Rola mikrobioty jelitowej w leczeniu padaczki: badania eksperymentalne

Mikrobiota jelitowa jest coraz częściej uznawana za ważny element dwukierunkowej komunikacji między jelitami a mózgiem, rzucając nowe światło na patofizjologię i leczenie różnych zaburzeń ośrodkowego układu nerwowego. Co ważne, mikrobiota jelitowa może również wpływać na wiele leków przyjmowanych doustnie lub być przez nie pod wpływem. Mikrobiota jelitowa
może bezpośrednio lub pośrednio wpływać na metabolizm i transport leków przyjmowanych doustnie, prowadząc do zmian w ich
biodostępności i skuteczności terapeutycznej. Farmakomikrobiomika, która jest stosunkowo nową dziedziną nauki opisującą
wzajemne oddziaływanie między mikrobiotą a lekami, na nowo ocenia nasz sposób myślenia o farmakokinetyce i
farmakodynamice leków. Remodelowanie mikrobioty jelitowej za pomocą probiotyków wyłoniło się ostatnio jako potencjalna strategia terapeutyczna w leczeniu padaczki. Jednak jednoczesne stosowanie probiotyków i leków przeciwpadaczkowych może zmieniać profil farmakokinetyczny i farmakodynamiczny leków. Probiotyki mogą wpływać na metabolizm i wchłanianie leków, a także na farmakokinetykę leków poprzez modulację składu lub aktywności metabolicznej mikrobioty jelitowej. Niestety, niewiele jest badań dotyczących wpływu mikrobioty jelitowej i jej manipulacji przez probiotyki na skuteczność terapeutyczną i/lub farmakokinetykę leków przeciwdrgawkowych. Warto zauważyć, że nasze wstępne badania wykazały korzystne działanie probiotyków jednoszczepowych w zwierzęcych modelach napadów padaczkowych oraz ich potencjalne interakcje z powszechnie stosowanym lekiem przeciwdrgawkowym – walproinianem sodu. Wszystkie te wyniki zachęcają nas do kontynuowania badań nad potencjałem przeciwdrgawkowym wyżej wymienionych szczepów probiotycznych i do przeprowadzenia bardziej szczegółowych badań nad rolą mikrobioty jelitowej w leczeniu padaczki, ze szczególnym uwzględnieniem dwukierunkowej interakcji między mikrobiotą jelitową a lekami przeciwdrgawkowymi. W szczególności cele naszego projektu badawczego obejmują: (1) Badanie wpływu wieloszczepowego probiotyku na aktywność napadową, a także skuteczność terapeutyczną i profil farmakokinetyczny wybranych leków przeciwdrgawkowych. (2) Badanie wpływu mikrobioty jelitowej (z wykorzystaniem modelu zubożenia mikrobioty indukowanego antybiotykami) na skuteczność terapeutyczną i farmakokinetykę leków przeciwdrgawkowych; i odwrotnie, ocenę wpływu długotrwałego leczenia lekami przeciwdrgawkowymi na mikrobiotę jelitową; (3) Ocenę możliwych mechanizmów leżących u podstaw obserwowanych efektów poprzez szeroko zakrojone badania interakcji między mikrobiotą jelitową gospodarza, w tym analizę składu mikrobioty jelitowej i metabolomu kałowego, zmian neurochemicznych w mózgu, markerów stanu zapalnego i przepuszczalności jelit, układu czuciowego rybosomów i reakcji na stres w wątrobie, ekspresji transporterów leków i enzymów metabolizujących leki w jelitach. Ponieważ padaczka jest chorobą heterogeniczną, zostaną zastosowane trzy ostre testy napadów padaczkowych (tj. model napadów wywołanych PTZ, 6 Hz i maksymalnym elektrowstrząsem) oraz jeden model przewlekły (rozpalenie wywołane PTZ). Testy behawioralne po leczeniu probiotykami obejmą: test aktywności lokomotorycznej, test światło/ciemność i test uniesionego labiryntu krzyżowego do oceny zachowań lękowych, test zawieszenia za ogon do oceny zachowań depresyjnych oraz paradygmat wodnego labiryntu Morrisa do badania uczenia się i pamięci. Profil farmakokinetyczny badanych leków zostanie oceniony zarówno w surowicy, jak i w mózgu. Aby zbadać potencjalne mechanizmy leżące u podstaw obserwowanych efektów na różnych etapach procesu badawczego, określimy: (1) ekspresję GluN1, GluN2B, podjednostek GABA-A α1 i γ2, BDNF, TrkB, receptora CB1, GAD 65/67, GABA-T i GAT1 w strukturach mózgu (hipokamp i kora mózgowa) metodą Western blot; (3) poziom cytokin (TNFα, IFNγ, IL-1β, IL-6,
IL-17A i IL-10) w strukturach mózgu i surowicy metodą immunoenzymatyczną; (3) LPS (marker przepuszczalności jelit) w surowicy za pomocą zestawu do wykrywania LPS HEK-Blue™, (4) układ wykrywania rybosomów/odpowiedź na stres komórkowy w wątrobie metodą Western blot; (5) zawartość aminokwasów w wątrobie z wykorzystaniem techniki HPLC-ESI-MS, (6) ekspresja enzymów (CYP3A11, 13, 16) i transporterów leków (BCRP, P-gp, OCT1) w jelicie metodą RT-PCR; (7) profil metabolomiczny kału (analiza nieukierunkowana metodą UPLCTriple TOF-MS/MS); (8) stężenie SCFA w kale metodą HPLC; a także (9) skład mikrobioty jelitowej metodą NGS (zmienne regiony V3-V4 w obrębie 16S rDNA).