Microbiota intestinală ca busolă a sănătății

Microorganismele care trăiesc împreună cu noi în corpul nostru – pe care le numim, în ansamblu, microbiotă – sunt mai numeroase decât celulele noastre umane. Faptul că organismul uman găzduiește o microbiotă bogată a început să fie înțeles încă din secolul 17 însă, până în ultimele câteva decenii, efectele microbiotei asupra sănătății nu ne erau cunoscute. În special în ultimii 10 ani, microbiota a devenit un punct central al medicinei și cercetării științifice fundamentale, mai ales microbiota intestinală. În realitate, microorganismele din corpul nostru nu se găsesc numai în intestin; întreaga piele este, de asemenea, acoperită de floră bacteriană. 

Notă: Microbiomul reprezintă întreaga informație genetică (genomurile) a microorganismelor dintr-un anumit mediu. Microbiota este comunitatea de microorganisme. Omul are 30 de trilioane de celule umane și 20 de mii de gene în ADN. În schimb, în corpul nostru trăiesc împreună cu noi aproximativ 35-100 de trilioane de celule ale microbiotei, cărora li se atribuie circa 2 milioane de gene.

O echipă internațională condusă de Institutul Hans Knöll din Germania a descoperit că microbiota umană poate oferi informații despre riscul de „boală a ficatului gras non-alcoolic”, pe care o cunoaștem ca steatoză hepatică. Cercetătorii au dezvoltat un model care poate prezice evoluția posibilă a bolii pe baza compoziției microbiene intestinale. Revista Science Translational Medicine a publicat studiul.

Aproximativ 25% din populația lumii este afectată de boala ficatului gras non-alcoolic, care determină formarea unui număr crescut de celule adipoase în ficat (în continuarea articolului va fi numită steatoză hepatică). Aceasta este cea mai frecventă boală hepatică cronică din țările industrializate ale lumii și, spre deosebire de boala ficatului gras alcoolic, nu este cauzată de consumul ridicat de alcool. La unele persoane, steatoza hepatică nedepistată poate duce la ciroză, cancer hepatic sau insuficiență hepatică.

Într-un studiu pe termen lung, o echipă internațională condusă de Gianni Panagiotou, liderul grupului de cercetare în biologia sistemelor și bioinformatică de la Institutul Hans Knöll, a analizat probe de scaun și sânge de la 1200 de persoane care inițial nu aveau steatoză hepatică. Panagiotou explică astfel obiectivul studiului: „Era deja demonstrat că microorganismele din intestinul uman au un rol în steatoza hepatică. Am vrut să aflăm dacă, pe baza microbiomului acestor persoane, se poate prezice dacă oamenii sănătoși vor dezvolta în viitor steatoză hepatică.”

La reexaminarea participanților după 4 ani, s-a constatat că 90 dintre ei dezvoltaseră între timp steatoză hepatică. Probele persoanelor afectate au fost comparate cu cele ale unui grup de control de 90 de persoane care nu aveau steatoză hepatică nici la început, nici pe parcursul urmăririi.

„Cu aceste date, am putut dezvolta un model bazat pe microbiom care poate prezice cine va dezvolta în viitor steatoză hepatică cu o certitudine de 80% pe baza acestui model.” În prezent există modele clinice care folosesc parametrii biochimici din sânge și fac predicții cu o precizie de 60%. „Modelul pe care l-am dezvoltat combină datele obținute din microbiom cu informațiile măsurabile din sânge și poate astfel să crească foarte mult fiabilitatea.”

Predicția bolilor prin învățare automată

Echipa de cercetare a dezvoltat un model computerizat, numit model de învățare automată care este antrenat să rețină anumite tipare dintr-un set de date. Modelul folosește apoi aceste tipare pentru a analiza seturi noi de date, adică pentru a prezice probabilitatea bolii ficatului gras non-alcoolic. „Întregul proces de dezvoltare a modelului nostru a durat 3 ani din cauza complexității datelor. În cele din urmă însă am reușit și am putut crea un instrument util pentru predicția steatozei hepatice.”

Boala ficatului gras non-alcoolic în stadiu final este ireversibilă și poate conduce chiar la un tip agresiv de cancer hepatic. Persoanele care au deja un risc deosebit de evoluție către cancer hepatic trebuie identificate precoce pentru a putea combate boala. Steatoza hepatică este o boală silențioasă. Aceasta înseamnă că majoritatea cazurilor sunt asimptomatice (fără manifestări) și sunt depistate adesea doar întâmplător. Se estimează că aproximativ 12 milioane de germani suferă de acest tip de steatoză hepatică. Sunt afectate în special persoanele cu afecțiuni preexistente precum diabetul de tip 2, obezitatea, hipertensiunea arterială sau dislipidemia (dezechilibrul / creșterea grăsimilor din sânge).

Aplicații posibile și pașii următori

Folosind modelele de învățare automată, cercetătorii și-au putut deja compara și astfel valida rezultatele cu date despre pacienți din SUA și Europa. În etapa următoare, Panagiotou intenționează să desfășoare studiul la nivel mondial și să folosească inteligența artificială pentru a integra volume și mai mari de date.

Panagiotou a spus: „Văd diagnosticul bazat pe microbiom ca pe ceva ce va ajunge în practica clinică și va avea un potențial important în următorul deceniu.” Tratamentul precoce al factorilor de risc pentru boala ficatului gras non-alcoolic, precum diabetul de tip 2, hipertensiunea și obezitatea, poate opri dezvoltarea bolii. De aceea, predicția precoce este singura cale de prevenire a bolii.