Investigating the possible involvement of the gut microbiota in systemic lupus erythematosus among egyptian patients / by Aya Yasser Ali; Under Supervision of Dr. Amal Emad El-Din, Dr. Mervat Mahmoud Eissa, Dr. Mona Tawfik Kashef.

Thesis (M.Sc.)-Cairo University, 2024.

Bibliography: pages 65-93.

The Gut microbial dysbiosis and leaky gut play a crucial role in systemic lupus erythematosus (SLE). The geographical location and dietary habits affect the microbiome composition in diverse populations. Here, we explored the effect of gut microbiome dysbiosis, leaky gut, and systemic immune response to gut bacterial consortium, in Egyptian SLE patients, with moderate and severe disease activities. The gut microbiome of 15 female SLE patients and 16 controls was investigated based on 16S rRNA profiling. A significant reduction in gut bacterial richness and diversity is observed in SLE, as indicated by the observed OTUs, Shannon and Simpson indices, respectively. At the phylum level, Firmicutes decreased, while Bacteroidetes increased, in SLE patients, resulting in a significant reduction in the Firmicutes-to-Bacteroidetes ratio. The analysis revealed distinct shifts in microbial genera, notably a significant reduction in Ruminococcus, Agathobacter, Faecalibacterium, Anaerostipes and Coprococcus, and a significant increase in Escherichia-Shigella and Bacteroides. Disease severity did not impact alpha diversity metrics, yet a notable elevation of Prevotella was evident in severe cases. Beta diversity analyses emphasized SLE itself, not its severity, as a predictor of microbiome variations. Medication effects on alpha diversity were negligible. Azathioprine treatment was associated with reduced Romboutsia, Turicibacter, Coprococcus 2, and Erysipelotrichaceae UCG004 levels; the cyclophosphamide-treated group recorded decreased Prevotella and Ruminococcaceae UCG-002, while hydroxychloroquine negatively influenced Victivallis and Parabacteroides levels. No significant variations in serum lipopolysaccharide levels between SLE patients and healthy controls were observed. However, elevated serum gut bacterial antibody levels in SLE patients were detected. Conclusion: The gut microbiome dysbiosis occurs in Egyptian SLE patients and microbiome composition is affected by disease severity and medication usage, with a potential link between commensal bacteria and immune system. This suggests the gut microbiome modulation as a novel therapeutic approach for managing SLE.

الذئبة الحمراء هي أحد أمراض المناعة الذاتية المعقدة التي تؤثر في الغالب على الإناث خلال سنوات الإنجاب. يلعب اختلال توازن الأمعاء الميكروبية دورًا حاسمًا في العديد من حالات المناعة الذاتية، بما في ذلك مرض الذئبة الحمراء. ومع ذلك، فإن تأثير الموقع الجغرافي على البكتيريا المتعايشة في الأمعاء يتطلب إجراء دراسة على مجموعات سكانية متنوعة. ولذلك، قمنا باستكشاف اختلال توازن الأمعاء الميكروبية لدى مرضى الذئبة الحمراء المصريين.
تمت مقارنة تكوين البكتيريا المتعايشة في الأمعاء في براز 15 مريضًا مصابون بمرض الذئبة الحمراء يتلقى كل منهم على الأقل نوعين من العلاج، مع تكوين البكتيريا المتعايشة في الأمعاء ل 16 من الأشخاص الأصحاء المقاربين في الصفات لمجموعة المرضى. تم تصنيف مرضى الذئبة الحمراء حسب حدة المرض إلى مجموعات متوسطة وشديدة بناءً على مؤشر نشاط مرض الذئبة الحمراء SLEDAI. اثبتت النتائج وجود انخفاض كبير في ثراء وتنوع بكتيريا الأمعاء، كما هو مبين في مؤشرات OTUs وShannon وSimpson. على مستوى الشعبة، انخفضت نسبة الFirmicutes، في حين زادت نسبة الBacteriodetes، في مرضى الذئبة الحمراء، مما أدى إلى انخفاض كبير في نسبة Firmicutes :Bacteriodetes . كما كشفت النتائج عن تغييرات واضحة في الأجناس الميكروبية، ولا سيما انخفاض كبير في Ruminococcus، وAgathobacter، وFaecalibacterium، وAnerostipes، وCoprococcus، وزيادة كبيرة في Escherichia-Shigella وBacteroides. ومن المثير للدهشة أن حدة المرض لم تؤثر على مقاييس تنوع ألفا، ومع ذلك كان هناك ارتفاع ملحوظ في نسبة Prevotella في حالات مرض الذئبة الحمراء الشديدة. أكدت نتائج مقارنة مؤشر التنوع بيتا تأثر التنوع بـحدوث مرض الذئبة الحمراء نفسه، وليس حدته. لم يتم كذلك تسجيل اى تأثير للعلاج المستخدم على مؤشر التنوع ألفا. ارتبط العلاج بالآزاثيوبرين بانخفاض مستوياتٌRombustia ، Turicibacter، Coprococcus 2، Erysipelotrichaceae UCG004؛ كما سجلت المجموعة المعالجة بالسيكلوفوسفاميد انخفاضًا في Prevotella وRuminococcaceae UCG-002، في حين أثر هيدروكسي كلوروكين سلبًا على Victivallis وParabacteroides. لم نلاحظ اختلافات كبيرة في مستويات LPS في الدم بين مرضى الذئبة الحمراء والأصحاء. أخيرًا، فقد كشفت الدراسة عن ارتفاع مستويات الأجسام المضادة للبكتيريا المتعايشة في الأمعاء في المصل الخاص بـمرضى الذئبة الحمراء . تسلط هذه النتائج الضوء على التغيرات في تكوين البكتيريا المتعايشة فى الأمعاء المرتبطة بمرض الذئبة الحمراء و حدته و العلاج المستخدم. يشير هذا التغير إلى امكانية إعادة توازن البكتيريا المتعايشة في الأمعاء كنهج علاجي جديد للسيطرة على مرض الذئبة الحمراء.

Issued also as CD

Text in English and abstract in English.