaram iogurte convencional não tiveram mudança significativa nestas medidas. Não houve diferenças nos índices do eixo HPA, como cortisol e ACTH, entre esses três grupos (Mohammadi et al. 2016). O estudo de Messaoudi, no qual os participantes eram voluntários saudáveis, mostrou que a administração de probióticos (contendo L. helveticus R0052 e B. longum R0175) poderia melhorar os sintomas de humor dos participantes, medidos pelo Hopkins Symptom Checklist-90 e pela Escala Hospitalar de Ansiedade e Depressão, em comparação com aqueles placebo usado (Messaoudi et al. 2011). A reatividade cognitiva aumentada a mudanças normais e transitórias no humor triste é um marcador estabelecido de vulnerabilidade à depressão e é considerado um alvo importante para intervenções (Kruijt et al. 2013). Steenbergen et ai. descobriram que a reatividade cognitiva geral reduziu significativamente, o que foi amplamente explicado pelas subescalas reduzidas de ruminação e agressão, em participantes sem transtornos de humor atuais após 4 semanas de administração de probióticos multiespécies. Como eles usaram participantes não deprimidos, o BDI e o BAI não mudaram significativamente após a intervenção (Steenbergen et al. 2015). A eficácia dos probióticos nos sintomas de humor não é apenas demonstrada em voluntários saudáveis, mas também em indivíduos clínicos. Em pacientes com síndrome de fadiga crônica, Rao et al. descobriram que a administração de Lactobacillus casei por 2 meses poderia melhorar o BAI, mas não o BDI, em comparação com o placebo. Ao mesmo tempo, Lactobacillus e Bifidobacteria fecais aumentaram após 2 meses de intervenção com L. casei (Rao et al. 2009). Akkasheh et al. deu multi-espécies probióticos, contendo Lactobacillus acidophilum, Lactobacillus casei e Bifidobacterium bifidum, ou placebo para pacientes com MDD por 8 semanas. Eles descobriram que os probióticos multiespécies podem reduzir significativamente as pontuações do BDI em pacientes com transtorno depressivo maior (Akkasheh et al. 2016), mas qual cepa de probióticos exerce o efeito benéfico não está claro.

1.5 Trauma infantil, inflamação e permeabilidade intestinal na depressão Em estudo com animais, estresse no início da vida, como separação materna, nível elevado de IL-6 e aumento do comportamento do tipo depressivo (aumento do tempo de imobilidade no FST) (Liu YW et al. 2016) . Uma metanálise recente mostrou que o trauma na infância contribui para um estado pró-inflamatório na idade adulta (Baumeister et al. 2016). Além disso, o trauma na infância também aumentou o risco de transtornos depressivos (Norman et al. 2012). Metanálises mostraram que pacientes com TDM têm citocinas inflamatórias séricas elevadas (Dowlati et al. 2010; Howren et al. 2009). Um possível mecanismo que contribui para a inflamação sistêmica em pacientes com TDM é a translocação bacteriana devido ao aumento da permeabilidade intestinal (intestino permeável). A Figura 2 mostra a relação entre trauma na infância, permeabilidade intestinal, inflamação e depressão.

Cada micróbio possui um padrão molecular associado a micróbios (MAMP) ou padrão molecular associado a patógenos (PAMP). Os micróbios que vazam do intestino ativam os MAMPs e os receptores de reconhecimento de padrões, como os receptores semelhantes a Toll (TLRs). Citocinas pró-inflamatórias, como IL-6, TNF-alfa, são liberadas das células após uma série de transdução de sinal.

Os probióticos podem afetar a permeabilidade intestinal. A microbiota intestinal derivada de HFD aumentou a permeabilidade intestinal, a inflamação sistêmica e a inflamação cerebral (Bruce-Keller et al. 2015). Um estudo in vitro mostrou que Lactobacillus rhamnosus GG melhora a disfunção da barreira intestinal e a inflamação através da inibição de NF-kappaB (Donato et al. 2010). A administração de Lactobacillus farciminis pode aliviar a permeabilidade intestinal e a inflamação em ratos com contenção parcial (Ait-Belgnaoui et al. 2012).

A evidência do aumento da permeabilidade intestinal em pacientes com MDD foi revelada pelos estudos de Maes. Maes et al descobriram que os valores médios de IgM e IgA séricos contra LPS de enterobactérias gram-negativas foram significativamente maiores em pacientes com TDM do que em voluntários normais, sugerindo que o aumento da permeabilidade intestinal resulta em um aumento da translocação da microbiota gram-negativa (Maes et al al. 2008; Maes et al. 2012). Em pacientes com dependência de álcool, aqueles com permeabilidade intestinal aumentada, que foi medida pela sonda radioativa 51Cr-EDTA, apresentaram escores de depressão e ansiedade mais altos do que aqueles com permeabilidade intestinal normal. A composição e a atividade da microbiota foram alteradas em pacientes com permeabilidade intestinal aumentada (Leclercq et al. 2014).

1.6 Justificativa do estudo atual PS128 foi encontrado em alimentos fermentados tradicionais, fu-tsai, por nosso co-PI (Tsai YC) e sua arquitetura de genoma foi finalizada e indicou seu potencial efeito imunomodulador. (Chao et al. 2009). Lactobacillus plantarum é geralmente reconhecido como seguro (GRAS). O PS128 pode reduzir os níveis de IL-6 e aumentar o nível de IL-10, o que é acompanhado por um comportamento semelhante à depressão melhorado em camundongos com EM (Liu YW et al. 2016). No estudo atual, gostaríamos de investigar o efeito do PS128 na psicofisiologia, incluindo composição da microbiota intestinal, permeabilidade intestinal e inflamação, expressão de TLR, níveis séricos de citocinas e sintomas depressivos em pacientes com TDM.

As metanálises mostraram que os pacientes com MDD têm citocinas inflamatórias mais altas (Dowlati et al. 2010; Howren et al. 2009), mas apenas um subgrupo de pacientes com MDD tem um nível mais alto de inflamação. Por exemplo, de acordo com a definição de alta inflamação de hs-CRP > 3 mg/l (Pearson et al. 2003), a proporção de pacientes com alta inflamação foi de 24% em pacientes com MDD (Rapaport et al. 2016) e 45 % em pacientes com depressão resistente ao tratamento (Raison et al. 2011). O nível inflamatório basal pode afetar a resposta ao tratamento. Por exemplo, pacientes com alta inflamação inicial tiveram melhor resposta ao tratamento com infliximabe (antagonista do fator de necrose tumoral) (Raison et al. 2013) e ácidos graxos ômega-3 (Rapaport et al. 2016) em comparação com aqueles com baixa inflamação basal. No estudo de Raison, o efeito do infliximabe nos sintomas de depressão foi pior do que o placebo naqueles com menor nível inflamatório no início do estudo (Raison et al. 2013). Portanto, recrutaremos pacientes com MDD e alto nível inflamatório em nosso estudo de intervenção PS128.

Nossa hipótese é que o PS128 pode (1) alterar a composição da microbiota intestinal; (2) melhorar a permeabilidade intestinal, medida pelo nível fecal de zonulina, e a inflamação, medida pelo nível fecal de calprotectina; (3) reduzir a translocação do patógeno para o sistema circulatório, o que será demonstrado pela expressão reduzida de TLR, (4) reduzir IL-6 e TNF-alfa e hs-CRP e aumentar o nível de IL-10. Esperamos que a melhora no nível de inflamação também possa ter um efeito benéfico nos sintomas depressivos.