Integrated Analysis of Gut Microbiota Dysbiosis and microRNA-155/microRNA-20a Expression Across Multiple Sclerosis Disease subtypes: Comparison with Controls
Diese Studie zeigt, dass die Dysbiose der Darmmikrobiota und die Expressionsprofile von zirkulierendem miR-155/miR-20a bei verschiedenen Subtypen der Multiplen Sklerose unterschiedlich sind, wobei die sekundär progrediente MS die schwerwiegendsten Veränderungen aufweist, und dass integrierte mikrobiell-miRNA-Signaturen eine hohe diagnostische Genauigkeit zur Unterscheidung klinischer Phänotypen von Kontrollgruppen bieten.
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Multiple Sklerose ist eine Erkrankung, bei der das körpereigene Immunsystem fälschlicherweise die schützende Hülle um die Nervenfasern im Gehirn und im Rückenmark angreift. Dieser Schaden stört die Signale, die den Muskeln sagen, wie sie sich bewegen und wie sie fühlen sollen, was zu einer breiten Palette von Symptomen führen kann, die von Person zu Person stark variieren. Während Ärzte wissen, dass Genetik und Umwelt eine Rolle dabei spielen, wer die Krankheit bekommt, bleiben die genauen Gründe, warum sie beginnt und wie sie sich im Laufe der Zeit verändert, ein Rätsel. In den letzten Jahren haben Wissenschaftler begonnen, die Billionen winziger Bakterien, die im menschlichen Darm leben, bekannt als Darmmikrobiota, genau unter die Lupe zu nehmen. Diese Mikroben sind nicht nur Passagiere; sie interagieren ständig mit dem Immunsystem und helfen ihm, zwischen Freund und Feind zu unterscheiden. Neben diesen Bakterien nutzt der Körper winzige Moleküle namens microRNAs, die wie Dimmer-Schalter für Gene fungieren, indem sie die Produktion bestimmter Proteine hoch- oder herunterregulieren, um Entzündungen zu kontrollieren. Die große Frage für die Forscher war, ob die Mischung der Bakterien im Darm und die Aktivität dieser genetischen Schalter mit den verschiedenen Formen der Multiplen Sklerose verknüpft sind und ob die Betrachtung beider Faktoren zusammen helfen könnte, die verschiedenen Arten der Krankheit voneinander zu unterscheiden.
Ein Forschungsteam im Iran ging vor, um dies zu untersuchen, indem es 240 Menschen untersuchte, die in sechs gleich große Gruppen aufgeteilt waren. Vier dieser Gruppen bestanden aus Patienten mit verschiedenen Stadien der Multiplen Sklerose: jenen mit einem ersten isolierten Schub, jenen mit der schubförmig-remittierenden Form, bei der die Symptome kommen und gehen, und jenen mit den zwei progressiven Formen, bei denen sich die Symptome langsam verschlechtern, ohne dass eine Erholung eintritt. Die anderen zwei Gruppen bestanden aus Menschen mit anderen neurologischen Erkrankungen und gesunden Freiwilligen ohne neurologische Probleme. Die Wissenschaftler sammelten Stuhlproben, um die Arten der vorhandenen Bakterien zu zählen, und nahmen Blutproben, um die Spiegel zweier spezifischer microRNAs zu messen, nämlich miR-155 und miR-20a, die bekanntermaßen an Entzündungen beteiligt sind. Sie wollten sehen, ob sich die Darmbakterien und diese genetischen Marker in einer spezifischen Weise veränderten, während die Krankheit von ihren frühen Stadien bis zu ihren schwersten Formen fortschritt.
Die Ergebnisse zeigten, dass die Darmumgebung und die genetischen Schalter tatsächlich je nach Krankheitsstadium unterschiedlich waren, wobei die dramatischsten Veränderungen in der progressiven Form der Erkrankung auftraten. Bei Patienten in der fortgeschrittensten, progressiven Phase fanden die Forscher einen signifikanten Rückgang der Anzahl nützlicher Bakterien, die helfen, den Darm gesund zu halten und Entzündungen zu reduzieren. Gleichzeitig gab es eine Zunahme von Bakterien, die häufig mit Entzündungen assoziiert werden. Diese Verschiebung wurde von einer Veränderung der Blutspiegel der beiden microRNAs begleitet. Der Spiegel von miR-155, der dazu neigt, Entzündungen zu fördern, war bei Patienten mit der Erkrankung höher als bei gesunden Menschen. Umgekehrt war der Spiegel von miR-20a, der hilft, das Immunsystem zu beruhigen, bei den Patienten niedriger, und er war bei jenen mit der progressiven Form am niedrigsten.
Als die Forscher untersuchten, wie gut diese Marker die Gruppen voneinander unterscheiden konnten, stellten sie fest, dass bestimmte Bakterien außergewöhnlich gut darin waren, die progressive Form der Erkrankung zu identifizieren. Eine spezifische Gruppe von Bakterien, bekannt als Bacteroidetes, war bei progressiven Patienten so gering vorhanden, dass sie diese mit nahezu perfekter Genauigkeit von gesunden Menschen unterscheiden konnte. Ähnlich effektiv war der Spiegel von miR-20a, um Patienten mit der schubförmig-remittierenden Form und der primär progressiven Form von gesunden Kontrollpersonen abzugrenzen. Die Studie zeigte auch eine klare Verbindung zwischen den Bakterien und den genetischen Markern. Die nützlichen Bakterien, die bei den Patienten niedrig waren, standen im Zusammenhang mit höheren Spiegeln des beruhigenden miR-20a, während die entzündungsfördernden Bakterien mit höheren Spiegeln des proinflammatorischen miR-155 verknüpft waren. Dies deutet darauf hin, dass der Zustand der Darmbakterien möglicherweise beeinflusst, wie diese genetischen Schalter eingestellt sind, was einen Kreislauf erzeugen könnte, der die Krankheit vorantreibt.
Vielleicht am wichtigsten ist, dass die Forscher fanden, dass die Betrachtung der Bakterien und der microRNAs zusammen ein viel klareres Bild lieferte als die Betrachtung nur eines der beiden Faktoren allein. Durch die Kombination der Daten aus den Darmbakterien und den Blutmarkern konnten sie ein Profil erstellen, das zwischen den verschiedenen Arten der Multiplen Sklerose mit extrem hoher Genauigkeit unterschied. Beispielsweise trennte eine spezifische Kombination aus Firmicutes und Bacteroidetes Patienten mit der schubförmig-remittierenden Form von denen mit der sekundär progressiven Form mit einem Genauigkeitswert (AUC) von 0,9881. Dies legt nahe, dass die Erkrankung nicht nur eine einzige Bedingung ist, sondern eine Sammlung verschiedener biologischer Zustände, jeder mit seiner eigenen einzigartigen Signatur aus Darmbakterien und genetischer Aktivität.
Obwohl diese Erkenntnisse einen vielversprechenden neuen Weg bieten, die verschiedenen Stadien der Multiplen Sklerose zu verstehen und potenziell zu diagnostizieren, weisen die Forscher vorsichtig darauf hin, dass dies eine Momentaufnahme ist. Die Studie wurde an einer spezifischen Gruppe von Menschen in einer bestimmten Region durchgeführt, und die Ergebnisse müssen in größeren Gruppen über einen längeren Zeitraum getestet werden, um zu bestätigen, dass diese Veränderungen tatsächlich die Krankheitsprogression verursachen und nicht nur eine Nebenwirkung davon sind. Die Autoren schlagen vor, dass zukünftige Forschung untersuchen sollte, ob eine Veränderung der Darmbakterien durch Ernährung oder andere Mittel diese genetischen Marker verändern und den Verlauf der Krankheit verlangsamen kann. Für den Moment bietet diese Arbeit eine starke Grundlage für die Idee, dass der Darm und das Immunsystem bei Multipler Sklerose tief miteinander verbunden sind, und liefert neue Hinweise darauf, wie man die verschiedenen Formen der Krankheit voneinander unterscheiden und sie in Zukunft vielleicht effektiver behandeln kann.
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