Tarmmikrobiomet som en nøglefaktor i udviklingen af neurodegenerative sygdomme

Neurodegenerative sygdomme (NDD'er), for hvilke der ikke findes nogen kendte kure, og hvis årsager forbliver uklare, forårsager uoprettelig skade på hjernen og nervesystemet. Forskning i disse sygdomme har typisk fokuseret på hjernen, men studier på mus i løbet af de seneste par år har antydet, at mikrobiomet også spiller en rolle i opståen og udviklingen af nogle NDD'er.

"Disse resultater tyder på, at tarmmikrobiomet spiller en vigtig rolle i udviklingen og progressionen af i det mindste nogle neurodegenerative sygdomme," sagde Chris Ellis, ledende forsker i et tværinstitutionelt team af mikrobiologer fra Netellis, University of Tennessee i Knoxville og University of North Carolina i Chapel Hill.

På ASM Microbe, det årlige møde for American Society for Microbiology, præsenterede disse forskere en ny forbindelse mellem en metabolit produceret af tarmmikrober og tre ikke-nukleære desinfektionsmidler (NDD'er) hos mennesker. Deres analyse tyder på, at metabolitten DHPS (2,3-dihydroxypropan-1-sulfonat) kan bidrage til at besvare centrale spørgsmål om, hvordan svovlmetabolismeveje kan forbinde mikrobiomet med disse sygdomme.

DHPS er ikke tidligere blevet påvist hos mennesker, og forskerne bemærkede, at metabolitter produceret af tarmmikrober hos patienter med NDD kan give værdifulde spor til bedre forståelse, hvilket kan føre til forbedrede diagnostiske værktøjer eller endda behandlinger.

I tidligere undersøgelser har forskere fundet ud af, at fæcestransplantationer kan lette Alzheimers-lignende progression hos mus, og når fæcestransplantationer fra mennesker med sygdommen gives til mus, oplever dyrene hukommelsessvækkelse.

Forskerne gennemførte et nyt studie for at bestemme de karakteristiske bakterielle og metaboliske profiler af tarmmikrobiomet hos personer diagnosticeret med en af tre ikke-defektive sygdomme: amyotrofisk lateral sklerose (ALS), Alzheimers sygdom (AD) og Parkinsons sygdom (PD). For at få tidlige sygdomsdata indsamlede de afføringsprøver fra diagnosticerede patienter under deres to første specialistbesøg og sammenlignede resultaterne af disse prøver med prøver indsamlet fra raske personer.

Deres analyse identificerede 19 metaboliske biomarkører for neurodegeneration på tværs af alle tre NDD-grupper; de fandt også 20 unikke markører for ALS, 16 unikke markører for AD og ni unikke markører for PD. Disse fælles biomarkører omfattede metabolitter forbundet med dyshomeostase i svovlmetabolismeveje.

Derudover fandt de i alle tre sygdomsgrupper associationer med de bakterielle taxa Bilophila og Desulfovibrio, som spiller en rolle i syntesen og nedbrydningen af DHPS. Stigningen i Bilophila-niveauer var i overensstemmelse med observationen af, at patienter med AD, ALS og PD havde mindre DHPS i deres afføringsprøver sammenlignet med raske forsøgspersoner.

Bilophila kan nedbryde DHPS til hydrogensulfid, og ophobning af hydrogensulfid er forbundet med mitokondriel dysfunktion, hvilket vides at bidrage til udviklingen af NDD. Hydrogensulfid er forbundet med kendte kendetegn ved NDD, herunder inflammation, oxidativ stress og tarmdysbiose.

Forfatterne antydede, at den nye undersøgelse fremhæver DHPS som et "manglende led" i vores nuværende forståelse af de mekanismer, der forbinder NDD med svovlmetabolisme, mitokondriel dysfunktion og neuroinflammation.