Il flusso alterato degli acidi biliari dal fegato all’intestino rivela il microbioma

npj Biofilm e microbiomi volume 9, numero articolo: 35 (2023) Citare questo articolo

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Attualmente esistono prove che l’alterazione dell’ecosistema intestinale contribuisce allo sviluppo di malattie del fegato, tuttavia i complessi meccanismi coinvolti non sono ancora chiari. Abbiamo indotto la colestasi nei topi mediante legatura del dotto biliare (BDL), rispecchiando il fenotipo di un’ostruzione del dotto biliare, per comprendere come le alterazioni del microbiota intestinale causate da un flusso alterato di acido biliare nell’intestino contribuiscono alla patogenesi e alla progressione della malattia epatica. Abbiamo eseguito il campionamento longitudinale di feci, cuore e fegato utilizzando topi che ricevevano BDL e controlli che ricevevano un'operazione fittizia (ShamOP). È stata eseguita la profilazione metagenomica del fucile utilizzando campioni fecali prelevati prima e il giorno 1, giorno 3 e giorno 7 dopo l'intervento chirurgico e sono stati misurati i profili di citochine e chimica clinica del sangue cardiaco, nonché il profilo degli acidi biliari del fegato. L’intervento BDL ha rimodellato il microbioma dei topi, determinando caratteristiche altamente distinte rispetto allo ShamOP. La nostra analisi dei percorsi del microbioma e delle EC ha rivelato che il BDL riduce la produzione di composti epatoprotettivi nell’intestino, come biotina, spermidina, arginina e ornitina, che erano associati negativamente alle citochine infiammatorie (IL-6, IL-23, MCP- 1). La riduzione del potenziale funzionale del microbiota intestinale nella produzione di tali composti epatoprotettivi è associata alla diminuzione delle specie batteriche benefiche dei generi Anaerotruncus, Blautia, Eubacterium e Lachnoclostridium, nonché all’aumento dei batteri associati alle malattie, ad esempio Escherichia coli e Entercoccus faecalis. I nostri risultati migliorano la nostra conoscenza del triangolo microbioma intestinale-acidi biliari-fegato, che può fungere da potenziale strategia terapeutica per le malattie del fegato.

A livello globale, le malattie del fegato (LD) sono responsabili di oltre due milioni di decessi all'anno, ovvero il 3,5% di tutti i decessi, e sono diventate più diffuse nelle popolazioni che invecchiano1,2. La complessa eziologia della LD comprende diversi fattori di rischio interconnessi, tra cui l’obesità, l’età avanzata e il consumo eccessivo di alcol3. La steatosi epatica non alcolica (NAFLD) è la malattia epatica cronica più comune che colpisce fino al 25% della popolazione in tutto il mondo4. Si tratta di una malattia complessa legata alla disfunzione metabolica, all’alterazione del microbioma intestinale e alla disregolazione immunitaria5,6,7. Sono stati esplorati diversi approcci terapeutici per la NAFLD mirati al metabolismo dell'ospite, al microbiota intestinale e al sistema immunitario8. Tuttavia, a causa della complessa interazione di questi fattori nelle malattie, è necessario un approccio integrato per indagare su tali elementi.

Prove crescenti suggeriscono che il microbiota intestinale influenza lo sviluppo della NAFLD in molteplici modi. La rottura della barriera intestinale, la traslocazione batterica e la risposta infiammatoria nel fegato sono alcuni potenziali meccanismi suggeriti per spiegare come il microbioma intestinale possa influenzare la NAFLD e la steatoepatite non alcolica (NASH)9. Inoltre, i pazienti con NAFLD e NASH hanno mostrato acidi biliari primari e secondari (BA) sierici significativamente più elevati rispetto agli individui sani10. I BA sono metaboliti importanti nelle malattie del fegato11. La regolazione del metabolismo secondario dei BA è una delle funzioni conosciute svolte dal microbiota intestinale. L'aumento della produzione di BA secondari è stato associato all'aumento dei batteri che metabolizzano la taurina e la glicina12,13. Pertanto, un aumento dei BA secondari potrebbe esacerbare la NAFLD.

Tuttavia, è stato riferito che il microbiota regola il recettore del farnesoide X (FXR) tramite BA secondari14. FXR ha un ruolo antinfiammatorio e protegge dalla colestasi, dalla NAFLD e dall'infiammazione del fegato associata alla NASH. Potrebbe essere attivato dai BA secondari acido litocolico e acido desossicolico15,16,17, suggerendo che i BA secondari hanno anche un ruolo protettivo contro la progressione della NAFLD.

0.05). Bray–Curtis distances were calculated to compare the beta diversity between and within groups. The beta diversity at the genus and species level between BDL and ShamOP at baseline had no significant difference (PERMANOVA, P-value > 0.05). However, it was significantly different when comparing the two mice groups on day 1, day 3, and day 7 (except for genus level, which did not reach statistical significance on day 3) (Supplementary Table 2, PERMANOVA, P-value < 0.05). Notably, significant differences were detected at both genus and species levels when comparing BDL-day 0 vs. BDL-day 1 and ShamOP-day 0 vs. ShamOP-day 1, suggesting abdominal incision would promote changes in the microbiota, regardless of the manipulation of the biliary system. Both genus and species composition continued to change significantly on day 3 and day 7 in BDL mice (PERMANOVA, P < 0.05) but not in the ShamOP mice (PERMANOVA, P-value > 0.05) (Fig. 2a, b)./p> 0.05). Even though in the BDL mice, the taxonomy composition continued to change significantly from day 3 to day 7 (Fig. 2a, b), the community functional profile did not follow (Supplementary Table 5, PERMANOVA, P-value > 0.05)./p>90% coverage and 95% identity. We then performed pairwise comparisons of paired-end reads to eliminate potential PCR duplicates, using the criterion of 25 bp that consecutively matched from both ends of the forward and reverse reads. Finally, we trimmed any low-quality terminal regions in each read, defined as consecutive bases with a Phred quality score of <2070./p>