Mikrobiota jamy ustnej przewiduje skuteczność ustekinumabu w CD

Około 40% pacjentów z chorobą Leśniowskiego-Crohna (CD) traci odpowiedź na terapię ustekinumabem, a u 60% nie udaje się osiągnąć remisji klinicznej po 12 miesiącach leczenia. Identyfikacja predyktorów skuteczności tej terapii biologicznej pozostaje kluczowym wyzwaniem w gastroenterologii. Chińscy naukowcy postanowili zbadać, czy skład mikrobioty jamy ustnej – łatwej do pobrania i nieinwazyjnej próbki – może przewidzieć odpowiedź na ustekinumab u pacjentów z CD. Badanie opublikowane w czasopiśmie obejmowało analizę 81 uczestników, w tym 53 pacjentów z CD rozpoczynających terapię inhibitorem IL-12/23.

Dlaczego mikrobiota jamy ustnej w chorobie Crohna?

Obecność bakterii jamy ustnej w błonie śluzowej jelita grubego u pacjentów z CD, szczególnie w aktywnej fazie choroby, jest zjawiskiem coraz lepiej udokumentowanym. U dzieci z CD sieć bakterii jamy ustnej na powierzchni śluzówki okrężnicy okazała się podobna do tej na śluzówce jamy ustnej. Mechanizm ektopowej kolonizacji jest ułatwiony przez osłabione bariery ochronne przewodu pokarmowego – zmniejszone pH żołądkowe i naruszone połączenia ścisłe jelita.

Bakterie te, przenoszone przez układ krążenia podczas codziennych czynności (szczotkowanie zębów, ekstrakcje), mogą stymulować komórki dendrytyczne i makrofagi, modulując mikrośrodowisko jelitowe poprzez indukcję odpowiedzi immunologicznej gospodarza. Wcześniejsze badania wykazały już, że mikrobiota jamy ustnej może przewidywać skuteczność terapii anty-TNF-α w IBD, jednak jej związek z efektywnością ustekinumabu pozostawał nieznany.

Jak przeprowadzono badanie?

W badaniu obserwacyjnym przeprowadzonym między styczniem 2022 a sierpniem 2023 roku wzięło udział 81 uczestników: 28 zdrowych osób (HC) i 53 pacjentów z potwierdzoną diagnozą CD. Spośród pacjentów z CD, 47 ukończyło pełną terapię ustekinumabem i zostało poddanych ocenie skuteczności leczenia.

Wymazy z jamy ustnej pobierano na początku badania, po 12-godzinnym poście, delikatnie pocierając obie strony błony śluzowej policzków przez 10 sekund. Próbki przechowywano w temperaturze -80°C do ekstrakcji DNA. Sekwencjonowanie regionu V3-V4 bakteryjnego 16S rRNA pozwoliło na identyfikację wariantów sekwencji amplikonowych (ASV) i klasyfikację taksonomiczną względem bazy danych SILVA138.

Schemat terapii ustekinumabem obejmował: wlew dożylny na początku (260-520 mg w zależności od masy ciała), a następnie iniekcje podskórne 90 mg co 8 tygodni. Odpowiedź kliniczną definiowano jako spadek wskaźnika aktywności choroby Crohna (CDAI) o minimum 100 punktów lub CDAI poniżej 150 punktów. Remisję kliniczną określano jako CDAI poniżej 150 punktów. Ocenę przeprowadzono w tygodniu 0 oraz 16/24.

Czym różni się mikrobiota jamy ustnej u pacjentów z CD?

Analiza 16S rRNA ujawniła 1641 ASV, z czego 1524 były wspólne dla obu grup, a 115 było unikalnych dla grupy CD. Na poziomie typu bakterii dominowały: Firmicutes, Proteobacteria, Bacteroidetes, Fusobacteria, Actinobacteria i Saccharibacteria_TM7 w obu grupach.

Kluczowe różnice ujawniono w analizie różnorodności beta – analiza PCoA z metryką odległości euklidesowej wykazała istotne statystycznie rozdzielenie grup CD i HC (p = 0,010). Analiza LEfSe (Linear discriminant analysis Effect Size) zidentyfikowała znacząco wyższą obfitość Fusobacteria u pacjentów z CD w porównaniu do zdrowych kontroli. Na poziomie rodzaju, pacjenci z CD wykazywali wzbogacenie w Leptotrichia, Capnocytophaga i Campylobacter, przy jednoczesnym zmniejszeniu Haemophilus i Rothia.

Które bakterie przewidują porażkę terapii ustekinumabem?

Analiza mikrobioty jamy ustnej na początku leczenia ujawniła wyraźne różnice między grupami o różnych wynikach klinicznych. Analiza PCoA wykazała odmienne składy mikrobiologiczne między grupą reagującą a niereagującą, co może być związane z immunoheterogenicznością CD. Mikrobiota jamy ustnej u pacjentów reagujących na UST wydawała się być powiązana z odpowiedzią immunologiczną zależną od IL-12/23, podczas gdy u niereagujących takiego związku nie zaobserwowano.

Analiza LEfSe wykazała wyższą względną obfitość p_Fusobacteria, g_Neisseria, g_Veillonella i g_Leptotrichia w grupie niereagującej. Co szczególnie istotne, wzbogacenie p_Fusobacteria i g_Leptotrichia zaobserwowano również w grupie bez remisji. W przeciwieństwie do tego, grupa bez remisji wykazywała redukcję p_Spirochaetes i g_Treponema w porównaniu do grupy osiągającej remisję.

Analiza funkcjonalna metabolizmu z użyciem PICRUSt2 wykazała, że u pacjentów niereagujących były wzmocnione szlaki metabolizmu energetycznego (p = 0,030) oraz metabolizmu kofaktorów i witamin (p = 0,029). To sugeruje, że grupa niereagująca charakteryzowała się dysfunkcyjnym składem mikrobiologicznym i zaburzeniami metabolicznymi w społeczności mikrobiologicznej.

Jak dokładnie mikrobiota przewiduje odpowiedź na leczenie?

Naukowcy skonstruowali modele Random Forest (RF) oparte na składzie mikrobioty jamy ustnej na poziomie rodzaju, wykorzystując dane 47 pacjentów z CD poddanych ocenie skuteczności UST. Pięć najważniejszych markerów mikrobiologicznych odróżniających pacjentów reagujących od niereagujących to: Paracoccus, Veillonella, Atopobium, Olsenella i Ochrobactrum.

Model predykcyjny dla odpowiedzi klinicznej osiągnął AUC = 0,944 (95% CI: 0,879-1,000), natomiast model dla remisji klinicznej uzyskał AUC = 0,930 (95% CI: 0,859-1,000). Te wysokie wartości AUC wskazują na bardzo dobrą zdolność dyskryminacyjną modeli w przewidywaniu wyników klinicznych na podstawie składu mikrobioty jamy ustnej.

„Mikrobiota jamy ustnej może być powiązana ze skutecznością UST u pacjentów z CD i mogłaby służyć jako nieinwazyjny biomarker prognostyczny dla leczenia UST w przyszłości” – piszą autorzy badania, zastrzegając jednocześnie konieczność walidacji w większych grupach pacjentów.

Jak Fusobacteria i Leptotrichia wpływają na przebieg CD?

Fusobacterium nucleatum, tradycyjnie znane jako patogen przyzębia przyczyniający się do struktury biofilmu płytki nazębnej, rzadko wykrywane jest poza jamą ustną u zdrowych osób, ale zostało odnalezione w jelitach osób z IBD i rakiem jelita grubego. W badaniach na myszach z dysbiosą jelitową wykazano, że F. nucleatum wydziela pęcherzyki błony zewnętrznej, promując zapalenie jelit. Inna praca na modelu myszy z zapaleniem okrężnicy odkryła, że F. nucleatum produkuje FadA – adhezynę, która wzmacnia oporność patogenu na kwasy w warunkach chorobowych, ułatwiając jego kolonizację jelita.

Leptotrichia, inny rodzaj w obrębie Fusobacteria, to patogen oportunistyczny występujący w jamie ustnej, przewodzie pokarmowym i układzie moczowo-płciowym. Doniesienia wskazują na związek Leptotrichia z posocznicą u pacjentów z zapaleniem błon śluzowych, zmianami w jamie ustnej, ranami i ropniami. Retrospektywne badanie kliniczne obejmujące 10 lat wskazało na związek Leptotrichia z inwazyjnymi infekcjami, szczególnie u osób z obniżoną odpornością.

Badania potwierdziły, że Leptotrichia może indukować transkrypcję czynników prozapalnych, w tym IL-1β, IL-6, IL-8 i IL-10, w komórkach nabłonkowych. Mechanizm immunologiczny wywoływany przez te bakterie może przyczyniać się do odpowiedzi autoimmunologicznej obserwowanej u pacjentów z CD, nasilając zapalenie jelit. Dlatego Fusobacteria i Leptotrichia mogą stanowić potencjalne cele terapeutyczne w CD.

Co to badanie zmienia w podejściu do terapii biologicznej?

To pierwsze badanie weryfikujące związek między mikrobiotą jamy ustnej a wynikami klinicznymi terapii ustekinumabem w CD. Może ono umożliwić identyfikację pacjentów z CD z wyższym prawdopodobieństwem odpowiedzi na UST na podstawie składu mikrobioty jamy ustnej – przed rozpoczęciem kosztownej i długotrwałej terapii biologicznej.

W porównaniu z mikrobiotą kałową i biopsją błony śluzowej, próbki mikrobioty jamy ustnej są nieinwazyjne i łatwe do pobrania. Jeśli zostaną zwalidowane w większych grupach, model klasyfikacyjny oparty na mikrobiocie jamy ustnej mógłby być wykorzystywany do kierowania decyzjami terapeutycznymi dotyczącymi UST u pacjentów z CD – potencjalnie oszczędzając czas i koszty związane z nieefektywnym leczeniem.

Autorzy badania wskazują jednak na kilka istotnych ograniczeń. Badanie jednoczesne nie pozwala na ustalenie przyczynowości między składem mikrobioty jamy ustnej a skutecznością UST. Rekrutacja członków rodziny jako kontroli mogła maskować różnice ze względu na wspólne predyspozycje genetyczne lub czynniki środowiskowe. Nie uwzględniono również potencjalnych czynników zakłócających, takich jak zachowania higieniczne jamy ustnej, czynniki społeczno-ekonomiczne czy dieta – znana z wpływu zarówno na mikrobiotę jamy ustnej, jak i objawy CD.

Czy warto wprowadzić badanie mikrobioty przed terapią UST?

Badanie chińskich naukowców zidentyfikowało różnice w mikrobiocie jamy ustnej między zdrowymi osobami a pacjentami z CD, ze szczególnym wzbogaceniem Fusobacteria i Leptotrichia u chorych. Te same bakterie występowały w wyższej obfitości u pacjentów niereagujących na terapię i nieosiągających remisji po leczeniu ustekinumabem. Modele predykcyjne oparte na mikrobiocie jamy ustnej osiągnęły wysoką dokładność (AUC > 0,93) w przewidywaniu odpowiedzi klinicznej i remisji.

Mikrobiota jamy ustnej może zatem stanowić przyszły nieinwazyjny biomarker prognostyczny dla terapii UST w CD. Mechanizmy działania Fusobacteria i Leptotrichia – prawdopodobnie poprzez indukcję odpowiedzi immunologicznych gospodarza i nasilenie zapalenia jelitowego – wymagają dalszych badań mechanistycznych. Konieczna jest walidacja tych odkryć w większych, wieloośrodkowych badaniach randomizowanych, aby potwierdzić zaobserwowane różnice i praktyczną wartość mikrobioty jamy ustnej jako biomarkera w codziennej praktyce gastroenterologicznej.