Lactobacillus Plantarum PS128 у пациентов с большим депрессивным расстройством и высоким уровнем воспаления

1. История вопроса Большое депрессивное расстройство (БДР) представляет собой сложное и длительное заболевание, характеризующееся выраженной инвалидностью у пострадавших пациентов. Это была одна из основных причин глобального бремени болезней, особенно в группах среднего возраста (GBD Lancet 2016; 388:1603-58). Это также частое сопутствующее заболевание у пациентов с синдромом раздраженного кишечника, сердечно-сосудистыми заболеваниями и раком (Musselman et al., 1998; Spiegel et al., 2003; Whitehead et al., 2002). Механизмы, ответственные за депрессию и ее сопутствующую патологию, неясны, но могут быть вовлечены воспалительные процессы. Мета-анализ показал, что пациенты с депрессией имеют более высокие уровни маркеров воспаления, таких как С-реактивный белок (СРБ), интерлейкин-1 (ИЛ-1), интерлейкин-6 (ИЛ-6) и фактор некроза опухоли (ФНО). )-альфа (Довлати и др., 2010; Хоурен и др., 2009). Ось микробиота-кишечник-мозг может объяснить более высокие воспалительные цитокины у пациентов с БДР. Накопленные данные в настоящее время показывают, что микробиота кишечника может связываться с ЦНС — возможно, через иммунные, нервные и эндокринные пути — и тем самым влиять на функцию и поведение мозга (Cryan et al. 2012; Forsythe et al. 2016; Rogers et al. 2016). Пробиотики, которые определяются как живой организм, который при попадании в организм в достаточном количестве оказывает благотворное влияние на здоровье, может влиять на микробиоту кишечника, нейрохимию головного мозга, гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковую ось и воспаление и может быть новым классом психотропных средств (Dinan et al. 2013).

1.1 Ось микробиота-кишечник-мозг Нижний отдел желудочно-кишечного тракта содержит почти 100 триллионов микроорганизмов, большинство из которых являются бактериями. В совокупности микробиота кодирует более 3,3 миллиона неповторяющихся генов, что в 150 раз превышает число, кодируемое геномом человека-хозяина (Qin et al. 2010). Многие продукты микробных генов оказывают важное влияние на обмен веществ и здоровье хозяина.

Было проведено множество исследований, подтверждающих связь между микробиотой кишечника и мозгом. Исследование с использованием животных, свободных от микробов (GF), является хорошей моделью для демонстрации взаимосвязи между микробиотой и мозгом. По сравнению с мышами, свободными от специфических патогенов (SPF) с нормальной микробиотой кишечника, мыши GF демонстрируют повышенную двигательную активность и сниженное тревожное поведение. У мышей GF наблюдался повышенный оборот дофаминергических и серотонинергических нейротрансмиттеров в стриатуме (Diaz Heijtz et al. 2011). Кроме того, у мышей GF наблюдалось более высокое повышение уровня адренокортикотропного гормона (АКТГ) и кортикостерона в ответ на ограничивающий стимул, чем у мышей SPF (Sudo et al. 2004). Это предполагает, что микробиота кишечника может влиять на реакцию хозяина на стресс.

Несколько исследований показали, что манипуляции с микробиотой кишечника могут влиять на представление психофизиологии хозяина. Например, потребление диеты с высоким содержанием жиров (HFD) связано с изменением микробного разнообразия (Daniel et al. 2014) и снижением синаптической пластичности (Liu et al. 2015). HFD также увеличивает тревожное поведение (Sharma et al., 2013). Взрослые самцы мышей C57BL/6, получавшие микробиоту HFD, имели значительные и избирательные нарушения в исследовательском, когнитивном и стереотипном поведении по сравнению с мышами с контрольной диетической микробиотой. Достоверных различий в массе тела отмечено не было. Была отмечена разница в составе кишечной микробиоты между группами HFD и группами с нормальной диетой (Bruce-Keller et al. 2015).

Введение антибиотиков — еще один способ повлиять на состав кишечной микробиоты и изменить психофизиологию хозяина. Пероральное введение неабсорбируемых противомикробных препаратов временно изменяло состав микробиоты кишечника и усиливало исследовательское поведение и экспрессию мРНК BDNF в гиппокампе у мышей, но внутрибрюшинное введение не влияло на поведение (Bercik et al. 2011). В популяционном исследовании повышенное воздействие антибиотиков было связано с риском депрессии и тревоги (Lurie et al., 2015). Следовательно, введение пробиотиков может быть прямым способом изменить среду и состав кишечной микробиоты и наблюдать за ее физиологическим воздействием на хозяина.

1.2 Применение пробиотиков в исследованиях на животных Исследования на животных показали, что пробиотики влияют на психофизиологические маркеры тревоги и депрессии. Десбонне и др. не обнаружили значительного влияния лечения Bifidobacteria infantis на поведение при плавании на 3-й или 14-й день у наивных крыс. Однако лечение Bifidobacteria infantis ослабляло провоспалительные иммунные реакции и повышало уровень триптофана, что позволяет предположить, что этот пробиотик может обладать антидепрессивными свойствами (Desbonnet et al. 2008). В своем следующем исследовании они использовали крыс с разлучением с матерью (MS) в качестве исследуемого животного. Они обнаружили, что у крыс с рассеянным склерозом снижено плавательное поведение и повышена неподвижность в тесте принудительного плавания (FST), снижено содержание норадреналина (NA) в головном мозге, увеличено высвобождение периферического IL-6 и уровни мРНК кортикотропин-рилизинг-фактора (CRF) миндалевидного тела по сравнению с контрольной группой. крысы (Desbonnet et al. 2010). Лечение Bifidobacteria infantis привело к нормализации иммунного ответа, устранению поведенческих нарушений и восстановлению базальной концентрации НА в стволе головного мозга. Эти изменения были сопоставимы с теми, которые наблюдались в группе циталопрама, что позволяет предположить, что некоторые преимущества пробиотиков аналогичны эффектам антидепрессантов (Desbonnet et al., 2010). Liu и др. обнаружили, что Lactobacillus plantarum PS128 (PS128) может ослаблять тревожно-подобное, но не депрессивно-подобное поведение у мышей GF, а также значительно повышать уровни как серотонина, так и дофамина в стриатуме, но не в префронтальной коре и гиппокампе (Liu WH et др. 2016). Однако в модели рассеянного склероза PS128 значительно уменьшал депрессивное, но не тревожное поведение. PS128 значительно снижал тревожно-подобное, но не депрессивно-подобное поведение у наивных мышей. Он также снижал уровни воспалительного цитокина IL-6 и повышал уровень противовоспалительного цитокина IL-10 у мышей с рассеянным склерозом (Liu YW et al. 2016). PS128 оказывал более очевидное влияние на психофизиологию у мышей с РС, чем у мышей, не подвергавшихся лечению, что позволяет предположить, что введение пробиотиков может оказывать более сильное влияние на изменение поведения, нейрохимии и HPA у тех, кто страдает от более сильного стресса.

1.3 Состав микробиоты у пациентов с БДР Поскольку состав микробиоты кишечника влияет на воспаление, нейрохимию и поведение в исследованиях на животных, в нескольких исследованиях на людях сравнивали микробиоту кишечника у пациентов с БДР и здоровых людей. Насерибафруэи и др. сравнили состав кишечной микробиоты у 37 участников с депрессией и 18 участников без депрессии. Результаты показали чрезмерную представленность Bacteroidales и недостаточную представленность Lachnospiraceae у участников с депрессией. На низких таксономических уровнях Oscillibacter и Alistipes ассоциировались с депрессией (Naseribafrouei et al. 2014). Jiang et al набрали 29 активных MDD (A-MDD), 17 ответили MDD (R-MDD) и 30 здоровых людей из контрольной группы (HC) и сравнили микробиоту их кишечника. Они обнаружили, что фекальное бактериальное альфа-разнообразие увеличилось в группе A-MDD по сравнению с группой HC, но не в группе R-MDD по сравнению с группой HC. Bacteroidetes, Proteobacteria и Actinobacteria значительно увеличились, тогда как количество Firmicutes было значительно снижено в группах A-MDD и R-MDD по сравнению с группой HC. В группах с БДР были повышены уровни Enterobacteriaceae и Alistipes, но снижены уровни Faecalibacterium (Jiang et al. 2015). Помимо различий в составе микробиоты кишечника между пациентами с БДР и здоровым контролем, трансплантация образцов фекалий от пациентов с БДР мышам может вызывать депрессивное поведение у мышей-реципиентов. Состав микробиоты кишечника у мышей-реципиентов был аналогичен составу человека-хозяина (Zheng et al. 2016). Это исследование подтверждает, что микробиом кишечника может играть причинную роль в развитии депрессивного поведения.

1.4 Влияние пробиотиков на настроение в исследованиях на людях В дополнение к различиям в распределении кишечной микробиоты между субъектами с депрессией и субъектами, не страдающими депрессией, несколько исследований на людях показали, что пробиотики могут оказывать благотворное влияние на настроение. Бентон и др. продемонстрировали отсутствие существенной разницы в изменении настроения, измеренном с помощью профиля настроения, между здоровыми участниками, употреблявшими пробиотическое (содержащее Lactobacillus casei) молоко в течение 3 недель, и теми, кто употреблял молоко без пробиотиков. Однако они обнаружили, что у тех, у кого было плохое настроение в начале исследования, после употребления молока, содержащего пробиотики, стало лучше (Benton et al. 2007). Мохаммади и др. также показали, что участники, использующие пробиотический йогурт (содержащий Lactobacillus acidophilus LA5 и Bifidobacterium lactis BB12) или пробиотические капсулы (содержащие Actobacillus casei, L. acidophilus, L. rhamnosus, L. bulgaricus, .B. breve, B. longum, S. thermophiles) в течение 6 недель наблюдалось значительное улучшение настроения, измеренное с помощью GHQ и Шкалы депрессии, тревоги и стресса, но у тех, кто употреблял обычный йогурт, не было значительных изменений в этих показателях. Между этими тремя группами не было различий в показателях оси HPA, таких как кортизол и АКТГ (Mohammadi et al., 2016). Исследование Мессауди, в котором участвовали здоровые добровольцы, показало, что введение пробиотиков (содержащих L. helveticus R0052 и B. longum R0175) может улучшить симптомы настроения участников, измеряемые с помощью контрольного списка симптомов Хопкинса-90 и госпитальной шкалы тревоги и депрессии, по сравнению с пробиотиками. использовали плацебо (Messaoudi et al., 2011). Повышенная когнитивная реактивность к нормальным преходящим изменениям грустного настроения является установленным маркером уязвимости к депрессии и считается важной целью для вмешательств (Kruijt et al. 2013). Стенберген и др. обнаружили, что общая когнитивная реактивность значительно снижается, что в значительной степени объясняется снижением подшкал руминации и агрессии, у участников без текущих расстройств настроения после 4-недельного приема мультивидовых пробиотиков. Поскольку они использовали участников без депрессии, BDI и BAI существенно не изменились после вмешательства (Steenbergen et al., 2015). Эффективность пробиотиков при симптомах настроения показана не только у здоровых добровольцев, но и у клинических субъектов. У пациентов с синдромом хронической усталости Rao et al. обнаружили, что введение Lactobacillus casei в течение 2 месяцев может улучшить BAI, но не BDI, по сравнению с плацебо. В то же время фекальные Lactobacillus и Bifidobacteria увеличились после 2-месячного вмешательства L. casei (Rao et al. 2009). Аккаше и др. давали мультивидовые пробиотики, содержащие Lactobacillus acidophilum, Lactobacillus casei и Bifidobacterium bifidum, или плацебо пациентам с БДР в течение 8 недель. Они обнаружили, что многовидовые пробиотики могут значительно снизить баллы BDI у пациентов с большим депрессивным расстройством (Akkasheh et al., 2016), но неясно, какой штамм пробиотиков оказывает благотворное влияние.

1.5 Детская травма, воспаление и проницаемость кишечника при депрессии В исследованиях на животных стресс в раннем возрасте, такой как разлучение с матерью, повышенный уровень IL-6 и повышенное депрессивно-подобное поведение (увеличение времени неподвижности при FST) (Liu YW et al. 2016) . Один недавний метаанализ показал, что детская травма способствует провоспалительному состоянию во взрослом возрасте (Baumeister et al., 2016). Кроме того, детская травма также повышала риск депрессивных расстройств (Norman et al., 2012). Метаанализ показал, что у пациентов с БДР повышен уровень воспалительных цитокинов в сыворотке крови (Dowlati et al., 2010; Howren et al., 2009). Одним из возможных механизмов, способствующих системному воспалению у пациентов с БДР, является бактериальная транслокация из-за повышенной проницаемости кишечника (дырявый кишечник). На рисунке 2 показана взаимосвязь между детской травмой, проницаемостью кишечника, воспалением и депрессией.

Каждый микроб обладает молекулярным паттерном, ассоциированным с микробами (МАМП), или молекулярным паттерном, ассоциированным с патогеном (ПАМП). Микробы, просачивающиеся из кишечника, активируют MAMP и рецепторы распознавания образов, такие как Toll-подобные рецепторы (TLR). Провоспалительные цитокины, такие как ИЛ-6, ФНО-альфа, высвобождаются из клеток после серии передачи сигнала.

Пробиотики могут влиять на проницаемость кишечника. Микробиота кишечника, полученная с помощью HFD, увеличивала проницаемость кишечника, системное воспаление и воспаление головного мозга (Bruce-Keller et al. 2015). Одно исследование in vitro показало, что Lactobacillus rhamnosus GG улучшает дисфункцию кишечного барьера и воспаление за счет ингибирования NF-kappaB (Donato et al. 2010). Введение Lactobacillus farciminis может уменьшить проницаемость кишечника и воспаление у крыс с частичной иммобилизацией (Ait-Belgnaoui et al., 2012).

Доказательства повышенной проницаемости кишечника у пациентов с БДР были обнаружены исследованиями Мэйса. Maes и соавторы обнаружили, что средние значения сывороточных IgM и IgA против липополисахарида грамотрицательных энтеробактерий были значительно выше у пациентов с БДР, чем у здоровых добровольцев, что свидетельствует о том, что повышенная проницаемость кишечника приводит к увеличению транслокации грамотрицательной микробиоты (Maes et al. и др., 2008 г.; Маес и др., 2012 г.). У пациентов с алкогольной зависимостью у пациентов с повышенной проницаемостью кишечника, которую измеряли с помощью радиоактивного зонда 51Cr-ЭДТА, показатели депрессии и тревоги были выше, чем у пациентов с нормальной проницаемостью кишечника. Состав и активность микробиоты были изменены у пациентов с повышенной проницаемостью кишечника (Leclercq et al., 2014).

1.6 Обоснование текущего исследования PS128 был обнаружен в традиционной ферментированной пище, fu-tsai, нашим со-PI (Tsai YC), и архитектура его генома была завершена и показала его потенциальный иммуномодулирующий эффект. (Чао и др., 2009). Lactobacillus plantarum обычно признаны безопасными (GRAS). PS128 может снижать уровни IL-6 и повышать уровень IL-10, что сопровождается улучшением депрессивного поведения у мышей с рассеянным склерозом (Liu YW et al. 2016). В текущем исследовании мы хотели бы изучить влияние PS128 на психофизиологию, включая состав микробиоты кишечника, проницаемость и воспаление кишечника, экспрессию TLR, уровни цитокинов в сыворотке и симптомы депрессии у пациентов с БДР.

Метаанализ показал, что у пациентов с БДР более высокий уровень воспалительных цитокинов (Dowlati et al., 2010; Howren et al., 2009), но только у подгруппы пациентов с БДР более высокий уровень воспаления. Например, согласно определению высокого воспаления вч-СРБ > 3 мг/л (Pearson et al. 2003), доля пациентов с высоким воспалением составила 24 % у пациентов с БДР (Rapaport et al. 2016) и 45 %. % у пациентов с резистентной к терапии депрессией (Raison et al., 2011). Базовый уровень воспаления может повлиять на ответ на лечение. Например, у пациентов с высоким исходным уровнем воспаления был лучший ответ на лечение инфликсимабом (антагонистом фактора некроза опухоли) (Raison et al., 2013) и жирными кислотами омега-3 (Rapaport et al., 2016) по сравнению с пациентами с низким исходным уровнем воспаления. В исследовании Raison влияние инфликсимаба на симптомы депрессии было хуже, чем у плацебо, у пациентов с более низким уровнем воспаления в начале исследования (Raison et al., 2013). Поэтому мы будем набирать пациентов с БДР и высоким уровнем воспаления в наше интервенционное исследование PS128.

Мы предполагаем, что PS128 может (1) изменять состав микробиоты кишечника; (2) улучшить проницаемость кишечника, которая измеряется уровнем фекального зонулина, и воспаление, которое измеряется уровнем фекального кальпротектина; (3) уменьшить транслокацию возбудителя в систему кровообращения, что будет продемонстрировано снижением экспрессии TLR, (4) снизить уровень IL-6 и TNF-альфа и hs-CRP и повысить уровень IL-10. Мы надеемся, что улучшение уровня воспаления также может оказать благотворное влияние на депрессивные симптомы.