Wibracje całego ciała wpływają na kształtowanie się interakcji jelitowego mikrobiomu z systemem immunologicznym.

Prezentowane wyniki mogą stać się podstawą przyszłych nieinwazyjnych metod leczenia chorób o podłożu immunologicznym, zależnych od składu mikrobiomu (ogółu mikroorganizmów zamieszkujących organizm człowieka).

Wibracje całego ciała (whole body vibration, WBV) wpływają na organizm jak lekkie ćwiczenia fizyczne. Są często stosowane w celu poprawy sprawności atletów i aby utrzymać masę oraz siłę mięśni szkieletowych astronautów, a ostatnio włącza się je także w szpitalną rehabilitację różnych schorzeń. Podstawową funkcją wibracji pionowych, a z takimi mamy do czynienia w niniejszym opracowaniu, jest stymulowanie w krótkim czasie kurczenia się dużej liczby włókien mięśniowych. Jak wskazują dotychczasowe badania, może to wpływać na stymulację krążenia w kończynach, zwiększenie siły mięśni i poprawę równowagi, ruchliwości oraz redukcję chronicznego bólu. Ponadto WBV mogą wpływać na tkankę tłuszczową, kostną, być może nawet zapobiegać tworzeniu niebezpiecznych zakrzepów w naczyniach krwionośnych (wskazują na to na razie nieliczne badania wstępne), wspomagają obrót glukozy u cukrzyków, a także rehabilitację u pacjentów ze schorzeniami płuc.

W przedstawianej publikacji zbadano wpływ WBV na różnicowanie komórek immunokompetentnych myszy. Pokazano, że liczebność limfocytów przebywających w śledzionie myszy, pozytywnych na obecność CD4 (CD4+) oraz CD25+, jak i populacja limfocytów T regulatorowych (Treg), znacząco wzrosły w grupie po WBV. Ponieważ różnicowanie komórek immunokompetentnych zazwyczaj jest związane z mikrobiomem, zbadano wpływ WBV na florę jelitową u myszy, jak i u ludzi.

• Trening WBV nie spowodował żadnych zaburzeń ruchu lub innych zmian w behawiorze myszy. Przeciwnie, w wytrzymałościowym teście wyczerpującego pływania znacznie lepsze wyniki uzyskiwały myszy po WBV.
• WBV wpłynęły na różnicowanie mysich limfocytów Treg: po treningu WBV wzrosła liczba limfocytów CD4+CD25+FOXP3+ śledziony.
• WBV wpłynęły na różnorodność gatunków bakterii jelitowych, szczególnie Lactobacillus animalis u myszy, a u ludzi: Lactobacillus paraplantarum oraz Lactobacillus sanfranciscensis.
• Masa Lactobacillus animalis u myszy zwiększyła się pod wpływem WBV 5-krotnie względem kontroli.
• U myszy zmiany w składzie mikrobiomu jelitowego indukowane WBV korelowały z różnicowaniem limfocytów Treg. Dotyczyło to szczególnie takich rodzajów, jak: Bilophila, Lachnospiraceae_UCG_001 oraz Rumimiclostridium, jak i Lactobacillus i Candidatus.
• U ludzi wykazano korelację pomiędzy zmianami w składzie mikrobiomu jelitowego oraz cechami fizykalnymi ciała. Eubacterium coprostanoligenes zależała od wagi i wzrostu, Pediococcus acidilactici od BMI i wagi, a Lactobacillus paraplantarum od wieku.

Opracowano na podstawie:

Whole Body Vibration Triggers a Change in the Mutual Shaping State of Intestinal Microbiota and Body’s Immunity. Song N, Liu X, Feng Q, Xu M, Lan X, Li M, Liu R, Li C, Dong T, Wang D, Liu S. Front Bioeng Biotechnol. 2019;7:377. doi: 10.3389/fbioe.2019.00377.

Badana populacja

Myszy
Sześciotygodniowe myszy C57BL/6 z tej samej klatki podzielono na 2 grupy: badaną (poddawaną wibracjom) i kontrolną.

Ludzie
Uczestnicy badań byli ludźmi zdrowymi, nieprzyjmującymi na 3 miesiące przed eksperymentem anty-, ani probiotyków, chemio-, czy radioterapii. Badano 11 ochotników.

Procedura badania

W celu zbadania różnorodności mikrobiomu myszy i ludzi, po treningu WBV oraz w grupie kontrolnej, badano DNA mikrobiomu w odchodach, sekwencjonując DNA regionu V3–V4 genu 16S rRNA. Próbki do badań pobierano w dniu rozpoczęcia wibracji, następnie 10-, 20- i 30 dni później.

Analizy komórek immunokompetentnych śledziony myszy dokonywano za pomocą cytometrii przepływowej.

Wykorzystanie wibracji w badaniu

Myszy
Myszy grupy badanej poddawano WBV – wibracjom pionowym – na specjalnym wibrującym aparacie (30 min/ dzień, przez 30 dni; częstotliwość – 13 Hz, intensywność – 10 na skali aparatu przez pierwsze 10 min, po czym zwiększano częstotliwość do 17 Hz i intensywność do 20).

Ludzie
Ludzie z grupy badanej poddawani byli WBV przez 30 dni na specjalnym wibrującym aparacie. Każdego dnia przez 10 min podawano im wibracje o częstotliwości 21 Hz i intensywności 40 na skali aparatu, w pozycji stojącej, następnie, przez kolejne 10 min podawano im wibracje o tych samych parametrach, ale w pozycji siedzącej.

Wyniki

Trening WBV nie spowodował żadnych zaburzeń ruchu lub innych zmian w behawiorze myszy. Przeciwnie, w wytrzymałościowym teście wyczerpującego pływania znacznie lepsze wyniki uzyskiwały myszy po treningu WBV.

WBV wpłynęły na różnicowanie mysich limfocytów Treg: po treningu wzrosła liczba limfocytów CD4+CD25+FOXP3+ śledziony.

Trening WBV wpłynął na zmianę składu mysiego mikrobiomu jelitowego. WBV znacząco zredukowały różnorodność mikrobiomu u danej myszy, ale zwiększyły różnorodność pomiędzy poszczególnymi myszami w grupie badanej, względem różnorodności obserwowanej pomiędzy myszami kontrolnymi. Wibracje wpłynęły u myszy na zawartość gatunków bakterii, szczególnie Lactobacillus animalis, których masa zwiększyła się pod wpływem wibracji 5-krotnie względem kontroli.

Przeciwnie do eksperymentów z myszami, różnorodność ludzkiego mikrobiomu jelitowego danego uczestnika badania nie różniła się w grupie poddanej WBV względem kontroli. WBV zwiększały natomiast różnorodność mikrobiomu pomiędzy poszczególnymi uczestnikami badania, ale tylko po 10 dniach zabiegów. Zatem WBV powodowały przejściowy wzrost, osiągający pik po stosunkowo krótkim okresie podawania wibracji. Zmiany dotyczyły głównie Lactobacillus paraplantarum oraz Lactobacillus sanfranciscensis.

Zmiany w składzie mikrobiomu jelitowego indukowane WBV korelowały u myszy z różnicowaniem limfocytów Treg. Zmiany w liczebności limfocytów CD4+ korelowały ze zmianami w liczebności 21 rodzajów mikroorganizmów, m. in.: Lactobacillus, Bifidobacterium oraz Lachnospiraceae; CD25+ – z 7 rodzajami, jak Bilophila, Lachnospiraceae_UCG_001 oraz Rumimiclostridium. Intersekcja wyników dla limfocytów CD4+ oraz CD25+, wykazała korelacje z takimi rodzajami, jak: Bilophila, Lachnospiraceae_UCG_001 oraz Rumimiclostridium, jak i Lactobacillus oraz Candidatus.

U ludzi wykazano korelację pomiędzy zmianami w składzie mikrobiomu jelitowego oraz cechami fizycznymi ciała. Eubacterium coprostanoligenes zależała od masy i wysokości ciała, Pediococcus acidilactici od BMI i masy, a Lactobacillus paraplantarum od wieku.

Komentarz

Stosowanie WBV u myszy wpłynęło na różnicowanie limfocytów Treg. U człowieka różnicowanie komórek odpornościowych zazwyczaj wiąże się ze zmianami w ludzkim mikrobiomie, dlatego zbadano również możliwe zmiany w ludzkim, i modelowym tutaj – mysim, mikrobiomie. Uzyskane wyniki pokazały, że WBV wpłynęły na mikrobiom jelitowy w ten sposób, że zwiększyły różnice pomiędzy badanymi osobami w składzie gatunkowym zasiedlających ich ciała mikroorganizmów. Ponadto zmiany indukowane WBV w jelitowym mikrobiomie korelowały u myszy z różnicowaniem limfocytów Treg, a u ludzi z ich cechami fizycznymi.

Przedstawiane badania ujawniają potencjał terapii WBV w regulowaniu składu mikrobiomu i mechanizmów leżących u podstaw chorób o podłożu immunologicznym. Dlatego stosowanie wibroterapii w tym kontekście powinno być nadal badane, aby zdefiniować odpowiednie parametry wibracji i sposoby prowadzenia wibroterapii docelowo wspomagającej uzyskanie pożądanego stanu odpowiedzi immunologicznej.

Więcej w: