O estudo determina o impacto da perturbação do antibiótico do microbioma intestinal na saúde do esqueleto

Os micróbios são frequentemente vistos como patógenos que causam doenças e os antibióticos têm sido usados ​​com sucesso para combater esses invasores estrangeiros. Na realidade, a imagem é mais complexa. Na maioria das vezes, vivemos em harmonia com nossa microbiota intestinal comensal, que é a coleção de microorganismos que colonizam o intestino saudável. Bactérias comensais regulam as funções biológicas do hospedeiro, incluindo saúde esquelética. Pesquisadores da Medical University of South Carolina (MUSC) estudando osteoimunologia, a interface dos sistemas esquelético e imunológico, examinaram o impacto de interromper o microbioma intestinal saudável com antibióticos no desenvolvimento esquelético pós-puberal. Seus resultados, publicado online em 16 de janeiro, 2019 na American Journal of Pathology , mostraram que a interrupção do antibiótico da microbiota intestinal induziu uma resposta pró-inflamatória que levou ao aumento da atividade dos osteoclastos.

"Este relatório apresenta os antibióticos como um modulador exógeno crítico da resposta osteoimune da microbiota intestinal durante o desenvolvimento esquelético pós-púbere, "diz Chad M. Novince, D.D.S., Ph.D., professor assistente nas Faculdades de Medicina e Medicina Dentária que estuda o impacto do microbioma na osteoimunologia e no desenvolvimento do esqueleto. "As pessoas têm mostrado que os antibióticos perturbam a microbiota, mas este é o primeiro estudo conhecido avaliando como isso tem efeitos a jusante sobre as células imunológicas que regulam as células ósseas e o fenótipo esquelético geral. Este trabalho reúne toda a história. "

A fase de desenvolvimento pós-puberal é uma janela crítica de plasticidade que suporta o acúmulo de aproximadamente 40 por cento de nosso pico de massa óssea. Um trabalho recente do laboratório Novince e outros mostrou que a microbiota intestinal contribui para a saúde do esqueleto. Para determinar o impacto da perturbação antibiótica da microbiota intestinal no desenvolvimento esquelético pós-puberal, Novince trabalhou com membros da equipe do MUSC e tratou camundongos com um coquetel de três antibióticos. Em colaboração com o cientista do microbioma Alexander V. Alekseyenko, Ph.D., professor associado do Centro de Informática Biomédica e diretor fundador do Programa MUSC para Pesquisa do Microbioma Humano, eles foram capazes de mostrar que o tratamento com antibióticos levou a grandes alterações na microbiota intestinal, resultando em alterações específicas em grandes grupos de bactérias.

"Ter o Dr. Alekseyenko como parte da equipe é um ponto forte único, "diz Novince.

Após a interrupção do antibiótico da microbiota, o laboratório Novince examinou a integridade do sistema esquelético. As mudanças induzidas por antibióticos na microbiota tiveram pouco impacto no osso cortical; Contudo, houve mudanças significativas no osso trabecular, o tipo de osso que sofre altas taxas de metabolismo ósseo. Embora o trabalho anterior tenha analisado a densidade das células ósseas em todo o esqueleto após o tratamento com antibióticos, este trabalho enfocou os detalhes celulares subjacentes à manutenção óssea. O metabolismo ósseo é controlado por meio de um equilíbrio das células de reabsorção óssea (osteoclastos) e de construção óssea (osteoblastos). Interessantemente, não houve alterações nos osteoblastos, enquanto o número de células osteoclásticas, tamanho e atividade foram aumentados.

Para determinar o que causou o aumento da atividade dos osteoclastos, o laboratório Novince avaliou os níveis de várias moléculas de sinalização de osteoclastos. Eles descobriram que os níveis de moléculas de sinalização pró-osteoclástica aumentaram na circulação de animais tratados com antibióticos, sugerindo que o aumento da atividade dos osteoclastos é o resultado de uma resposta imune específica a uma mudança na microbiota.

A próxima grande questão era como os antibióticos afetam as células imunológicas no ambiente da medula óssea.

"Nosso estudo é realmente capaz de mergulhar em mecanismos específicos de células imunes adaptativas e inatas dentro do ambiente da medula óssea para mostrar que há um efeito nas células ósseas, "diz Jessica D. Hathaway-Schrader, Ph.D., pós-doutorado e primeiro autor deste estudo.

O exame das populações de células imunes na medula óssea revelou surpreendentemente um aumento significativo nas células supressoras derivadas de mieloides (MDSCs) de animais tratados com antibióticos. MDSCs são conhecidos por regular a resposta imune inata e adaptativa durante várias doenças, mas não foram extensivamente estudados em saúde. Adicionalmente, A apresentação e o processamento do antígeno foram suprimidos na medula óssea após o tratamento com antibióticos.

Resumindo, O grupo de Novince demonstrou que a interrupção do antibiótico da microbiota intestinal desregula a comunicação entre as células imunológicas e as células ósseas. Embora o estudo atual tenha utilizado um coquetel de antibióticos de amplo espectro com a intenção de perturbar grosseiramente a composição das bactérias intestinais, os resultados justificam uma investigação mais aprofundada. Os estudos futuros visam incorporar um regime de antibióticos que melhor se traduza em tratamentos com antibióticos para humanos. Esses estudos podem levar a ensaios clínicos com o objetivo de definir o impacto de antibióticos específicos no microbioma intestinal. Esta pesquisa apoiaria o desenvolvimento de intervenções terapêuticas não invasivas no microbioma destinadas a prevenir e tratar a deterioração esquelética.

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