La interacción de la susceptibilidad genética, la inmunidad de la mucosa y el entorno microecológico intestinal está involucrada en la patogénesis de la enfermedad inflamatoria intestinal (EII). En este estudio, aplicamos el trasplante de microbiota fecal a ratones deficientes en IL-10 e investigamos su impacto en la inflamación del colon y la función cardíaca.
Con el desarrollo de la microecología en los últimos años, la relación entre las bacterias intestinales y la enfermedad inflamatoria intestinal (EII) ha atraído una atención considerable. La evidencia acumulada sugiere que la microbiota disbiótica desempeña un papel activo en el desencadenamiento o empeoramiento del proceso inflamatorio en la EII y que el trasplante de microbiota fecal (TMF) es una estrategia terapéutica atractiva, ya que la transferencia de una microbiota sana al paciente con EII podría restaurar la comunicación adecuada entre el huésped y la microbiota. Sin embargo, los mecanismos moleculares no están claros, y la eficacia del TMF no ha sido muy bien establecida. Por lo tanto, se necesitan más estudios en modelos animales de EII. En este método, aplicamos FMT de ratones C57BL / 6J de tipo salvaje a ratones deficientes en IL-10, un modelo de ratón de colitis ampliamente utilizado. El estudio elabora la recolección de gránulos fecales de los ratones donantes, la fabricación de la solución / suspensión fecal, la administración de la solución fecal y el monitoreo de la enfermedad. Encontramos que el FMT mitigó significativamente el deterioro cardíaco en ratones knockout IL-10, lo que subraya su potencial terapéutico para el tratamiento de la EII.
El microecosistema intestinal humano es extremadamente complejo, con más de 1000 especies de bacterias en el intestino de una persona sana1. La flora intestinal está involucrada en el mantenimiento de las funciones fisiológicas normales del intestino y la respuesta inmune y tiene una relación inseparable con el cuerpo humano. La evidencia acumulada sugiere que el microbioma intestinal constituye el último órgano humano, que es parte del cuerpo humano, no solo un grupo de parásitos2. Una relación simbiótica “saludable” entre la microbiota intestinal, sus metabolitos y el sistema inmune del huésped establecida en la vida temprana es fundamental para mantener la homeostasis intestinal. En algunas condiciones anormales, como la inflamación crónica, los cambios en el entorno interno y externo del cuerpo alteran seriamente la homeostasis intestinal, lo que resulta en un desequilibrio persistente de la comunidad microbiana del intestino, llamado disbiosis3. De hecho, la exposición a múltiples factores ambientales, incluida la dieta, los medicamentos y los patógenos, puede provocar cambios en la microbiota.
La disbiosis se asocia con la patogénesis de una variedad de enfermedades intestinales, como la enfermedad inflamatoria intestinal (EII), el síndrome del intestino irritable (SII) y la enteritis pseudomembranosa, así como una creciente lista de trastornos extraintestinales, incluyendo enfermedades cardiovasculares, obesidad y alergia4. El perfil de la microbiota reveló que los pacientes con EII tienen una disminución dramática de la diversidad bacteriana, así como alteraciones marcadas en las poblaciones de algunas cepas bacterianas específicas 5,6. Estos estudios demostraron menos Lachnospiraceae y Bacteroidetes pero más Proteobacteria y Actinobacteria en pacientes con EII. Se cree que la patogénesis de la EII está relacionada con diversos factores patogénicos, incluyendo flora intestinal anormal, respuesta inmune desregulada, desafíos ambientales y variantes genéticas7. Abundante evidencia sugiere que las bacterias intestinales desempeñan un papel en las fases de inicio y aplicación de la EII8,9, lo que indica que la corrección de la disbiosis intestinal puede representar un enfoque novedoso para la terapia y / o el tratamiento de mantenimiento de la EII.
El prototipo del trasplante de microbiota fecal (TMF) comenzó en la antigua China10. En 1958, el Dr. Eiseman y sus colegas trataron con éxito cuatro casos de enteritis pseudomembranosa severa con materia fecal de donantes sanos a través de enema, abriendo un nuevo capítulo en la medicina occidental moderna utilizando heces humanas para tratar enfermedades humanas11. Se ha encontrado que la infección por Clostridium difficile (ICD) es la principal causa de enteritis pseudomembranosa12 y FMT es altamente efectiva en el tratamiento de la ICD. En los últimos ocho años, el TMF se ha convertido en una terapia estándar para el tratamiento de la ICDrecurrente 13, lo que ha dado lugar a nuevos estudios que investigan el papel del TMF en otros trastornos, como la EII. En los últimos veinte años, numerosos informes de casos y estudios de cohortes han documentado el uso de FMT en pacientes con EII14. Un metanálisis, que incluyó 12 ensayos, mostró que el 62% de los pacientes con enfermedad de Crohn (EC) lograron la remisión clínica después del TMF, y el 69% de los pacientes con EC tuvieron respuesta clínica15. A pesar de estos hallazgos alentadores, el papel del TMF en el tratamiento de la EII sigue siendo incierto, y los mecanismos por los cuales el TMF mejora la inflamación intestinal son poco conocidos. Se necesita más investigación antes de que el TMF pueda unirse al arsenal actual de opciones de tratamiento para la EII en las clínicas.
En este protocolo, aplicamos FMT en ratones IL-10-/-, que desarrollan colitis espontáneamente después del destete y han servido como un estándar de oro para reflejar la naturaleza multifactorial de la EII16,17,18. Los ratones IL-10−/− se han utilizado ampliamente para diseccionar la etiología de la EII porque presentan características moleculares e histológicas similares a las de los pacientes con EII y, al igual que los pacientes, la enfermedad puede mejorarse con terapia anti-TNFα16. Los ratones IL10−/− envejecidos (>9 meses de edad) tienen un mayor tamaño cardíaco y una función cardíaca deteriorada en comparación con los ratones de tipo salvaje de la misma edad19, lo que lo convierte en un excelente modelo para estudiar las enfermedades cardíacas inducidas por colitis. Sin embargo, también se pueden usar otros modelos murinos de colitis, como el modelo de sulfato de sodio de dextrano y el modelo de colitis inducida por células T. Administramos suspensión fecal por sonda oral, que demostró ser una ruta efectiva y mejor que el enema en humanos20.
Como tratamiento innovador en investigación, el TMF se ha convertido en un tema candente en el tratamiento de diversos trastornos en los últimos años, ya que la disbiosis de la microbiota comensal está implicada en la patogénesis de múltiples enfermedades humanas, incluyendo EII, obesidad, diabetes mellitus, autismo, enfermedades cardíacas y cáncer26. Aunque el mecanismo no se ha determinado, se cree que el FMT funciona construyendo una nueva flora biológica y evitando la pérdida de bact…
The authors have nothing to disclose.
Este trabajo fue apoyado, en parte, por subvenciones de los Institutos Nacionales de Salud (R01 HL152683 y R21 AI126097 a Q. Li) y por American Heart Association Grant-in-Aid 17GRNT33460395 (a Q. Li) (heart.org).
BD Syringe, 1 mL | Fisher Scientific | 14-829-10F | |
Blunt end forceps | Knipex | 926443 | |
Brain natriuretic peptide EIA kit | Sigma | RAB0386 | |
C57BL/6J mice | Jackson Lab | 000664 | |
Centrifuge | Eppendorf | 5415R | |
Conical tubes | ThermoFisher | 339650 | |
Curved feeding Needles | Kent Scientific | FNC-20-1.5-2 | |
GLH-115 homogenizer | Omni International | GLH-115 | |
Glycerol | MilliporeSigma | G5516 | |
IL-10 knockout mice | Jackson Lab | 004366 | |
Isoflurane | Piramal Critical care | NDC66794-017-10 | |
USP normal saline | Grainger | 6280 | |
Vaporizer | Euthanex Corp. | EZ-108SA |