Εντερική δυσβίωση και έμφραγμα του μυοκαρδίου: Νέοι μηχανισμοί της αθηροσκλήρυνσης

ROBERTO CARNEVALE¹²,VITTORIA CAMMISOTTO³, CRISTINA NOCELLA⁴, FRANCESCO VIOLI⁴

¹Dipartimento di Scienze e Biotecnologie Medico-Chirurgiche, Sapienza Università di Roma, Latina;

²Mediterranea, Cardiocentro, Napoli;

³Dipartmento di Chirurgia Generale e Specialistica Paride Stefanini, Sapienza Università di Roma; ⁴Dipartimento di Scienze Cliniche, Internistiche, Anestesiologiche e Cardiovascolari, Sapienza Università di Roma

1. Εισαγωγή

Ο Antoine Van Leeuwenhoek, ο πατέρας της μικροβιολογίας, ήταν ο πρώτος που συνέκρινε τη σύνθεση του μικροβιώματος του στόματος και του μικροβιώματος των κοπράνων χάρη στη χρήση των πρώτων χειροποίητων μικροσκοπίων, πριν από 300 χρόνια.

Οι παρατηρήσεις του φανέρωσαν τις σημαντικές διαφορές μεταξύ των μικροβίων που υπάρχουν μέσα στο σώμα και το γεγονός ότι  αυτές οι διαφορές μπορούν να έχουν αντίκτυπο στην υγεία και τις ασθένειες.

Σήμερα έχουμε νέα εργαλεία για να επισημάνουμε αυτές τις διαφορές χάρη στη σύγχρονη τεχνολογία προσδιορισμού αλληλουχιών που μας επιτρέπει να αναγνωρίζουμε όχι μόνο συγκεκριμένες τάξεις, αλλά και τη λειτουργική σύνθεση του μικροβιώματος μας. Αν και η σχέση μας με τα μικρόβια ήταν πάντα αναγνωρισμένη, μόλις πρόσφατα αρχίζουμε να εκτιμούμε τη συμβιωτική αλληλεξάρτηση, ειδικά σε σχέση με περιβαλλοντικές διαταραχές όπως η διατροφή, οι τοξίνες και τα φάρμακα, καθώς και ασθένειες που οφείλονται στην ανισορροπία των μικροβίων.

Σε αυτό το άρθρο τονίζονται  οι πρόσφατες εξελίξεις στην κατανόηση της συμβολής των μικροβίων στην πρόοδο της αθηροσκληρωτικής νόσου.

To Μικροβίωμα του εντέρου (Microbiota)

Το Microbiota αναφέρεται σε ολόκληρο τον πληθυσμό μικροοργανισμών που αποικίζουν μια συγκεκριμένη τοποθεσία.

Οι πρώτες μελέτες που έδειξαν ότι τα παθογόνα μπορούν να συμβάλουν στην αθηροσκλήρωση προέρχονται από μελέτες που πραγματοποιήθηκαν πριν από έναν αιώνα, σε κουνέλια που εκτέθηκαν σε παθογόνα και έδειξαν αυξημένη αθηροσκληρωτική βλάβη. Αυτά τα αποτελέσματα υποστηρίχθηκαν από διάφορες επιδημιολογικές μελέτες που έχουν επισημάνει τη σχέση μεταξύ ορισμένων παθογόνων όπως το Chlamydia pneumoniae ή το Helicobacter pylori και η ανάπτυξη της αθηροσκλήρωσης (1).

Μεταγενέστερες μηχανιστικές μελέτες έχουν δείξει ότι, για παράδειγμα, το Chlamydia pneumoniae είναι ικανό να προάγει το σχηματισμό αφρωδών κυττάρων, την πρόσληψη λευκοκυττάρων και την πρόοδο της αθηροσκληρωτικής βλάβης, δηλαδή όλες τις τυπικές διαδικασίες της παθογένεσης της αθηροσκλήρωσης (2).

Άλλες μελέτες έχουν διεξαχθεί σε ζωικά μοντέλα που έχουν υποβληθεί σε θεραπεία μέσω στόματος ή ενδοφλέβια έγχυση βακτηρίων όπως το Porphyromonas gingivalis. Σε αυτά τα ζώα, παρατηρήθηκε η παρουσία βακτηρίων που συνέβαλαν στην αύξηση της βλάβης εντός της αθηροσκληρωτικής πλάκας (3).

Πιο πρόσφατα, οι ερευνητές καθορίσαν τον πιθανό ρόλο των βακτηρίων από άλλα μέρη του σώματος, όπως, για παράδειγμα, τα εντερικά μικροβιώματα. Τα εντερικά μικροβιώματα είναι απαραίτητα για τη ρύθμιση του εντερικού ανοσοποιητικού συστήματος και συμβάλλουν στη διατήρηση της εντερικής ομοιόστασης, και είναι επίσης βασικός μεσολαβητής στη διατήρηση των μεταβολικών λειτουργιών σε περιφερικούς ιστούς όπως το ήπαρ και το πάγκρεας. Για περισσότερες πληροφορίες ανατρέξτε στην μελέτη ανασκόπησης της διεθνούς βιβλιογραφίας με τίτλο: «Το μικροβίωμα του εντέρου και η επίδραση της διατροφής» και «Το Μικροβίωμα και ο Ρόλος του στην Λειτουργία του Οργανισμού».

Το μικροβίωμα του εντέρου αποτελείται από έναν αριθμό βακτηρίων που κατοικούν στη γαστρεντερική οδό παράγοντας ένα διαφορετικό οικοσύστημα περίπου 1014 ειδών μικροοργανισμών (Σχήμα 1). Το μεγαλύτερο μέρος από τα εντερικό μικροβιότα αποτελείται από πέντε phyla (φύλα), συγκεκριμένα bacteroidetes, firmicutes, actinobacteria, proteobacteria και cerrucomicrobia. Τα bacteroidetes και τα firmicutes αντιπροσωπεύουν το 90% των phyla του μικροβιώματοςτου εντέρου(4). Για περισσότερες πληροφορίες ανατρέξτε στην μελέτη ανασκόπησης της διεθνούς βιβλιογραφίας με τίτλο: «Το μικροβίωμα του εντέρου και η επίδραση της διατροφής» και «Το Μικροβίωμα και ο Ρόλος του στην Λειτουργία του Οργανισμού».

Η ομοιόσταση του μικροβιώματος του εντέρου είναι απαραίτητη για τη διατήρηση της ανθρώπινης υγείας και η δυσβίωση μπορεί να συμβάλει στην ανάπτυξη διαφόρων ασθενειών, όπως καρδιαγγειακές παθήσεις, ασθένειες που σχετίζονται με το ήπαρ, όπως η NAFLD (μη αλκοολική λιπώδης νόσος του ήπατος) και ακόμη και ορισμένοι τύποι καρκίνου. Για περισσότερες πληροφορίες ανατρέξτε στην μελέτη ανασκόπησης της διεθνούς βιβλιογραφίας με τίτλο: «Το μικροβίωμα του εντέρου και η επίδραση της διατροφής» και «Το Μικροβίωμα και ο Ρόλος του στην Λειτουργία του Οργανισμού».

Είναι ενδιαφέρον να σημειωθεί ότι πρόσφατες μελέτες έχουν δείξει πώς η εντερική δυσβίωση μπορεί να συμβάλει στην ανάπτυξη της αθηροσκλήρωσης (5).

Αναλύοντας το εντερικό γονιδίωμα σε ασθενείς με ή χωρίς συμπτωματική αθηροσκλήρωση, οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι οι ασθενείς με αθηροσκλήρωση είχαν διαφορά, τόσο στον τύπο όσο και στην ποσότητα των εντερικών βακτηρίων σε σύγκριση με τους υγιείς μάρτυρες.

Επιπλέον, το Akkermansia muciniphila, ένα βακτήριο που υπάρχει στην ανθρώπινη πεπτική οδό και αποτελεί το 3-5% της εντερικής χλωρίδας, έχει αποδειχθεί ότι ασκεί προστατευτικά αποτελέσματα έναντι της αθηροσκλήρωσης (6) και ότι οι παχύσαρκοι ασθενείς έχουν χαμηλότερο ποσοστό αυτού του βακτηρίου σε σχέση με υγιείς μάρτυρες.

Αυτά τα δεδομένα, επομένως, φαίνεται να δείχνουν ότι το εντερικό μικροβίωμα μπορεί να διαδραματίσει σημαντικό ρόλο στην πρόοδο της αθηροσκληρωτικής διαδικασίας τροποποιώντας τη φλεγμονή και παράγοντας μικροβιακούς μεταβολίτες.

Σημαντικά δεδομένα για τον ρόλο του εντερικού μικροβίωματος στην αθηροσκληρωτική νόσο ήταν η ανακάλυψη ότι, οι αθηροσκληρωτικές πλάκες περιέχουν βακτηριακό DNA και ότι τα βακτηριακά γένη που παρατηρήθηκαν και εντοπίστηκαν στις αθηροσκληρωτικές πλάκες ήταν επίσης παρόντα και στο έντερο των ίδιων ατόμων.

Αυτές οι παρατηρήσεις υποδηλώνουν την πιθανότητα ότι οι μικροβιακές κοινότητες σε αυτές τις τοποθεσίες μπορεί να αποτελούν πηγή βακτηρίων στην πλάκα και ότι μπορούν να επηρεάσουν τη σταθερότητα της πλάκας και την ανάπτυξη καρδιαγγειακών παθήσεων.

Η μεταγονιδιωματική αλληλουχία του μικροβίωματος των κοπράνων αποκάλυψε επίσης ότι η μικροβιακή σύνθεση μεταβάλλεται σε ασθενείς με ασταθείς πλάκες έναντι εκείνων με σταθερές πλάκες.

Συγκεκριμένα, η ασταθής πλάκα σχετίζεται με μειωμένα επίπεδα στα κόπρανα του γένους Roseburiam, ένα βακτήριο ικανό να παράγει πεπτιδογλυκάνες, προφλεγμονώδη μόρια και μειωμένη ικανότητα παραγωγής αντιφλεγμονωδών μορίων (5). Το εντερικό μικροβίωμα των αθηροσκληρωτικών ασθενών μπορεί επομένως να προάγει τη φλεγμονή, παράγοντας περισσότερα προφλεγμονώδη μόρια.

Ένας μηχανιστικός δεσμός μεταξύ του εντερικού μικροβιώματος και της σοβαρότητας του εμφράγματος του μυοκαρδίου έχει αναφερθεί σε αρουραίους. Έχει αποδειχθεί σε μοντέλα τρωκτικών ότι, η χορήγηση του Lactobacillus plantarum σχετίζεται με σημαντική μείωση του μεγέθους του εμφράγματος και με τη βελτίωση της λειτουργίας της αριστερής κοιλίας μετά από έμφραγμα του μυοκαρδίου.

Μια άλλη μελέτη σε ένα ζωικό μοντέλο έδειξε ότι η χορήγηση του Lactobacillus rhamnosus μείωσε την υπερτροφία της αριστερής κοιλίας και την καρδιακή ανεπάρκεια μετά από πειραματικό έμφραγμα του μυοκαρδίου. Αυτές οι μελέτες καταδεικνύουν συνεπώς στενή συσχέτιση μεταξύ των συστατικών του εντερικού μικροβιώματος και του εμφράγματος του μυοκαρδίου.

Αν και είναι πλέον εμφανής η συσχέτιση μεταξύ του μικροβιώματος και της αθηροσκλήρωσης, δεν είναι σαφές πώς τα βακτήρια που βρίσκονται στο έντερο μπορούν να συμβάλουν στην πρόοδο της νόσου. Συγκεκριμένα, δεν είναι ακόμη πλήρως κατανοητό εάν είναι τα ίδια τα βακτήρια που συμβάλλουν στην αθηροσκληρωτική διαδικασία ή είναι τα προϊόντα που προέρχονται από αυτά.

Πράγματι, έχει αποδειχθεί ότι τα ποντίκια που δεν έχουν συγκεκριμένα βακτήρια του εντέρου αναπτύσσουν περισσότερες αθηροσκληρωτικές πλάκες από τα ποντίκια ελέγχου, υποδηλώνοντας το προστατευτικό αποτέλεσμα των κοινών βακτηρίων. Ωστόσο, εκτός από την άμεση εισβολή, τα μικρόβια μπορούν να δημιουργήσουν αποκρίσεις μέσω άλλων προϊόντων που προέρχονται από αυτά που μπορούν να δημιουργήσουν ισχυρή ανοσοαπόκριση και με αυτό τον τρόπο να συμβάλουν στην ανάπτυξη της αθηροσκλήρωσης.

Ως άμυνα πρώτης γραμμής ενός ξενιστή έναντι παθογόνων, η έμφυτη ανοσοαπόκριση βασίζεται σε μια οικογένεια υποδοχέων, όπως οι υποδοχείς τύπου Toll (TLR) και υποδοχείς τύπου ολιγομερισμού (τύπου NOD) που συνδέονται με το νουκλεοτίδιο. Μεταξύ αυτών, οι TLR είναι έμφυτοι υποδοχείς ανοσίας με βασικό ρόλο στην καταπολέμηση ορισμένων προϊόντων που προέρχονται από εντερικά βακτήρια όπως οι λιποπολυσακχαρίτες. Είναι ήδη γνωστό ότι, η ανεπάρκεια των TLR2 ή TLR4 μειώνει τη συσσώρευση λιπιδίων στο αορτικό επίπεδο και αποτρέπει την αύξηση της IL-1α και της μονοκυτταρικής-μυοτακτικής πρωτεΐνης. Επιπλέον, η έλλειψη TLR4 ή του προσαρμογέα, της πρωτεΐνης Myd88, μειώνει την πρόοδο της αθηροσκληρωτικής πλάκας σε ποντίκια ApoE – / -.

2. Μηχανισμοί αθηρο-θρόμβωσης

Η αθηροσκλήρωση είναι μια χρόνια φλεγμονώδης νόσος που περιλαμβάνει πολλές ανοσολογικές διεργασίες και είναι η αιτία που συνδέεται συχνότερα με την εκδήλωση οξέων στεφανιαίων συνδρόμων (ACS) που περιλαμβάνουν ασταθή στεφανιαία νόσο (ασταθή στηθάγχη) και οξύ έμφραγμα του μυοκαρδίου (ΑΜΙ), που με τη σειρά του περιλαμβάνει STEMI (ST-elevation Myocardial Infarction) και NSTEMI (Non-ST-elevation Myocardial Infarction) ή ξαφνικό καρδιακό θάνατο (SCD).

Η βλάβη στο αγγειακό ενδοθήλιο και η ανάπτυξη φλεγμονωδών βλαβών στο τοίχωμα του αγγείου οδηγεί στο σχηματισμό θρόμβων αίματος που οδηγούν είτε σε θρομβοεμβολισμό, ο οποίος εξελίσσεται από αθηροσκληρωτικές πλάκες είτε στο κλείσιμο του αυλού της αρτηρίας στο σημείο της ρήξης της πλάκας, σε φλεγμονή, δηλ. προκαλώντας απόφραξη του θρομβωτικού αγγείου.

Η αθηροθρόμβωση εμφανίζεται κατά τη διάρκεια της αθηροσκλήρωσης. Στην πραγματικότητα, οι παθοφυσιολογικές μελέτες έχουν δείξει ότι η πιο κοινή αιτία σχηματισμού θρόμβου αίματος είναι η ρήξη του ινώδους καλύμματος, το οποίο διαχωρίζει το περιεχόμενο της πλάκας από το αίμα.

Ξεκινώντας από αυτές τις παθοφυσιολογικές εκτιμήσεις, οι παράγοντες που καθορίζουν την ευπάθεια των πλακών και τη διάρρηξή τους ή η διάβρωση της επιφάνειας, καθώς και οι παράγοντες που καθορίζουν την πιθανότητα θρόμβωσης, είναι καθοριστικοί παράγοντες της ικανότητας πρόληψης των θανατηφόρων εκδηλώσεων που προκαλούνται από την αθηροσκλήρωση.

Η αιτιολογία της αθηροσκλήρωσης είναι πολυπαραγοντική και η πυροδότηση της μπορεί να είναι συστημική ή να προσδιορίζεται από τοπικούς παράγοντες που προκαλούν την απορύθμιση της αγγειακής λειτουργίας.

Η υπερχοληστερολαιμία, και ιδιαίτερα οι υψηλές συγκεντρώσεις λιποπρωτεΐνης χαμηλής πυκνότητας στο πλάσμα (LDL), είναι ένας σημαντικός παράγοντας κινδύνου για την πρόωρη έναρξη της αθηροσκλήρωσης και της ισχαιμικής καρδιακής νόσου (7).

Σε περιοχές του αγγειακού τοιχώματος που έχουν προδιάθεση για αθηροσκληρωτικές αλλοιώσεις και με την αύξηση της διαπερατότητας, η υπερχοληστερολαιμία σχετίζεται με αύξηση της transcytosis της LDL μέσω του αγγειακού ενδοθηλίου. Αυτό οδηγεί σε συσσώρευση της LDL στον υποενδοθηλιακό χώρο, όπου η αλληλεπίδραση της με πρωτεΐνες που διεγείρουν την τροποποίησή της όπως συσσωμάτωση, γλυκοσυλίωση, ενζυματική πρωτεόλυση και οξείδωση, αυξάνει την αθηρογονικότητά της και την ενδοαγγειακή κατακράτηση.

Ένα σημαντικό χαρακτηριστικό κατά την ανάπτυξη αθηροσκληρωτικών αλλοιώσεων είναι η διείσδυση των κυκλοφορούντων μονοκυττάρων στον ενδοαγγειακό χώρο.

Τα σωματίδια της LDL  και τροποποιημένες μορφές, αυξάνουν την έκφραση και την έκκριση διαλυτών χημειοτακτικών ενώσεων όπως η χημειοτακτική πρωτεΐνη των μονοκυττάρων-1 (MCP-1) και η ιντερλευκίνη 8 (IL-8) και ευνοούν την έκφραση μορίων προσκόλλησης όπως ιντεγκρίνες και σελεκτίνες τα οποία, όταν εκτίθενται στην επιφάνεια των ενεργοποιημένων ενδοθηλιακών κυττάρων, ευνοούν τη στρατολόγηση, την προσκόλληση και τη μετανάστευση λευκοκυττάρων (μονοκύτταρα και Τ κύτταρα).

Τα διηθημένα μονοκύτταρα διαφοροποιούνται σε μακροφάγα και εκφράζουν υποδοχείς  ρακοσυλλέκτες όπως CD36 και LOX-1, χάρη στους οποίους εσωτερικεύουν πολλά μόρια χοληστερόλης και εστέρες χοληστερόλης που περιέχονται στα τροποποιημένα σωματίδια LDL.

Η εσωτερίκευση της χοληστερόλης οδηγεί στο σχηματισμό αφρωδών κυττάρων, ένα κυτταρικό στοιχείο χαρακτηριστικό των αθηροσκληρωτικών αλλοιώσεων.

Με τη σειρά τους, τα αφρώδη κύτταρα εκκρίνουν προφλεγμονώδεις κυτοκίνες, αυξητικούς παράγοντες και μεταλλοπρωτεϊνάσες (MMPs) και αντιδραστικά είδη οξυγόνου (ROS) που διατηρούν το χημειοτακτικό ερέθισμα για τα λευκοκύτταρα, αυξάνουν την έκφραση των υποδοχέων ρακοσυλλεκτών και ρυθμίζουν τη συσσώρευση κυττάρων λείου μυός (SMCs) στο εσωτερικό.

Τα SMC παίζουν βασικό ρόλο τόσο στη φάση έναρξης όσο και στα στάδια εξέλιξης και επιπλοκών των αθηροσκληρωτικών βλαβών.

Οι SMCs χαρακτηρίζονται από την υψηλή πλαστικότητα τους με έναν μη πολλαπλασιαστικό συσταλτικό φαινότυπο, χαρακτηριστικό των υγιών αρτηριών. Κάτω από τις επιδράσεις των αθηρογόνων ερεθισμάτων, τα SMC μετατρέπονται σε ενεργά πολλαπλασιαστικά κύτταρα, μεταναστεύουν λόγο της έλξης χημειοτακτικών παραγόντων και έχουν μεγαλύτερη σύνθεση από εξωκυτταρική ουσία (μήτρα) (8).

Τέλος, οι οξειδωτικές αλλαγές στο LDL επηρεάζουν τη λειτουργία των αιμοπεταλίων.

Η σύνδεση μεταξύ οξειδωμένων σωματιδίων LDL και ειδικών υποδοχέων όπως CD36, SR-B1 και LOX-1 που εκφράζεται στη μεμβράνη αιμοπεταλίων προκαλεί ενεργοποίηση, μορφολογικές αλλαγές και συσσωμάτωση αιμοπεταλίων, συμβάλλοντας έτσι στο σχηματισμό θρόμβου και ιδιαίτερα μετά τη ρήξη της πλάκας. Τα αιμοπετάλια συμβάλλουν επίσης στην ενδοθηλιακή ενεργοποίηση και στη ρύθμιση των φλεγμονωδών αποκρίσεων, ευνοώντας έτσι την έναρξη και το σχηματισμό αθηροσκληρωτικών βλαβών και τις επακόλουθες θρομβωτικές επιπλοκές τους (9).

3. Μεταβολίτες που προέρχονται από μικρόβια του εντέρου και αθηροσκλήρωση

Το εντερικό επιθήλιο είναι ο πρώτος φραγμός που προστατεύει τον ξενιστή από την εισβολή παθογόνων και των προϊόντων τους. Δεδομένου του θεμελιώδους ρόλου του στην πρόληψη της μετατόπισης των εντερικών περιεχομένων, κυρίως των βακτηριακών συστατικών, η ακεραιότητα του εντερικού φραγμού είναι απαραίτητη για τη διατήρηση της υγείας του ξενιστή.

Εάν το εντερικό επιθηλιακό φράγμα διαρρηχθεί, η εισβολή προϊόντων που σχετίζονται με παθογόνα καθορίζει μια ανοσοαπόκριση και προκαλεί συστημική και ειδική φλεγμονή του ιστού.

Το μικροβίωμα του εντέρου, επομένως, μπορεί να επηρεάσει τις φυσιολογικές και μεταβολικές διεργασίες του ξενιστή μέσω βιοδραστικών μεταβολιτών που μπορούν να επηρεάσουν τα απομακρυσμένα όργανα άμεσα ή έμμεσα (Σχήμα 2).

Στην πραγματικότητα είναι πλέον γνωστό ότι, το εντερικό μικροβίωμα αλληλοεπιδρά με τον ξενιστή μέσω μιας σειράς διαφορετικών οδών, συμπεριλαμβανομένης της οδού τριμεθυλαμίνης (ΤΜΑ) / τριμεθυλαμίνης Ν-οξειδίου (ΤΜΑΟ), της οδού λιπαρών οξέων βραχείας αλυσίδας (SCFA), την οδό χολικού οξέος πρωτογενούς και δευτερογενούς (ΒΑ) και πεπτιδογλυκάνες. Για περισσότερες πληροφορίες ανατρέξτε στην μελέτη ανασκόπησης της διεθνούς βιβλιογραφίας με τίτλο: «Το μικροβίωμα του εντέρου και η επίδραση της διατροφής» και «Το Μικροβίωμα και ο Ρόλος του στην Λειτουργία του Οργανισμού».

Μερικά από αυτά τα μόρια μπορεί να αλληλοεπιδρούν λειτουργικά με άλλες ενδοκρινικές ορμόνες, όπως η γκρελίνη, η λεπτίνη, το πεπτίδιο 1 παρόμοιο με το γλυκαγόνο (GLP-1) και το πεπτίδιο ΥΥ (ΡΥΥ). Σε αυτά τα μόρια μπορεί επίσης να προστεθεί λιποπολυσακχαρίτης (LPS), το οποίο είναι προϊόν του βακτηριακού τοιχώματος και μπορεί να προκαλέσει πολλές διαδικασίες κυτταρικής σηματοδότησης. Για περισσότερες πληροφορίες ανατρέξτε στην μελέτη ανασκόπησης της διεθνούς βιβλιογραφίας με τίτλο: «Το μικροβίωμα του εντέρου και η επίδραση της διατροφής» και «Το Μικροβίωμα και ο Ρόλος του στην Λειτουργία του Οργανισμού».

Έχουν αναγνωριστεί πολυάριθμοι υποδοχείς που μπορούν να αναγνωρίσουν αυτά τα προϊόντα που προέρχονται από εντερικά βακτήρια. Μεταξύ αυτών, Toll-like υποδοχείς (TLRs) οι οποίοι είναι ικανοί να δεσμεύουν τα LPS και τους υποδοχείς NOD τύπου (NLR) που είναι ικανοί να δεσμεύουν πεπτιδογλυκάνες (10). Για περισσότερες πληροφορίες ανατρέξτε στην μελέτη ανασκόπησης της διεθνούς βιβλιογραφίας με τίτλο: «Το μικροβίωμα του εντέρου και η επίδραση της διατροφής» και «Το Μικροβίωμα και ο Ρόλος του στην Λειτουργία του Οργανισμού».

3.1 TMAO και αθηροσκλήρωση

Η προσλαμβανόμενη από τη διατροφή φωσφατιδυλοχολίνη ή η L-καρνιτίνη μεταβολίζονται στο έντερο από το εντερικό μικροβιότα σε τριμεθυλαμίνη (ΤΜΑ). Το TMA είναι ένας πρόδρομος της τριμεθυλαμίνης-Ν-οξειδίου (TMAO), το οποίο μεταφέρεται στο ήπαρ και οξειδώνεται από τη μονοξυγενάση φλαβίνης 3 (FMO3), μέλος της οικογένειας των ηπατικών ενζύμων FMO, η οποία οδηγεί στην παραγωγή του TMAO.

Μελέτες εξουδετέρωσης FMO3 σε ποντίκια, μέσω ενός antisense ολιγονουκλεοτιδίου, έδειξαν μείωση στα κυκλοφορούντα επίπεδα του ΤΜΑΟ και εξασθένηση της αθηροσκλήρωσης μέσω της ενεργοποίησης της αντίστροφης μεταφοράς χοληστερόλης σε μακροφάγα.

Για να διερευνηθούν οι πιθανοί  μηχανισμοί με τους οποίους το TMAO θα μπορούσε να προάγει την αθηροσκλήρωση, σε μελέτες όπου χορηγήθηκε χολίνη στη διατροφή των ποντικών ApoE – / – αποκαλύφθηκαν αυξημένα επίπεδα CD36 και SR-A1 σε μακροφάγα ποντικών που είχαν λάβει  χολίνη σε σύγκριση με εκείνους που δεν είχαν λάβει. 

Ωστόσο, δεν παρατηρήθηκε σημαντική επίδραση του ΤΜΑΟ στον σχηματισμό αφρωδών κυττάρων στα μακροφάγα ποντικών που έλαβαν χολίνη. Αυτά τα δεδομένα υποδηλώνουν ότι το TMAO μπορεί να επιταχύνει την ανάπτυξη της αθηροσκλήρωσης προκαλώντας δυσλειτουργία των ενδοθηλιακών κυττάρων και αυξάνοντας την πρόσφυση των μονοκυττάρων στο ενδοθήλιο.

Αν και πολλά δεδομένα δείχνουν ότι το TMAO μπορεί να συμβάλει στην ανάπτυξη της αθηροσκληρωτικής διαδικασίας, υπάρχουν εξίσου πολλές μελέτες που δείχνουν μια μη συσχέτιση. Σε μια μελέτη κοόρτης δεν υπήρχαν ενδείξεις σημαντικών συσχετίσεων μεταξύ της πρόσληψης χολίνης και του κινδύνου ανάπτυξης καρδιαγγειακών παθήσεων.

Επιπλέον, σε μια μελέτη στην οποία χορηγήθηκε L-καρνιτίνη σε ποντίκια ApoE – / -, παρά τη σημαντική αύξηση στα επίπεδα κυκλοφορίας του ΤΜΑΟ, αυτά τα επίπεδα δεν συσχετίστηκαν άμεσα με το μέγεθος της αορτικής βλάβης.

Τέλος, πολλές μελέτες μεγάλης κλίμακας που διεξήχθησαν από διάφορες χώρες έδειξαν ότι η πρόσληψη χολίνης και βεταΐνης στη διατροφή δεν συσχετίστηκε με την παθογένεση καρδιαγγειακών παθήσεων.

Επομένως  απαιτούνται περαιτέρω μελέτες για να επιβεβαιωθεί ο ακριβής ρόλος του TMAO στην αθηροσκλήρωση ώστε να είναι σε θέση να θεωρηθούν τα βακτήρια ή τα ένζυμα που παράγουν TMAO ως θεραπευτικό δυναμικό (11) (Σχήμα 2).

3.2 Χολικά οξέα και αθηροσκλήρωση

Τα χολικά οξέα (ΑΒ) αποθηκεύονται στη χοληδόχο κύστη και απελευθερώνονται στο έντερο για να διευκολύνουν την απορρόφηση των διαιτητικών λιπιδίων και των λιποδιαλυτών βιταμινών  και αποτελούν μια άλλη ομάδα μεταβολιτών που προέρχονται από το εντερικό μικροβίωμα και εμπλέκονται σε διάφορες μεταβολικές ασθένειες.

Τα πρωτογενή AB συντίθενται από χοληστερόλη στο ήπαρ και περιλαμβάνουν κυρίως χολικό οξύ (CA) και σενοδεοξυχολικό οξύ (chenodeoxycholic acid) (CDCA). Τα πρωτογενή ABs μεταβολίζονται συνήθως σε δευτερεύοντα AB, συμπεριλαμβανομένων δεοξυχολικού οξέος (DCA) και λιθοκολικού οξέος (LCA), ιωδοξυχολικού οξέος και ουρσοδεοξυχολικού οξέος μέσω ενζύμων που προέρχονται από το μικροβίωμα του εντέρου.

Στην πραγματικότητα είναι γνωστό πως τα ποντίκια χωρίς μικρόβια έχουν αυξημένα επίπεδα πρωτοπαθούς ΑΒ και απουσία δευτερογενούς ΑΒ στο εντεροηπατικό σύστημα. Επομένως, υπάρχει αμφίδρομη σχέση μεταξύ του μικροβιώματοςτου εντέρου και του μεταβολισμού ΑΒ.

Πρόσφατα, έχει μελετηθεί ο μεταβολισμός της ΑΒ που προκαλείται μέσω του εντερικού μικροβιώματος σε καρδιαγγειακές παθήσεις. Ωστόσο, μέχρι σήμερα, ο ρόλος της ΑΒ στην ανάπτυξη καρδιαγγειακών παθήσεων δεν είναι ακόμη πλήρως κατανοητός.

Έχει παρατηρηθεί ότι τα ΑΒ μπορούν να προάγουν την ανάπτυξη αθηροσκλήρωσης κυρίως μέσω των δικών του υποδοχέων. Έχουν ταυτοποιηθεί πολυάριθμοι υποδοχείς ΑΒ όπως ο φαρνενοειδής υποδοχέας Χ (FXR), μια σειρά υποδοχέων συζευγμένων με πρωτεΐνη G και ο υποδοχέας Χ της εγκυμοσύνης (PXR).

O FXR είναι ένας υποδοχέας στο πυρήνα που ρυθμίζει τον μεταβολισμό των λιπιδίων και της γλυκόζης. Τα ποντίκια ApoE με ανεπάρκεια FXR – / – που έλαβαν δίαιτα λιπαρών εμφάνισαν επιδεινωμένο προφίλ λιπιδίων και αύξησαν τις αθηροσκληρωτικές βλάβες σε σύγκριση με τα ποντίκια ApoE – / -.

Όσον αφορά τον υποδοχέα συζευγμένο με πρωτεΐνη G, επίσης γνωστό ως TGR5, είναι ένας άλλος σημαντικός υποδοχέας ΑΒ. Πρόσφατη έρευνα έδειξε ότι η ενεργοποίηση του TGR5 μπορεί να αναστείλει το σχηματισμό αθηροσκλήρωσης, ένα αποτέλεσμα που σχετίζεται με τη μείωση της φλεγμονής των μακροφάγων και του φορτίου των λιπιδίων. Επιπλέον, η ενεργοποίηση του TGR5 συμβάλλει επίσης στην διαχείριση των ενεργειακών δαπανών και στον καλύτερο γλυκαιμικό έλεγχο.

Τέλος, ο Χ υποδοχέας της εγκυμοσύνης (PXR) είναι ένας άλλος τύπος υποδοχέα της πυρηνικής ορμόνης που ρυθμίζει την έκφραση γονιδίων που εμπλέκονται στη βιοσύνθεση, τη μεταφορά και το μεταβολισμό των ΑΒ, και μπορεί επίσης να ενεργοποιηθεί από δευτερεύοντα ΑΒ όπως τα LCA. Η διαγραφή του PXR εξασθενεί την ανάπτυξη αθηροσκλήρωσης σε ποντίκια διπλού νοκ-άουτ για PXR και ΑροΕ, τα οποία μπορεί να σχετίζονται με τη μείωση της έκφρασης CD36 και την απορρόφηση λιπιδίων στα μακροφάγα.

Συμπερασματικά, τα πρωτογενή και δευτερογενή AB μπορούν να συμβάλουν στην ανάπτυξη της αθηροσκλήρωσης μέσω της διαμόρφωσης των δικών τους υποδοχέων όπως οι FXR, TGR5 και PXR (Σχήμα 2).

3.3 SCFA και αθηροσκλήρωση

Λιπαρά οξέα βραχείας αλυσίδας (SCFA), όπως οξικό, προπιονικό και βουτυρικό, είναι τα κύρια τελικά προϊόντα της μικροβιακής αποικοδόμησης υδατανθράκων και πρωτεϊνών στο έντερο.

Τα περισσότερα SCFA απορροφώνται από το έντερο και μεταβολίζονται σε διάφορους ιστούς του σώματος, συμβάλλοντας σε ορισμένες σημαντικές φυσιολογικές διαδικασίες και ειδικότερα επηρεάζοντας την καθημερινή ενεργειακή απαίτηση.

Τα SCFA είναι σημαντικά για το μεταβολισμό του ξενιστή και χρησιμοποιούνται ως υποστρώματα για την παραγωγή ενέργειας, λιπογένεσης, γλυκονεογένεσης και σύνθεσης χοληστερόλης.

Εκτός από το ότι είναι μεταβολικά υποστρώματα, τα SCFA δρουν ως μόρια σηματοδότησης, συγκεκριμένα μέσω υποδοχέων συζευγμένων με G-πρωτεΐνη, όπως GPR43 / FFAR2 και GPR41 / FFAR3.

Η ενεργοποίηση του GPR43 στα κύτταρα αυξάνει την έκκριση του πεπτιδίου-1 παρόμοια με τη γλυκαγόνη (GLP-1), ενώ το οξικό επάγει, και πάλι μέσω του GPR43, μια αντιλιπολυτική δράση και βελτιώνει τον μεταβολισμό της γλυκόζης και των λιπιδίων.

Όσον αφορά τον υποδοχέα GRP41, μελέτες έχουν δείξει ότι είναι σε θέση να ρυθμίσει το μεταβολισμό μέσω της αλληλεπίδρασης με τα εντερικό μικροβιότα. Τα ποντίκια νοκ άουτ για τον υποδοχέα GPR41 είναι πιο αδύνατα και ζυγίζουν λιγότερο από τα ποντίκια wild-type (άγριου τύπου).

Επιπλέον, ορισμένες κλινικές μελέτες έχουν δείξει επίσης ευεργετικές επιδράσεις του SCFA στο σωματικό βάρος. Συγκεκριμένα, έχει παρατηρηθεί ότι η χορήγηση ενός προδρόμου του προπιονικού μπορεί να αυξήσει τα μεταγευματικά επίπεδα στο πλάσμα των PYY και GLP-1 μειώνοντας έτσι την ποσότητα των θερμίδων που απορροφώνται. Αντιθέτως, η μακροχρόνια χορήγηση του προδρόμου του προπιονικού προκαλεί μείωση της αύξησης βάρους.

Τέλος, παρατηρήθηκε ότι το προπιονικό μειώνει την έκφραση ορισμένων μορίων προσκόλλησης ενδοθηλιακών κυττάρων όπως VCAM-1 και ICAM-1 σε ενδοθηλιακά κύτταρα μέσω της αναστολής του πυρηνικού παράγοντα-κΒ (NF-κB).

Επιπλέον, το προπιονικό είναι ικανό να μειώσει το επίπεδο γλυκόζης στο αίμα και να αναστέλλει τη σύνθεση της χοληστερόλης στα ηπατοκύτταρα. Για περισσότερες πληροφορίες ανατρέξτε στην μελέτη ανασκόπησης της διεθνούς βιβλιογραφίας με τίτλο: «Το μικροβίωμα του εντέρου και η επίδραση της διατροφής» και «Το Μικροβίωμα και ο Ρόλος του στην Λειτουργία του Οργανισμού».

Συμπερασματικά, αυτές οι μελέτες δείχνουν ότι οι SFCA έχουν ευνοϊκό αντίκτυπο στην ανθρώπινη υγεία, κυρίως μέσω της ρύθμισης / τροποποίησης του μεταβολισμού των λιπιδίων (Σχήμα 2).

3.4 Πεπτιδογλυκάνες και αθηροσκλήρωση

Η πεπτιδογλυκάνη (PG) είναι ένα μοναδικό και ουσιώδες συστατικό του κυτταρικού τοιχώματος των Gram-αρνητικών βακτηρίων αλλά είναι επίσης ένα συστατικό του τοιχώματος των Gram-θετικών βακτηρίων.

Η PG υπάρχει σε αφθονία στην ανθρώπινη εντερική χλωρίδα και σε άλλους βλεννογόνους, αλλά σε διαφορετικές ανατομικές θέσεις προάγει τη φλεγμονή μέσω της ενεργοποίησης του υποδοχέα Toll-like 2 (TLR2).

Επιπλέον, η PG αναγνωρίζεται από άλλους υποδοχείς, συμπεριλαμβανομένης της πρωτεΐνης 1 που περιέχει υποδοχείς δέσμευσης των νουκλεοτιδίων (NOD1), NOD2, τη πρωτεΐνη 3 που περιέχει υποδοχείς NACHT, LRR και PYD (NLRP3) και πρωτεΐνη 1 αναγνώρισης της πεπτιδογλυκάνης ( PGLYRP1). Η ενεργοποίηση αυτού  του καταρράκτη σηματοδότησης προκαλεί μια φλεγμονώδη απόκριση σε κύτταρα του ανοσοποιητικού αλλά και σε μη ανοσοκύτταρα σε όλο το σώμα (12).

Χρησιμοποιώντας τη μέθοδο μεταγονιδιωματικής αλληλούχησης, βρέθηκε ότι οι ασθενείς με συμπωματικές αθηροσκληρωτικές πλάκες ήταν εμπλουτισμένες με γονίδια που κωδικοποιούν τη σύνθεση των PG σε σύγκριση με μάρτυρες απουσία ευπαθών πλακών στις αρτηρίες καρωτίδες. Αυτά τα δεδομένα υποδηλώνουν ότι η αύξηση της παραγωγής των PG από το εντερικό μεταγονιδίωμα μπορεί να συμβάλει στη συμπτωματική αθηροσκλήρωση προκαλώντας την απόκριση του έμφυτου ανοσοποιητικού συστήματος και προωθώντας τη λειτουργία των ουδετερόφιλων (5).

Επιβεβαιώσεις του ρόλου των PG στην πρόκληση της φλεγμονώδους αντίδρασης και στην πρόοδο της διαδικασίας αθηροσκληρύρηνσης προέρχονται επίσης από πειράματα in vitro που διεξήχθησαν σε διαφορετικούς τύπους κυττάρων.

Η διέγερση ανθρώπινων στεφανιαίων ενδοθηλιακών κυττάρων (CAEC) με PG επάγει την ενεργοποίηση του NF-kB και την έκφραση διαμεσολαβητών διαλυτών όπως ICAM-1, IL-6 και IL-8 (13,14).

Επιπλέον, η έκφραση φλεγμονωδών διαμεσολαβητών αυξήθηκε σημαντικά στα κύτταρα διαβητικών ασθενών, υποδηλώνοντας ότι οι CAEC σε διαβητικά άτομα υιοθετούν έναν υπερφλεγμονώδη φαινότυπο και ότι αυτή η ενδοθηλιακή φαινοτυπική αλλαγή μπορεί να προδιαθέτει την στεφανιαία αρτηρία στην αθηρογένεση (14). Για περισσότερες πληροφορίες ανατρέξτε στην μελέτη ανασκόπησης της διεθνούς βιβλιογραφίας με τίτλο: «Το μικροβίωμα του εντέρου και η επίδραση της διατροφής» και «Το Μικροβίωμα και ο Ρόλος του στην Λειτουργία του Οργανισμού».

Τέλος, η διέγερση με PG ευνοεί  μια μεγαλύτερη ενεργοποίηση των μονοκυττάρων, αυξάνοντας έτσι την πιθανότητα να προσκολληθούν στα ενεργοποιημένα ενδοθηλιακά κύτταρα που καλύπτουν το τοίχωμα του αγγείου στις θέσεις φλεγμονής (15) (Εικόνα 2).

3.5 LPS και αθηροσκλήρωση

Οι λιποπολυσακχαρίτες (LPS), επίσης γνωστοί ως ενδοτοξίνες, είναι δομικές ενώσεις χαρακτηριστικές της εξωτερικής μεμβράνης των  βακτηρίων Gram αρνητικών. Το LPS προκαλεί φλεγμονή μέσω της ενεργοποίησης του υποδοχέα του, του TLR4, ο οποίος εκφράζεται σε ανοσοκύτταρα όπως μακροφάγα και σε πολλούς άλλους τύπους κυττάρων, συμπεριλαμβανομένων των ηπατοκυττάρων, των λιποκυττάρων και των αιμοπεταλίων. Για περισσότερες πληροφορίες ανατρέξτε στην μελέτη ανασκόπησης της διεθνούς βιβλιογραφίας με τίτλο: «Το μικροβίωμα του εντέρου και η επίδραση της διατροφής» και «Το Μικροβίωμα και ο Ρόλος του στην Λειτουργία του Οργανισμού».

Το εντερικό επιθήλιο δρα ως φράγμα για την πρόληψη της μετατόπισης παραγόντων βακτηριακής προέλευσης. Ωστόσο, καταστάσεις όπως αύξηση βάρους, δίαιτα με υψηλή περιεκτικότητα σε λιπαρά (16) και αυξημένη έκθεση σε λιπαρά οξέα (17, 18) διαταράσσουν τη λειτουργία του εντερικού φραγμού επιτρέποντας τη μετατόπιση των LPS. (19, 20).

Αυτό οδηγεί σε  αυξημένα επίπεδα των LPS στο αίμα, που είναι μια κατάσταση που ορίζεται ως μεταβολική ενδοτοξιναιμία (19).

Αυτό το φαινόμενο εμφανίζεται επίσης σε καταστάσεις όπως ο διαβήτης τύπου II, η παχυσαρκία και η υπέρταση, καταστάσεις στις οποίες τα κυκλοφορούντα επίπεδα των LPS μπορούν να αυξηθούν και που σχετίζονται με την ανάπτυξη αθηροσκλήρωσης.

Στην πραγματικότητα, έχει αποδειχθεί ότι τα LPS είναι ικανά να προάγουν την αθηροσκλήρωση τόσο σε πειραματικά ζωικά μοντέλα όσο και σε ανθρώπους. Για παράδειγμα, υπερχοληστερολαιμικά κουνέλια που υποβλήθηκαν σε αγωγή με επαναλαμβανόμενες ενδοφλέβιες ενέσεις ενδοτοξίνης (λιποπολυσακχαρίτη απο Escherichia coli από 1,25 έως 2,5μg) έδειξαν σημαντικά επιταχυνόμενη αθηροσκλήρωση, όπως αποδεικνύεται από την αυξημένη  περιοχή βλάβης της αορτής  και τον όγκο βλάβης, σε σύγκριση με τα ζώα ελέγχου (21).

Ποντίκια νοκ-άουτ για TLR4 ή για MyD88, ο κανονικός προσαρμογέας της σηματοδότησης TLR4 (22), έδειξαν μειωμένη αθηροσκλήρωση της αορτής, που σχετίζεται με μείωση στα κυκλοφορούντα επίπεδα των προφλεγμονωδών κυτοκινών όπως η IL- 12 ή MCP1, σε μείωση της περιεκτικότητας σε λιπίδια της πλάκας και στον αριθμό των μακροφάγων (23).

Στους ανθρώπους, οι βιοδείκτες συστηματικής φλεγμονής, όπως τα διαλυτά μόρια προσκόλλησης, και τα επίπεδα κυκλοφορούντων βακτηριακών ενδοτοξινών αυξάνονται σημαντικά σε άτομα με χρόνιες λοιμώξεις και είναι προγνωστικά για αυξημένο κίνδυνο αθηροσκλήρωσης (24).

Μερικές μελέτες έχουν αντίθετα αξιολογήσει τον αντίκτυπο των γενετικών παραλλαγών του TLR4 που παρέχουν διαφορές στη φλεγμονώδη απόκριση που προκαλείται από τους LPS και οι οποίες σχετίζονται με την ανάπτυξη της αθηροσκλήρωσης.

Για παράδειγμα, οι μεταλλάξεις που στον άνθρωπο επηρεάζουν την εξωκυτταρική περιοχή του υποδοχέα TLR4 σχετίζονται με μείωση της αντιδραστικότητας στους LPS (25). Σε μια δεύτερη μελέτη αποδείχθηκε ότι τα άτομα που είναι φορείς ενός πολυμορφισμού του TLR4 ικανό  να εξασθενεί τη σηματοδότηση των υποδοχέων και να μειώνει τη φλεγμονώδη απάντηση στα παθογόνα  Gram-αρνητικά έχουν μικρότερο κίνδυνο καρωτιδικής αθηροσκλήρωσης και πάχος μέσου-εσωτερικού μικρότερο στην κοινή καρωτιδική αρτηρία (26).

Τέλος, η ανάλυση δειγμάτων  από καρωτιδική αρτηρία ασθενών που είχαν υποβληθεί σε ενδο-αρτηριοεκτομή έδειξε ότι τα LPS του Escherichia Coli εντοπίστηκαν στην πλάκα και ότι μπορεί να συμβάλουν στην αθηροσκληρωτική βλάβη μέσω ενός μηχανισμού υποκινούμενου από τον TLR4 που περιλαμβάνει το οξειδωτικό στρες. (27). (Σχήμα 2).

4. Στοχευμένη θεραπεία στο εντερικό μικροβιότα

Δεδομένων των πολυάριθμων επιπτώσεων στην ανθρώπινη υγεία, το μικροβίωμα και οι   συσχετιζόμενοι μεταβολίτες του έχουν καταστεί πιθανοί θεραπευτικοί στόχοι, κερδίζοντας σταδιακά μεγάλη προσοχή (Εικόνα 3).

Οι επιδράσεις των στοχευμένων θεραπειών στο μικροβίωμα, οι οποίες αλλάζουν τη σύνθεση της μικροβιακής κοινότητας, κυμαίνονται από την εξάλειψη μεμονωμένων στελεχών ενός μεμονωμένου είδους (για παράδειγμα, με συζευγμένα αντιβακτηριακά εμβόλια) έως και την αντικατάσταση ολόκληρης της κοινότητας με ένα νέο άθικτο μικροβίωμα (για παράδειγμα , από μεταμόσχευση κοπράνων). Ακολουθούν ορισμένες στρατηγικές που λειτουργούν τροποποιώντας το μικροβίωμα και τα αποτελέσματά τους.

4.1 Διατροφή

Η διαφοροποίηση του εντερικού μικροβιότα μέσω της διατροφικής παρέμβασης είναι μια ισχυρή προσέγγιση για την πρόληψη και τη θεραπεία των καρδιαγγειακών παθήσεων.

Για παράδειγμα, σε ποντίκια που τρέφονταν με μια διατροφή πλούσια σε φυτικές ίνες, παρατηρήθηκε μια αύξηση στα εντερικά βακτήρια που παράγουν οξικό, μειώνοντας σημαντικά την υπερτροφία και την ίνωση του μυοκαρδίου (28). Στους ανθρώπους, η μεγαλύτερη κατανάλωση ινών σχετίζεται με χαμηλότερο κίνδυνο στεφανιαίας νόσου (29).

Επιπλέον, μια παρέμβαση με μεσογειακή διατροφή μειώνει τα επίπεδα του TMAO, το οποίο κατά συνέπεια μπορεί να προλάβει καρδιαγγειακές παθολογικές καταστάσεις και καρδιακή ανεπάρκεια (30, 31). Για περισσότερες πληροφορίες ανατρέξτε στην μελέτη ανασκόπησης της διεθνούς βιβλιογραφίας με τίτλο: «Το μικροβίωμα του εντέρου και η επίδραση της διατροφής» και «Το Μικροβίωμα και ο Ρόλος του στην Λειτουργία του Οργανισμού».

4.2 Προβιοτικά, Προβιοτικά και Αντιβιοτικά

Τα προβιοτικά είναι ζωντανοί μικροοργανισμοί που χορηγούνται για την αποκατάσταση της ισορροπίας της εντερικής χλωρίδας. Αντιθέτως, τα πρεβιοτικά είναι μη μικροβιακές και μη εύπεπτες  μονάδες που εμπλέκονται στη διαμόρφωση της μικροβιακής κοινότητας.

Ορισμένα στοιχεία δείχνουν ότι τέτοια συμπληρώματα μπορεί να έχουν καρδιοπροστατευτική δράση. Για παράδειγμα, η χορήγηση του Lactobacillus rhamnosus GR-1 μείωσε τη σοβαρότητα της καρδιακής προσβολής και βελτίωσε την καρδιακή λειτουργία (32).

Σε μια τυχαιοποιημένη ελεγχόμενη πιλοτική μελέτη, η χορήγηση του Saccharonyces boulardii είχε οφέλη σε ασθενείς με καρδιακή ανεπάρκεια, όπως υποδεικνύεται από το βελτιωμένο κλάσμα εξώθησης της αριστερής κοιλίας (33).

Άλλα κοινά προβιοτικά περιλαμβάνουν τα Bifidobacterium, Enterococcus και Streptococcus (34). Συμπλήρωση με ινουλίνη, ένα πρεβιοτικό, μείωσε σημαντικά τις αθηροσκληρωτικές βλάβες σε ποντίκια ApoE – / – (35). Επιπλέον, ορισμένες μελέτες έχουν δείξει ότι τα προβιοτικά και τα πρεβιοτικά μπορούν να τροποποιήσουν ευεργετικά τον μεταβολισμό των λιπιδίων (36, 37).

Οι παρεμβάσεις με αντιβιοτικά, όπως η αμπικιλλίνη, μειώνουν τους αθηροσκληρωτικούς παράγοντες κινδύνου, όπως τα επίπεδα λιποπρωτεϊνών (38).

Αν και αρκετά αποτελέσματα δείχνουν ότι τα πρεβιοτικά, τα προβιοτικά και τα αντιβιοτικά είναι αποτελεσματικές παρεμβάσεις στη ρύθμιση της λειτουργίας του αποικισμού μικροβίων που σχετίζονται με καρδιαγγειακές παθήσεις και ασθένειες, απαιτούνται περαιτέρω έρευνες πάνω από όλα για τη μείωση των πιθανών παρενεργειών.

4.3 Μεταμόσχευση μικροβιότα κοπράνων

Η μεταμόσχευση μικροβίων κοπράνων (FMT) είναι μια πιθανή θεραπευτική παρέμβαση ικανή να διαφοροποιήσει τα εντερικά παθογόνα μέσω της μεταφοράς λειτουργικών βακτηρίων από υγιή άτομα στο γαστρεντερικό σωλήνα των ασθενών οδηγώντας στη αποκατάσταση των φυσιολογικών λειτουργιών του εντερικού μικροβιώματος (39).

Σε μια ελεγχόμενη πιλοτική διπλή-τυφλή μελέτη, η σύνθεση του μικροβιώματος του εντέρου σε ασθενείς με μεταβολικό σύνδρομο άλλαξε σημαντικά μετά τη μεταμόσχευση του μικροβιώματος κοπράνων από έναν δότη vegan.

Ωστόσο, δεν υπήρξαν αλλαγές στα επίπεδα του μεταβολίτη TMAO. Μέχρι σήμερα, η FMT παραμένει μια πολλά υποσχόμενη θεραπεία για καρδιαγγειακές παθήσεις, αλλά χρειάζεται περαιτέρω μελέτη.

Στην πραγματικότητα, ο περιορισμός αυτής της προσέγγισης είναι ότι οι ενδοτοξίνες ή οι μολυσματικοί παράγοντες θα μπορούσαν να μεταφερθούν, οδηγώντας έτσι σε νέες επιπλοκές.

Επομένως, η πιθανότητα μεταμόσχευσης κοπράνων για τη θεραπεία καρδιαγγειακών παθήσεων απαιτεί περαιτέρω έρευνες για τη μείωση του κινδύνου ανεπιθύμητων ενεργειών και για τη βελτίωση της αποτελεσματικότητας της εφαρμογής του.

4.4 Ανταγωνιστές του TLR4

Εκτός από το ότι μπορεί να δράσει άμεσα στο εντερικό μικροβίωμα τροποποιώντας τη σύνθεσή του και μετριάζοντας τις αρνητικές του επιπτώσεις, είναι επίσης δυνατό να χρησιμοποιηθεί μια άλλη προσέγγιση που βασίζεται στη διαμόρφωση της φλεγμονώδους απόκρισης που συνδέεται με την ενεργοποίηση του TLR4 από το LPS.

Οι ανταγωνιστές TLR4 μπορούν να προέρχονται τόσο από φυσικές όσο και από συνθετικές πηγές. Μεταξύ των φυσικών παράγωγων, η βερβερίνη, ένα αλκαλοειδές ισοκινολίνης που εξάγεται κυρίως από το Rhizoma Coptidis, μπορεί να συνδεθεί με το MD-2 το οποίο είναι ικανό να δεσμεύσει έως και τρία μόρια βερβερίνης. Επιπλέον, η βερβερίνη αποκλείει επίσης την μεταγωγή σήματος TLR4 καταστέλλοντας το NF-kB.

Ένα άλλο φυσικό παράγωγο είναι η παρθενόλη, μια σεσκιτερπενική λακτόνη που εμποδίζει τη σηματοδότηση TLR4, αναστέλλει την οδό NF-kB και αναστέλλει την έκφραση του TLR4 μετά από διέγερση κυττάρων με LPS.

Μεταξύ των συνθετικών παραγώγων, το TAK-242 (Resator vid) είναι ένα παράγωγο του κυκλοεξενίου. Είναι ένα μικρό μόριο με ειδική και επιλεκτική ανασταλτική λειτουργία της σηματοδότησης TLR4 (40). Πράγματι, το ΤΑΚ-242 αναστέλλει την παραγωγή φλεγμονωδών μεσολαβητών, επαγόμενων από LPS, προσκολώμενα στον ενδοκυτταρικό υποδοχέα του TLR4.

Προκλινικές μελέτες έχουν δείξει πολλά υποσχόμενη αποτελεσματικότητα του TAK-242 σε κυτταρικά και ζωικά μοντέλα. Για παράδειγμα, βρέθηκε πως το ΤΑΚ-242 μειώνει τις φλεγμονώδεις κυτοκίνες, όπως τον παράγοντα νέκρωσης όγκου άλφα (TNF-άλφα) και την ιντερλευκίνη-6 (IL-6) σε μακροφάγα ποντικού που διεγείρονται με LPS με τιμές IC50 1,9 και 1,3 nM, αντίστοιχα.

Επιπλέον, το TAK-242 παρουσιάζει αξιοσημείωτα ευεργετικά αποτελέσματα σε πειραματικά μοντέλα. Πράγματι, η ενδοφλέβια χορήγηση δόσης 0,1 mg / kg ή περισσότερο κατέστειλε την παραγωγή διαφόρων κυτοκινών (TNF-άλφα, IL-6 και IL-1beta) σε μοντέλο ποντικού ενδοτοξικού σοκ.

Επιπλέον, προστάτευε τα ποντίκια από το θάνατο με δοσοεξαρτώμενο τρόπο και όλα τα ποντίκια επέζησαν στη δόση των 3 mg / kg. Τέλος, η χορήγηση του ΤΑΚ-242 σε ένα πειραματικό μοντέλο θρόμβωσης μειώνει σημαντικά το μέγεθος του θρόμβου και της ενεργοποίησης των αιμοπεταλίων. Στην βιβλιογραφία υπάρχουν πολλές άλλες δοκιμές που επιβεβαιώνουν την αποτελεσματικότητα του ΤΑΚ-242 σε διάφορα παθολογικά πλαίσια που σχετίζονται με φλεγμονή.

5. Συμπεράσματα

Η σχέση μεταξύ μικροβίων, ξενιστή και προδιάθεσης για την εμφάνιση ασθενειών αντιπροσωπεύει σίγουρα ένα ευρύ πεδίο επιστημονικής έρευνας που ακόμα ερευνάται, ειδικά δε στην αθηροσκληρωτική παθολογία.

Επομένως, η επιστημονική πρόκληση, η οποία σίγουρα θα ανοίξει νέα σενάρια στο εγγύς μέλλον, είναι ο περαιτέρω χαρακτηρισμός του μικροβιώματος και των παραγώγων του, μελετώντας τον αντίκτυπό του στη φυσιολογία του ξενιστή.

Νέες θεραπευτικές παρεμβάσεις που στοχεύουν στην αντιμετώπιση αυτού του φαινομένου μπορούν επομένως να συμβάλουν στη βελτίωση της πορείας και της εξέλιξης της αθηροσκληρωτικής παθολογίας σε ασθενείς που πάσχουν από καρδιαγγειακές παθήσεις.

6. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

1. Zhang T, Kurita-Ochiai T, Hashizume T, et al. Aggregatibacter actinomycetemcomitans accelera-tes atherosclerosis with an increase in atheroge-nic factors in spontaneously hyperlipidemic mice. FEMS Immunol Med Microbiol. 2010; 59: 143-151.
2. Kalayoglu MV, Byrne GI. Induction of Macro-phage Foam Cell Formation by Chlamydia pneu-moniae. J Infect Dis. 1998; 177: 725-729.
3. Calandrini C, Ribeiro A, Gonnelli A, et al. Microbial composition of atherosclerotic plaques. Oral Dis. 2014; 20: e128-134.
4. Qin J, Li R, Raes J, et al. A human gut microbial gene catalogue established by metagenomic se-quencing. Nature. 2010; 464: 59-65.
5. Karlsson FH, Fåk F, Nookaew I, et al. Symptomatic atherosclerosis is associated with an altered gut metagenome. Nat Commun. 2012; 3: 1245.
6. Hayashi C, Madrigal AG, Liu X, et al. Pathogen-Mediated Inflammator y Atherosclerosis Is Me-diated in Part via Toll-Like Receptor 2-Induced Inflammator y Responses. J Innate Immun. 2010; 2: 334-343.
7. Yusuf S, Reddy S, Ôunpuu S, Anand S. Global burden of cardiovascular diseases. Part I: Gene-ral considerations, the epidemiologic transition, risk factors, and impact of urbanization. Circulation. 2001; 104: 2746-2753.
8. Badimón L, Vilahur G, Padró T. Lipoproteins, Platelets, and Atherothrombosis. Rev Española Cardiol. 2009; 62: 1161-1178.
9. Daub K, Seizer P, Stellos K, et al. Oxidized LDL-activated platelets induce vascular inflammation. Semin Thromb Hemost. 2010; 36: 146-156.
10. Ma J, Li H. The role of gut microbiota in atherosclerosis and hypertension. Front Pharmacol. 2018;9: 1082.
11. Li DY, Tang WHW. Gut Microbiota and Atherosclerosis. Curr Atheroscler Rep. 2017; 19: 1-12.
12. Wolf AJ, Underhill DM. Peptidoglycan recognition by the innate immune system. Nat Rev Im-munol. 2018; 18: 243-254.
13. Xie Y, Li Y, Cai X, Wang X, Li J. Interleukin-37 suppresses ICAM-1 expression in parallel with NF-κB down-regulation following TLR2 activation of human coronary artery endothelial cells. Int Immunopharmacol. 2016; 38: 26-30.
14. Li J, Jin C, Cleveland JC, et al. Enhanced inflammatory responses to toll-like receptor 2/4 stimulation in type 1 diabetic coronary artery endothelial cells: The effect of insulin. Cardiovasc Diabetol. 2010; 9.
15. Nijhuis MMO, Pasterkamp G, Sluis NI, et al. Peptidoglycan increases firm adhesion of monocytes under flow conditions and primes monocyte chemotaxis. J Vasc Res. 2007; 44: 214-22.
16. Erridge C, Attina T, Spickett CM, Webb DJ. A high-fat meal induces low-grade endotoxemia: Evidence of a novel mechanism of postprandial inflammation. Am J Clin Nutr. 2007; 86: 1286-1292.
17. Velasquez OR, Henninger K, Fowler M, et al. Oleic acid-induced mucosal injury in developing piglet intestine. Am J Physiol – Gastrointest Liver Physiol. 1993; 264. 18. Levels JHM, Abraham PR, Van den Ende A, Van Deventer SJH. Distribution and kinetics of lipo-protein-bound endotoxin. Infect Immun. 2001; 69: 2821-2828.
18. Cani PD, Amar J, Iglesias MA, et al. Metabolic endotoxemia initiates obesity and insulin resistance. Diabetes. 2007; 56: 1761-1772.
19. Pirlich M, Norman K, Lochs H, Bauditz J. Role of intestinal function in cachexia. Curr Opin Clin Nutr Metab Care. 2006; 9: 603-606.
20. Lehr HA, Sagban TA, Ihling C, et al. Immunopathogenesis of atherosclerosis: endotoxin accelerates atherosclerosis in rabbits on hypercholesterolemic diet. Circulation. 2001; 104: 914-920.
21. Deguine J, Barton GM. MyD88: A central player in innate immune signaling. F1000Prime Rep. 2014; 6.
22. Michelsen KS, Wong MH, Shah PK, et al. Lack of Toll-like receptor 4 or myeloid differentiation factor 88 reduces atherosclerosis and alters plaque phenotype in mice deficient in apolipoprotein E. Proc Natl Acad Sci USA. 2004; 101: 10679-10684.
23. Kiechl S, Egger G, Mayr M, et al. Chronic infections and the risk of carotid atherosclerosis: Prospective results from a large population study. Circulation. 2001; 103: 1064-1070.
24. Arbour NC, Lorenz E, Schutte BC, et al. TLR4 mutations are associated with endotoxin hyporesponsiveness in humans. Nat Genet. 2000; 25: 187-191.
25. Kiechl S, Lorenz E, Reindl M, et al. Toll-like receptor 4 polymorphisms and atherogenesis. N Engl J Med. 2002; 347: 185-192.
26. Carnevale R, Nocella C, Petrozza V, et al. Localization of lipopolysaccharide from Escherichia coli into human atherosclerotic plaque. Sci Rep. 2018; 8.
27. Marques FZ, Nelson E, Chu PY, et al. High-fiber diet and acetate supplementation change the gut microbiota and prevent the development of hypertension and heart failure in hypertensive mice. Circulation. 2017; 135: 964-977.
28. Threapleton DE, Greenwood DC, Evans CEL, et al. Dietar y fibre intake and risk of cardiovascular disease: Systematic review and meta-analysis. BMJ. 2013; 347.
29. Papadaki A, Martínez-González MÁ, Alonso-Gómez A, et al. Mediterranean diet and risk of heart failure: results from the PREDIMED ran-domized controlled trial. Eur J Heart Fail. 2017; 19: 1179-1185.
30. Estruch R, Ros E, Salas-Salvadó J, et al. Primar y prevention of cardiovascular disease with a me-diterranean diet supplemented with extra-virgin olive oil or nuts. N Engl J Med. 2018; 378.
31. Gan XT, Ettinger G, Huang CX, et al. Probiotic administration attenuates myocardial hypertro-phy and heart failure after myocardial infarction in the rat. Circ Hear Fail. 2014; 7: 491-499.
32. Costanza AC, Moscavitch SD, Faria Neto HCC, Mesquita ET. Probiotic therapy with Saccharomyces boulardii for heart failure patients: A randomized, double-blind, placebo-controlled pilot trial. Int J Cardiol. 2015; 179: 348-350.
33. Markowiak P, Ślizewska K. Effects of probiotics, prebiotics, and synbiotics on human health. Nutrients. 2017; 9.
34. Jin M, Qian Z, Yin J, et al. The role of intestinal microbiota in cardiovascular disease. J Cell Mol Med. 2019; 23: 2343-2350.
35. Korcz E, Kerényi Z, Varga L. Dietar y fibers, prebiotics, and exopolysaccharides produced by lactic acid bacteria: Potential health benefits with special regard to cholesterol-lowering ef-fects. Food Funct. 2018; 9: 3057-3068.
36. Lew LC, Choi SB, Khoo BY, Sreenivasan S, Ong KL, Liong MT. Lactobacillus plantarum DR7 re-duces cholesterol via phosphor ylation of AMPK that down-regulated the mRNA expression of HMG-CoA reductase. Korean J Food Sci Anim Resour. 2018; 38: 350-361.
37. Rune I, Rolin B, Larsen C, et al. Modulating the gut microbiota improves glucose tolerance, lipo-protein profile and atherosclerotic plaque development in ApoE-deficient mice. PLoS One. 2016; 11.
38. Gallo A, Passaro G, Gasbarrini A, et al. Modula-tion of microbiota as treatment for intestinal in-flammatory disorders: An uptodate. World J Gastroenterol. 2016; 22: 7186-7202.
39. Kawamoto T, Ii M, Kitazaki T, et al. TAK-242 se-lectively suppresses Toll-like receptor 4-signa-ling mediated by the intracellular domain. Eur J Pharmacol. 2008; 584: 40-48.