Fluxo prejudicado de ácidos biliares do fígado para o intestino revela microbioma

npj Biofilms and Microbiomes volume 9, Número do artigo: 35 (2023) Citar este artigo

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Atualmente, existem evidências de que alterações no ecossistema intestinal contribuem para o desenvolvimento de doenças hepáticas, porém, os complexos mecanismos envolvidos ainda não estão claros. Induzimos a colestase em camundongos por ligadura do ducto biliar (BDL), espelhando o fenótipo de uma obstrução do ducto biliar, para entender como as alterações da microbiota intestinal causadas por um fluxo prejudicado de ácidos biliares para o intestino contribuem para a patogênese e progressão da doença hepática. Realizamos amostras longitudinais de fezes, coração e fígado usando camundongos recebendo BDL e controles recebendo operação simulada (ShamOP). O perfil metagenômico shotgun usando amostras fecais coletadas antes e no dia 1, dia 3 e dia 7 após a cirurgia foi realizado, e os perfis de citocinas e química clínica do sangue do coração, bem como o perfil de ácidos biliares do fígado, foram medidos. A cirurgia BDL reformulou o microbioma dos camundongos, resultando em características altamente distintas em comparação com o ShamOP. Nossa análise das vias do microbioma e ECs revelou que o BDL reduz a produção de compostos hepatoprotetores no intestino, como biotina, espermidina, arginina e ornitina, que foram negativamente associados a citocinas inflamatórias (IL-6, IL-23, MCP- 1). A redução do potencial funcional da microbiota intestinal na produção desses compostos hepatoprotetores está associada à diminuição de espécies de bactérias benéficas dos gêneros Anaerotruncus, Blautia, Eubacterium e Lachnoclostridium, bem como ao aumento de bactérias associadas a doenças, como Escherichia coli e Entercoccus faecalis. Nossas descobertas avançam nosso conhecimento do triângulo microbioma intestinal-ácidos biliares-fígado, que pode servir como uma estratégia terapêutica potencial para doenças hepáticas.

Globalmente, a doença hepática (DL) é responsável por mais de dois milhões de mortes anualmente, ou 3,5% de todas as mortes, e tornou-se mais prevalente em populações idosas1,2. A complicada etiologia da DL engloba vários fatores de risco interligados, incluindo obesidade, idade avançada e consumo excessivo de álcool3. A doença hepática gordurosa não alcoólica (DHGNA) é a doença hepática crônica mais comum, afetando até 25% da população mundial4. É uma doença complexa ligada à disfunção metabólica, microbioma intestinal alterado e desregulação imunológica5,6,7. Diferentes abordagens terapêuticas para NAFLD visando o metabolismo do hospedeiro, a microbiota intestinal e o sistema imunológico foram exploradas8. No entanto, devido à complexa interação desses fatores nas doenças, é necessária uma abordagem integrada para investigar esses elementos.

Evidências crescentes sugerem que a microbiota intestinal afeta o desenvolvimento da DHGNA de várias maneiras. A ruptura da barreira intestinal, a translocação bacteriana e a resposta inflamatória no fígado são alguns mecanismos potenciais que foram sugeridos em como o microbioma intestinal pode influenciar a DHGNA e a esteato-hepatite não alcoólica (NASH)9. Além disso, pacientes com DHGNA e NASH exibiram ácidos biliares primários e secundários (BAs) séricos significativamente mais elevados do que indivíduos saudáveis10. Os BAs são metabólitos importantes nas doenças hepáticas11. A regulação do metabolismo secundário dos BAs é uma das funções conhecidas da microbiota intestinal. A elevação da produção secundária de BAs foi associada ao aumento de bactérias metabolizadoras de taurina e glicina12,13. Portanto, um aumento nos BAs secundários pode exacerbar a DHGNA.

No entanto, foi relatado que a microbiota regula o receptor farnesóide X (FXR) via BAs secundários14. FXR tem um papel anti-inflamatório e protege contra colestase, NAFLD e inflamação hepática associada à NASH. Ele poderia ser ativado pelos BAs secundários ácido litocólico e ácido desoxicólico15,16,17, sugerindo que os BAs secundários também têm um papel protetor contra a progressão da DHGNA.

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