Mikrobiota jelitowa kluczem do skuteczności terapii atorwastatyną

Czy mikrobiota jelitowa wpływa na skuteczność terapii atorwastatyną?

Mikrobiota jelitowa odgrywa kluczową rolę w skuteczności atorwastatyny u pacjentów z udarem niedokrwiennym – wskazują najnowsze badania. Naukowcy odkryli, że specyficzne bakterie jelitowe mogą stanowić predyktor odpowiedzi na leczenie statynami, otwierając drogę do personalizacji terapii poudarowej.

Udar niedokrwienny (IS) pozostaje jedną z głównych przyczyn niepełnosprawności dorosłych na całym świecie. W jego patofizjologii kluczową rolę odgrywa neurozapalenie mediowane przez mikroglej. Statyny, w tym atorwastatyna, stanowią fundamentalny element leczenia IS dzięki ich właściwościom plejotropowym – przeciwzapalnym, antyoksydacyjnym oraz regulującym fagocytozę i efferocytozę. Chociaż liczne badania potwierdzają ich neuroprotekcyjne działanie, odpowiedź na terapię statyną jest zróżnicowana między pacjentami. “Aż 46,5% pacjentów wykazuje suboptymalną odpowiedź terapeutyczną, co wiąże się ze zwiększonym ryzykiem zdarzeń sercowo-naczyniowych” – podkreślają autorzy badania.

Coraz więcej dowodów wskazuje, że mikrobiota jelitowa może modulować zarówno progresję udaru niedokrwiennego poprzez oś jelito-mózg, jak i wpływać na skuteczność leków, w tym statyn. Badania wykazały, że stosowanie statyn wiąże się ze zwiększonym poziomem rodzajów bakterii takich jak Ruminococcus, Bifidobacterium, Anaerostipes, Holdemanella i Faecalibacterium. Z drugiej strony, zmieniona mikrobiota może zakłócać farmakologiczne działanie statyn na organizm gospodarza. W najnowszym badaniu zespół naukowców postanowił zbadać zależności między mikrobiotą jelitową a skutecznością atorwastatyny w łagodzeniu neurozapalenia w IS, a także zidentyfikować kluczowe bakterie odpowiedzialne za ten efekt.

Jak badania na modelach zwierzęcych wyjaśniają rolę mikrobioty w terapii atorwastatyny?

Badacze wykorzystali model zwierzęcy udaru niedokrwiennego (obustronną okluzję tętnic szyjnych wspólnych – BCCAO) u myszy C57BL/6, które podzielono na cztery grupy: kontrolną (Sham), z udarem (I/R), z udarem leczoną atorwastatyną (I/R + Ator) oraz grupę z udarem leczoną atorwastatyną i antybiotykami zaburzającymi mikrobiotę jelitową (I/R + Ator + Abx). Myszom z grupy I/R + Ator + Abx podawano koktajl antybiotyków zawierający wankomycynę, neomycynę, metronidazol i ampicylinę przez 7 dni przed zabiegiem. Następnie przeprowadzono szereg testów behawioralnych oceniających funkcje poznawcze i motoryczne, w tym test otwartego pola (OFT), test gniazdowania (NT), test rozpoznawania nowych obiektów (NOR) oraz test labiryntu Barnesa (BMT).

Wyniki były jednoznaczne – atorwastatyna znacząco poprawiała funkcje poznawcze i motoryczne u myszy z udarem. Zwierzęta leczone statyną wykazywały dłuższy dystans i wyższą prędkość w teście otwartego pola, lepsze wyniki w budowaniu gniazda, wyższy wskaźnik rozpoznawania nowych obiektów oraz lepszą pamięć przestrzenną w labiryncie Barnesa. Co istotne, wszystkie te korzystne efekty były znacząco osłabione u myszy, którym jednocześnie podawano antybiotyki zaburzające mikrobiotę jelitową.

Na poziomie molekularnym atorwastatyna hamowała aktywację mikrogleju (obniżona ekspresja markera Iba-1) oraz redukowała formowanie inflammasomu NLRP3 i wydzielanie prozapalnych cytokin (IL-1β, IL-18, kaspaza-1) poprzez regulację szlaku NF-κB. “Zaburzenie mikrobioty jelitowej przez antybiotyki eliminowało te korzystne efekty, co sugeruje, że mikroflora jelitowa jest niezbędna do pełnej skuteczności atorwastatyny” – piszą autorzy badania.

Szczegółowa analiza Western blot wykazała, że w porównaniu z grupą kontrolną (Sham), poziom ekspresji NLRP3 był znacząco podwyższony w grupie z udarem (I/R), jednak po leczeniu atorwastatyną ekspresja NLRP3 była wyraźnie zmniejszona. Podobnie, poziomy kaspazy-1, IL-1β i IL-18 były istotnie zwiększone u myszy z udarem w porównaniu z grupą kontrolną, a leczenie atorwastatyną znacząco obniżało poziom tych czynników zapalnych. Stosunek p-p65/p65, wskaźnik aktywacji szlaku NF-κB, był znacząco podwyższony u myszy z udarem w porównaniu z grupą kontrolną, podczas gdy stosunek ten był istotnie obniżony u myszy leczonych atorwastatyną i ponownie podwyższony po dodatkowym leczeniu antybiotykami.

Analiza mikrobioty jelitowej metodą sekwencjonowania 16S rRNA wykazała, że skuteczność atorwastatyny u myszy z udarem korelowała ze znaczącym wzrostem bakterii Lachnospiraceae NK4A136 (L. NK4A136). Analiza PCoA wykazała wyraźne różnice w β-różnorodności społeczności mikrobiologicznej między grupą I/R + Ator + Abx a pozostałymi trzema grupami. Co więcej, zaobserwowano istotną korelację między względną obfitością L. NK4A136 a poprawą wyników behawioralnych. Dodatkowo, badanie immunofluorescencyjne wykazało, że poziomy oklaudyny i ZO-1 w tkankach okrężnicy myszy I/R + Ator + Abx były niższe niż w pozostałych trzech grupach, co wskazuje na zaburzoną integralność bariery nabłonkowej i zwiększoną przepuszczalność jelitową.

Czy analiza kliniczna potwierdza zależność między mikrobiotą a skutecznością leczenia statynami?

Aby potwierdzić te obserwacje u ludzi, badacze przeprowadzili analizę kohorty klinicznej obejmującej 316 pacjentów z udarem niedokrwiennym leczonych atorwastatyną, z których 210 spełniło kryteria włączenia i ukończyło trzymiesięczną obserwację. Pacjentów podzielono na dwie grupy na podstawie 3-miesięcznych wyników leczenia mierzonych zmodyfikowaną skalą Rankina (mRS): z dobrym wynikiem (GO, mRS 0-1) i ze słabym wynikiem (PO, mRS 2-5). Po dopasowaniu cech wyjściowych metodą propensity score matching, do ostatecznej analizy wybrano po 76 pacjentów w każdej grupie.

Analiza próbek kału wykazała, że pacjenci z dobrym wynikiem leczenia atorwastatyną (GO) charakteryzowali się znacząco wyższą różnorodnością mikrobioty jelitowej (wyższe indeksy Ace i Shannon) oraz wyraźnie odmiennym składem społeczności bakteryjnej w porównaniu z pacjentami o słabym wyniku (PO). Indeks Zdrowia Mikrobioty Jelitowej (GMHI) był również wyższy w grupie GO. Szczególnie istotne było to, że grupa GO wykazywała znaczące wzbogacenie w Ruminococcus torques (R. torques) i Lachnospiraceae NK4A136, co sugeruje, że odrębny profil mikrobioty jelitowej, charakteryzujący się wyższą różnorodnością i specyficznym wzbogaceniem taksonomicznym, był związany z korzystną odpowiedzią na leczenie atorwastatyną.

Analiza korelacji Spearmana potwierdziła, że R. torques i L. NK4A136 wykazywały najsilniejsze korelacje z klinicznymi wskaźnikami skuteczności leczenia – ujemne z mRS (lepszy wynik funkcjonalny) i dodatnie z MMSE (lepsza funkcja poznawcza). Analiza krzywej ROC wykazała, że model oparty na obfitości tych dwóch bakterii może przewidywać odpowiedź pacjentów z IS na atorwastatynę z AUC wynoszącym 0,71 (95% CI: 0,62-0,79).

Aby wyjaśnić mechanizmy molekularne leżące u podstaw tych obserwacji, badacze przeprowadzili wieloetapową analizę randomizacji mendelowskiej (MR), która wykazała przyczynowe związki między R. torques i L. NK4A136 a kluczowymi czynnikami zapalnymi. R. torques wykazywał dodatnią korelację z antyapoptotycznym czynnikiem BCL-2 (P = 0,040, metoda WM) i ujemną korelację z prozapalnymi czynnikami IL-6 (P = 0,042, metoda MR-egger) i IL-18 (P = 0,030, metoda IVW), podczas gdy L. NK4A136 był ujemnie skorelowany z IκKβ (P = 0,032, metoda MR-egger; P = 0,044, metoda WM).

Jakie wyzwania i możliwości niesie modyfikacja mikrobioty jelitowej w terapii udaru?

Co istotne, odkryto, że zwiększona obfitość R. torques i L. NK4A136 zmniejsza ryzyko IS poprzez obniżenie poziomu Akt2 – kluczowego regulatora aktywności NF-κB. Ponadto analiza filogenetyczna mikrobioty jelitowej wykazała, że R. torques i L. NK4A136 należą do rodziny Lachnospiraceae, która była ujemnie związana z ekspresją genu PLA2G7 (P < 0,001) - ważnego czynnika zapalnego, który był znacząco podwyższony u pacjentów z IS. Analizy qRT-PCR potwierdziły, że ekspresja mRNA PLA2G7 i Akt2 była znacząco niższa w tkankach korowych z grupy I/R + Ator w porównaniu z grupami I/R i I/R + Ator + Abx.

Te wyniki sugerują, że R. torques i L. NK4A136 mogą łagodzić stan zapalny wywołany przez IS i zwiększać skuteczność atorwastatyny poprzez hamowanie szlaku Akt/NF-κB/NLRP3 i ekspresji genu PLA2G7. Warto zauważyć, że oba zidentyfikowane taksony bakteryjne są znane jako producenci krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych (SCFA), szczególnie maślanu, który ma silne działanie przeciwzapalne i wspiera integralność bariery jelitowej.

Rosnące badania potwierdzają potencjał R. torques i L. NK4A136 w poprawie zdrowia gospodarza. Rodzaj R. torques, sklasyfikowany w rodzinie Lachnospiraceae, jest charakteryzowany jako bakteria produkująca maślan. Ostatnie badania wskazują, że obfitość R. torques znacząco wzrasta w warunkach ograniczonego czasowo karmienia, co jest kluczowe dla łagodzenia stanu zapalnego wątroby i zwłóknienia. Jednocześnie jego produkt metaboliczny, kwas 2-hydroksy-4-metylopentanowy (HMP), może zmniejszać ekspresję genów związanych z transportem kwasów tłuszczowych i lipogenezą, tym samym pomagając w złagodzeniu objawów stłuszczenia wątroby. Ponadto, obfitość R. torques została potwierdzona jako znacząco ujemnie skorelowana z otyłością, co czyni ją jednym z najbardziej predykcyjnych gatunków bakterii dla statusu otyłości.

Z drugiej strony, L. NK4A136, ważny członek rodziny Lachnospiraceae, jest znany jako bakteria produkująca krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe (SCFA). Badania potwierdziły, że L. NK4A136 wpływa na równowagę cytokin przeciwzapalnych i prozapalnych poprzez produkcję maślanu, odgrywając znaczącą rolę w utrzymaniu integralności bariery jelitowej i tłumieniu stanu zapalnego. Dowody sugerują, że zwiększona obfitość L. NK4A136 była związana ze złagodzeniem endotoksemii metabolicznej.

Jakie implikacje kliniczne niosą te odkrycia? Przede wszystkim wskazują, że skład mikrobioty jelitowej może być ważnym czynnikiem determinującym skuteczność leczenia statynami u pacjentów z udarem niedokrwiennym. “Nasze badanie sugeruje, że ocena i potencjalna modyfikacja mikrobioty jelitowej mogą stanowić element personalizacji terapii u pacjentów z IS” – konkludują badacze.

Wyniki te otwierają nowe możliwości terapeutyczne, takie jak równoległe stosowanie probiotyków wzbogaconych w R. torques i L. NK4A136 wraz z atorwastatyną, co mogłoby zwiększyć jej skuteczność u pacjentów z suboptymalnymi profilami mikrobioty. Alternatywnie, analiza składu mikrobioty jelitowej mogłaby służyć jako biomarker do identyfikacji pacjentów, którzy najprawdopodobniej odniosą korzyści z terapii statynami.

Badanie to ma jednak pewne ograniczenia. Pomimo dopasowania czynników zakłócających, nie można całkowicie wykluczyć potencjalnego błędu selekcji pacjentów. Badacze rekrutowali pacjentów z IS, wykluczając osoby z afazją. Konieczne są dalsze badania, aby zbadać możliwość uogólnienia wyników i uzyskać bardziej kompleksowe zrozumienie deficytów neurologicznych u pacjentów z IS, w tym bardziej zróżnicowanej populacji pacjentów z afazją. Ponadto w badaniu nie uwzględniono grupy kontrolnej bez statyn, co ogranicza możliwość pełnego zrozumienia interakcji między mikrobiotą jelitową a terapią statynami. Konieczne są dalsze badania, aby zbadać wpływ różnych podtypów statyn w IS.

Czy to odkrycie zmieni podejście do leczenia pacjentów po udarze? Jest to możliwe, ale wymaga dalszych badań klinicznych. Niemniej jednak, wyniki te podkreślają rosnące znaczenie osi jelito-mózg w chorobach neurologicznych i otwierają nowe perspektywy dla personalizowanego leczenia udaru niedokrwiennego. Jak podsumowują autorzy: “Atorwastatyna łagodziła neurozapalenie w IS poprzez modulację mikrobioty jelitowej, szczególnie poprzez wzbogacenie Ruminococcus torques i Lachnospiraceae NK4A136. Te korzystne efekty były mediowane przez hamowanie szlaku Akt/NF-κB/NLRP3 i ekspresji genu PLA2G7, podkreślając potencjał modulacji mikrobioty jelitowej jako spersonalizowanej strategii terapeutycznej dla IS.”

Podsumowanie

Badania wykazały istotną zależność między mikrobiotą jelitową a skutecznością leczenia atorwastatyną u pacjentów z udarem niedokrwiennym. W badaniach na modelach zwierzęcych udowodniono, że atorwastatyna znacząco poprawia funkcje poznawcze i motoryczne, jednak efekt ten był osłabiony przy zaburzeniu mikrobioty jelitowej antybiotykami. Kluczową rolę odgrywają bakterie Ruminococcus torques i Lachnospiraceae NK4A136, których obecność koreluje z lepszymi wynikami leczenia poprzez hamowanie szlaku zapalnego Akt/NF-κB/NLRP3. Badania kliniczne na grupie 316 pacjentów potwierdziły, że osoby z wyższą różnorodnością mikrobioty i większą obecnością tych bakterii wykazywały lepszą odpowiedź na leczenie. Odkrycia te sugerują możliwość wykorzystania analizy mikrobioty jako biomarkera skuteczności terapii oraz potencjał modulacji mikrobioty w celu optymalizacji leczenia statynami.