Il ruolo del microbiota intestinale nella sclerosi multipla: studio preliminare sugli effetti della terapia con dimetilfumarato ​

BACKGROUND: Over the past decade, it has become clear that the human microbiota plays a fundamental role in different phases of a person's life, from their neurological and immunological development to the maintenance of the correct homeostasis in the organism. In particular, gut microbiota has been intensively studied and its composition has been linked with several neurological diseases, notably multiple sclerosis. In this regard, most of the current research has focused on studying correlations between the composition of gut microbiota and the susceptibility to develop multiple sclerosis or the risk of disease progression, with little attention paid to potential interactions between the gut microbiota and pharmacological treatments. OBJECTIVE: To present the protocol for an independent biological, pharmacological, multicentric, observational study with the aim to investigate possible correlations and cause-effect relations between the administration of an oral disease modifying drug, dimethyl fumarate (DMF), and subsequent alterations in the composition and functionality of the gut microbiota; to present preliminary data from the analysis of the faecal samples obtained from the patients currently enrolled at our centre and their corresponding food diaries. METHODS: The study of the composition and functionality of the gut microbiota has been carried out through shotgun WGS and 16S sequencing. Furthermore, the percentage and functionality of T and B lymphocytes in peripheral blood, the cytokines levels in serum and the dietary habits of patients with multiple sclerosis who started DMF treatment have been studied and correlated with gut microbiome composition. The dietary habits of the patients have been registered by means of a specifically structured food diary. In addition to the patients enrolled at our centre, the protocol intends to include patients with MS enrolled at 16 national centres in Italy , with a follow-up period of 1 year. PRELIMINARY RESULTS: To date, 5 patients have been enrolled at the MS centre of the SSD Patologie Neurologiche Specialistiche San Luigi Gonzaga. The recruitment and enrolment process was stopped because of the COVID-19 pandemic and resumed in September 2020. The preliminary analysis of data obtained from the 16S sequencing of faecal samples at T0 (prior to DMF) and T1 (1 month after starting DMF treatment) suggests that there is no evidence of differences in gut microbiota composition before and shortly after the start of DMF treatment. It is mandatory to highlight that the small group of patients enrolled at this point and the preliminary nature of the analysis carried out do not allow for statistically significant conclusions to be drawn. The analysis of food diaries did not reveal significant changes in the dietary habits of patients. Notably, the patients did not increase their fat consumption, despite being advised to do so by the medical staff. CONCLUSION: The study is still ongoing, and a greater number of enrolled patients are needed to achieve statistical significance. When completed, this study will allow for the improvement of our knowledge on the mechanisms of action of DMF, a better understanding on the role of gut microbiota composition and its functionality as a response to this therapy and, possibly, encourage new research on new ways of managing and monitoring multiple sclerosis treatment with DMF.

BACKGROUND: Nel corso dell'ultimo decennio, è diventato evidente come il microbiota umano svolga un ruolo fondamentale in molte fasi della vita dell'individuo, dallo sviluppo neurologico e immunitario al mantenimento della corretta omeostasi nell'organismo. In particolare, il microbiota intestinale è stato intensamente studiato e la sua composizione è stata correlata a varie patologie neurologiche, tra cui la sclerosi multipla. In questo ambito, la ricerca si è finora concentrata sullo studio delle correlazioni tra microbiota intestinale e la predisposizione allo sviluppo della malattia o la progressione di questa, con poca attenzione dedicata allo studio delle potenziali interazioni presenti tra microbiota intestinale e terapie farmacologiche. OBIETTIVO: Presentare il protocollo per uno studio biologico spontaneo, osservazionale, farmacologico e multicentrico, il cui scopo è quello di individuare possibili correlazioni e rapporti causali tra la somministrazione di un farmaco modificante il decorso della malattia assunto per via orale, il dimetilfumarato (DMF), e alterazioni della composizione e funzionalità del microbiota intestinale; presentare i dati preliminari ottenuti dall'analisi dei campioni fecali raccolti dai pazienti attualmente arruolati presso il nostro centro e dei relativi diari alimentari. METODI: La composizione e la funzionalità del microbioma intestinale sono stati studiati attraverso tecniche di sequenziamento di tipo shotgun WGS e 16S. Sono state inoltre studiate la composizione del microbioma, la percentuale e la funzionalità delle sottopopolazioni linfocitarie T e B presenti nel sangue periferico, i livelli di citochine presenti nel siero e, mediante diario alimentare appositamente strutturato, le abitudini alimentari di pazienti con sclerosi multipla che hanno iniziato terapia con DMF. Oltre ai pazienti reclutati nel nostro centro, il protocollo prevede l'inclusione di soggetti con SM reclutati presso 16 centri nazionali e seguiti per un periodo di follow-up di 1 anno. RISULTATI PRELIMINARI: Sono stati ad oggi reclutati 5 pazienti seguiti presso il centro SM dell'SSD Patologie Neurologiche Specialistiche San Luigi Gonzaga. L'arruolamento è stato bloccato a causa della pandemia COVID-19 e ripreso a settembre 2020. Dall'analisi preliminare dei dati ottenuti dal sequenziamento 16S a T0 (pre-DMF) e T1 (1 mese dopo l'inizio della terapia con DMF), non sembrano emergere differenze nella composizione del microbiota intestinale. Tuttavia, è fondamentale sottolineare che, dato l'insufficiente numero di pazienti attualmente arruolati presso il nostro centro e la natura preliminare delle analisi condotte, non è ancora possibile trarre conclusioni statisticamente significative dai dati ottenuti. L'analisi dei diari alimentari non ha rilevato alterazioni significative nella dieta dei pazienti. In particolare, non è stato rilevato un aumentato introito di grassi, come invece consigliato dai medici. CONCLUSIONE: Lo studio è ancora in corso e sarà necessario arruolare un numero sufficiente di pazienti e ottenere ulteriori dati per poter trovare evidenze statisticamente significative. Grazie a questo studio, sarà possibile migliorare la nostra comprensione riguardo ai meccanismi d'azione del DMF, comprendere meglio il ruolo della composizione e funzionalità del microbiota intestinale nella risposta a questa terapia e aprire nuove strade alla ricerca per la gestione e monitoraggio del trattamento della sclerosi multipla con DMF.