pmid: "32354259"
title: "Ácidos Graxos de Cadeia Curta Derivados da Microbiota Intestinal Promovem a Recuperação Pós-AVC em Camundongos Idosos."
authors: "Lee J, d'Aigle J, Atadja L, Quaicoe V, Honarpisheh P, Ganesh BP, Hassan A, Graf J, Petrosino J, Putluri N, Zhu L, Durgan DJ, Bryan RM, McCullough LD, Venna VR"
journal: "Circulation research"
pubdate: "2020 Jul 31"
doi: "10.1161/CIRCRESAHA.119.316448"
source: "PMC Full Text"

Ácidos Graxos de Cadeia Curta Derivados da Microbiota Intestinal Promovem a Recuperação Pós-AVC em Camundongos Idosos.

Autores

Lee J, d'Aigle J, Atadja L, Quaicoe V, Honarpisheh P, Ganesh BP, Hassan A, Graf J, Petrosino J, Putluri N, Zhu L, Durgan DJ, Bryan RM, McCullough LD, Venna VR

Periodico

Circulation research (2020 Jul 31)

Conteudo

Microbiota Intestinal Produtora de Ácidos Graxos de Cadeia Curta Promove a Recuperação Pós-AVC em Camundongos Idosos
Justificativa:
Os idosos apresentam respostas sistêmicas profundas após um acidente vascular cerebral (AVC), o que contribui para maior mortalidade e incapacidade de longo prazo mais grave. Estudos recentes revelaram que os desfechos do AVC podem ser influenciados pela composição do microbioma intestinal. No entanto, os potenciais benefícios da manipulação do microbioma intestinal após a lesão são desconhecidos.
Objetivo:
Para determinar se a restauração da microbiota intestinal jovem após o AVC auxilia na recuperação de indivíduos idosos, alteramos o microbioma intestinal por meio de transplante fecal jovem por gavagem (TFJ jovem) em camundongos idosos após AVC experimental. Além disso, o efeito do enriquecimento direto de bactérias seletivas produtoras de ácidos graxos de cadeia curta (AGCCs) foi testado como uma terapia microbiana mais direcionada e refinada.
Métodos e Resultados:
Camundongos machos idosos (18–20 meses) foram submetidos a AVC isquêmico por oclusão da artéria cerebral média (OACM). Realizamos o TFJ três dias após a OACM usando biome doador jovem (2–3 meses) ou biome idoso (18–20 meses). No dia 14 após o AVC, os camundongos idosos com AVC que receberam TFJ jovem apresentaram menor comprometimento comportamental e redução da inflamação cerebral e intestinal. Com base em dados de sequenciamento microbiano e análise metabolômica demonstrando que os transplantes fecais jovens continham níveis muito mais elevados de AGCCs e cepas bacterianas relacionadas, selecionamos quatro produtores de AGCCs (Bifidobacterium longum, Clostridium symbiosum, Faecalibacterium prausnitzii e Lactobacillus fermentum) para transplante. Esses produtores de AGCCs aliviaram os déficits neurológicos e a inflamação pós-AVC, e elevaram as concentrações de AGCCs no intestino, cérebro e plasma de camundongos idosos com AVC.
Conclusões:
Este é o primeiro estudo a sugerir que a má recuperação do AVC em camundongos idosos pode ser revertida por meio da "bacterioterapia pós-AVC" após a reposição do microbioma intestinal jovem através da modulação dos perfis imunológicos, microbianos e metabolômicos no hospedeiro.
Resumo Gráfico:
O acidente vascular cerebral isquêmico é uma das principais causas de morbidade e mortalidade em idosos. Estudos recentes têm enfatizado a importância de compreender a comunicação cruzada entre a microbiota, o intestino e o cérebro no AVC. Aqui, manipulamos a microbiota intestinal após o AVC para testar nossa hipótese de que o rejuvenescimento da microbiota intestinal, mesmo em um momento tardio após o AVC, melhoraria a recuperação funcional em animais idosos. A restauração pós-AVC da microbiota jovem em camundongos idosos usando transplante fecal por gavagem de camundongos doadores jovens (FTG jovem) melhorou a recuperação comportamental. O FTG jovem aumentou a integridade intestinal e conferiu um fenótipo protetor tanto nas células T do intestino quanto do cérebro, refletido pelo aumento nas células T reguladoras (Treg). Curiosamente, o FTG jovem reduziu a IL-17 pró-inflamatória nas células T γδ do cérebro. Para testar se os efeitos benéficos do FTG jovem são mediados por ácidos graxos de cadeia curta (AGCCs), transplantamos um coquetel de quatro cepas bacterianas produtoras de AGCC. O transplante de produtores de AGCC em combinação com inulina reduziu significativamente o comprometimento funcional e a neuroinflamação em camundongos idosos receptores com AVC. O enriquecimento do intestino com produtores de AGCC aumentou os níveis de AGCC no cérebro e no plasma. Esta é a primeira demonstração de que a "bacterioterapia" é uma opção viável de tratamento pós-AVC em idosos.

INTRODUÇÃO
A recente demonstração de comunicações bidirecionais entre o cérebro e o intestino abriu novas áreas de investigação para o AVC e outras doenças neurológicas. Essa comunicação bidirecional, denominada eixo microbiota-intestino-cérebro (MGB), fornece novas vias tanto para a prevenção quanto para o tratamento do AVC. Após o AVC, as comunicações do cérebro para o intestino (sinalização de cima para baixo) por meio do eixo MGB provavelmente ocorrem através de fibras eferentes simpáticas e parassimpáticas que inervam o intestino direta ou indiretamente por meio do sistema nervoso entérico. Embora o mecanismo exato não seja bem compreendido, é cada vez mais evidente que o AVC altera a motilidade intestinal, aumenta a permeabilidade intestinal, ativa as células imunes residentes no intestino e desloca o microbioma intestinal para um estado mais tóxico, uma condição que designamos como disbiótico.
Um microbioma intestinal disbiótico, por sua vez, parece se comunicar com o cérebro através do eixo MGB (sinalização de baixo para cima) para exacerbar os efeitos prejudiciais do AVC. Esta sinalização de baixo para cima provavelmente envolve a migração de células pró-inflamatórias do intestino para o cérebro através do sangue. Outros mecanismos potenciais para sinalizar o cérebro incluem redes parassimpáticas e sensoriais aferentes originadas no intestino, ou por bactérias, toxinas bacterianas ou metabólitos bacterianos que ganham acesso ao sangue através de uma barreira intestinal rompida. Independentemente dos mecanismos de sinalização para a comunicação bidirecional do MGB, acredita-se que ocorra um mecanismo de feedforward onde o cérebro do AVC é responsável pela disbiose intestinal e inflamação intestinal, e subsequentemente a disbiose intestinal retroalimenta para promover neuroinflamação após o AVC. Este ciclo dificulta a recuperação uma vez que ocorreu um AVC.

Interferir neste ciclo alterando o microbioma intestinal através de gavagem de transplante fecal (FTG) ou antibióticos antes ou no momento do AVC experimental pode afetar significativamente a recuperação. No entanto, não se sabe se um FTG anti-inflamatório é eficaz em melhorar o resultado quando realizado horas a dias após o AVC, um momento em que a janela crítica para outros tratamentos já passou. Se a alteração pós-AVC no microbioma intestinal fosse eficaz, então indivíduos que carecem de um microbioma intestinal saudável ou anti-inflamatório no momento do AVC poderiam se beneficiar da terapia. O estudo do AVC e do microbioma intestinal é especialmente significativo em idosos, uma população em risco de AVC. Os resultados após o AVC também são piores em camundongos idosos em comparação com camundongos jovens. Complicando ainda mais as coisas, o envelhecimento por si só é acompanhado por disbiose intestinal. Assim, é importante realizar estudos em animais idosos para direcionar as condições mais relevantes para a população humana com AVC. Para este fim, realizamos todos os estudos em camundongos idosos (18–20 meses). Diante do exposto, testamos a hipótese de que a microbiota menos tóxica de camundongos jovens poderia melhorar os resultados em camundongos idosos, mesmo quando o FTG é atrasado por três dias após o AVC experimental.

Um segundo componente deste estudo investiga bactérias produtoras de ácidos graxos de cadeia curta (SCFAs) e os SCFAs que elas produzem. Os SCFAs, que são gerados por bactérias que metabolizam fibras não digeríveis no intestino, servem para estabilizar o intestino através da ativação de receptores acoplados à proteína G e inibição de histonas desacetilases. Mostramos anteriormente que os SCFAs fecais diminuem ~70% em camundongos idosos e nas fezes de camundongos jovens após FTG com uma suspensão fecal de camundongos idosos. Portanto, testamos a hipótese de que poderíamos restaurar as concentrações de SCFAs através de probióticos e prebióticos e melhorar os resultados em camundongos idosos após AVC experimental.

MÉTODOS
Os dados que apoiam as descobertas deste estudo estão disponíveis com o autor correspondente mediante solicitação razoável. Métodos detalhados estão disponíveis no Suplemento de Dados Online.

RESULTADOS
Perfis bacterianos intestinais em camundongos receptores idosos com AVC replicam o perfil do doador.
Camundongos machos idosos (18–20 meses) foram submetidos a uma oclusão transitória da artéria cerebral média (MCAO) por 60 minutos e tratados por gavagem com estreptomicina (Abx) por dois dias consecutivos. Nos dias 3 e 4 após o AVC (dias 1 e 2 após o tratamento com Abx), microbiota fecal fresca de camundongos jovens sem AVC (2–3 meses; FTG jovem) ou camundongos idosos sem AVC (18–20 meses; FTG idoso) foi transplantada por gavagem oral. Antibióticos foram usados para reduzir a carga bacteriana, permitindo uma colonização mais eficiente das bactérias recentemente introduzidas (P=0,0002; Figura Online I). Testes comportamentais foram realizados nos dias 3, 7 e 14 após o AVC.

Primeiro, analisamos o perfil da composição bacteriana intestinal após ambos os FTGs usando sequenciamento de rRNA 16S. A análise de tamanho do efeito do discriminante linear (LEfSe) revelou que a composição da microbiota intestinal entre camundongos doadores jovens e idosos apresentava diferenças significativas, conforme mostrado no cladograma (Figura 1A). Além disso, descobrimos que membros de Bifidobacteriaceae, uma família da classe Actinobacteria (por exemplo, Bifidobacterium e Bifidobacteriaceae), e membros de Clostridiaceae, uma família da classe Clostridia (por exemplo, Clostridium e Clostridiaceae), estavam enriquecidos na microbiota jovem. Importante, dados incluindo gráficos de análise de coordenadas principais (PCoA) em UniFrac não ponderado e ponderado revelaram que o microbioma dos camundongos receptores transplantados refletiu o microbioma dos doadores 10–11 dias após o FTG [Figura 1B (P=0,042 para UniFrac não ponderado e P=0,007 para UniFrac ponderado) e 1C]; enquanto o FTG sem antibióticos não afetou os perfis da microbiota intestinal em camundongos receptores (Figura Online I). Camundongos idosos com AVC colonizados com microbioma jovem apresentaram menor abundância de Bacteroides e Prevotella, potenciais patobiontes, quando comparados àqueles tratados com FTG idoso (Figura Online I).

A restauração pós-AVC da microbiota jovem melhora a recuperação comportamental em camundongos idosos, independentemente do tamanho do infarto.
Para avaliar o impacto de uma microbiota intestinal jovem, primeiro avaliamos as alterações fisiológicas em camundongos receptores idosos enxertados com FTG jovem ou idoso até o dia 14 após o AVC (Figura 2A). Pacientes com AVC e camundongos após MCAO experimentam alterações fisiológicas, como perda de peso. Os camundongos em nosso estudo perderam peso (11%) até o dia 3 após o AVC. No dia 14 após a MCAO, camundongos idosos com microbioma jovem apresentaram recuperação ao peso corporal pré-AVC (3% de ganho de peso), enquanto camundongos com FTG idoso não retornaram ao peso corporal original após 14 dias (Figura 2B). No entanto, nenhuma diferença estatística entre os grupos foi observada.
Para testar se um microbioma jovem melhora os desfechos após acidente vascular cerebral (AVC) em camundongos idosos, realizamos uma bateria de testes comportamentais incluindo: (1) teste de campo aberto (OFT) para atividade locomotora espontânea; (2) teste de reconhecimento de novos objetos (NORT) para função cognitiva; (3) teste de suspensão pela cauda (TST) para fenótipos depressivos pós-AVC; (4) teste de fio de suspensão para força de preensão; e (5) escore de déficit neurológico (NDS) como medida dos déficits gerais pós-AVC. No dia 14 após o AVC, não observamos diferença significativa no NDS ou no teste de fio de suspensão entre os grupos (Figura Suplementar II). No entanto, camundongos idosos com AVC que receberam transplante de microbiota fecal (FTG) jovem demonstraram atividade locomotora melhorada no OFT (P=0,0265; Figura 2C) e melhor cognição pós-AVC no NORT (P=0,0022; Figura 2D) em comparação com camundongos idosos que receberam FTG de idosos. Determinamos ainda o efeito do FTG sobre os fenótipos depressivos pós-AVC, que é uma comorbidade psiquiátrica comum após o AVC. Curiosamente, o microbioma jovem reduziu significativamente a imobilidade no TST, o que sugere um efeito antidepressivo (P=0,0386; Figura 2E). Importante, não houve diferença significativa no dano isquêmico, medido pela atrofia cerebral aos 14 dias pós-AVC, entre o grupo transplantado com microbioma jovem (19,7±3,1%) em comparação com camundongos com FTG de idosos (20,3±2,5%) (Figura Suplementar II). Esses achados demonstram que os desfechos melhorados após AVC observados em camundongos idosos com FTG jovem em termos de atividade (OFT), memória (NORT) e comportamento semelhante à depressão (TST) são independentes do tamanho do infarto.

O FTG jovem pós-AVC confere um fenótipo protetor nas células T intestinais e melhora a integridade intestinal.

No intestino, os micróbios moldam o sistema imune local comunicando-se com diversos tipos de linfócitos T, especialmente as células T reguladoras (Treg) encontradas na lâmina própria (LP) intestinal, que são anti-inflamatórias e suprimem respostas imunes. Para determinar se o microbioma transplantado externamente pode modular as células Treg intestinais, primeiro analisamos a LP do intestino delgado (ID) e do intestino grosso (IG) após FTG em camundongos com AVC. A análise por citometria de fluxo revelou que camundongos idosos com AVC que receberam FTG jovem não apresentaram diferença estatística significativa na frequência de células T CD4+ na LP do ID ou do IG. No entanto, descobrimos que o FTG jovem aumentou significativamente as células Treg CD4+Foxp3+ na LP do ID (P=0,0362), mas não na LP do IG, em comparação com camundongos idosos com AVC que receberam FTG de idosos (Figura 3A e 3B). Os níveis de células T CD3+ (linhagem de células T), células T citotóxicas CD8+, células B CD19+, células natural killer NK1.1+, células Th17 e células T γδ não diferiram entre os grupos com FTG jovem e FTG de idosos (Figura Suplementar III). Esses dados indicam que as células T intestinais em camundongos idosos com AVC adquiriram um fenótipo regulador após a introdução da microbiota jovem via FTG.
Em seguida, buscamos elucidar as interações entre o microbioma transplantado e a camada de células epiteliais intestinais em camundongos idosos com AVC, uma vez que essa camada está em contato com a microbiota luminal. No intestino, essas camadas epiteliais mantêm a homeostase e desempenham um papel central na inflamação, permitindo que as células imunológicas do hospedeiro interajam com a microbiota no lúmen. A camada de muco, um polímero protetor em forma de rede formado por mucinas (Muc) produzidas por células caliciformes, cobre o epitélio intestinal para proteger o hospedeiro. A coloração histoquímica usando azul de alcião e ácido periódico de Schiff (AB-PAS) mostrou que o FTG jovem aumentou o número de células caliciformes maduras nas criptas superiores que produzem mucinas no ID (P=0,0138; Figura 3C). Além disso, descobrimos que a integridade da barreira intestinal no 14º dia pós-AVC foi maior em camundongos com FTG jovem em comparação com FTG idoso, conforme refletido pela diminuição do efluxo de fluoresceína isotiocianato (FITC)-dextrana circulante (P=0,0131; Figura 3D). Em seguida, isolamos células epiteliais (CEs) do ID de camundongos que receberam FTG de doadores jovens e idosos. Examinamos a expressão gênica de mucinas investigando Muc2 e Muc4, que são responsáveis pelas camadas interna e externa do muco. Comparados aos camundongos idosos com AVC que receberam FTG idoso, os camundongos idosos com AVC com FTG jovem apresentaram um nível significativamente maior de expressão de Muc2 (aumento de 3,4 vezes, P=0,0286) e Muc4 (aumento de 44,8 vezes, P=0,0286) (Figura 3E). Em seguida, examinamos as alterações nos peptídeos antimicrobianos epiteliais (AMPs), uma vez que o material fecal transplantado, incluindo potenciais patógenos, pode provocar respostas imunológicas indesejadas no epitélio do hospedeiro. Isolamos CEs do ID e testamos a expressão gênica das proteínas AMPs específicas da família das proteínas regeneradoras derivadas de ilhotas (Reg), Reg3β e Reg3γ. Não observamos diferença significativa na expressão gênica de Reg3 entre os grupos FTG jovem e idoso (Figura 3E). Em conjunto, esses dados sugerem que o transplante de FTG jovem foi protetor tanto no ID quanto no IG de animais idosos após o AVC.
O FTG jovem pós-AVC aumenta as células Treg e diminui as células T γδ IL-17+ no cérebro idoso.
Em seguida, investigamos se o FTG jovem pode alterar as populações de células Treg no cérebro idoso com AVC, que observamos no ID. Curiosamente, a análise por citometria de fluxo mostrou que o FTG jovem aumenta significativamente a expressão de Foxp3 em células T CD4+ no hemisfério ipsilateral do AVC de camundongos idosos com AVC em comparação com os grupos FTG idoso (P=0,0190; Figura 4A e 4B). Esses dados indicam um papel potencial do microbioma jovem na regulação da neuroinflamação após o AVC em camundongos idosos.
Um estudo recente mostrou que as meninges contêm um repertório de células imunes, especialmente células T γδ, que estão envolvidas na inflamação cerebral induzida por acidente vascular cerebral (AVC). As células T γδ desempenham um papel fundamental no agravamento da lesão após isquemia cerebral, secretando IL-17. Assim, questionamos se o FTG alterava as células T γδ no cérebro após o AVC. No dia 14 após o AVC (ou seja, dia 10 pós-FTG), não observamos nenhuma diferença na frequência de células T γδ (CD45highCD11b−TCRβ−TCRγδ+) no hemisfério ipsilateral do AVC de camundongos idosos com AVC que receberam FTG jovem em comparação com camundongos idosos com AVC que receberam FTG idoso (Figura 4C e 4D). No entanto, a expressão proteica de IL-17 nas células T γδ (CD45highCD11b−TCRβ−TCRγδ+IL-17+) foi menor em camundongos idosos com AVC que receberam FTG jovem em comparação com camundongos idosos tratados com FTG idoso (2,6 vezes, P=0.0301; Figura 4E). Não foram observadas diferenças significativas na frequência de outras células cerebrais, incluindo microglia (células CD45intCD11b+) e células da linhagem mieloide (células CD45+CD11bhigh) (Figura Online IV). No entanto, a análise de imuno-histoquímica revelou a redução da ativação microglial, ou seja, diminuição de Iba1 e aumento da expressão de P2RY12, no grupo FTG jovem em comparação com os cérebros de camundongos tratados com FTG idoso (Figura Online IV). A sensibilidade observada da expressão de P2RY12 em nossos grupos FTG jovem e idoso é consistente com estudos anteriores que relatam uma regulação negativa de P2RY12 pela microglia ativada em resposta a vários modelos de lesão do sistema nervoso central em camundongos e humanos. Investigações futuras serão necessárias para elucidar os mecanismos moleculares que medeiam os efeitos do microbioma envelhecido na expressão de P2RY12 pela microglia. Em conjunto, nossos dados apoiam que os efeitos benéficos do FTG jovem em camundongos idosos com AVC são mediados por mecanismos periféricos (ou seja, relacionados ao intestino) e pela modulação da imunidade central através da regulação da resposta inflamatória no cérebro.

A gavagem oral pós-AVC com produtores de SCFA melhora a recuperação em camundongos idosos.

Com base em nossas descobertas anteriores mostrando que o pré-tratamento com bioma jovem contendo níveis mais elevados de SCFA contribui para melhores desfechos de AVC em camundongos receptores em comparação com um bioma idoso com menos SCFA, hipotetizamos que o aumento de SCFA após o AVC poderia melhorar a recuperação. Para isso, primeiro determinamos se os SCFA diferiam nas amostras fecais usadas para FTG neste estudo. Medimos as concentrações fecais de SCFA em camundongos jovens ingênuos (2–3 meses) e camundongos idosos (18–20 meses) e avaliamos as concentrações de metabólitos primários, incluindo acetato, propionato e butirato. A análise por espectrometria de massa revelou uma relação inversa entre envelhecimento e concentrações de SCFA: a quantidade de alguns SCFA fecais, incluindo acetato (P=0.0010), propionato (P=0.0002) e butirato (P=0.0133), diminuiu significativamente com a idade (Figura 5A). Esses dados nos levaram a testar se o aumento de bactérias produtoras seletivas de SCFA (produtores de SCFA) poderia ser uma opção de tratamento pós-AVC viável para reduzir déficits funcionais em camundongos idosos.
Para aumentar as concentrações de SCFAs, tratamos camundongos pós-AVC com um prebiótico (inulina) e uma combinação de quatro cepas bacterianas primárias produtoras de SCFAs (Bifidobacterium longum, Clostridium symbiosum, Faecalibacterium prausnitzii e Lactobacillus fermentum). Notavelmente, dois gêneros, Bifidobacterium e Clostridium, foram identificados como uma assinatura microbiana para o microbioma jovem, em comparação com o microbioma envelhecido (Figura 1A). A inulina, uma fibra solúvel que pode atingir o cólon em estado intacto devido à sua resistência à degradação enzimática no trato gastrointestinal superior e no intestino delgado (SI), é um substrato que suporta a produção aumentada de SCFAs pelas bactérias mencionadas. Utilizamos um protocolo semelhante (Figura 5B) ao usado nos estudos de FTG (Figura 2A).

Para testar nossa hipótese, primeiro examinamos os efeitos da inulina e dos produtores de SCFAs nos resultados comportamentais após o AVC, usando quatro grupos separados de camundongos tratados com: 1) veículo (meio de cultura estéril), 2) apenas inulina, 3) apenas produtores de SCFAs e 4) a combinação de inulina + produtores de SCFAs. Camundongos idosos com AVC tratados com inulina + produtores de SCFAs apresentaram melhora significativa nos escores de déficit neurológico no 14º dia pós-AVC em comparação com os animais controle tratados com veículo (P=0,0016; Figura 5C). Além disso, este grupo de camundongos apresentou melhorias significativas na coordenação motora e força no teste de hangwire, quando comparado aos controles com veículo (P=0,0016; Figura 5D). Semelhante ao efeito observado após o FTG jovem, os produtores de SCFAs com inulina tiveram um efeito antidepressivo significativo em camundongos idosos com AVC (P=0,0486; Figura 5E). Curiosamente, não encontramos benefícios comportamentais significativos em camundongos idosos com AVC tratados apenas com inulina ou apenas com bactérias, sugerindo um efeito sinérgico da inulina com as bactérias.

As células T γδ IL-17+ no cérebro são reduzidas em camundongos idosos com AVC tratados com produtores de SCFAs e inulina.

Em seguida, avaliamos se a gavagem oral com produtores de SCFAs e inulina tinha um efeito anti-inflamatório semelhante no cérebro de camundongos idosos com AVC ao observado em camundongos jovens tratados com FTG. Concentramo-nos na mudança nas células T γδ IL-17+ e analisamos as células imunológicas do cérebro usando citometria de fluxo com a mesma estratégia de gate usada no estudo de FTG (Figura 4C e 6A). Curiosamente, descobrimos que o tratamento com bactérias e inulina reduziu significativamente as células T γδ IL-17+, mas não as células T γδ, no 14º dia pós-AVC (Figura 6B a 6D). A atrofia cerebral aos 14 dias pós-AVC não foi diferente entre os grupos (19,2% vs. 16,1%, dados não mostrados).
Nós levantamos a hipótese de que as cepas bacterianas benéficas contribuíram diretamente para a manutenção da integridade intestinal. Camundongos tratados com bactérias produtoras de SCFAs e inulina apresentaram um perfil anatômico mais saudável em comparação com a lesão intestinal induzida por AVC que ocorre na ausência de bactérias produtoras de SCFAs (Figura V Online). Em seguida, testamos se os SCFAs poderiam estimular as ECs, incluindo células caliciformes, a sintetizar mucinas protetoras. A imuno-histoquímica para proteínas Muc2 mostrou que camundongos idosos com AVC que receberam produtores de SCFAs e inulina apresentaram expressão significativamente aumentada de proteínas Muc2 nas células caliciformes do intestino grosso, ao longo do revestimento epitelial nas criptas, em comparação com o grupo tratado com veículo (P=0,0339; Figura V Online).
Finalmente, traçamos o perfil das alterações nos SCFAs no intestino de camundongos idosos com AVC que receberam produtores de SCFAs e inulina por meio de análise metabolômica de amostras fecais. Os principais metabólitos que aumentaram neste grupo foram acetato (P=1,2E-08), propionato (P=0,0003), butirato (P=0,0140), isobutirato (P=0,0033) e 2-metilbutirato (P=8,9E-06), em comparação com o grupo veículo (Figura 7). Além disso, conforme mostrado na Figura VI Online, o tratamento com bactérias produtoras de SCFAs e inulina aumentou as concentrações fecais de valerato (P=0,0205), isovalerato (P=0,0071), 3-metilvalerato (P=0,0003), caproato (P=2,0E-09) e isocaproato (P=0,0003). Assim, questionamos se esse aumento de SCFAs intestinais pode resultar em um aumento concomitante dos níveis de SCFAs no cérebro e no sangue circulante. Surpreendentemente, os camundongos que apresentaram aumento de SCFAs fecais tiveram níveis significativamente mais elevados de acetato (P=0,0212), butirato (P=5,3E-05), isobutirato (P=0,0025), 2-metilbutirato (P=0,0025), valerato (P=0,0004), isovalerato (P=0,0025), 3-metilvalerato (P=0,0177), caproato (P=0,0019) e isocaproato (P=0,0248) no cérebro (Figura 7 e Figura VI Online). No plasma dos mesmos camundongos, as concentrações de acetato (P=0,0203), propionato (P=0,0246), butirato (P=0,0003), 2-metilbutirato (P=0,0059), isovalerato (P=0,0037), 3-metilvalerato (P=0,0093) e caproato (P=0,0140) foram maiores no grupo tratado com bactérias em comparação ao grupo veículo (Figura 7 e Figura VI Online). Em conjunto, isso sugere que os SCFAs podem ser o componente-chave do microbioma jovem que beneficia a recuperação pós-AVC em camundongos idosos.
DISCUSSÃO
Neste estudo, determinamos que o FTG da microbiota jovem melhorou significativamente os desfechos em camundongos idosos, mesmo quando o FTG foi realizado vários dias após o acidente vascular cerebral experimental. Essa proteção está relacionada ao aumento da integridade da barreira intestinal e à atenuação da resposta inflamatória tanto no intestino quanto no cérebro. Uma diminuição nos SCFAs derivados de bactérias no microbioma idoso é, em parte, responsável pelo estado imunológico aumentado e pelos piores desfechos após o AVC observados em camundongos idosos. Apoiando essa ideia, está a descoberta de que os desfechos do AVC melhoraram significativamente após os SCFAs serem restaurados aos níveis observados no microbioma jovem, usando bactérias produtoras de SCFAs (probióticos) e uma fonte de alimento (prebiótico) para essas bactérias. De importância, esses efeitos no desfecho não estavam relacionados à idade cronológica dos camundongos, mas sim à "idade" do microbioma.

Descobrimos que o transplante pós-AVC de microbiota jovem em camundongos idosos teve uma série de efeitos benéficos na recuperação comportamental. Importantemente, para controlar os volumes de infarto entre os grupos, atrasamos a alteração da composição da microbiota até 72 horas após o AVC, momento em que o infarto histológico está maduro neste modelo. Essa estratégia abordou especificamente os efeitos na recuperação. Nossos dados mostraram que esses efeitos benéficos do FTG jovem foram independentes do volume do infarto, uma vez que nenhuma diferença no tamanho do infarto foi observada entre os grupos de FTG no 14º dia pós-AVC. Em segundo lugar, a toxicidade de um microbioma idoso está relacionada a uma resposta imune aumentada do hospedeiro. Sabe-se que os micróbios intestinais programam as células T CD4+ para se diferenciarem em células T reguladoras (Treg) anti-inflamatórias ou em células T efetoras pró-inflamatórias. Em nosso estudo, um bioma jovem aumentou a frequência de células Treg intestinais em comparação com um microbioma idoso 14 dias após o AVC.
Uma descoberta importante deste estudo é a redução das células T γδ IL-17+ no cérebro observada após o transplante fecal de camundongos jovens (FTG) em camundongos idosos após o acidente vascular cerebral (AVC). As células T γδ produtoras de IL-17 na meninge, de origem intestinal, têm sido implicadas na gravidade do desfecho do AVC. Elas estão normalmente presentes em pequeno número no sangue circulante e representam 3–5% de todos os linfócitos T circulantes. As células T γδ também ocupam nichos altamente únicos tanto na imunidade inata quanto na adaptativa; elas respondem a perturbações mais cedo do que outros tipos de células T, como as células T αβ, pois não necessitam de ativação específica do receptor de células T (TCR). Surpreendentemente, camundongos idosos que receberam FTG jovem apresentaram uma diminuição significativa das células T γδ IL-17+ no cérebro após o AVC, indicando uma atenuação da inflamação cerebral. Não observamos uma redução nas células T γδ pró-inflamatórias no intestino após o AVC, o que foi relatado anteriormente em camundongos jovens. Essa discrepância possivelmente se deve à diferente idade dos camundongos utilizados neste estudo. Vale ressaltar que mostramos que o envelhecimento altera significativamente a resposta imunológica ao AVC. Em conclusão, esses dados fornecem uma prova de conceito de que visar o intestino envelhecido por meio do transplante de microbiota jovem pode melhorar tanto a saúde intestinal quanto a cerebral.

O epitélio intestinal consiste em uma única camada de células epiteliais (CEs) que são responsáveis pela imunidade e homeostase da mucosa e desempenham um papel integral no diálogo com bactérias e antígenos luminais. As células caliciformes são uma população celular única no epitélio e produzem exclusivamente mucinas no lado apical do intestino, formando uma barreira física entre o lúmen e os tecidos do hospedeiro. É importante destacar que o envelhecimento está associado à produção alterada de muco. Nossa descoberta anterior também mostrou os efeitos negativos da idade na permeabilidade intestinal e no desfecho do AVC. Uma descoberta intrigante neste estudo foi que a reposição do bioma jovem restaurou a capacidade dos camundongos idosos de aumentar a expressão dos genes de mucina, Muc2 e Muc4, nas CEs do intestino grosso. Assim, restaurar as mucinas com probióticos seria uma opção terapêutica promissora em outras doenças relacionadas à idade para proteger contra a inflamação intestinal.
Uma diminuição nos SCFAs derivados de bactérias no microbioma envelhecido parece ser pelo menos parcialmente responsável pelo estado imunológico aumentado e pelos maus resultados após o acidente vascular cerebral (AVC). A conversão de ambientes luminais por antibióticos e componentes dietéticos (por exemplo, fibras não digeríveis) em metabólitos é um fator importante na imunidade da mucosa e na homeostase geral do intestino. Uma classe desses metabólitos críticos são os SCFAs, moléculas protetoras que estão diminuídas em camundongos idosos ou camundongos jovens com um microbioma envelhecido. Assim, optamos por investigar os SCFAs derivados do microbioma como um mecanismo potencial pelo qual o bioma jovem melhora a recuperação após o AVC em camundongos idosos. Sabe-se que os SCFAs e vários outros metabólitos são difíceis de detectar pelos ensaios de triagem metabólica imparciais atualmente disponíveis, mas a análise metabolômica direcionada por LC-MS pode medir com precisão as mudanças nas concentrações de SCFAs. Empregamos a metabolômica direcionada por LC-MS para analisar os principais SCFAs, butirato, propionato e acetato, e descobrimos que as concentrações desses SCFAs estavam significativamente reduzidas com a idade. Isso é consistente com estudos clínicos que mostram uma diminuição nos níveis de acetato em amostras fecais de pacientes com AVC. Em seguida, determinamos se o aumento exógeno de SCFAs replicaria os benefícios observados em camundongos idosos que receberam transplantes de bioma jovem. Para avaliar os efeitos dos SCFAs na recuperação, transplantamos um coquetel de probióticos produtores de SCFAs, B. longum, C. symbiosum, F. prausnitzii e L. fermentum, e inulina em camundongos idosos três dias após o AVC, e comparamos com controles que receberam meio de cultura e inulina ou apenas produtores de SCFAs. Os SCFAs atuam localmente na camada mucosa para manter a função intestinal e a integridade da barreira, aumentar a camada protetora de muco, alterar as populações de linfócitos T, modular a secreção de anticorpos e podem potencialmente ganhar acesso à circulação sistêmica para modular a secreção de citocinas. Sabe-se também que os SCFAs regulam o tráfego de leucócitos do intestino para tecidos extra-intestinais, por exemplo, a úvea. Eles foram relatados como controladores da função e maturação da micróglia cerebral e são instrumentais no desenvolvimento e manutenção da barreira hematoencefálica. Além disso, um estudo recente mostrou que os SCFAs, por exemplo, o ácido propiônico, desempenham um papel imunomodulador potente na esclerose múltipla, ao regular o equilíbrio das células T.
Descobrimos que os AGCCs estavam aumentados no intestino com inulina+bactérias, e amenizaram os danos intestinais induzidos pelo AVC ao estimular as CE a produzir mucina, o que sustenta a função de barreira intestinal. De forma importante, a transplantação de bactérias com seu substrato, inulina, em camundongos idosos com AVC foi suficiente para melhorar os déficits neurológicos, a função motora, a força de preensão e os fenótipos depressivos quando comparados a camundongos tratados apenas com inulina, apenas com produtoras de AGCC, ou veículo. Isso sugere que fornecer às bactérias um substrato apropriado é necessário para potencializar a recuperação comportamental. Notavelmente, isso indica ainda que as bactérias recém-introduzidas são viáveis nos camundongos receptores e são capazes de metabolizar a inulina. Em seguida, testamos se as bactérias do intestino também poderiam alterar os níveis de AGCCs no cérebro. Surpreendentemente, encontramos um aumento em vários AGCCs tanto no cérebro quanto no plasma de camundongos após gavagem de produtoras de AGCC com inulina. Curiosamente, foi descoberto recentemente que a administração intraperitoneal de nanopartículas lipossomais encapsuladas com acetato protegeu ratos do AVC isquêmico. Essa estratégia permite uma meia-vida mais longa, já que o acetato, assim como outros AGCCs, tem meia-vida curta no sangue. Nossa abordagem, que substituiu as bactérias por produtoras de AGCC e forneceu a elas o substrato necessário para produzir AGCCs, é provavelmente uma abordagem mais translacional para aumentar a durabilidade da produção desses metabólitos benéficos. Uma limitação dos estudos de microbioma em laboratório é que todos os camundongos são criados em um ambiente limpo e rigorosamente controlado; seu microbioma pode não representar com precisão a diversidade de micróbios intestinais observada em animais selvagens. Outra limitação é que, embora tenhamos realizado ajuste para testes múltiplos nas comparações post-hoc entre grupos, não ajustamos ao longo de todo o conjunto de dados, pois este foi um estudo exploratório.
Em conclusão, nossos achados demonstram que a restauração de um microbioma intestinal jovem, mesmo dias após o AVC, pode reduzir a inflamação e melhorar a recuperação do AVC em animais idosos. Isso é mediado em grande parte por metabólitos produzidos por bactérias, especificamente os SCFAs. Nosso estudo apoia fortemente a ideia de que visar a “sinalização de baixo para cima” (intestino para cérebro) pode melhorar a recuperação pós-AVC em indivíduos idosos. Nossos resultados indicam que o rejuvenescimento pós-AVC do microbioma intestinal em camundongos idosos melhora dramaticamente a integridade intestinal e aumenta a imunidade do hospedeiro. Finalmente, os efeitos benéficos dos SCFAs/probióticos podem ter benefício direto em outros modelos de lesão neuronal aguda. Este estudo, portanto, fornece a primeira evidência experimental direta de que a composição da microbiota pode ser explorada terapeuticamente para melhorar a recuperação após o AVC.
Material Suplementar
DIVULGAÇÕES
Nenhuma.
MATERIAIS SUPLEMENTARES
Materiais e Métodos Expandidos
Figuras Online I – VI
Tabela Online I
Referências
Abreviaturas e Acrônimos Não Padronizados:
AMP
peptídeo antimicrobiano
EC
célula epitelial
FTG
gavagem de transplante fecal
LEfSe
tamanho do efeito da análise discriminante linear
LI
intestino grosso
LP
lâmina própria
MCAO
oclusão da artéria cerebral média
MGB
microbiota-intestino-cérebro
Muc
mucina
NDS
escore de déficit neurológico
NORT
teste de reconhecimento de novo objeto
OFT
teste de campo aberto
PCoA
análise de coordenadas principais
Reg
família de proteínas derivadas de ilhotas regeneradoras
SCFA
ácido graxo de cadeia curta
SI
intestino delgado
Treg
célula T reguladora
TST
teste de suspensão pela cauda
REFERÊNCIAS
AVC isquêmico induz permeabilidade intestinal e aumenta translocação bacteriana levando a sepse em camundongos idosos
A microbiota comensal afeta o desfecho do AVC isquêmico regulando as células γδt intestinais
A disbiose da microbiota controla a resposta neuroinflamatória após o AVC
Mudanças relacionadas à idade na microbiota intestinal influenciam a inflamação sistêmica e o desfecho do AVC
Translocação e disseminação de bactérias comensais na infecção pós-AVC
Uma visão sobre a ruptura da microbiota da mucosa intestinal após o AVC
Examinando o papel do eixo microbiota-intestino-cérebro no AVC
Desfecho e fatores de risco apresentados em pacientes idosos acima de 80 anos versus pacientes mais jovens após AVC isquêmico
Desfecho do AVC em maiores de 80 anos
Da fibra alimentar à fisiologia do hospedeiro: ácidos graxos de cadeia curta como metabólitos bacterianos chave
Ácidos graxos de cadeia curta microbianos e regulação da pressão arterial
Flora fecal anaeróbica gram-negativa em pacientes com doença de Crohn e indivíduos saudáveis
A microflora associada à mucosa retal em pacientes com colite ulcerativa
Interpretando Prevotella e Bacteroides como biomarcadores de dieta e estilo de vida
Depressão pós-AVC: uma revisão
Isolamento social após AVC leva a comportamento semelhante à depressão e níveis reduzidos de BDNF em camundongos
A maturação imune intestinal depende da colonização com uma microbiota específica do hospedeiro
Indução de células T reguladoras do cólon por espécies indígenas de Clostridium
A colonização bacteriana intestinal induz respostas de células T reguladoras mutualísticas
O butirato derivado de micróbios comensais induz a diferenciação de células T reguladoras do cólon
O reconhecimento de bactérias comensais por células epiteliais e a manutenção da homeostase imune no intestino
Especialização regional dentro do sistema imunológico intestinal
Dinâmica da mucina e patógenos entéricos
A neutralização do eixo IL-17 diminui a invasão de neutrófilos e protege contra o acidente vascular cerebral isquêmico
Papel central das células γδT produtoras de interleucina-17 cerebrais na fase tardia da lesão cerebral isquêmica
A idade influencia a ativação microglial após desmielinização induzida por cuprizona
Um tipo único de micróglia associado à restrição do desenvolvimento da doença de Alzheimer
Micróglia emergem como atores centrais nas doenças cerebrais
O receptor P2Y12 é expresso em micróglia humana sob condições fisiológicas durante todo o desenvolvimento e é sensível a doenças neuroinflamatórias
O efeito bifidogênico da inulina e oligofrutose e suas consequências para a saúde intestinal
A síntese de mucina do cólon é aumentada pelo butirato de sódio
O butirato aumenta a síntese de proteínas dos colonócitos na colite ulcerativa
A microbiota desempenhou um papel crítico na evolução do sistema imunológico adaptativo?
Os mecanismos que moldam o repertório de células T reguladoras CD4+ Foxp3+
Respostas de células T reguladoras antígeno-específicas à microbiota intestinal
Linfócitos γδ T como primeira linha de defesa imunológica: Formas antigas e novas de reconhecimento de antígenos e implicações para a imunoterapia do câncer
Células γδ T: Primeira linha de defesa e além
O envelhecimento altera a resposta imunológica ao acidente vascular cerebral isquêmico
O efeito da idade na espessura do muco intestinal, composição da microbiota e imunidade em relação ao sexo em camundongos
O butirato de SCFA estimula a produção epitelial de ácido retinoico via inibição do HDAC epitelial
Sequenciamento metagenômico shotgun e perfil metabolômico imparcial identificam microbiota intestinal humana específica e metabólitos associados à eficácia da terapia de checkpoint imunológico em pacientes com melanoma
A disbiose intestinal está associada ao metabolismo e inflamação sistêmica em pacientes com acidente vascular cerebral isquêmico
Ácidos graxos de cadeia curta amenizam a uveíte imunomediada parcialmente alterando a migração de linfócitos do intestino
A microbiota do hospedeiro controla constantemente a maturação e função das micróglias no SNC
O ácido propiônico molda o curso da doença esclerose múltipla por um mecanismo imunomodulador
O enfraquecimento estrutural da barreira de muco do cólon é um evento precoce na patogênese da colite ulcerativa
Administração intraperitoneal de nanopartículas lipossomais encapsuladas com acetato para neuroproteção da penumbra em um modelo de rato de acidente vascular cerebral isquêmico
Diretrizes de rigor: Escada e degraus crescentes para pesquisa translacional eficaz
Óxido nítrico isquêmico e poli(ADP-ribose) polimerase-1 na isquemia cerebral: Toxicidade masculina, proteção feminina
Células linfoides inatas do grupo 3 medeiam a seleção intestinal de células T CD4+ específicas para bactérias comensais
Perfis de redes de microrna em células epiteliais intestinais em um modelo de colite em camundongos
A diacilglicerol quinase sintetizada pelo lactobacillus reuteri comensal diminui a fosforilação da proteína quinase c e a sinalização mediada por histamina no epitélio intestinal de mamíferos
A akkermansia muciniphila comensal exacerba a inflamação intestinal em camundongos gnotobióticos infectados por salmonella typhimurium
Um método de derivatização química marcada com isótopos para a quantificação de ácidos graxos de cadeia curta em fezes humanas por cromatografia líquida acoplada à espectrometria de massas em tandem
Composição da microbiota fecal de camundongos doadores jovens e idosos e agrupamento em camundongos receptores idosos com AVC.
A, Representação geral dos perfis bacterianos em camundongos doadores jovens (2–3 meses) e idosos (18–20 meses) no início do estudo, pela análise do tamanho do efeito da análise discriminante linear (LEfSe) (n=4 por grupo). B, Análise de coordenadas principais (PCoA) da microbiota fecal dos camundongos doadores (jovens: 2–3 meses, idosos: 18–20 meses) e camundongos receptores com AVC (18–20 meses) submetidos à gavagem de transplante fecal (FTG) usando distâncias UniFrac não ponderadas (R2=0,2567) e ponderadas (R2=0,4562) (n=4 por grupo). C, Composição bacteriana no nível de família nos receptores transplantados agrupa-se de acordo com os perfis dos doadores no dia 14 pós-MCAO (n=4 por grupo).

O transplante pós-AVC do microbioma fecal jovem melhora o comportamento em camundongos idosos.
A, O protocolo experimental para FTG de camundongos doadores jovens (2–3 meses) e idosos (18–20 meses) em camundongos receptores idosos com AVC (18–20 meses). Alterações no peso corporal (B), atividade locomotora total usando o teste de campo aberto (OFT, C), função cognitiva usando o teste de reconhecimento de objeto novo (NORT, D) e comportamentos do tipo depressivo usando o teste de suspensão pela cauda (TST, E) após FTG jovem (n=5) e idoso (n=7) no dia 14 após MCAO. Em todos os gráficos, as barras de erro representam média±EPM. Para o estudo de medidas repetidas, um modelo misto linear foi utilizado para contabilizar a correlação intra-sujeito (B e C). Comparações entre grupos foram realizadas adicionalmente em cada momento ajustadas para testes múltiplos. Para comparações de dois grupos, o teste t de Student foi utilizado após a normalidade dos dados ser confirmada pelo teste de normalidade de Shapiro-Wilk (D e E).

O FTG jovem aumenta as células T reguladoras (Treg) intestinais na lâmina própria (LP) e potencializa as produções de mucina no epitélio de camundongos idosos.
A, Gráficos representativos de citometria de fluxo para identificar células Treg na LP intestinal de camundongos idosos com AVC. Células CD45+CD4+Foxp3+ na LP tanto do intestino delgado (SI) quanto do intestino grosso (LI) foram delimitadas e analisadas como células Treg. Um corante de viabilidade Live/Dead Aqua reativo a aminas foi utilizado para identificar células vivas e mortas. Apenas células vivas foram delimitadas para a análise. Os gráficos representam as porcentagens de células Foxp3+ entre as células T CD4+ na LP do SI. B, Análise por citometria de fluxo das células T CD4+ e células Treg na LP intestinal de camundongos idosos com AVC no dia 14 após MCAO (n=5 por grupo). C, Coloração com azul de Alcian e ácido periódico-Schiff (AB-PAS) do LI de camundongos idosos com AVC no dia 14 pós-MCAO (n=4 por grupo) e o número de células caliciformes maduras por 10 criptas superiores/camundongo é quantificado. O colchete indica a cripta superior contendo células maduras. Barras de escala, 50 μm. D, Ensaio de permeabilidade intestinal com FITC-dextrano no dia 14 após MCAO em camundongos idosos com FTG idoso (n=4) e FTG jovem (n=5). Os dados foram normalizados para controles FTG idosos. E, Abundância relativa de mRNA para genes de mucina epitelial e genes Reg3 do LI em camundongos idosos com AVC no dia 14 pós-MCAO (n=4 por grupo). Em todo o texto, as barras de erro representam média±EPM. O teste t de Student (B, C e D) e o teste U de Mann-Whitney (E) foram utilizados com base na normalidade dos dados avaliada pelo teste de normalidade de Shapiro-Wilk.
O FTG jovem aumenta as células Treg e reduz a produção de IL-17 pelas células T γδ no cérebro de camundongos idosos com AVC.
A, Gráficos representativos de citometria de fluxo para identificar células Treg (CD45+CD4+Foxp3+) no cérebro de camundongos idosos com AVC. B, Análise por citometria de fluxo das células Treg no cérebro de camundongos idosos com AVC no dia 14 após MCAO (n=5 por grupo). C, Gráficos representativos de citometria de fluxo para identificar células T γδ (CD45highCD11b−TCRβ−TCRγδ+) no cérebro de camundongos idosos com AVC. Células T γδ IL-17+ (CD45highCD11b−TCRβ−TCRγδ+IL-17+) foram analisadas no dia 14 pós-MCAO. Um corante de viabilidade Live/Dead Aqua reativo a aminas foi utilizado para identificar células vivas e mortas. O hemisfério ipsilateral do AVC foi utilizado para o isolamento celular e apenas células vivas foram delimitadas para a análise tanto em (A) quanto em (C). Análise por citometria de fluxo das células T γδ cerebrais (D) e células T γδ IL-17+ (E) de camundongos idosos com AVC no dia 14 após MCAO (n=5 por grupo). Em todo o texto, as barras de erro representam média±EPM. O teste t de Student (B, D e E) foi utilizado após a normalidade dos dados ser confirmada pelo teste de normalidade de Shapiro-Wilk.
A, O envelhecimento diminui a concentração de SCFAs primários em amostras fecais de camundongos jovens (2–3 meses) e idosos (18–20 meses). Amostras fecais foram coletadas e analisadas por espectrometria de massa. Os gráficos representam mudanças de SCFAs individuais (bioma jovem, n=9; bioma idoso, n=10). B, Para examinar o efeito da inulina e dos produtores de SCFA no desfecho do AVC, quatro grupos separados de camundongos foram gavados oralmente com 1) veículo, 2) inulina, 3) produtores de SCFA e 4) inulina+produtores de SCFA. Para os produtores de SCFA, o coquetel de Bifidobacterium longum (1×107), Clostridium symbiosum (5×106), Faecalibacterium prausnitzii (1×106) e Lactobacillus fermentum (1×109) foi cultivado recentemente e gavado nos camundongos. O escore de déficit neurológico (NDS) (C), teste de hangwire (D) e TST (E) foram realizados no dia 14 após MCAO (veículo, n=5; inulina isolada, n=3; produtores de SCFA isolados, n=4; inulina+produtores de SCFA, n=5). Para o TST, dois camundongos dos grupos tratados com veículo e inulina (um de cada grupo) que apresentaram giros devido a déficits neurológicos graves foram excluídos. O valor geral de P para NDS, teste de hangwire e TST foi de 0,0001, 0,0004 e 0,0036, respectivamente. Em todo o texto, as barras de erro representam média±EPM. Para comparações entre grupos, foram utilizados o teste U de Mann-Whitney (A) e a ANOVA de uma via comum ou teste de Kruskal-Wallis (C, D e E) com base na normalidade dos dados avaliada pelo teste de normalidade de Shapiro-Wilk, seguido pelo teste de comparação múltipla de Dunnett.
O transplante de produtores de SCFA reduz a produção de IL-17 no cérebro por células T γδ em camundongos idosos com AVC.
A, Gráficos representativos de citometria de fluxo para identificar células T γδ no cérebro (hemisfério ipsilateral do AVC) de camundongos idosos com AVC. A mesma estratégia de gating usada no estudo FTG foi empregada. Células T γδ cerebrais (B) e células T γδ IL-17+ (C) de camundongos idosos com AVC foram analisadas no dia 14 após MCAO (n=5 por grupo). A intensidade mediana de fluorescência (MFI) da IL-17 foi calculada (D). Em todo o texto, as barras de erro representam média±EPM. O teste U de Mann-Whitney (B, C e D) foi utilizado porque a normalidade dos dados foi rejeitada pelo teste de normalidade de Shapiro-Wilk.
Perfis de SCFA em camundongos idosos com AVC tratados com produtores de SCFA.
No dia 14 após o tratamento com MCAO e Abx (dias 1 e 2) e inulina+bactérias (dias 3 e 4), as amostras foram coletadas de camundongos idosos com AVC. Alterações nos metabólitos fecais (veículo, n=7; inulina+bactérias, n=8), plasmáticos (veículo, n=7; inulina+bactérias, n=8) e cerebrais (veículo, n=5; inulina+bactérias, n=7) foram avaliadas por espectrometria de massa. Em todo o texto, as barras de erro representam média±EPM. O teste U de Mann-Whitney (butirato fecal, butirato plasmático, isobutirato e 2-metilbutirato e isobutirato cerebral e 2-metilbutirato) e o teste t de Student (outros metabólitos) foram utilizados com base na normalidade dos dados avaliada pelo teste de normalidade de Shapiro-Wilk.
NOVELDADE E SIGNIFICÂNCIA
O Que É Conhecido?
O envelhecimento é um fator de risco importante para o AVC.
Tanto o AVC quanto o envelhecimento induzem disbiose intestinal.
A microbiota intestinal e os metabólitos derivados de micróbios estão implicados em várias doenças neurológicas, incluindo o AVC.
Que Novas Informações Este Artigo Contribui?
A reconstituição da microbiota pós-AVC em camundongos idosos usando transplante fecal por gavagem (FTG) de camundongos jovens, que contém níveis mais elevados de bactérias produtoras de ácidos graxos de cadeia curta (SCFA), melhora os resultados funcionais e comportamentais.
O FTG jovem melhora a integridade intestinal, expande as células T reguladoras (Treg) no intestino e no cérebro, e diminui a produção de IL-17 pelas células T γδ do cérebro após o AVC.
O transplante seletivo de bactérias produtoras de SCFA com o prebiótico inulina reproduz os efeitos benéficos do FTG jovem na recuperação do AVC em camundongos idosos com AVC.