Avaliação da microbiota intestinal de modelo animal de mucopolissacaridose tipo I

Abstract

A mucopolissacaridose tipo I (MPS I) é um erro inato do metabolismo causado pela deficiência de ɑ-L-iduronidase (IDUA), que leva ao acúmulo de dermatan e heparan sulfato. A microbiota intestinal é a comunidade de microrganismos simbióticos que habitam o trato digestivo. Em condições patológicas, a composição da microbiota pode ser perturbada, um fenômeno chamado disbiose. A disbiose é prejudicial para o hospedeiro e está relacionada à patologia cerebral. Este trabalho tem como objetivo investigar a composição da microbiota no modelo animal da MPS I. Camundongos C57BL/6 Idua-/- (n=6) foram comparados aos seus irmãos não afetados (n=6). As amostras fecais foram coletadas aos 60 e 120 dias de vida e a região V4 do rRNA 16S foi sequenciado por sequenciamento de nova geração. Córtex e cerebelo foram coletados aos 120 dias e corados por imunohistoquímica com anti-GFAP. As áreas coradas foram analisadas com o software ImageJ. Os dados de sequenciamento foram analisados no ambiente R usando um pipeline desenvolvido pelo nosso grupo. Os dois filos mais prevalentes foram Firmicutes e Bacteroidetes. Embora pareça que os camundongos MPS I tenham mais Firmicutes do que Bacteroidetes, essa diferença não foi significativa. Em nível de ordem, a única diferença ocorreu com RF-39, que compreende cerca de 11% da diversidade, sendo mais prevalente em camundongos MPS I aos 120 dias (p = 0,04). Não houve diferença no índice de diversidade Shannon, embora o índice de diversidade de Simpson tenha mostrado tendência à diferença entre os grupos de camundongons MPS I e controles aos 120 dias (p = 0,07). A coloração com anti-GFAP não mostrou diferença em nenhum momento, embora para o córtex aos 120 dias houve uma tendência a maior coloração nos animais com MPS I (p = 0,08). Esses resultados não corroboraram a hipótese inicial de que a MPS I teria um efeito prejudicial sobre a microbiota. Os dados obtidos neste trabalho permitem apenas sugerir que o ambiente intestinal na MPS I é diferenciado, favorecendo um equilíbrio relativo diferente entre as espécies. Entretanto, estudos com animais mais velhos, e portanto mais afetados, devem ser conduzidos para confirmar estes achados.

Mucopolysaccharidosis type I (MPS I) is an inborn error of metabolism caused by the deficiency of ɑ-L-iduronidase (IDUA), that leads to accumulation of dermatan and heparan sulfate. The intestinal microbiota is the community of symbiotic microorganisms that inhabit the digestive tract. In pathologic conditions, the composition of the microbiota may be disturbed, a phenomenon called dysbiosis. Dysbiosis is detrimental to the host and is related to brain pathology. This work aims to investigate the microbiota composition in the animal model of MPS I. C57BL/6 Idua-/- mice (n=6) were compared to their unaffected littermates (n=6). Fecal samples were collected at 60 and 120 days of life and V4 regioon of 16S rRNA was sequenced by next generation sequencing. Cortex and cerebellum at 120 days were collected and stained for anti-GFAP immunohistochemistry. Stained areas were analyzed with software ImageJ. Sequencing data was analyzed in R using a pipeline developed by our group. The two most prevalent phyla were Firmicutes and Bacteroidetes. Although it seems that MPS I mice has more Firmicutes than Bacteroidetes, this difference was not significant. At the order level, the only difference was for RF-39, that comprises around 11% of diversity, and was more prevalent in MPS I mice at 120 days (p=0.04). There was no difference at the Shannon diversity level altrough the Simpson diversity index showed a tendency for difference between MPS I and controls groups at 120 days (p=0.07). Anti-GFAP staining showed no difference at any time point, although for cortex at 120 days there was a tendency for higher staining in MPS I animals (p=0.08). These results do not support our previous hypothesis that MPS I exerts a detrimental effect on the microbiota. Our data suggests that intestinal environment in MPS I is different, favoring a different relative equilibrium among species. However, studies with animal of greater age, and thus more severely affected, must be conduct in order to confirm these findings.