Disbiosi intestinale indotta da antibiotici e progressione dell’aterosclerosi

Gut bacteria metabolism has been linked to the onset of cardiovascular disease. Recent studies have shown that the alteration of the bacterial composition is involved in the development and progression of diseases such as hypertension, obesity, ischemic heart disease and heart failure. However, the exact mechanism and the involved bacteria remain to be elucidated. Aim of this study was to assess the effect of gut microbiota disruption on atherosclerosis. For this purpose, the murine model ApoE -/- was subjected to an oral antibiotics treatment, which, as is known in the literature, induce intestinal dysbiosis and show a significant association with cardiovascular events. In our mice model we observed increased atherosclerosis by oral antibiotics treatment independently of the background diet. Analysis of cecal bacteria by 16S metagenomics revealed tremendous changes of antibiotics on the gut microbiome connected to increased atherosclerosis. To investigate the mechanism how changes in gut bacteria are related to increased atherosclerosis, non-targeted serum metabolomics were performed. Based on our inter-omics analysis, we propose a model of exacerbated atherosclerosis by antibiotics particularly due to decrease of tryptophan metabolites as well as increased sphingoplipids and fatty acid. This was linked to loss of certain intestinal Bacteriodetes and Clostridia species.

Il metabolismo del microbiota intestinale è legato all’insorgenza delle patologie cardiovascolari. Recenti studi hanno infatti evidenziato che l’alterazione della composizione batterica è coinvolta nello sviluppo e nella progressione di malattie quali ipertensione, obesità, cardiopatia ischemica e insufficienza cardiaca. Tuttavia, i meccanismi e i batteri responsabili di questo processo non sono ancora del tutto noti. Lo scopo di questo studio è stato quello di valutare l’effetto dell’alterazione del microbiota intestinale sull’aterosclerosi. A tal fine, è stato utilizzato il modello murino ApoE -/- sottoposto ad un trattamento orale con antibiotici i quali, come è noto in letteratura, inducono disbiosi intestinale e mostrano un’associazione significativa con eventi cardiovascolari. Negli animali oggetto di studio è stato osservato un peggioramento dell’aterosclerosi, indotto dal trattamento antibiotico e indipendente dal tipo di dieta utilizzato. L’analisi dei batteri ciecali, eseguita attraverso il sequenziamento del gene ribosomiale 16S (16S rRNA), ha dimostrato che gli antibiotici inducono un forte cambiamento sul microbioma che sembrerebbe essere connesso a un maggiore livello di aterosclerosi. Per definire il meccanismo mediante il quale il cambiamento dei batteri intestinali è correlato all’aumento dell’aterosclerosi, abbiamo eseguito un’analisi metabolomica del siero. Basandoci sulle nostre analisi inter-omiche, proponiamo un modello che imputa l’aggravamento dell’aterosclerosi da parte del trattamento antibiotico, in particolare, alla diminuzione del livello dei metaboliti del triptofano e all’aumento dei livelli di sfingolipidi e di acidi grassi in circolo. Questo risulta legato alla riduzione di alcuni batteri intestinali appartenenti a Bacteriodetes e Clostridia.