Techniques employed to explore and understand the Heart–Gut Axis

A New Approach to Gut–heart axis 

The human intestinal flora is closely related to human health. Gut microbiota dysbiosis is involved in the occurrence and development of various diseases, including coronary heart disease, hypertension, diabetes, inflammatory bowel diseases, and a wide range of inflammatory, metabolic, and neurological disorders. Studies in the last decade have proved that gut microbiota dysbiosis plays a crucial part in host inflammation and the formation of atherosclerosis and hypertension.

Challenges and future perspectives

It is difficult to apply what is known about microbiome composition and function in therapeutic settings. The dynamic nature of the microbiome, particularly it changes throughout illness development and in response to numerous variables such as nutrition, lifestyle, and pharmaceutical therapies, must be understood in order to address this, which calls for longitudinal investigations. Deeper research projects employing cutting-edge approaches like next-generation sequencing, metatranscriptomics, metaproteomics, and metabolomics, as well as computational methodologies, are currently of the utmost importance.۴ We can now investigate the complex interactions of the Heart–Gut axis thanks to these instruments. We will be able to identify the processes by which the gut microbiota affects medication metabolism and response by merging functional analysis, simultaneous profiling of the gut microbiome, metabolomics, and other omics data. These multifaceted techniques have a great deal of promise for unravelling the complex mechanisms by which the gut microbiota interacts with the host, ultimately revealing insightful information for enhancing medication, therapy and enhancing patient outcomes.

Targeting gut microbiota as a therapeutic option

  • There is interest in employing microbiome-based therapeutics as a possible therapeutic option for CVDs given the potential impact of the gut microbiota on cardiovascular health. Probiotics, which are living bacteria that provide health advantages when taken in sufficient quantities, are one strategy. Numerous beneficial bacterial strains like  bifidum, L. casei, L. Acidophilus, L. zisttakhmir, L. reuteri, L.fermentum, C. butyricum, B.breve,have been tested for the treatment of CVDs both in animal models and humans.
  • Prebiotics and CVDs study is still in its infancy, but there is mounting evidence that they may have beneficial effects on several risk factors for cardiovascular disease like-blood pressure, cholesterol management, chronic inflammation, oxidative stress, glucose metabolism, and weight management. However, further studies are required to evaluate the effectiveness of these probiotics and the best dosage.
  • Another method is fecal microbiota transplantation (FMT), which involves inserting healthy donor’s feces into the recipient’s gut. Although research is still being done to determine FMT’s potential therapeutic function in CVDs, it has historically been utilized largely to treat illnesses like Clostridium difficile Following FMT, preliminary research in animal models has demonstrated encouraging improvements in cardiovascular parameters and atherosclerotic reduction. The use of gut microbiota-based therapeutics for CVDs is still in its infancy, and more study is required to completely comprehend the intricate relationships between the gut and the heart and to assess the efficacy and safety of these strategies. Individual differences in gut microbial makeup and responsiveness to therapies may also provide challenges in developing personalized therapy modules and regimen.
  • Research has shown AST-120, an oral charcoal adsorbent to have beneficial effect in the treatment of CVDs. However, it is unclear how adsorbents may affect the gut microbiota’s composition and its associated metabolites in people with CVDs.

Reference

Majumder S, Kirtikumar RM, Shetty V, Mukherjee S, Narayan P. Cardiovascular diseases and the heart–gut cross talk. Indian Heart Journal. 2023 Dec 7.

Provided by: Dr. Nazila Kassaian

میکروبیوتای روده و سرطان

نقش تغییر در محیط میکروبی روده در درمان دیابت

مطالعات اخیر نشان می دهد ارتباط عمیقی بین میکروبیوتای روده و بیماری های مختلف، به ویژه سرطان، وجود دارد. میکروبیوتای روده که تعداد بی شماری از باکتری ها، ویروس ها، قارچ ها و سایر میکروارگانیسم ها را در بر می گیرد، از طریق مکانیسم های مختلف نقشی اساسی در حفظ سلامت میزبان ایفا می کند. میکروبیوتای روده به عنوان یک تنظیم کننده حیاتی عمل می کند و بر پاسخ ایمنی تأثیرگذار است در نتیجه بر توانایی بدن برای شناسایی و از بین بردن سلول های سرطانی موثر می باشد. تحقیقات نشان می دهد که تغییرات در ترکیب محیط میکروبی روده می‌تواند باعث ایجاد اختلال در سیستم ایمنی شود و به طور بالقوه در شروع و پیشرفت تومور نقش داشته باشد.

تغییر میکروبیوم روده و سرطان

میکروبیوتای روده به طور فعال در تولید متابولیت و تعدیل در محیط روده شرکت می کند. برخی از باکتری ها متابولیت هایی مانند اسیدهای چرب با زنجیره کوتاه (SCFAs) تولید می کنند که خواص ضد التهابی دارند و به حفظ یکپارچگی سد روده کمک می کنند. برعکس، دیس بیوز، عدم تعادل در ترکیب میکروبی روده، می‌تواند منجر به تولید متابولیت‌های مضر، تحریک التهاب و آسیب سلولی شود و در نتیجه محیطی مناسب برای سرطان‌زایی ایجاد کند. به عنوان مثال، در سرطان کولورکتال ارتباط قوی با دیس بیوز میکروبی روده نشان داده می شود. مطالعات تغییراتی را در ترکیب میکروبیوتای روده در افراد مبتلا به سرطان کولورکتال شناسایی کرده‌اند که بر نقش بالقوه گونه‌های باکتریایی خاص در ترویج یا مهار رشد تومور تاکید می‌کند.

تاثیر میکروبیوم روده بر سرطان

تحقیقات در حال ظهور تأثیر میکروبیوتای روده را بر اثربخشی درمان‌های سرطان روشن کرده‌ است. روش درمانی ایمونوتراپی که سیستم ایمنی را برای مبارزه با سرطان مهار می کند، با میکروبیوتای روده مرتبط است. مطالعات نشان داده‌اند که جمعیت‌های میکروبی خاص در روده می‌توانند بر پاسخ به ایمونوتراپی تأثیر گذار باشند و پتانسیل دستکاری میکروبیوتای روده برای افزایش نتایج درمان را دارند.

اکتشاف نقش میکروبیوتای روده در سرطان، علاقه قابل توجهی را به مداخلات درمانی با هدف قرار دادن میکروبیوم برانگیخته است. رویکردهایی مانند پروبیوتیک ها، پری بیوتیک ها، اصلاح رژیم غذایی، و پیوند میکروبیوتای مدفوع (FMT) به عنوان استراتژی های بالقوه برای تعدیل میکروبیوتای روده و در نتیجه، تأثیر بر توسعه سرطان و نتایج درمان است.

نتیجه گیری

تحقیقات رو به رشد بر اهمیت میکروبیوتای روده در بیولوژی سرطان تأکید می‌کند. استفاده از این دانش نویدبخش راهبردهای نوآورانه در پیشگیری، درمان سرطان و پزشکی شخصی است. با ادامه تلاش‌های تحقیقاتی برای کشف پیچیدگی‌های میکروبیوتای روده و پیامدهای آن برای سرطان، به طور فزاینده‌ای آشکار می‌شود که این جامعه میکروبی پیچیده این پتانسیل را دارد که رویکرد ما در مدیریت سرطان را متحول کند و راه را برای عصر جدیدی در پزشکی دقیق هموار کند.

مترجم: مهشاد حیدریان

ویراستار: مرضیه رحیم خراسانی

FMT (پیوند میکروبیوتای مدفوعی) عامل افزایش فیبرهای مفید در افراد چاق

Fecal-Transplant

اگرچه تحقیقات کنونی از تاثیر پیوند میکروبیوتای مدفوعی (FMT) در عفونت مکرر کلستریدیوم دیفیسیل حمایت می‌کند، شواهد جدید نشان می‌دهد این پیوند همچنین می‌تواند برای بیماری های التهابی روده و بیماری‌های غیر عفونی، از جمله سندرم متابولیک و چاقی موثر باشد. محققین معتقدند پس از انجام FMT حساسیت به انسولین در افراد مبتلا به چاقی شدید، بهبود می یابد. همچنین فیبرهای مفید در این افراد به طور قابل ملاحظه ای افزایش پیدا می کند که این امر در کنترل وزن نقش به سزایی دارد.

FMT

یافته‌ها نشان می‌دهد کاربرد بالقوه FMT در چاقی، تا حدی توسط بخش میکروبی زنده و پیوند آن در افراد دریافت‌کننده هدایت می‌شود. نتایج نقش فیبر را در افزایش قدرت FMT برجسته می‌کند و از نقش بالقوه مدولاسیون میکروبیوم روده به عنوان یک درمان جدید برای بهبود سلامت متابولیک حمایت می‌کند. در این مطالعه همچنین بر اهمیت استانداردسازی، آماده‌سازی و تحویل FMT و مطالعه دقیق رژیم غذایی اهداکنندگان، که به غیر از فیبر می‌تواند حاوی دیگر مواد مغذی موثر بر کارایی FMT باشد، تاکید می‌کند.

مترجم: فاطمه زری میدانی (Fatemeh Zari meydani)

ویراستار: مرضیه رحیم خراسانی (Marzieh Rahim khorasani)

Reference

de Groot PF, Frissen MN, de Clercq NC, et al. Fecal microbiota transplantation in metabolic syndrome: History, present and futureGut Microbes. ۲۰۱۷; ۸(۳):۲۵۳-۲۶۷. doi: 10.1080/19490976.2017.1293224.

Mocanu V, Zhang Z, Deehan EC, et al. Fecal microbial transplantation and fiber supplementation in patients with severe obesity and metabolic syndrome: a randomized double-blind, placebo-controlled phase 2 trialNat Med. ۲۰۲۱; ۲۷(۷):۱۲۷۲-۱۲۷۹. doi: 10.1038/s41591-021-01399-2.

Hanssen NMJ, Nieuwdorp M. Fecal microbiota transplantation and fiber supplementation, better together? Cell Rep Med. ۲۰۲۱; ۲(۹):۱۰۰۴۰۳. doi: 10.1016/j.xcrm.2021.100403.

Danish national guideline for the treatment of Clostridioides difficile infection and use of fecal microbiota transplantation (FMT)

Clostridioides (formerly Clostridium) difficile (CD) infection (CDI) is a major cause of nosocomial diarrhea and accounts for 20–۳۰% of cases of antibiotic-associated diarrhea. The disease poses a persistent health threat, is associated with a high mortality and generates considerable hospital costs.

Fecal microbiota transplantation (FMT) is the transfer of minimally processed faeces from a healthy donor to a patient in order to treat disease. The method has been used in modern medical science since 1958. Its clinical effect in recurrent CDI (rCDI) has been documented in observational and randomized studies. The use of FMT in the treatment of other conditions is being explored in clinical trials. In the future, the use of microbiota-based drugs may potentially replace or supplement FMT. The basis for this clinical guideline is the use of FMT in patients with CDI. Experimental treatments and indications for FMT are briefly discussed.

Method

The formation of this guideline followed the preform for clinical guidelines, including representation in the working group by specialists, doctors in training, university hospitals, regional hospitals, and all geographic regions of Denmark. The process and the final guideline were endorsed by the Danish Society for Gastroenterology and Hepatology, the Danish Society of Infectious Diseases, the Danish Society for Clinical Microbiology, and the Danish Immunology Society for Clinical Immunology, following a hearing process in each scientific society. Each scientific society appointed at least two working group members.

Results

 In CD infection, the use of marketed and experimental antibiotics as well as microbiota-based therapies including FMT are described. An algorithm for evaluating treatment effect is suggested. The organization of FMT, donor recruitment and screening, laboratory preparation, clinical application and follow-up are described.

Conclusion

 In this Danish national guideline, updated evidence for the treatment of CD infection and the use of FMT is provided.

Key Words

FMT, CDI, Treatment, Guideline

Reference

Baunwall SM, Dahlerup JF, Engberg JH, Erikstrup C, Helms M, Juel MA, Kjeldsen J, Nielsen HL, Nilsson AC, Rode AA, Vinter-Jensen L. Danish national guideline for the treatment of Clostridioides difficile infection and use of faecal microbiota transplantation (FMT). Scandinavian Journal of Gastroenterology. 2021 Sep 2; 56(9):1056-77.

Fecal Microbiota Transplant in Pediatric Inflammatory Bowel Disease

FMT in children

This study discusses the results, limitations, and future considerations involved in conducting the first fecal microbiota transplant (FMT) trial for ulcerative colitis (UC) in children. A randomized controlled trial was conducted in 25 pediatric patients with ulcerative colitis (13 in the FMT and 12 in the placebo arms). The composite clinical endpoint of this study was reached in the majority (92%) of the recipients assigned to FMT compared with 50% assigned to placebo at week 6. This trial  highlighted important lessons associated with FMT trials in children.

Indeed, this study offers the first trial evidence that FMT may have a role in pediatric UC management.

The Study on Fecal Microbiota Transplant in Inflammatory Bowel Disease

While drug development continues to focus on modifying dysregulated intestinal immune pathways, targeting enteric microbiota has become increasingly attractive. Four randomized controlled trials of fecal microbiota transplant in UC have been conducted since 2015. Three demonstrated clinical and endoscopic remission in adult patients with active UC, and a 2017 systematic review reported a pooled rate of clinical and endoscopic remission of 27.9%, with a number needed to treat of 5.

Fecal Microbiota Transplant In Pediatric Ulcerative Colitis

Figure ۱. Flow of screened, and randomized patients in the trial. FMT, fecal microbiota transplant; mITT, modified intention to treatUC, ulcerative colitis.

Results of the First Pilot Randomized Controlled Trial of Fecal Microbiota Transplant in pediatric Ulcerative Colitis

In this study, during a 36-month, 48 patients, aged 4 to 17 years, with active UC were referred by the patients’ primary pediatric gastroenterologists for screening across 3 pediatric IBD centers in Canada. Of these, 23 patients were excluded because of medication changes, unable to fulfill trial requirements FMT treatments, unspecified reasons, and remission by trial commencement. Ultimately, 52.1% (n= 25) of referred patients entered the trial. Patients were randomized to FMT (n = 13) or placebo (n = 12) arms. The composite clinical endpoint (improvement in pediatric UC activity index, C-reactive protein, or fecal calprotectin) in 92% (11 of 12) assigned to FMT vs 50% (6 of 12) assigned to placebo at week 6 was seen (risk ratio, 1.8; 95% CI, 1.1–۳.۷). At 12 months, 75% (9 of 12) had maintained clinical response. β-Diversity trended higher from baseline to week 6 in FMT vs placebo arms.

FMT In Pediatric Ulcerative Colitis

Supplementary Figure ۱. Change in microbiota composition between patients receiving fecal microbiota transplant vs placebo from baseline to week 6. The horizontal line in the middle of each box indicates the median; the top and bottom borders of the box mark the 75th and 25th percentiles, respectively; the vertical lines mark minimum and maximum of all the data, and the circles indicate individual data points.