Wpływ albendazolu na mikrobiotę jelitową zagrożonego gatunku małp

Jak przeprowadzono badanie leczenia przeciwpasożytniczego?

Badanie kohortowe przeprowadzone na dziesięciu osobnikach R. brelichi (zagrożonego gatunku małp z rodzaju Rhinopithecus) z ogrodu zoologicznego w Pekinie oceniało wpływ leczenia przeciwpasożytniczego albendazolem na mikrobiotę jelitową i profil metaboliczny tych zwierząt. Protokół obejmował podawanie albendazolu w dawce 10 mg/kg masy ciała przez trzy kolejne dni.

Badana populacja składała się z dziesięciu małp w wieku 2-8 lat, u których pobrano próbki kału przed odrobaczaniem oraz 7 dni po zakończeniu terapii. Zwierzęta były karmione świeżymi liśćmi, warzywami, owocami, gotowanym chlebem kukurydzianym i jajami. Albendazol (200 mg/tabletka) był mieszany z pokarmem i podawany każdej małpie raz dziennie przez trzy kolejne dni.

Jak zmieniła się mikrobiota jelitowa?

Wyniki badania wykazały znaczącą skuteczność terapii przeciwpasożytniczej – liczba jaj pasożytów na gram kału (EPG) zmniejszyła się o 79,89% po leczeniu (z 1472,6 ± 605,6 do 296,1 ± 255,2; p < 0,01). Analizując zmiany w mikrobiocie jelitowej, zaobserwowano istotny wzrost różnorodności bakteryjnej po odrobaczaniu, co odzwierciedlały wyższe wartości wskaźników ACE (p < 0,01) i Shannon (p < 0,05). Analiza PCoA wykazała znaczące różnice w składzie mikrobioty przed i po leczeniu (PERMANOVA: R² = 0,357, p = 0,001; ANOSIM: R = 0,847, p = 0,001), co wskazuje na silny wpływ terapii na ekosystem jelitowy.

Przed odrobaczaniem dominującymi typami bakterii były Bacillota i Bacteroidota, z przeważającym rodzajem UCG 005 z rodziny Oscillospiraceae (10,91%). Po terapii zaobserwowano znaczące wzbogacenie w bakterie z rodzaju Muribaculaceae (11,37%), a także inne bakterie z rzędu Bacteroidales, w tym Bacteroides, Prevotellaceae i Prevotella 9. Jednocześnie wystąpiło znaczące zmniejszenie względnej liczebności bakterii należących do Christensenellaceae, Christensenellaceae R7 group, Oscillospiraceae, UCG 002, UCG 005, Rikenellaceae i Rikenellaceae RC9 gut group.

Szczególnie istotne było zmniejszenie względnej liczebności bakterii z klasy Clostridia po odrobaczaniu, co jest zgodne z wcześniejszymi doniesieniami, że bakterie te mogą wzmacniać obronę gospodarza przed infekcjami pasożytniczymi. Znaczący spadek liczebności Clostridia wraz ze zmniejszeniem EPG wskazuje na skuteczność zastosowanego leczenia.

Analiza korelacji sieci między społecznościami bakteryjnymi wykazała rozległe powiązania między biomarkerami. Bakterie należące do tej samej grupy wykazywały zazwyczaj korelacje dodatnie. Na przykład, Christensenellaceae R7 group wykazywała dodatnią korelację z UCG 002, a UCG 005 była dodatnio skorelowana z Rikenellaceae RC9 gut group. Jednocześnie często występowały ujemne korelacje między biomarkerami różnych grup. Unclassified Muribaculaceae miała najszersze powiązania – była dodatnio skorelowana z Bacteroides, ale ujemnie z Rikenellaceae RC9 gut group i UCG 005.

Jakie zmiany metaboliczne towarzyszyły terapii?

Analiza metabolomiczna z wykorzystaniem UHPLC-Q-TOF-MS/MS zidentyfikowała 1865 metabolitów w próbkach kału, z czego 382 (167 podwyższonych i 215 obniżonych) wykazywało istotne zmiany po odrobaczaniu. Metabolity te były głównie związane z lipidami i cząsteczkami podobnymi do lipidów, w tym prenolowymi lipidami, glicerofosfolipidami, kwasami tłuszczowymi i steroidami. Analiza wzbogacenia ścieżek KEGG wykazała, że zmienione metabolity były głównie zaangażowane w szlaki takie jak transportery ABC, metabolizm fenyloalaniny, metabolizm puryn, biosyntezę ubichinonu i innych chinonów terpenoidowych, metabolizm glicerofosfolipidów oraz metabolizm pirymidyny.

Wyniki analizy ROC wskazały, że wśród zidentyfikowanych różnicowych metabolitów, 96 wykazało wartość AUC przekraczającą 0,9, co sugeruje znaczącą korelację między zmianami tych metabolitów a leczeniem przeciwpasożytniczym. Spośród nich 24 zostały pomyślnie przypisane do szlaków metabolicznych w bazie danych KEGG. Wśród tych 24 metabolitów, 5 było obniżonych, a pozostałe 19 podwyższonych. Ksantozyna, uczestnicząca zarówno w szlaku transporterów ABC, jak i metabolizmie puryn, wykazała imponująco wysoką wartość AUC wynoszącą 0,99. Kwas 1,2-benzenodikarboksylowy, związany ze szlakiem transporterów ABC, miał AUC 0,97. Fenyloetylomina, związana z metabolizmem fenyloalaniny, wykazała AUC 0,91.

Czy mikrobiota współgra z metabolitami?

Analiza korelacji między różnicową mikrobiotą a metabolitami wykazała, że bakterie Christensenellaceae R7 group, których liczebność zmniejszyła się po odrobaczaniu, wykazywały pozytywną korelację z beta-glukuronidem retinylu (forma zapasowa witaminy A) i negatywną korelację z wieloma metabolitami, w tym CDP-choliną, kaempferolem, purpuryną i reiną. Co ciekawe, metabolity o działaniu przeciwpasożytniczym, takie jak kaempferol, 5,7-dihydroksy-3-metoksy-4′-prenyloflawon, purpuryna i reina, były negatywnie skorelowane z Christensenellaceae R7 group, a pozytywnie z Bacteroides i unclassified Muribaculaceae, których względna liczebność znacząco wzrosła po odrobaczaniu.

Bakterie należące do rodziny Muribaculaceae odgrywają kluczową rolę w degradacji złożonych polisacharydów. Ponadto, unclassified Muribaculaceae jest istotna dla łagodzenia stanów zapalnych, poprawy struktury jelit i odporności na infekcje kokcydiami. Jednocześnie, oprócz degradacji polisacharydów roślinnych, Bacteroides ma zdolność transportowania polisacharydu A do komórek odpornościowych, ułatwiając tym samym uwalnianie przeciwzapalnego czynnika IL-10 i pełniąc funkcję immunoprotekcyjną.

Jakie implikacje kliniczne wynikają z badania?

Badanie wykazało, że obniżenie liczebności Christensenellaceae R7 group wywołane przez leczenie przeciwpasożytnicze może w pewnym stopniu zwiększyć zdolność R. brelichi do opierania się infekcjom pasożytniczym. Jednak podczas fazy odrobaczania dodatkowa suplementacja witaminą A i zwrócenie uwagi na hamowanie produkcji CDP-choliny pomoże złagodzić skutki uboczne leczenia.

Wyniki sugerują, że Christensenellaceae wraz z Christensenellaceae R7 group oraz Oscillospiraceae wraz z UCG 002 i UCG 005, należące do Clostridia, mogą służyć jako potencjalne wskaźniki do oceny skuteczności leczenia przeciwpasożytniczego. Ponadto, Bacteroides i unclassified Muribaculaceae mogą być wykorzystywane jako potencjalne probiotyki wspomagające efekt odrobaczania. Aby zmniejszyć skutki uboczne odrobaczania, należy zwrócić uwagę na suplementację witaminy A i hamowanie produkcji CDP-choliny.

Podsumowanie

Badanie przeprowadzone na dziesięciu osobnikach R. brelichi wykazało wysoką skuteczność terapii albendazolem, redukując liczbę jaj pasożytów o 79,89%. Leczenie spowodowało istotny wzrost różnorodności bakteryjnej w jelitach oraz znaczące zmiany w składzie mikrobioty. Po terapii zaobserwowano wzbogacenie w bakterie z rodzaju Muribaculaceae oraz zmniejszenie liczebności bakterii Christensenellaceae i Oscillospiraceae. W profilu metabolicznym zidentyfikowano 382 metabolity wykazujące istotne zmiany, głównie związane z lipidami i ich pochodnymi. Bakterie Christensenellaceae R7 group, Oscillospiraceae wraz z UCG 002 i UCG 005 mogą służyć jako wskaźniki skuteczności leczenia, podczas gdy Bacteroides i Muribaculaceae mogą być wykorzystywane jako probiotyki wspomagające odrobaczanie. Dla zminimalizowania skutków ubocznych terapii zaleca się suplementację witaminy A i kontrolę produkcji CDP-choliny.