pmid: "38201846"
title: "Eficácia de Suplementos Probióticos sobre o Fator Neurotrófico Derivado do Cérebro, Biomarcadores Inflamatórios, Estresse Oxidativo e Função Cognitiva em Pacientes com Demência de Alzheimer: Um Estudo Randomizado, Duplo-Cego e Controlado por Ativo de 12 Semanas."
authors: "Hsu YC, Huang YY, Tsai SY, Kuo YW, Lin JH, Ho HH, Chen JF, Hsia KC, Sun Y"
journal: "Nutrients"
pubdate: "2023 Dec 20"
doi: "10.3390/nu16010016"
source: "PMC Full Text"
Eficácia de Suplementos Probióticos sobre o Fator Neurotrófico Derivado do Cérebro, Biomarcadores Inflamatórios, Estresse Oxidativo e Função Cognitiva em Pacientes com Demência de Alzheimer: Um Estudo Randomizado, Duplo-Cego e Controlado por Ativo de 12 Semanas.
Autores
Hsu YC, Huang YY, Tsai SY, Kuo YW, Lin JH, Ho HH, Chen JF, Hsia KC, Sun Y
Periodico
Nutrients (2023 Dec 20)
Conteudo
Eficácia de Suplementos Probióticos no Fator Neurotrófico Derivado do Cérebro, Biomarcadores Inflamatórios, Estresse Oxidativo e Função Cognitiva em Pacientes com Demência de Alzheimer: Um Estudo Randomizado, Duplo-Cego e Controlado Ativo de 12 Semanas
O papel dos fatores neurotróficos, do estresse oxidativo e da inflamação na patogênese da doença de Alzheimer (DA) tem sido explorado. Estudos em animais relataram os efeitos positivos dos probióticos sobre esses fatores. Alguns estudos clínicos também apoiam o papel potencial dos probióticos na melhora da função cognitiva por meio do eixo intestino-cérebro em idosos. No entanto, estudos clínicos experimentais que avaliam a eficácia de probióticos direcionados aos fatores neurotróficos e biomarcadores inflamatórios, particularmente entre pacientes com DA, ainda são muito limitados. Neste ensaio clínico randomizado, duplo-cego e controlado ativo, utilizamos suplementos probióticos multicepas, incluindo Bifidobacterium longum subsp. infantis BLI-02, B. breve Bv-889, B. animalis subsp. lactis CP-9, B. bifidum VDD088 e Lactobacillus plantarum PL-02 como intervenção. Os participantes foram divididos em um grupo controle ativo (recebeu suplementos probióticos contendo 5 × 10⁷ unidades formadoras de colônias por dia, UFC/dia) e um grupo de tratamento (1 × 10¹⁰ UFC/dia). O teste t de Student foi aplicado como método principal de análise estatística. Após 12 semanas de intervenção, o grupo de tratamento demonstrou um aumento de 36% no fator neurotrófico derivado do cérebro (BDNF) sérico (* p = 0,005), uma redução na IL-1β (* p = 0,041) e um aumento na superóxido dismutase (SOD) antioxidante (* p = 0,012). Nenhuma alteração significativa foi encontrada no grupo controle ativo. Foi observada uma tendência a menor deterioração cognitiva, mas não estatisticamente significativa. Em conclusão, este estudo apresenta evidências que apoiam os benefícios dos probióticos multicepas no aumento do BDNF, na melhora da inflamação e do estresse oxidativo em pacientes com DA.
- Introdução
O envelhecimento populacional é uma preocupação global. De acordo com estimativas da Organização das Nações Unidas, a população mundial com 65 anos ou mais dobrará de 700 milhões em 2019 para 1,5 bilhão até 2050. O envelhecimento pode afetar o sistema nervoso e levar a comprometimentos cognitivos, podendo resultar em demência. A doença de Alzheimer (DA) é a forma mais comum de demência e pode contribuir para 60–70% dos casos. A DA é uma forma irreversível de doença neurodegenerativa que leva ao comprometimento cognitivo, perda de memória e distúrbios na função cerebral, afetando, em última análise, as atividades diárias. É caracterizada pela deposição de placas amiloides, pela fosforilação anormal das proteínas tau associadas à tubulina (TAU) no cérebro e pela degeneração dos neurônios. Sendo a DA a quinta principal causa de morte entre indivíduos com 65 anos ou mais, o ônus econômico do tratamento e cuidado de pacientes com DA é projetado como substancial. Até 2022, o custo projetado do tratamento e cuidado de DA e outras demências nos Estados Unidos é estimado em USD 339,5 bilhões. Medicamentos comumente utilizados na área médica para DA incluem inibidores da acetilcolinesterase (donepezila, rivastigmina, galantamina e tacrina) e o antagonista do receptor N-metil-D-aspartato memantina (usado isoladamente ou em combinação com donepezila), que ajudam a regular a atividade do glutamato no cérebro. Embora esses medicamentos possam proporcionar melhorias temporárias na memória, eles não alteram a progressão da DA.
Nos últimos anos, numerosos estudos destacaram a relação entre a microbiota intestinal humana e as doenças neurodegenerativas. Essa intrincada relação entre o microbioma intestinal e o sistema nervoso central é comumente referida como eixo intestino-cérebro. A disbiose intestinal, um desequilíbrio na comunidade microbiana intestinal, e a ruptura do eixo microbiota-intestino-cérebro acredita-se que contribuam para o desenvolvimento e progressão da DA. Os probióticos, que são cepas benéficas de bactérias consumidas em quantidades suficientes, ganharam atenção por seu potencial para promover uma microbiota intestinal saudável. Seus efeitos se estendem além da saúde digestiva, pois estudos indicam que os probióticos podem restaurar a homeostase da microbiota intestinal e podem ter o potencial de retardar a progressão da DA, especialmente na inflamação e no estresse oxidativo, melhorando assim o declínio cognitivo. O fator neurotrófico derivado do cérebro (BDNF), uma proteína neurotrófica, desempenha um papel crucial no funcionamento dos neurônios em degeneração na DA. Pacientes com DA apresentam níveis séricos de BDNF significativamente mais baixos em comparação com indivíduos saudáveis. Pesquisas sugerem que uma combinação de Lactobacillus e Bifidobacterium pode aumentar efetivamente os níveis de BDNF em indivíduos com distúrbios neurológicos. Um ensaio clínico duplo-cego demonstrou que uma mistura probiótica contendo cepas de Lactobacillus e Bifidobacterium melhorou significativamente os escores cognitivos de pacientes com DA em comparação com um grupo placebo.
Além dos efeitos sobre o BDNF, os probióticos também podem ter outros efeitos benéficos relacionados à inflamação e ao estresse oxidativo que contribuem para a degeneração cerebral. Nosso estudo anterior mostrou que cepas múltiplas de Bifidobacterium e Lactobacillus podem modular ativamente a microbiota intestinal e aumentar os níveis de ácidos graxos de cadeia curta (AGCCs) no soro de camundongos de meia-idade, levando a uma melhora na atividade antioxidante. Além disso, os achados confirmaram os efeitos sinérgicos de cepas probióticas vivas e seus metabólitos no aumento da atividade antioxidante no cérebro, fígado, coração e rins de camundongos de meia-idade.
A maioria dos ensaios clínicos randomizados anteriores que utilizaram probióticos como intervenção foi realizada em idosos residentes na comunidade ou em indivíduos com comprometimento cognitivo leve e demência, sem focar especificamente em pessoas com diagnóstico clínico de DA. A demência pode ser causada por várias etiologias, como lesão cerebral, acidente vascular cerebral, medicamentos ou infecção. A patogênese dessas agressões cerebrais é bastante diferente da DA, dificultando a explicação do mecanismo subjacente à eficácia dos suplementos probióticos para todos os tipos de demência. Além disso, estudos que exploram as evidências da eficácia dos probióticos sobre o BDNF, o estresse oxidativo e os biomarcadores antioxidantes, utilizando delineamentos experimentais em pacientes com DA, são muito limitados.
Com base nas evidências mencionadas e em nosso estudo anterior, selecionamos os probióticos multicepas B. longum subsp. infantis BLI-02, B. breve Bv-889, B. animalis subsp. lactis CP-9, B. bifidum VDD088 e L. plantarum PL-02 como parte da fórmula de intervenção do nosso estudo, os quais podem ter a capacidade de retardar o envelhecimento e reduzir o estresse oxidativo em seres humanos, conforme demonstrado em estudos com animais. O objetivo deste estudo foi avaliar a eficácia desses probióticos no nível de BDNF, nos biomarcadores de estresse oxidativo e inflamação, e na função cognitiva em pacientes com diagnóstico clínico de DA. Adicionalmente, analisamos as alterações na microbiota intestinal antes e após um período de intervenção de 12 semanas.
- Materiais e Métodos
Este estudo, conduzido de 2020 a 2022, foi um ensaio clínico duplo-cego, randomizado e controlado ativo, avaliando os efeitos da intervenção com probióticos multicepas em pacientes com DA. O ensaio clínico recebeu aprovação do comitê de revisão institucional do Hospital En Chu Kong (ECKIRB1080701) e foi registrado no site de ensaios clínicos dos EUA sob o número NCT05145881. Todos os pacientes ou seus familiares forneceram consentimento informado por escrito antes de participar.
2.1. Participantes
Para serem elegíveis para inclusão, os participantes precisavam ter entre 50 e 90 anos de idade e atender aos critérios clínicos baseados em qualquer um dos seguintes: os critérios do Manual Diagnóstico e Estatístico de Transtornos Mentais, Quinta Edição (DSM-V); os critérios do Instituto Nacional de Distúrbios Neurológicos e Comunicativos e Derrame e da Associação de Doença de Alzheimer e Distúrbios Relacionados (NINCDS-ADRDA Alzheimer’s Criteria); os critérios do Instituto Nacional de Envelhecimento e da Associação de Alzheimer (NI-AAA) (2011). Foram inscritos pacientes com demência leve a moderada, cujos testes mentais, incluindo pontuações no Taiwanese Mini-Exame do Estado Mental (MMSE) variando de 10 a 25 e pontuações na Avaliação Clínica de Demência (CDR) de 0,5, 1 ou 2. Vários critérios foram aplicados para excluir causas de demência diferentes da doença de Alzheimer. Pacientes com deficiência de vitamina B12, anormalidades na função tireoidiana, teste sorológico de sífilis positivo, disfunção metabólica, hepática ou renal grave, conforme avaliado por exame de sangue, foram excluídos. Além disso, indivíduos com outras causas potenciais de demência, como histórico de traumatismo craniano grave, tumores cerebrais, epilepsia ou infecção do sistema nervoso central, não foram incluídos. Pacientes que haviam tomado medicamentos imunossupressores, esteroides, antibióticos ou recebido quimioterapia nas duas semanas anteriores também foram excluídos. Além disso, indivíduos com transtornos psiquiátricos ou depressão grave, indivíduos diagnosticados com parkinsonismo, dependência de álcool, abuso de substâncias ou que haviam consumido produtos probióticos no último mês não foram incluídos. Todos os participantes foram submetidos a tomografias computadorizadas ou ressonância magnética do cérebro para excluir outras causas de demência, como demência vascular, hidrocefalia ou outras lesões cerebrais.
2.2. Cepas Probióticas
Todas as cepas probióticas utilizadas neste estudo foram obtidas da Glac Biotech Co., Ltd. (Tainan, Taiwan). As cepas probióticas, incluindo B. longum subsp. infantis BLI-02, B. breve Bv-889 e B. animalis subsp. lactis CP-9, foram isoladas do leite materno. B. bifidum VDD088 foi isolada do intestino de bebês saudáveis. Além disso, L. plantarum PL-02 foi isolada da amostra fecal de Wei-Ling Chen, a renomada medalhista de ouro no levantamento de peso feminino nas Olimpíadas de 2008.
2.3. Intervenção e Medições
Todos os participantes foram alocados aleatoriamente ao grupo controle ativo ou ao grupo de tratamento. Cada grupo contou com 20 participantes, que foram instruídos a armazenar as cápsulas probióticas em condições de refrigeração e a tomar uma cápsula diariamente por um período de 12 semanas. Para garantir a adesão ao tratamento, avaliações de adesão foram realizadas duas vezes durante o período do estudo. As cápsulas probióticas do grupo de tratamento continham 1 × 10¹⁰ UFC/cápsula, enquanto as cápsulas probióticas do grupo controle ativo continham 5 × 10⁷ UFC/cápsula. Cada cápsula era composta por uma combinação de cinco cepas probióticas, nomeadamente BLI-02, Bv-889, CP-9, VDD088 e PL-02, misturadas em proporções iguais (1:1:1:1:1). Durante a avaliação inicial, os participantes foram submetidos a uma avaliação abrangente que incluía informações demográficas, dados antropométricos, questionários clínicos, exames de sangue e coleta de fezes. Após o período de intervenção de 12 semanas, os participantes foram submetidos ao mesmo conjunto de testes anterior.
No estudo, as medidas incluíram alterações no BDNF e várias avaliações sanguíneas, incluindo citocinas, cortisol, enzimas antioxidantes e peróxidos. Além disso, o estudo envolveu o uso de questionários, incluindo o MMSE, a Escala de Avaliação da Doença de Alzheimer – Subescala Cognitiva (ADAS-Cog), CDR e a Escala de Atividades da Vida Diária (ADL) como parte da avaliação cognitiva. Ademais, o sequenciamento de nova geração (NGS) foi utilizado para analisar alterações na composição da microbiota intestinal.
Para garantir uma avaliação imparcial, os resultados das avaliações, bem como quaisquer eventos adversos, foram avaliados por um médico independente que não tinha conhecimento do grupo de estudo ao qual os pacientes foram alocados.
2.3.1. Avaliação dos Parâmetros Bioquímicos
Amostras de sangue foram coletadas de pacientes com DA e utilizadas para analisar BDNF, níveis de citocinas (IL-1β e IL-10), cortisol e atividades oxidativas (superóxido dismutase (SOD), malondialdeído (MDA) e conteúdo de carbonilação de proteínas (PCC)), antes e após uma intervenção probiótica de 12 semanas. A quantificação do BDNF sérico, IL-1β e IL-10 foi realizada utilizando kits de ensaio de imunoabsorção enzimática (ELISA) (BioLegend, Inc., San Diego, CA, EUA). Os níveis séricos de cortisol foram determinados utilizando ROCHE Cobas E601/Beckman DxC 800 (Beckman Coulter Inc., Brea, CA, EUA). Além disso, os níveis séricos de SOD, MDA e PCC foram medidos utilizando kits de ensaio, seguindo o protocolo descrito pela Cayman Chemical (Ann Arbor, MI, EUA). Subsequentemente, as amostras foram medidas utilizando um leitor de ELISA (CLARIOstar® Plus, BMG Labtech, Ortenberg, Alemanha).
2.3.2. Avaliação da Função Cognitiva e da Vida Diária
O MEEM, avaliando orientação temporal, orientação espacial, registro, atenção e cálculo, evocação, linguagem, repetição e compreensão de instruções complexas, fornece uma pontuação total variando de 0 a 30, sendo que uma pontuação mais alta indica melhor função cognitiva. O CDR é determinado por meio de entrevistas com os familiares ou principais cuidadores dos participantes. O CDR contém seis domínios para avaliar memória, orientação, julgamento e resolução de problemas, relações comunitárias, lar e passatempos, e cuidados pessoais. A pontuação do CDR varia de 0 (sem demência) a 3 (demência grave). O ADAS-Cog fornece uma avaliação abrangente cobrindo vários domínios, incluindo recordação de palavras, nomeação de objetos e dedos, seguir comandos, praxia construtiva, praxia ideacional, orientação, tarefa de reconhecimento de palavras, lembrar instruções do teste, linguagem falada, compreensão e busca de palavras. O ADAS-Cog produz uma pontuação total variando de 0 a 70, sendo que uma pontuação mais alta indica pior função cognitiva. O teste AVD avalia tarefas essenciais necessárias para o funcionamento diário com 23 itens compreendendo 6 itens de atividades básicas da vida diária e 17 itens de atividades instrumentais da vida diária. A escala produz uma pontuação total variando de 0 a 78, com pontuações mais baixas indicando maior dependência e desafios na vida diária. Essas avaliações foram realizadas por um psicólogo clínico certificado antes e após a intervenção.
2.3.3. Extração de DNA Fecal e Análise de NGS
Amostras fecais foram coletadas dos participantes usando o tubo de coleta fecal na semana 0 e na semana 12, e imediatamente armazenadas a −80 °C. O DNA bacteriano foi extraído das amostras fecais, que foram aquecidas até a temperatura ambiente, usando o QIAamp Fast DNA Stool Mini Kit (Qiagen, Hilden, Alemanha) com certas modificações no protocolo padrão. A amostra fecal foi submetida à centrifugação a 13.200 rpm por 10 min para eliminar o tampão de armazenamento, seguida de lise usando tampão Inhibit EX. Após homogeneização, proteinase K e etanol foram adicionados à amostra para obter o sobrenadante processado. Subsequentemente, o sobrenadante foi submetido à lavagem com uma coluna de centrifugação QIAamp e eluição com tampão de eluição. A concentração do DNA extraído foi avaliada usando NanoDrop 2000 (Thermo Fisher Scientific Inc., Waltham, MA, EUA), e uma diluição de 10× foi realizada com tampão de eluição.
A biblioteca do microbioma intestinal foi gerada utilizando a região padrão V3–V4 do gene 16S rRNA. A amplificação por reação em cadeia da polimerase (PCR) foi realizada com KAPA HiFi HotStart ReadyMix (Roche, Basileia, Suíça), e os produtos de PCR resultantes foram purificados usando esferas magnéticas AMPure XP (Beckman Coulter Inc., Brea, CA, EUA). A qualidade e a quantidade dos produtos de PCR amplificados foram avaliadas utilizando um Fragment Analyzer (Advanced Analytical, Orangeburg, NY, EUA) e um Qubit 3.0 Fluorometer (Thermo Fisher Scientific Inc., Waltham, MA, EUA), respectivamente. Subsequentemente, a biblioteca construída foi sequenciada em uma plataforma MiSeq (Illumina, San Diego, CA, EUA) com leituras pareadas (2 × 301 nt). Cada amostra foi sequenciada para gerar pelo menos 100.000 leituras.
Após a aquisição dos dados, as leituras pareadas brutas foram submetidas a trimming de acordo com o banco de dados GreenGene Versão 13.8. Subsequentemente, as leituras que atenderam com sucesso aos filtros de qualidade foram alocadas em unidades taxonômicas operacionais (OTUs) com base em um limiar de similaridade de 97%. Sequências que apareceram como singletons ou não conseguiram mapear para o banco de dados foram removidas do conjunto de dados. A classificação taxonômica foi então realizada após a anotação das OTUs. Foram empregados a diversidade alfa, a diversidade beta e os 7 filos principais. A análise de diversidade alfa (Chao1) avaliou a complexidade das espécies dentro de cada amostra, enquanto a análise de diversidade beta (Bray–Curtis) avaliou as distinções entre as comunidades microbianas.
2.4. Análise Estatística
A distribuição por sexo, conforme indicado pelos números, foi analisada utilizando o teste qui-quadrado de Pearson. As variáveis contínuas foram apresentadas como média ± desvio padrão ou razão de chances (OR) com um intervalo de confiança de 95% e foram avaliadas utilizando o teste t de Student com IBM SPSS Statistics Versão 22.0 (IBM Co., Armonk, NY, EUA). Significância estatística foi definida como um valor de p menor que 0,05.
3. Resultados
3.1. Recrutamento de Participantes
Um total de 40 participantes com DA que passaram pela triagem foram inscritos neste estudo no Hospital En Chu Kong. Todos os participantes faziam uso concomitante de medicamentos, incluindo inibidores da acetilcolinesterase (donepezila ou rivastigmina) e/ou o antagonista do receptor de N-metil-D-aspartato, memantina, como tratamento padrão para a DA. Todos foram designados aleatoriamente para o grupo de controle ativo (N = 20) ou para o grupo de tratamento (N = 20) durante a fase de alocação. Em cada grupo, quatro participantes que foram perdidos no acompanhamento devido a recusa de tratamento/retirada do consentimento (dois pacientes), motivos administrativos/outros (um paciente) e violação do protocolo (um paciente), resultando em cada grupo composto por dezesseis participantes que concluíram com sucesso o ensaio e tiveram dados completos para análise (Figura 1). A idade média para o grupo de controle ativo e o grupo de tratamento foi de 75,8 ± 7,3 e 75,4 ± 8,0 (p = 0,872), respectivamente. A proporção de gênero (feminino/masculino) no grupo de controle ativo foi de 8/8, e no grupo de tratamento foi de 12/4 (p = 0,144). Idade e gênero não apresentaram diferenças estatisticamente significativas entre os grupos de controle ativo e tratamento.
3.2. Níveis de BDNF
A DA é uma condição multifacetada, sendo o BDNF apenas um dos vários fatores cujos níveis estão potencialmente relacionados ao desenvolvimento da DA. O nível sérico de BDNF em pacientes com DA foi considerado mais baixo do que em indivíduos saudáveis. Após uma intervenção de 12 semanas, os níveis de BDNF no grupo de controle ativo não mostraram uma alteração significativa. No entanto, observou-se que os níveis de BDNF no grupo de tratamento aumentaram significativamente de um valor basal de 7115,1 ± 4461,9 pg/mL para um valor final de 9678,5 ± 6652,9 pg/mL, com ** p = 0,005. Além disso, a alteração relativa nos níveis de BDNF no grupo de tratamento exibiu um aumento significativo, em comparação com o grupo de controle ativo (136,3% vs. 98,5%, * p = 0,049, Figura 2).
3.3. Biomarcadores Inflamatórios, Níveis de Cortisol e Capacidade Antioxidante
Nos mecanismos patológicos das doenças neurodegenerativas, o processo inflamatório tem sido reconhecido como um fator significativo na DA. A IL-1β funciona como uma citocina pró-inflamatória, e a IL-10 suprime efetivamente a produção de citocinas inflamatórias. Na Figura 3A, os níveis de IL-1β no grupo de tratamento apresentaram redução significativa após a intervenção de 12 semanas (de 2,7 ± 1,2 para 2,5 ± 1,2 pg/mL, * p = 0,041). Não houve alteração significativa no grupo controle ativo. Quanto à variação relativa (fold change) da IL-1β, foi encontrada uma diferença significativa entre esses dois grupos (106,1% vs. 90,7%, * p = 0,043). Na Figura 3B, os níveis de IL-10 não mostraram alteração significativa ao comparar o basal e o ponto final tanto no grupo controle ativo quanto no grupo de tratamento, e também não foi observada diferença significativa entre esses dois grupos com base na variação relativa dos níveis. Além disso, o cortisol pode potencializar os efeitos tóxicos das citocinas pró-inflamatórias no hipocampo, promovendo assim o desenvolvimento patológico da DA. Não foram observadas alterações significativas nos níveis de cortisol após a intervenção tanto no grupo controle ativo quanto no grupo de tratamento. A variação relativa da diminuição do cortisol foi significativamente maior no grupo de tratamento em comparação com o grupo controle ativo (119,4% vs. 94,3%, * p = 0,039, Figura 3C). Achados semelhantes foram encontrados em relação à eficácia dos probióticos do estudo sobre a MDA e a atividade da PCC. A MDA, um subproduto da peroxidação lipídica, e a PCC, um indicador de oxidação proteica, foram ambas estabelecidas como associadas ao envelhecimento e à DA. Embora não tenha sido encontrada diminuição significativa nesses biomarcadores oxidativos na comparação entre os níveis séricos basais e finais, as variações relativas da diminuição do cortisol foram significativamente maiores no grupo de tratamento do que no grupo controle ativo (MDA, 120,4% vs. 89,8%, * p = 0,046, Figura 3D; PCC, 115,0% vs. 85,9%, * p = 0,043, Figura 3E). O estresse oxidativo, causado por um desequilíbrio entre espécies reativas de oxigênio (ERO) e antioxidantes, desempenhou um papel fundamental na progressão da DA. Na Figura 3F, a atividade antioxidante da SOD no grupo de tratamento aumentou significativamente do basal de 1,3 ± 0,3 para 1,6 ± 0,6 U/mL (* p = 0,012) após a intervenção. Além disso, a variação relativa da atividade da SOD foi significativamente maior no grupo de tratamento, em comparação com o grupo controle ativo (100,6% vs. 126,1%, * p = 0,040).
3.4. Função Cognitiva
Os escores dos testes cognitivos (ADAS-Cog, MMSE, ADL e CDR) dos grupos controle ativo e tratamento durante a intervenção foram apresentados na Tabela 1. Não houve diferenças significativas nessas quatro escalas de avaliação desde o início até o final da intervenção de 12 semanas dentro do grupo. Adicionalmente, a alteração de dobra dos escores não mostrou diferença significativa entre o grupo controle ativo e o grupo probiótico (dados não mostrados): ADAS-Cog (105,4 ± 23,7 vs. 105,5 ± 27,5, p = 0,988); MMSE (101,8 ± 11,9 vs. 101,1 ± 12,9, p = 0,807); ADL (101,2 ± 11,6 vs. 95,8 ± 22,5, p = 0,400); CDR (112,5 ± 46,5 vs. 100,0 ± 31,6, p = 0,381). Para avaliar a influência potencial da idade e do sexo nos efeitos dos suplementos probióticos na progressão da DA, foi realizada uma análise segmentada. A não deterioração foi definida como um aumento ou manutenção dos escores no MMSE e ADL, ou uma diminuição ou manutenção dos escores no ADAS-Cog e CDR após a intervenção. Os ORs ajustados por idade e sexo para ADAS-Cog (ORs = 0,9, IC 95% = 0,2 a 4,1, p = 0,846), MMSE (ORs = 1,1, IC 95% = 0,2 a 5,0, p = 0,910), ADL (ORs = 2,3, IC 95% = 0,4 a 12,8, p = 0,330) e CDR (ORs = 6,0, IC 95% = 0,5 a 76,9, p = 0,169) são apresentados na Figura 4. Em cada escala de avaliação, embora não tenha havido diferença significativa nos ORs, o grupo de tratamento exibiu uma preferência pela não deterioração em pacientes com DA.
3.5. Alterações na Composição da Microbiota Intestinal
Para elucidar se a suplementação com probióticos afeta a composição da microbiota intestinal em pacientes com DA, os índices de abundância bacteriana Chao1 (índice de diversidade α) e a similaridade de agrupamento avaliada por Bray–Curtis (índice de diversidade β) foram analisados no início e após uma intervenção de 12 semanas. No entanto, não foram observadas diferenças significativas no índice Chao1 (Figura 5A, p = 0,530) e na similaridade de Bray–Curtis (Figura 5B, p = 0,607) dentro dos grupos controle ativo e tratamento. As composições microbianas dos sete filos mais abundantes foram comparadas em pacientes com DA antes e após a intervenção (Figura 5C). Após a intervenção de 12 semanas, o grupo de tratamento experimentou um aumento na abundância de Bifidobacterium (1,3% para 3,9%, p = 0,317), Lactobacillus (0,1% para 0,3%, p = 0,354), Ruminococcus (2,9% para 4,8%, p = 0,286), Clostridium (4,6% para 6,4%, p = 0,321) e Akkermansia (0,9% para 1,0%, p = 0,934) ao nível de gênero. Por outro lado, a presença de Megamonas (4,8% para 1,5%, p = 0,213) diminuiu no grupo de tratamento.
4. Discussão
A DA é uma doença neurodegenerativa que resulta em declínio da função cognitiva e, até o momento, não há tratamento curativo. Neste estudo, observamos um aumento significativo nos níveis séricos de BDNF, uma diminuição do nível da citocina inflamatória IL-1β, bem como um aumento da atividade antioxidante da SOD no grupo de tratamento após uma intervenção de 12 semanas em pacientes com DA. Além disso, foi encontrado um benefício maior no grupo que recebeu uma dose alta de suplementos probióticos do que no grupo de dose baixa. Até onde sabemos, este é o primeiro ensaio clínico randomizado, duplo-cego e controlado por ativo sobre a eficácia de suplementos probióticos com foco específico no BDNF, bem como em vários biomarcadores inflamatórios e antioxidantes, na população-alvo que já foi clinicamente diagnosticada com demência de Alzheimer.
O BDNF desempenha um papel fundamental na regulação da transmissão sináptica, na promoção da plasticidade neuronal e na prevenção da neuroinflamação e da apoptose neuronal. O BDNF sérico é um indicador biológico da função cognitiva em idosos. O nível sérico de BDNF em pacientes com DA foi encontrado mais baixo do que em indivíduos saudáveis. Leyhe et al. relataram que, após 15 meses de tratamento com donepezila, os níveis séricos de BDNF em pacientes com DA podem ser aumentados e não apresentam diferença significativa em comparação com indivíduos saudáveis. Kang et al. observaram que o exercício aquático consistente em mulheres idosas nos estágios iniciais do envelhecimento pode elevar a expressão de BDNF, contribuindo para a preservação e melhora da função cognitiva. Isso elucida a importância de medidas anti-envelhecimento precoces e do exercício na promoção da produção de fatores neurotróficos. Os probióticos, seja utilizados como aditivos alimentares ou microrganismos de fermentação, gradualmente se tornaram um suplemento comum para a vida e saúde das pessoas. Foi relatado que o consumo oral de Lactobacillus plantarum DW2009 pode elevar os níveis de BDNF no soro, contribuindo para a melhora da função cognitiva. Coincidentemente, um estudo clínico focado em idosos residentes na comunidade também confirmou que o aumento significativo no BDNF sérico é evidente após 12 semanas de consumo de probióticos. Neste estudo, observamos um aumento significativo nos níveis séricos de BDNF no grupo de tratamento após a intervenção de 12 semanas, e a mudança relativa (fold change) no BDNF é maior do que no grupo de controle ativo. Isso sugere que os suplementos probióticos podem melhorar a expressão de BDNF e podem ter o potencial de melhorar a função cognitiva em pacientes com DA.
Citocinas pró-inflamatórias desempenham um papel significativo em lesões do sistema nervoso central e doenças neurodegenerativas, incluindo a DA. O processo inflamatório do sistema imunológico pode levar ao desenvolvimento de doenças neurodegenerativas por meio da fosforilação excessiva da proteína TAU. Pesquisas indicam uma relação bidirecional entre a expressão do BDNF e a regulação da neuroinflamação, e que a IL-1β pode reduzir a atividade do BDNF por meio da via PI3-K, diminuindo assim as capacidades neuroprotetoras do BDNF. Níveis elevados da citocina pró-inflamatória IL-1β foram observados nos cérebros de pacientes com DA. Nossos dados indicam que os suplementos probióticos demonstraram reduzir a IL-1β em comparação com o grupo controle ativo. Pode-se sugerir que os probióticos podem regular o fator inflamatório IL-1β, levando ao aumento do BDNF sérico.
O cortisol é um hormônio que se acredita regular o estresse crônico, e sabe-se que os níveis de cortisol são mais elevados em pacientes com DA, o que pode ser um fator de risco para a degeneração cognitiva. Uma mistura probiótica de Lactobacillus e Bifidobacterium pode reduzir efetivamente os níveis de cortisol e modificar metabólitos cerebrais em ratos idosos. Neste estudo, embora os níveis de cortisol não tenham apresentado alterações significativas durante a intervenção, a variação relativa (fold change) da redução do cortisol no grupo de tratamento foi maior do que no grupo controle ativo.
O estresse oxidativo está intimamente relacionado à DA, pois promove o acúmulo da proteína β-amiloide (Aβ), um marco da patogênese da DA. As espécies reativas de oxigênio também alteram as moléculas lipídicas neuronais, levando a mudanças nas propriedades da membrana e à formação de subprodutos da peroxidação lipídica, como o 4-hidroxinonenal ou o MDA. Os processos de oxidação também afetam as proteínas, adicionando grupos carbonila. Pacientes com DA frequentemente exibem níveis elevados de peroxidação lipídica e carbonilas proteicas, indicando aumento do estresse oxidativo. Suplementos probióticos demonstraram reduzir a inflamação, aumentar a SOD e diminuir o estresse oxidativo. Kaushal e Kansal observaram uma redução significativa no PCC plasmático em camundongos com 12 meses de idade após a administração de Dahi probiótico contendo Lactobacillus acidophilus e Bifidobacterium bifidum por um período de 4 meses. Da mesma forma, nosso estudo anterior mostrou que suplementos probióticos reduziram os níveis de MDA no cérebro de modelos de camundongos idosos. Considerando esses achados, probióticos específicos demonstram capacidades antioxidantes robustas e eficazes. Uma combinação probiótica multicepas contendo BLI-02, Bv-889, CP-9, VDD088 e PL-02 foi identificada como uma combinação probiótica antioxidante abrangente. Os resultados do presente estudo corroboram as evidências dos probióticos no aumento da atividade da SOD e na redução de marcadores de peroxidação, como MDA e PCC, após uma intervenção de 12 semanas em pacientes com DA.
Pesquisas indicaram que a suplementação com Bifidobacterium breve MCC1274 por 24 semanas pode melhorar a função cognitiva e inibir a progressão da atrofia cerebral em pacientes idosos com comprometimento cognitivo leve (CCL). Neste estudo, embora não tenha havido melhorias significativas na função cognitiva avaliada por ADAS-Cog, MEEM, AVD e CDR após a intervenção de 12 semanas, os escores do grupo de tratamento mostraram uma tendência de redução da taxa de agravamento dos sintomas da DA. Um período curto de intervenção e um tamanho amostral pequeno são provavelmente algumas das razões para os resultados clinicamente não significativos. Mais ensaios clínicos randomizados com maior tempo de administração são necessários para confirmar o efeito de probióticos em pacientes com DA.
A relação entre a microbiota intestinal e a doença de Alzheimer não é totalmente compreendida. Um desequilíbrio na microbiota intestinal pode levar à redução dos níveis de BDNF no hipocampo e no mesencéfalo cortical, potencialmente induzindo comprometimento cognitivo através do eixo intestino-cérebro. Múltiplos relatos mostraram que a diversidade bacteriana está diminuída em pacientes com DA, com reduções de Firmicutes e Bifidobacterium, e um aumento de Bacteroidetes. Além disso, observa-se um aumento de Actinobacteria. Pesquisas sugerem que níveis mais elevados de Clostridium estão associados a um melhor desempenho cognitivo. Bactérias produtoras de butirato, como Ruminococcus e Clostridium, demonstraram metabolizar carboidratos não processados, resultando na geração de ácidos graxos de cadeia curta (AGCCs) e ácido lático no intestino. Acredita-se também que os AGCCs modulam os efeitos do BDNF no sistema nervoso central. Esse processo metabólico favorece a proliferação de Lactobacillus e Bifidobacterium. Outro estudo indicou que Akkermansia retardou as alterações patológicas no cérebro de camundongos modelo de DA e aliviou o comprometimento da memória e aprendizado espacial. Em nosso estudo anterior, observamos que a suplementação probiótica aumentou os níveis de Bifidobacterium, Lactobacillus e Akkermansia na microbiota intestinal de camundongos envelhecidos. O presente estudo revelou que a microbiota intestinal do grupo de tratamento apresentou pequenas alterações nos níveis de gênero de Bifidobacterium, Lactobacillus, Ruminococcus, Clostridium e Akkermansia, todos aumentados, enquanto Megamonas diminuiu. No entanto, essas alterações nos níveis de filo e gênero não foram significativamente diferentes após a intervenção de 12 semanas, e a diversidade alfa e beta entre o controle ativo e os grupos de tratamento após a intervenção não mostrou diferenças significativas. Vários fatores podem afetar a microbiota humana, como dieta, ambiente, medicação e humor. O pequeno número de participantes também pode levar a um resultado não significativo desta intervenção de curto prazo.
O presente estudo não está isento de limitações. Primeiro, o diagnóstico de DA em nossos participantes foi baseado no DSM-V, nos Critérios de Alzheimer do NINCDS-ADRDA ou nas diretrizes do NI-AAA de 2011, sem confirmação por biomarcadores de DA. De acordo com a diretriz atualizada do NI-AAA em 2018, o diagnóstico de DA tem se direcionado para uma definição biológica nos últimos anos. Indivíduos com evidência de depósitos cerebrais de placas amiloides proteicas anormais ou TAU, encontrados por meio de tomografia por emissão de pósitrons ou exame do líquido cefalorraquidiano ou sangue, podem ser diagnosticados com DA. Sejam pré-clínicos ou sintomáticos, a DA é baseada na presença de comprometimento cognitivo. Quando este estudo começou a recrutar pacientes em 2020, não utilizamos esses biomarcadores de DA para fazer o diagnóstico, apesar de todos os participantes deste estudo terem sido submetidos a uma avaliação médica abrangente, incluindo apresentação clínica típica, teste mental, exame de sangue e neuroimagem para excluir outras doenças demenciais. Sem a confirmação de um biomarcador de DA (imagem ou fluido), o diagnóstico de DA foi realizado por neurologistas investigadores de acordo com os critérios mencionados, mas que não atendiam totalmente às diretrizes atualizadas do NI-AAA de 2018. Em segundo lugar, nossa última avaliação foi realizada na semana 12, sem um acompanhamento das alterações subsequentes dos micróbios após os participantes interromperem o uso dos probióticos do estudo. Para uma melhor exploração da eficácia desses suplementos probióticos, são necessários estudos futuros com maior duração de acompanhamento e avaliação repetida dos micróbios fecais após os pacientes terem concluído a ingestão do suplemento.
- Conclusões
Os achados deste ensaio clínico, mesmo com um curto período de intervenção em um pequeno tamanho amostral da população-alvo, fornecem evidências dos impactos positivos dos probióticos em pacientes com DA. Concluímos que, com doses suficientes e uma formulação adequada de suplementação probiótica, o BDNF sérico pode ser aumentado juntamente com uma redução do estresse oxidativo e um aumento nos antioxidantes entre pacientes com demência que já foram clinicamente diagnosticados com DA. Os probióticos podem ter benefícios potenciais para retardar o declínio da função cognitiva em pacientes com DA sintomáticos. Estudos adicionais com maior tamanho amostral e durações de intervenção mais longas são necessários para confirmar o benefício clínico dos probióticos.
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Contribuições dos Autores
Y.-C.H.: Elaboração do rascunho original, análise de dados. Y.-Y.H.: Metodologia, visualização de dados. S.-Y.T.: Desenho do projeto. Y.-W.K.: Metodologia, administração do projeto. J.-H.L.: Metodologia, análise de dados. H.-H.H.: Supervisão, administração do projeto. J.-F.C.: Revisão, recursos. K.-C.H.: Recursos. Y.S.: Inclusão de pacientes, revisão e edição do manuscrito. Todos os autores leram e concordaram com a versão publicada do manuscrito.
Declaração do Comitê de Revisão Institucional
Este ensaio foi conduzido de acordo com a Declaração de Helsinque. Antes de iniciar o estudo, o consentimento informado foi obtido de todos os pacientes. A pesquisa recebeu aprovação do Comitê de Revisão Institucional do Hospital En Chu Kong (ECKIRB1080701) e foi registrada no site de ensaios clínicos dos EUA ( (acessado em 8 de junho de 2023)) sob o número NCT05145881.
Declaração de Consentimento Informado
O consentimento informado foi obtido de todos os sujeitos inscritos no estudo.
Declaração de Disponibilidade de Dados
Os conjuntos de dados utilizados e/ou analisados durante o estudo atual estão disponíveis com o autor correspondente mediante solicitação razoável.
Conflitos de Interesse
O financiador Glac Biotech Co., Ltd. forneceu suporte financeiro na forma de salários para Y.-C.H., Y.-Y.H., S.-Y.T., Y.-W.K., J.-H.L., H.-H.H., J.-F.C. e K.-C.H., mas não teve nenhum papel adicional no desenho do estudo, coleta e análise de dados, decisão de publicar ou preparação do manuscrito.
Referências
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Fatos e números da doença de Alzheimer de 2023
Efeitos de donepezila, galantamina e rivastigmina em 938 pacientes italianos com doença de Alzheimer: Um estudo prospectivo e observacional
Memantina: Um antagonista do receptor NMDA que melhora a memória pela restauração da homeostase no sistema glutamatérgico — Pouca ativação é ruim, muita é ainda pior
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Documento de consenso de especialistas. Declaração de consenso da Associação Científica Internacional para Probióticos e Prebióticos sobre o escopo e uso apropriado do termo probiótico
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Níveis Séricos Diminuídos do Fator Neurotrófico Derivado do Cérebro (BDNF) em Pacientes com Doença de Alzheimer (DA): Uma Revisão Sistemática e Meta-Análise
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Probiotic and selenium co-supplementation, and the effects on clinical, metabolic and genetic status in Alzheimer’s disease: A randomized, double-blind, controlled trial
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Ensaio Clínico Randomizado Examinando o Impacto da Suplementação com Probiótico Lactobacillus rhamnosus GG no Funcionamento Cognitivo em Adultos de Meia-Idade e Idosos
Probiótico Bifidobacterium breve na Melhora das Funções Cognitivas de Idosos com Suspeita de Comprometimento Cognitivo Leve: Um Ensaio Clínico Randomizado, Duplo-Cego, Controlado por Placebo
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Efeitos do Lactiplantibacillus plantarum OLL2712 na Função de Memória em Idosos com Declínio de Memória: Um Ensaio Clínico Randomizado Controlado por Placebo
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Eficácia dos probióticos na cognição e em biomarcadores de inflamação e estresse oxidativo em adultos com doença de Alzheimer ou comprometimento cognitivo leve — Uma meta-análise de ensaios clínicos randomizados
Probióticos para a Doença de Alzheimer: Uma Revisão Sistemática
Validando o indicador de gravidade proposto para transtorno de personalidade no manual diagnóstico e estatístico de transtornos mentais, 5ª edição
Diagnóstico clínico da doença de Alzheimer: Relatório do Grupo de Trabalho NINCDS-ADRDA* sob os auspícios da Força-Tarefa do Departamento de Saúde e Serviços Humanos sobre a Doença de Alzheimer
O diagnóstico de demência devido à doença de Alzheimer: Recomendações dos grupos de trabalho do National Institute on Aging e da Alzheimer’s Association sobre diretrizes diagnósticas para a doença de Alzheimer
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Um inventário para avaliar atividades da vida diária para ensaios clínicos na doença de Alzheimer. O Estudo Cooperativo da Doença de Alzheimer
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O suplemento dietético de longa duração com múltiplas espécies de Lactobacillus e Bifidobacterium melhora a memória e altera metabólitos cerebrais regionais em ratos de meia-idade
Hipótese do estresse oxidativo na doença de Alzheimer
A hipótese do estresse oxidativo na doença de Alzheimer
Os antioxidantes plasmáticos estão igualmente depletados no comprometimento cognitivo leve e na doença de Alzheimer
Bases moleculares do tratamento da doença de Alzheimer com antioxidantes: Prevenção do estresse oxidativo
Defesas antioxidantes e marcadores de estresse oxidativo em eritrócitos e plasma de pacientes idosos com Alzheimer normalmente nutridos
Efeitos de probióticos, prebióticos e simbióticos na expressão de RNA mensageiro de caveolina-1, NOS e genes reguladores do estresse oxidativo no íleo terminal de ratos neonatos alimentados com fórmula
O Dahi probiótico contendo Lactobacillus acidophilus e Bifidobacterium bifidum alivia o estresse oxidativo causado pela idade e melhora a expressão de biomarcadores de envelhecimento em camundongos
Efeito do Probiótico Bifidobacterium breve na Melhora da Função Cognitiva e na Prevenção da Atrofia Cerebral em Pacientes Idosos com Suspeita de Comprometimento Cognitivo Leve: Resultados de um Ensaio Randomizado, Duplo-Cego, Controlado por Placebo de 24 Semanas
A microbiota intestinal afeta os níveis centrais do fator neurotrópico derivado do cérebro e o comportamento em camundongos
O microbioma intestinal na doença de Alzheimer: O que sabemos e o que resta explorar
Alterações do microbioma intestinal na doença de Alzheimer
A Microbiota Intestinal está Alterada em Pacientes com Doença de Alzheimer
Clostridium mostra maior abundância em menos alterações neurovasculares e neurodegenerativas: Um estudo de associação ampla do microbioma: Genética/ômica e biologia de sistemas
Perspectivas para aplicações clínicas de bactérias produtoras de butirato
O Papel dos Ácidos Graxos de Cadeia Curta da Microbiota Intestinal na Comunicação Intestino-Cérebro
Efeitos protetores da Akkermansia muciniphila nos déficits cognitivos e na patologia amiloide em um modelo murino da doença de Alzheimer
Estrutura de Pesquisa NIA-AA: Rumo a uma definição biológica da doença de Alzheimer
Fluxograma clínico do recrutamento de pacientes com DA.
Os níveis séricos de BDNF foram analisados no início e após 12 semanas de intervenção probiótica nos grupos de controle ativo e tratamento de pacientes com DA. BDNF = fator neurotrófico derivado do cérebro; * p < 0,05, ** p < 0,01, indicando uma diferença significativa intra ou intergrupos.
Suplementos probióticos modularam inflamação, cortisol e estresse oxidativo em pacientes com DA. Os níveis séricos de (A) IL-1β, (B) IL-10, (C) cortisol, (D) MDA, (E) PCC e (F) atividade da SOD foram analisados no início e após 12 semanas de intervenção probiótica nos pacientes com DA dos grupos de controle ativo e tratamento. Os valores antes e após a intervenção foram plotados no eixo Y esquerdo, enquanto a mudança relativa (fold change) foi plotada no eixo Y direito. IL-1β = interleucina-1 beta; IL-10 = interleucina-10; SOD = superóxido dismutase; MDA = malondialdeído; PCC = conteúdo de carbonila proteica. * p < 0,05 indica uma diferença significativa intra ou intergrupos.
As ORs com intervalos de confiança de 95% (IC 95%) para o grupo de controle ativo ou tratamento em uma intervenção de 12 semanas com suplementos probióticos nas escalas de avaliação da DA foram determinadas. Essas ORs com ICs de 95% foram usadas como variáveis dicotômicas para avaliar se houve uma deterioração ao comparar os escores entre antes e após a intervenção. ORs = odds ratios; ADAS-Cog = Escala de Avaliação da Doença de Alzheimer - Subescala Cognitiva; MMSE = Mini-Exame do Estado Mental; ADL = Atividades da Vida Diária; CDR = Avaliação Clínica da Demência.
A diversidade da microbiota intestinal, os 7 filos principais e os gêneros alterados após uma intervenção probiótica de 12 semanas em pacientes com DA foram analisados. (A) Diversidade alfa, (B) diversidade beta, (C) a composição dos 7 filos mais abundantes e (D) os gêneros alterados no grupo de tratamento foram examinados.
A idade, o sexo e as funções cognitivas basais e finais dos pacientes com DA examinados.
Grupo de Controle Ativo Grupo de Tratamento Valor de p a Idade (anos) 75,8 ± 7,3 75,4 ± 8,0 0,872 Sexo (feminino/masculino) 8/8 12/4 0,144 Escalas de avaliação da DA Basal Final Valor de p b Basal Final Valor de p b ADAS-Cog 21,3 ± 8,3 21,6 ± 7,7 0,711 25,9 ± 12,8 26,2 ± 10,8 0,768 MMSE 21,1 ± 3,8 21,4 ± 4,4 0,596 18,8 ± 4,5 18,9 ± 4,8 0,833 ADL 62,4 ± 12,3 62,7 ± 11,8 0,871 53,9 ± 12,7 51,0 ± 16,3 0,363 CDR 0,7 ± 0,3 0,8 ± 0,4 0,497 1,0 ± 0,5 1,0 ± 0,5 0,751
Os dados são expressos como média ± desvio padrão. a: A diferença entre o grupo controle ativo e o grupo de tratamento. b: A diferença entre o basal e o ponto final. Abreviaturas: ADAS-Cog = Escala de Avaliação da Doença de Alzheimer - Subescala Cognitiva; MMSE = Mini-Exame do Estado Mental; ADL = Atividades da Vida Diária; CDR = Classificação Clínica de Demência.