ООО "ПРОПИОНИКС"
пн-пт с 09:00 до 18:00 | +7 (966) 348-80-35 |
Резюме
(1) Предыстория: псориатический артрит (ПсА) - это болезненное заболевание суставов и позвоночника. В последних сообщениях отмечается отчетливый кишечный дисбактериоз при ПсА; считается, что прием пробиотических штаммов улучшает кишечный дисбактериоз. Если пробиотики эффективны при ПсА, то это неуловимо. (2) Методы: в этом пилотном открытом исследовании мы включили 10 пациентов с ПсА с низкой и средней активностью заболевания, которые получали пробиотики в течение 12 недель. Анализ фекального зонулина, α1-антитрипсина и кальпротектина, а также периферического иммунного фенотипирования проводили исходно, через 12 недель и через 12 недель после прекращения приема пробиотиков. (3) Результаты: у всех пациентов наблюдался повышенный уровень маркера кишечной проницаемости зонулина, который коррелировал с частотой периферических Th17-клеток. Кальпротектин, маркер воспаления кишечника, был повышен у 6 из 10 пациентов. Прием пробиотиков приводил к снижению активности заболевания и проницаемости кишечника. Эти эффекты, однако, не были поддержаны после прекращения приема пробиотиков. (4) Выводы: пациенты с ПсА страдают от повышенной кишечной проницаемости и воспаления. Пробиотики могут улучшить активность ПсА-заболевания, нацеливаясь на эти изменения.
Псориатический артрит (ПсА) является наиболее распространенным сопутствующим заболеванием псориаза, поражающим одну треть пациентов. Заболевание характеризуется болезненным и часто приводящим к инвалидности воспалением суставов, энтезов (соединений сухожилия с костью – ред.) и позвоночника [1]. ПсА принадлежит к семейству спондилоартритов, которые имеют общие черты с анкилозирующим спондилитом, реактивным артритом и энтеропатическим артритом. Патофизиологически ПсА был связан с бактериальными триггерами; У моделей трансгенных HLA-B27-крыс ПсА не вызывает заболевания в среде, свободной от микробов [2]. Точно так же у SKG-мышей развивается ПсА-подобное заболевание в зависимости от наличия бактериальной колонизации или инъекции β-гликана, полисахарида, обнаруженного в стенках бактериальных и грибковых клеток. В этой модели CD4+ Т-клеточные иммунные ответы и интерлейкин-17 (IL-17) участвуют в развитии артрита [3, 4]. Интересно, что IL-17, секретирующий CD4+ Т-клетки (Th17), физиологически борется с бактериальными и грибковыми инфекциями. Более того, блокирование IL-17 моноклональными антителами является эффективным средством лечения псориаза и ПсА [5]. Клетки Th17 кишечника можно подавлять или индуцировать в зависимости от состава микробиоты кишечника и производимых ими метаболитов. Короткоцепочечные жирные кислоты (SCFAs), выделяемые видами Faecalibacterium, Ruminococcus и Akkermansia, подавляют выработку IL-17 и индуцируют противовоспалительные регуляторные Т-клетки (Treg) [6]. Сообщалось о снижении частоты встречаемости видов Ruminococcus и Akkermansia в подвздошной кишке пациентов с ПсА по сравнению с пациентами с псориазом без поражения суставов и здоровыми людьми из контрольной группы [7]. Кишечный дисбактериоз наблюдался также при анкилозирующем спондилите и энтеропатическом артрите [8, 9]. Гистологический анализ биопсии, полученной из подвздошной кишки этих пациентов, выявил подавление эпителиальных плотных контактов, связанных с бактериальной инвазией в слизистую оболочку, и повышенную экспрессию зонулина, белка, регулирующего кишечные плотные контакты и, следовательно, проницаемость кишечника.
Дисбактериоз кишечника может быть улучшен диетическими мерами, трансплантацией стула или приемом пробиотических штаммов [10, 11]. Пероральное введение пробиотических штаммов бифидобактерий и лактобактерий значительно улучшило псориатические поражения кожи по сравнению с плацебо в рандомизированном контролируемом исследовании [12]. Основываясь на этих данных, мы предполагаем, что пробиотические штаммы могут изменять дисбактериоз при ПсА, приводя к улучшению активности заболевания. Здесь мы приводим доказательства кишечного воспаления и проницаемости слизистой оболочки. В открытом пилотном исследовании введение пробиотических штаммов в течение 12 недель улучшило признаки воспаления и проницаемость кишечника и привело к значительному снижению активности заболевания.
2.1. Популяция исследования
Это открытое пилотное исследование проводилось с декабря 2018 г. по декабрь 2019 г. Совет по этике Медицинского университета Граца одобрил протокол исследования. Пациентов, посещающих поликлинику ревматологии, просили принять участие в исследовании, если они соответствовали критериям включения: (1) Диагноз ПсА, диагностированный ревматологом и удовлетворяющий критериям CASPAR, (2) Низкая или умеренная активность заболевания, (3) Возраст старше 18 лет, (4) Стабильная иммуномодулирующая терапия более 3 месяцев. Критериями исключения были: (1) Бариатрическая хирургия в анамнезе, (2) Использование других пробиотических препаратов, (3) Терапия антибиотиками в течение последнего месяца перед включением, (4) Воспалительное заболевание кишечника, (5) Острый инфаркт миокарда или декомпенсированная сердечная недостаточность. в течение последних 3 месяцев, (6) Инсульт в течение последних 3 месяцев, (7) Злокачественная опухоль в анамнезе или любое другое состояние или обстоятельство, которые могут повлиять на способность пациентов участвовать в протоколе, (8) Беременность. Критериями исключения из исследования были серьезные побочные эффекты, изменение фонового лечения и другие отклонения от протокола. Информированное согласие было получено от всех людей до начала исследования.
2.2. Процедура
С исходного уровня до 12 недели все пациенты получали 3 г пробиотического порошка, растворенного в водопроводной воде, один раз в день, содержащего кукурузный крахмал, мальтодекстрин, фруктоолигосахарид P6, инулин P2, растительный белок и девять бактериальных штаммов Lactobacillus и Bifidobacterium, содержащих не менее 7,5 миллиардов организмов на порцию (OMNi-BiOTiC® STRESS Repair, Institut Allergosan, Грац, Австрия; подробные сведения о составе см. в дополнительной таблице S1). Все штаммы имеют сертификаты безопасности, признанные Европейским управлением безопасности пищевых продуктов. Анамнез, клинические осмотры, оценка активности болезни по модифицированной шкале активности псориатического артрита (mPASDAS) [13,14], образцы крови и стула были взяты на исходном уровне, через 12 и 24 недели. Телефонные интервью были проведены через 6 недель, чтобы убедиться в соблюдении режима лечения и выявить возможные побочные эффекты. Первичной конечной точкой исследования была активность заболевания, чтобы рассчитать размер выборки для будущего рандомизированного контролируемого исследования. Вторичные конечные точки были исследовательскими и включали уровни фекального кальпротектина, зонулина и α1-антитрипсина, плазменного sCD14 и LPS-связывающего белка, а также анализ субпопуляций Т- и В-клеток в периферической крови.
2.3. Иммуноферментный анализ
Образцы фекалий собирали и хранили при -80 °C до анализа. Концентрации кальпротектина, α1-антитрипсина и зонулина определяли с помощью наборов для твердофазного иммуноферментного анализа (ИФА или англ. ELISA) (Immundiagnostik AG, Бенсхайм, Германия, K 6927 (кальпротектин); K 6750 (α1-антитрипсин); K 5600 (зонулин)). Все анализы проводились в соответствии с инструкциями производителя. Образцы считывали на микропланшете-ридере (Dynex, Chantilly, США, DSX) при 450 нм. Стандартные кривые и расчеты основаны на 4-параметрической логистической регрессии (4PL). Все измерения проводились в двух экземплярах.
Образцы плазмы хранили при -80 °C до анализа. Концентрации sCD14 и LBP определяли с помощью наборов для ИФА (R&D systems, Abington, Великобритания и Hycult biotech, Уден, Нидерланды). Все анализы проводились в соответствии с инструкциями производителя. Все измерения проводились в двух экземплярах.
2.4. Проточная цитометрия
FACS-анализ субпопуляций Т- и В-клеток проводили, как описано ранее [15]. Вкратце, эритроциты лизировали и лейкоциты инкубировали с антителами против CD3 (Becton Dickinson, Сан-Диего, США), CD4, CD8, CD28, CD31, CD45, CD45RO (все Beckman Coulter, Brea; США), CD19, CD197 / CCR7, CD127, CD183 / CXCR3, CD196 / CCR6, CD194 / CCR4 (все биотех. Miltenyi, Бергиш-Гладбах, Германия) и CD38 и CD45RA (Becton Dickinson) для фенотипирования Т-клеток и CD19, CD21, CD24, CD27, CD38 IgD и IgM (все Miltenyi biotech) для фенотипирования В-клеток. Для внутриклеточного окрашивания Ki-67 (Becton Dickinson) клетки пермеабилизировали с помощью реагентов IntraPrep (Beckman Coulter; Brea, США) и измеряли в течение 2 часов. Эти анализы были выполнены на FACS Canto II (Becton Dickinson) с использованием программного обеспечения FACS Diva и FlowJo (Becton Dickinson).
2.5. Статистика
Все статистические анализы были выполнены с использованием SPSS, v23.0 (Чикаго, Иллинойс, США). Все данные представлены в виде медианы (диапазона), и мы использовали U-критерий Манна-Уитни для независимых или критерий Вилкоксона для зависимых сравнений. Корреляция между переменными определялась коэффициентом ранговой корреляции Спирмена.
В исследование были включены десять пациентов. Клинические характеристики описаны в таблице 1. Согласно шкале mPASDAS, у четырех пациентов была низкая, а у шести пациентов - умеренная активность заболевания. Трое пациентов не завершили исследование: один пациент отказался от продолжения приема пробиотиков через 20 дней из-за метеоризма. У двух пациентов фоновое лечение было изменено в течение первых 12 недель, что привело к отклонению и исключению протокола. Поэтому данные этих пациентов анализировались только на исходном уровне. На протяжении всего исследования серьезных побочных эффектов не наблюдалось.
Таблица 1. Характеристики пациента.
n = 10
|
|
Возраст при включении, лет, медиана (диапазон)
|
58 (51–72)
|
Продолжительность заболевания, годы, медиана (диапазон)
|
11 (2–33)
|
Женский пол, n
|
7
|
Текущий курильщик, n
|
3
|
Анти-TNF, n
|
3
|
2
|
|
Метотрексат, n (%)
|
2
|
НПВП, n (%)
|
5
|
PASI, медиана (диапазон)
|
0.3 (0–4.2)
|
mPASDAS, медиана (диапазон)
|
3.9 (2.51–4.53)
|
НПВП, нестероидный противовоспалительный препарат; PASI, индекс площади и тяжести псориаза; mPASDAS, модифицированный показатель активности заболевания псориатическим артритом.
3.1. Прием пробиотиков снижает активность заболевания у пациентов с псориатическим артритом
Все больше данных, полученных в результате исследований на животных и людях, показали терапевтическую и профилактическую эффективность приема пробиотиков при ряде заболеваний, включая воспалительные и аутоиммунные заболевания, а также инфекции и рак [16,17,18].
Анализируя первичную конечную точку этого исследования, мы наблюдали, что активность заболевания у пациентов с ПсА значительно снизилась после приема пробиотиков (рис. 1А и дополнительная таблица S2). У трех пациентов со средней активностью заболевания активность болезни изменилась на низкую. Эти данные позволят рассчитать размер выборки для рандомизированного плацебо-контролируемого исследования. Интересно, что изменение активности заболевания коррелировало с частотой периферических клеток Th17 на исходном уровне (рис. 1B), предполагая, что низкие уровни клеток Th17 связаны с лучшим ответом на прием пробиотиков. Обработка пробиотиками не влияла на частоту общих или пролиферирующих периферических клеток Th17, а также клеток Th1, Th2 и Treg.
Рисунок 1. Лечение пробиотиками снижает активность заболевания. Графики показывают (A) оценку mPASDAS на исходном уровне (0) и на 12 неделе лечения пробиотиками; (B) Корреляция изменения PASDAS от исходного уровня до 12 недели с частотами клеток Th17 (справа).
3.2. Проницаемость кишечника повышается у пациентов с ПсА
Открытие межклеточных плотных контактов в желудочно-кишечном тракте и, таким образом, повышение кишечной проницаемости может действовать как спусковой механизм для таких заболеваний, как болезнь Крона или ВЗК. [19] Кроме того, на проницаемость кишечника, вероятно, влияет микробиом кишечника [20]. Учитывая выраженный микробный дисбактериоз, зарегистрированный у пациентов с ПсА [7], мы хотели определить, изменилась ли проницаемость кишечника в нашей группе пациентов. Поэтому мы измерили фекальные маркеры зонулина и α1-антитрипсина. Уровни фекального зонулина превышали верхний предел нормы (50 нг / мл) у всех пациентов, тогда как аномально высокие уровни α1-антитрипсина были обнаружены у 60% пациентов (рис. 2А).
Рис. 2. Кишечная проницаемость увеличивается у пациентов с ПсА и улучшается при приеме пробиотиков. (A) Тепловая карта, показывающая слишком низкий (темно-синий), нормальный (голубой) и слишком высокий (розовый) уровни маркеров проницаемости кишечника (зонулина и α1-антитрипсина) и воспаления кишечника (кальпротектин) у пациентов с ПсА; Графики показывают (B) фекальные концентрации зонулина (слева) и α1-антитрипсина (справа); (C) фекальные концентрации кальпротектина на исходном уровне (0) и на 12 неделе лечения пробиотиками.
Чтобы определить, связана ли кишечная проницаемость с воспалением кишечника, мы также проверили образцы фекалий на уровень кальпротектина, белка, который высвобождается из нейтрофилов при активации. Опять же, мы наблюдали, что 60% пациентов показали повышенный уровень фекального кальпротектина (рис. 2А). Интересно, что 5 из этих 6 пациентов также имели повышенный уровень α1-антитрипсина. В совокупности эти данные предполагают, что пациенты с ПсА страдают от повышенной кишечной проницаемости и воспаления.
Ранее сообщалось, что штаммы Bifidobacterium и Lactobacillus полезны для кишечного гомеостаза микробиома [21,22,23]. Поэтому мы оценили потенциал пробиотиков в улучшении повышенной кишечной проницаемости, наблюдаемой в нашей группе пациентов.
Мы заметили значительное снижение фекального зонулина в нашей группе пациентов после приема пробиотиков (рис. 2В). С другой стороны, уровни α1-антитрипсина в целом остались неизменными, но пациенты с высокими уровнями показали снижение после лечения, что свидетельствует о положительном влиянии приема пробиотиков на проницаемость кишечника. Кроме того, мы наблюдали значительное снижение уровня кальпротектина в кале и снижение у пациентов с аномально высокими уровнями кальпротектина до 33%, что указывает на уменьшение воспаления кишечника (рис. 2С). Следует отметить, что изменение активности заболевания коррелировало с исходными уровнями фекального зонулина (рис. 3А), что указывает на то, что низкие уровни зонулина связаны с лучшим ответом на прием пробиотиков.
Рис. 3. Проницаемость кишечника является прогностическим фактором эффекта пробиотиков. Графики показывают (A) корреляцию изменения PASDAS от исходного уровня до 12 недели с зонулином; (B) корреляции зонулина с частотой клеток Th17 (слева) и Treg (справа).
3.3. Проницаемость кишечника связана с иммунным ответом, связанным с Th17
Затем мы хотели выяснить, связаны ли наблюдаемые изменения с иммунологическими параметрами на периферии. Следует отметить, что уровни фекального зонулина коррелировали с частотой периферических клеток Th17, но не Th1, Th2 или регуляторных Т-клеток (Tregs) (рис. 3B), что позволяет предположить, что повышенная проницаемость кишечника вызывает иммунные ответы периферических клеток Th17 или наоборот. Пролиферирующие клетки Ki67+ Th17 также коррелировали с оценкой активности заболевания mPASDAS (corrcoeff = 0,745, p = 0,013), и наблюдалась тенденция корреляции с уровнями калпротектина в качестве маркера воспаления кишечника (corrcoeff = 0,576, p = 0,082).
Кроме того, нас интересовали белки, связанные с LPS-ответом, липополисахарид-связывающий белок (LBP) и растворимый CD14 (sCD14). Концентрация обоих веществ в плазме не коррелировала с активностью заболевания, маркерами проницаемости кишечника или воспалением кишечника. Однако уровни LBP и sCD14 в плазме достоверно коррелировали с частотой периферических клеток Th1 (LBP: corrcoeff = 0,697, p = 0,025; sCD14: corrcoeff = 0,636, p = 0,048). Кроме того, концентрации LBP и sCD14 оставались неизменными после приема пробиотиков, что позволяет предположить, что LBP и sCD14 не зависят от изменений проницаемости кишечника и воспаления.
3.4. Эффекты пробиотиков не являются длительными
Через 12 недель прием пробиотиков был прекращен. Мы провели контрольный визит еще через 12 недель, чтобы изучить долгосрочные эффекты лечения.
Уровни фекального зонулина увеличились в ответ на прекращение лечения пробиотиками у 3 из 5 пациентов с ПсА (рис. 4А), что позволяет предположить, что влияние приема пробиотиков на проницаемость кишечника может быть непродолжительным. Анализируя маркер воспаления кишечника кальпротектин, мы заметили, что у 4 из 5 пациентов с ПсА были повышенные уровни по сравнению с 12-й неделей (рис. 4В). 5 из 6 пациентов с ПсА имели аномально высокие уровни фекального кальпротектина на 24 неделе по сравнению с 2 из 6 пациентов на 12 неделе.
Рисунок 4. Эффекты пробиотиков непродолжительны. Графики показывают (А) фекальные концентрации зонулина (слева) и α1-антитрипсина (справа); (B) концентрации кальпротектина в кале; (C) оценка mPASDAS на исходном уровне, на 12 и 24 неделе после прекращения лечения пробиотиками; (D) Корреляция изменения PASDAS с 12 по 24 неделю с частотой Treg.
Следовательно, 4 из 6 пациентов с ПсА показали усиление активности заболевания в соответствии с их оценкой mPASDAS (рис. 4C), что привело к изменению категории заболевания с низкой на среднюю для двух пациентов. Интересно, что изменение mPASDAS положительно коррелировало с частотой периферических Treg на 12-й неделе, показывая, что пациенты с ухудшением имели более высокие уровни регуляторных клеток (рис. 4D).
В этом пилотном исследовании мы обнаружили доказательства повышенной проницаемости кишечника и воспаления у пациентов с ПсА. Прием пробиотических штаммов приводил к снижению проницаемости кишечника и, что более важно, к улучшению активности заболевания. Эти эффекты, однако, не были продолжительными после прекращения лечения. Эти предварительные данные демонстрируют необходимость проведения расширенных клинических испытаний для оценки эффективности приема пробиотиков в отношении модуляции активности болезни, связанной с псориазом.
Накапливающиеся данные связывают кишечную микробиоту с воспалением. Дисбактериоз кишечника считается потенциальным фактором риска хронического воспаления даже в отдаленных местах, таких как сустав [24]. Уже в 1996 г. была проведена плодотворная работа по оценке роли микробиома кишечника в развитии артрита, а также колита на модели трансгенных HLA-B27-крыс [2]. С тех пор большое количество исследований способствовало установлению связи микробного дисбактериоза кишечника и чрезмерного иммунного ответа в собственной пластинке кишечника, что впоследствии привело к системному воспалению и, наконец, к заболеванию суставов. В недавних исследованиях сообщалось, что ПсА-подобная патология кишечника и суставов не развивается в стерильных условиях, как показано у SKG и TNFΔARE / + мышей [4,25]. Более того, у пациентов с ПсА было обнаружено состояние микробного дисбиоза [7,26]. Scher et al. сообщили об отчетливом снижении количества Ruminococcus и A. municiphila среди других 16 пациентов с ПсА [7]. Интересно, что аналогичные результаты были обнаружены у пациентов, страдающих ВЗК, что указывает на общий механизм [27]. Некоторые виды Ruminococcus, а также A. municiphila являются кишечными симбионтами, разрушающими слизь, которые превращают муцин в короткоцепочечные жирные кислоты (SCFAs). В элегантном исследовании сообщалось, что SCFAs являются мощными иммуномодуляторами, подавляя клетки Th17 и аутоиммунитет [28]. Интересно, что мы наблюдали, что возникновение периферических клеток Th17 значительно коррелировало с маркером проницаемости кишечника зонулином, который, вероятно, зависит от состава микробиома. Считается, что продуцирующие IL-17 клетки являются основным фактором патологии ПсА, и терапия против IL-17 является успешным вариантом лечения [5]. Впоследствии представляется возможным, что бактериальные антигены или кросс-реактивные Т-клетки, активированные в кишечнике, являются хозяевами сустава. Однако точные иммунологические механизмы, связывающие воспаление кишечника и суставов, полностью не изучены.
Мы обнаружили заметное повышение фекального зонулина у всех наших пациентов. В соответствии с этими данными, повышенная экспрессия зонулина наблюдалась также при других заболеваниях спектра ПсА, таких как анкилозирующий спондилит и энтеропатический артрит [8,9]. Интересно, что биопсия подвздошной кишки у пациентов с энтеропатическим артритом показала более выраженную бактериальную инфильтрацию, повреждение эпителия и проницаемость слизистой оболочки, чем у пациентов с одним воспалительным заболеванием кишечника. Таким образом, повышенная кишечная проницаемость может способствовать развитию ПсА. В нашем исследовании прием пробиотиков значительно снизил уровень зонулина. Подобные результаты наблюдались у пациентов, страдающих болезнью Альцгеймера [29]. У наших пациентов клинический ответ на пробиотики обратно коррелировал с уровнем зонулина и частотой клеток Th17 на исходном уровне. Мы предполагаем, что короткий курс пробиотиков, вероятно, может восстановить барьерную функцию у пациентов с ПсА с умеренно повышенной кишечной проницаемостью, тогда как пациентам с более выраженными изменениями может потребоваться более длительное лечение пробиотиками, чем всего 12 недель.
Это исследование имеет ограничения: это открытое пилотное исследование с одной группой на небольшом количестве пациентов с ПсА, что ограничивает клинические выводы. На основе результатов этого исследования проводится более крупное рандомизированное контролируемое исследование с достаточной мощностью, чтобы оценить клиническую эффективность пробиотиков при ПсА. Кроме того, мы проводили фенотипирование Т- и В-клеток только из цельной крови. Изменения частоты и функции кишечных и синовиальных иммунных клеток, вероятно, увеличили бы значимость результатов.
В совокупности это исследование показывает повышенную проницаемость кишечника у пациентов с псориатическим артритом. Прием пробиотиков привел к улучшению (снижению) проницаемости кишечника и снижению активности заболевания, что позволяет предположить, что пробиотики могут быть полезны для пациентов с ПсА в дополнение к традиционной терапии.
Следующие материалы доступны в интернете по адресу https://www.mdpi.com/2072-6643/12/8/2337/s1, таблица S1: бактериальный состав OMNi-BiOTiC® STRESS Repair, таблица S2: данные элементов оценки mPASDAS на исходном уровне, а также на 12-й и 24-й неделях.
Дополнительно по теме артрита см.:
Литература
Комментариев пока нет