La reconstitució de la microbiota de la mucosa intestinal després d’un tractament amb antibiòtics

Un tractament amb antibiòtics contra una infecció pot acabar afectant els microorganismes comensals que formen part de la microbiota normal humana. Aquesta afectació rep el nom de disbiosi i, tradicionalment, se l’ha tractada amb l’ús de probiòtics, és a dir amb el consum d’aliments rics en alguns dels components de la microbiota intestinal, com són els iogurs i altres productes làctics amb presència de Lactobacillus. Però la bondat dels probiòtics en aquest context ha estat des de fa dècades matèria de controvèrsia. Un grup d’investigadors israelians, liderat pel gastroenteròleg Zamir Halpern, el bioinformàtic Eran Segal i l’immunòleg Eran Elinav, han examinat de manera invasiva els efectes de probiòtics en la reconstitució post-antibiòtica del microbioma de la mucosa intestinal en ratolins i en humans. L’han comparat amb un transplantament autòleg de microbioma fecal (aFMT) i amb l’absència de tractament. De fet, la recuperació espontània post-antibiòtica arriba a ésser més efectiva que la que es produeix amb un tractament amb probiòtic per tal d’assolir la reconstitució del microbioma originari. L’aFMT és més ràpid que la recuperació espontània. Aquests resultats els presenten ara en un article a la revista Cell. Els mateixos investigadors, en estudis in vitro, han comprovat com factors solubles secretats per Lactobacillus tenen un efecte inhibidor sobre el microbioma. Per a ells, aquestes dades mostren la necessitat de desenvolupar l’aFMT o probiòtics personalitzats per compatibilitzar la protecció de la mucosa amb la reconstitució del microbioma després d’un tractament amb antibiòtics que ho requereixi.

Mitjançant l’obtenció de mostres de lumen i de mucosa per biòpsia en humans i ratolins, Suez et al. pogueren seguir a través del transcriptoma l’evolució del microbioma després d’un tractament amb antibiòtics, seguint tres estratègies de recuperació: 1) administració de probiòtics; 2) transplantament autòleg de microbioma fecal; 3) recuperació espontània. Els probiòtics són efectius en establir-se com una protecció mucosal, però alhora inhibeixen la reconstitució del microbioma

La disbiosi posterior a un tractament amb antibiòtics

Entre els efectes gastrointestinals adversos d’un tractament antibiòtics les diarrees són especialment prevalent, amb un 5-35% segons els tractaments. Vora un 20% dels casos de diarrees associades amb antibiòtics s’expliquen per la disrupció de la comunitat microbiana comensal del tub digestiu. Aquesta disrupció rep el nom de disbiosi. La base de la disbiosi és el fet que la majoria d’antibiòtics són poc selectius, i tan afecten els patògens que han causat la infecció com els simbionts. Els efectes de la disbiosi es poden manifestar en pocs dies. La reconstitució espontània del microbioma danyat és sovint lenta i incompleta: els efectes d’uns dies de disbiosi poden notar-se d’un anys. Diversos estudis assenyalen que aquesta disrupció antibiòtica del microbioma intestinal podria augmentar el risc de patir obesitat, al·lergies i altres trastonrs autoimmunes i/o inflamatoris.

Tradicionalment, una preocupació era que l’afebliment del microbioma pogués donar oportunitats de colonitzacions a microorganismes infecciosos. Per això, es trobava adequat oferir aliments que continguessin microorganismes comensals del tub digestiu, principalment lactobacils, presents iogurs i altres derivats làctics. Alhora, hom suposava que els probiòtics ajudarien a la reconstitució del microbioma a mig termini. Però tant l’eficàcia dels probiòtics com el mecanisme subjacent d’acció han estat matèria de controvèrsia. La majoria d’estudis clàssics en humans es limitaven a prendre mostres fecals i a cultivar els microorganismes presents. Les tècniques òmiques permeten una valoració més completa de la diversitat microbiana present a la femta, però això sempre serà una dada indirecta de la situació de la mucosa digestiva.

En aquesta recerca, Jotham Suez et al. són pioners en l’exploració in vivo en humans de l’impacte del consum de probiòtics després d’una exposició a antibiòtics en la composició de la microbiota de la llum i de la mucosa intestinals. En aquesta recerca combinen biòpsies i mostres fecals, i l’estudi en humans amb l’estudi en ratolins. Comparen la reconstitució espontània amb l’assolida amb l’administració de probiòtics o amb el transplantament autòleg de microbioma fecal.

Experiments en ratolins

Els ratolins C57BL/6, tots mascles, arribaven a l’estabulari a les 8 setmanes d’edat (amb uns 20 grams). Eren introduïts en els experiments dues setmanes després de l’arribada. Cada grup experimental consistia en dues gàbies, amb cinc animals per cada gàbia.

Com a tractament antibiòtic, se’ls afegia a l’aigua de beguda 0,2 g/L de ciprofloxacina i 1 g/L de metronidazol.

Com a tractament probiòtic, se’ls feia una administració oral de 10 mL de sèrum en els quals havien dissolt una píndola de Supherb Bio-25. Aquesta administració es feia amb una periodicitat diària durant 4 setmanes. Superherb Bio-25 és una barreja d’11 soques bacterianes (Lactobacillus acidophilus, L. casei, L. casei sbsp. paracasei, L. plantarum, L. rhamnosus, Bifidobacterium longum, B. bifidum, B. breve, B. longum sbsp. infantis, Lactococcus lactis, i Streptococcus thermophilus).

Per al transplantament autòleg de microbioma fecal, es recolliren mostres de femta abans de l’administració d’antibiòtics, que eren congelades en nitrogen líquid. En el dia del transplantament, se les resuspenia en sèrum en condicions anaeròbies, se les cultivava en un medi Hungate, i el sobrenedant resultat era administrat per via oral a cada ratolí. El transplantament es feia el dia de la cessació de l’administració d’antibiòtics.

Conclosos els experiments, els ratolins eren sacrificats en una atmosfera de CO2. Als cadàvers se’ls practicava una laparotomia, i es recollien mostres de diverses seccions de l’intestí.

En total, en el marc d’aquest experiment es recolliren 710 mostres fecals, 680 mostres luminals i 680 mostres mucosals. D’aquestes mostres es feien extraccions d’ADN i d’ARN, i se n’obtenien dades metagenòmiques i metatranscriptòmiques.

Els experiments mostraven que en ratolins que havien seguit el tractament amb antibiòtics, els components del probiòtic feien una major colonització de la mucosa.

Per a la reconstitució del microbioma murí indígena, però, el tractament amb probiòtic tenia un impacte negatiu, endarrerint aquest procés de recuperació. En canvi, el transplantament autòleg de microbioma fecal millorava i accelerava la reconstitució.

Un estudi intervencional longitudinal prospectiu en 21 voluntaris humans sans que no consumeixen probiòtics

En aquest estudi participaren 21 voluntaris sans que no consumien probiòtics. Els 21 seguiren un tractament a dosis estàndards de ciprofloxacina i metronidazol durant set dies. Després se’ls dividia en tres grups:
– 7 voluntaris constituïen el grup de reconstitució espontània, sense rebre cap tractament post-antibiòtic.
– 6 voluntaris reberen un transplantament autòleg de microbioma fecal.
– 8 voluntaris seguiren el tractament amb el probiòtic Bio-Superherb-25: dues píndoles diàries durant 4 setmanes.

De cada participant es feien dues examinacions endoscòpiques:
– una primera colonoscòpia i endoscòpia profunda després de la setmana de tractament amb antibiòtics, per tal de caracteritzar la situació de disbiosi.
– una segona colonoscòpia i endoscòpia profunda tres setmanes més tard, per seguir la reconstitució.

Durant 6 mesos, es feien recollides periòdiques de femta dels voluntaris. En total, d’aquest estudi s’obtingueren 337 mostres luminals, 702 mostres mucosals, 557 mostres fecals i 362 biòpsies regionals.

El tractament amb antibiòtics induïa una profunda depleció de microbis en la femta. També hi havia una disrupció de la composició de la comunitat microbiana manifestada en les mostres fecals i mucosals. Les mostres mucosals obtingudes per endoscòpia, corresponents al tracte superior gastrointesinal, eren menys afectades que les obtingudes per colonoscòpia tant en termes de composició (ADN) com de funcionalitat (ARN).

En els voluntaris que prengueren probiòtic, hi hagué en general una expansió de la presència de Lactobacillus, Lactococcus i Streptococcus. Algunes d’aquestes expansions es mantingueren durant mesos després de cessar el tractament amb probiòtic. Suez et al. remarquen diferències inter-individuals en aquest grup: quatre individus responien molt bé al probiòtic en termes de la colonització intestinal d’aquestes espècies; un altre responia de manera més moderada; i tres d’ells eren més resistents a aquesta colonització.

En termes de reconstitució, el grup que hi arribava més ràpidament fou el que seguí el transplantament autòleg: en 1 dia després d’aquest tractament ja havien recuperat la composició microbiòtica originària. El grup de reconstitució espontània trigà més, i no assolí aquests valors fins després de 21 dies. Els qui seguiren el tractament amb probiòtics no havien recuperada aquesta composició després de 4 setmanes, i encara mantenien indicis de disbiosi 5 mesos després.

Un experiment in vitro

Amb aquests resultats, Suez et al. decidiren explorar el mecanisme pel qual els probiòtics interfereixen en la recuperació de la microbiota intestinal. Aixó que cultivaren el contingut de les píndoles de probiòtics en medis de cultiu selectius. Després de 24 h de cultiu anaerobis, els sobrenedants eren afegits a cultius de microbioma fecal humà, també sota condicions anaeròbies. Els sobrenedants dels cultius de probiòtics inhibien el creixement dels cultius de microbioma fecal humà. Per descartar que això fos un efecte dels àcids generats pels probiòtics, introduïren un control amb una acidesa similar de pH 4,0. Experiments ulteriors assenyalaven que aquest efecte era degut a substàncies secretades per Lactobacillus. Els components del microbioma més afectats eren Prevotella i grups de clostridials.

L’efectivitat del transplantament autòleg de microbioma fecal

Les dades de Suez et al. ofereixen un retrat metagenòmic i metatranscriptòmic de la microbiota gastrointestinal en el curs d’un tractament amb antibiòtics, i de la recuperació posterior. Els probiòtics, efectius en la colonització post-antibiòtica, perjudiquen a la llarga la recuperació de la microbiota originària. De fet, les dades indiquen un antagonisme actiu entre els probiòtics i alguns components de la microbiota resident.

Suez et al. consideren necessari aprofundir en la identificació dels factors probiòtics que inhibeixen la reconstitució del microbioma. Un millor coneixement permetria un disseny més adequats dels probiòtics o la seva combinació amb altres factors farmacològics.

Però on dipositen més esperances és en el transplantament autòleg de microbioma fecal. Són conscients, però, de les dificultats logístiques d’aquesta tècnica, que requeriria un emmagatzematge a llarg termini de mostres personals de femta i una producció extensiva de píndoles personals. Per això pensen més aviat en una estratègia que, primer, caracteritzi funcionalment el microbioma personal i, a partir d’aquesta informació, opti pel preparat més acostat.

Lligams:

Post-Antibiotic Gut Mucosal Microbiome Reconstitution Is Impaired by Probiotics and Improved by Autologous FMT. Jotham Suez, Niv Zmora, Gili Zilberman-Schapira, Uria Mor, Mally Dori-Bachash, Stavros Bashiardes, Maya Zur, Dana Regev-Lehavi, Rotem Ben-Zeev Brik, Sara Federici, Max Horn, Yotam Cohen, Andreas E. Moor, David Zeevi, Tal Korem, Eran Kotler, Alon Harmelin, Shalev Itzkovitz, Nitsan Maharshak, Oren Shibolet, Meirav Pevsner-Fischer, Hagit Shapiro, Itai Sharon, Zamir Halpern, Eran Segal, Eran Elinav. Cell 174: 1406-1423 (2018)

Aquesta entrada ha esta publicada en 3. La Vida. Afegeix a les adreces d'interès l'enllaç permanent.

Deixa un comentari

L'adreça electrònica no es publicarà. Els camps necessaris estan marcats amb *

Aquest lloc utilitza Akismet per reduir el correu brossa. Aprendre com la informació del vostre comentari és processada