Avaliação da administração da cepa probiótica de Enterococcus faecium M7AN10 em modelo experimental de colite induzida por DSS : foco na neuroinflamação

Abstract

As doenças inflamatórias intestinais (DIIs) são um grupo de distúrbios gastrointestinais caracterizados por inflamação crônica e disbiose da microbiota intestinal. Os dois principais fenótipos de DII são a doença de Crohn (DC), e a retocolite ulcerativa (RCU) ou colite. Estudos recentes têm associado as DII com transtornos psiquiátricos como ansiedade, depressão, demência, doença de Alzheimer, Parkinson entre outras. Uma das possíveis causas é a inflamação do sistema nervoso central (SNC). Esta pode ocorrer a partir da inflamação intestinal, ou da disfunção do sistema nervoso entérico (SNE) que aumentam a permeabilidade intestinal facilitando a translocação de enterotoxinas intestinais para a circulação. A literatura mostra que o uso de probióticos pode contribuir para induzir a remissão das DII ou reduzir a exacerbação dos sintomas inflamatórios, influenciando diretamente a atividade da doença e/ou alterando o sistema imune da mucosa intestinal e a sua microbiota. Além disso, uma vez que bactérias do intestino e seus subprodutos, podem estar associados ao desenvolvimento de neuroinflamação, o uso de probióticos poderia promover redução na neuroinflamação. Neste trabalho, avaliamos os efeitos do Dextran Sulfato de Sódio (DSS) no desenvolvimento da colite e da neuroinflamação, bem como a administração do probiótico Enterococcus faecium M7AN10 como possível estratégia terapêutica. Para tal, o modelo de colite experimental foi induzido em camundongos C57BL/6 pela administração oral de 2% DSS na água para beber por 7 dias. Os animais foram divididos em 4 grupos sendo eles: controle saudável, M7AN10, DSS e DSS+M7AN10. Os grupos controle saudável e DSS, receberam gavagem de solução salina, os demais grupos receberam 3,5 x 108 UFC de E. faecium M7AN10, via gavagem, durante 12 dias, antes e durante a indução da RCU. Durante o protocolo, o índice de atividade da doença (IAD) foi atribuído. Também foram realizados os testes comportamentais open field e plus maze para avaliar comportamento tipo ansioso. Após a eutanásia, o cérebro e o intestino foram coletados para avaliação histológica e dosagem de citocinas. Quanto aos sintomas da RCU, a administração da cepa probiótica E. faecium M7AN10 mostrou atenuar o IAD bem como o dano histológico, entretanto o probiótico não atenuou o encurtamento do intestino causado pelo DSS. Em relação a neuroinflamação, foi observado que a colite aguda induzida por DSS a 2% não 2 promove alterações comportamentais. Entretanto o DSS aumentou os níveis de IL1-β, IL-6 e TNF-α no hipotálamo, o que foi revertido pelo probiótico no grupo DSS+M7AN10. Não foi observado o aumento das referidas citocinas em hipocampo e córtex cerebral. Interessantemente, animais saudáveis que receberam a cepa probiótica de E. faecium - grupo M7AN10- também apresentaram aumento de IL1-β, IL-6, TNF-a e ainda IL17a no hipotálamo mesmo sem a presença da inflamação intestinal. Estes achados sugerem que a cepa probiótica M7AN10 auxilia na redução da neuroinflamação e sintomas da colite ulcerativa nos animais com inflamação intestinal, entretanto em animais saudáveis, sua aplicação promove neuroinflamação possivelmente associada à alteração na composição da microbiota. Os dados apontam para uma revisão na indicação de probióticos de forma profilática.

Inflammatory bowel diseases (IBDs) are a group of gastrointestinal disorders characterized by chronic inflammation and dysbiosis of the intestinal microbiota. The two main phenotypes of IBD are Crohn's disease (CD), and ulcerative colitis (UC) or colitis. Recent studies have associated IBD with psychiatric disorders such as anxiety, depression, dementia, Alzheimer's disease, and Parkinson's disease, among others. One of the possible causes is inflammation of the central nervous system (CNS). This can occur from intestinal inflammation, or dysfunction of the enteric nervous system (ENS), which increases intestinal permeability, facilitating the translocation of intestinal enterotoxins into the circulation. The literature shows that the use of probiotics can contribute to inducing remission of IBD or reducing the exacerbation of inflammatory symptoms, directly influencing the activity of the disease and/or altering the immune system of the intestinal mucosa and its microbiota. Furthermore, since gut bacteria and their byproducts may be associated with the development of neuroinflammation, the use of probiotics could promote a reduction in neuroinflammation. In this work, we evaluated the effects of Dextran Sodium Sulfate (DSS) on the development of colitis and neuroinflammation, as well as the administration of the probiotic Enterococcus faecium M7AN10 as a possible therapeutic strategy. To this end, the experimental colitis model was induced in C57BL/6 mice by oral administration of 2% DSS in drinking water for 7 days. The animals were divided into 4 groups: healthy control, M7AN10, DSS, and DSS+M7AN10. The healthy control and DSS groups received saline gavage, the other groups received 3.5 x 108 CFU of E. faecium M7AN10, via gavage, for 12 days, before and during UC induction. During the protocol, the disease activity index (DIA) was assigned. Open field and plus maze behavioral tests were also carried out to assess anxiety-like behavior. After euthanasia, the brain and intestine were collected for histological evaluation and cytokine measurement. Regarding UC symptoms, administration of the probiotic strain E. faecium M7AN10 was shown to attenuate IAD as well as histological damage, however, the probiotic did not attenuate the shortening of the intestine caused by DSS. Regarding neuroinflammation, it was observed that acute colitis induced by 2% DSS does not promote behavioral changes. However, DSS increased the levels of IL1-β, IL-6, and 4 TNF-a in the hypothalamus, which was reversed by the probiotic in the DSS+M7AN10 group. An increase in the aforementioned cytokines was not observed in the hippocampus and cerebral cortex. Interestingly, healthy animals that received the probiotic strain of E. faecium - group M7AN10 - also showed an increase in IL1-β, IL-6, TNF-a, and even IL17a in the hypothalamus even without the presence of intestinal inflammation. These findings suggest that the M7AN10 probiotic strain helps to reduce neuroinflammation and symptoms of ulcerative colitis in animals with intestinal inflammation. However, in healthy animals, its application promotes neuroinflammation possibly associated with changes in the composition of the microbiota. The data points to a review of the indication of probiotics prophylactically.