Связь микробного пейзажа кишечника с метаболическим синдромом

В статье освещены проблемы взаимоотношений кишечного микробиома человека с проявлениями метаболического синдрома. Изменения бактериальных кишечных пропорций при ожирении привлекли внимание ученых всего мира, особенно в связи с их влиянием на метаболизм.Увеличение доли Firmicutes и Actinobacteria и снижение удельного веса Bacteroidetes связаны с повышением уровня сывороточных липополисахаридов, резистентности к инсулину, увеличением массы тела и других коморбидных проявлений метаболического синдрома.Механизмы, лежащие в основе этой междисциплинарной проблемы, активно изучаются для оптимизации профилактики и лечения ожирения, а также сахарного диабета 2 типа.

Микробы кишечника могут манипулировать пищевым поведением хозяина. J. Alcock и соавт. [1] указывают, что микробы могут серьезно влиять на формирование пищевого поведения через ось микробиом–кишка–мозг. Микробы производят разнообразные нейрохимические продукты – точные аналоги гормонов млекопитающих, участвующих в настроении и поведении [2–4]. Более 50% содержания дофамина и подавляющее большинство уровня серотонина в организме имеют «кишечный» источник [5, 6]. Аппетит-регулирующие гормоны – еще одно потенциальное средство кишечной микрофлоры для манипуляции пищевым поведением млекопитающих, в т.ч. человека. Эволюционный конфликт между кишечным микробиомом и хозяином, возможно, стал важным фактором в эпидемии ожирения.

В 1947 г. Жан Vague впервые предложил оценивать фенотип андроидного ожирения как общий признак метаболических нарушений, связанных с сахарным диабетом 2 типа (СД2) и сердечно-сосудистыми заболеваниями [7]. Много лет спустя международные организации и группы экспертов [8, 9] определили основные компоненты метаболических расстройств, которые обычно связаны с ожирением, и назвали их метаболическим синдромом (МС). Хотя эти симптомы отличаются с точки зрения числа и типа критериев, определение МС включает ожирение, нарушения гомеостаза глюкозы (например, СД2, нарушение гликемии натощак, нарушение толерантности к глюкозе и инсулинорезистентность), нарушения липидного гомеостаза и высокий риск возникновения сердечно-сосудистых заболеваний.

Заболевания, связанные с ожирением, такие как атеросклероз, СД, неалкогольная жировая болезнь печени и некоторые виды рака, служат ведущей причиной предотвратимой смерти во всем мире. Все больше накапливается доказательств участия кишечной микробиоты в формировании этой серьезной патологии. Функция микробиоты важна так же, как и функция метаболических «органов», влияющих на энергетический гомеостаз и контролирующих массу тела. Более того, изменения кишечного микробиотического пейзажа приводят к повышенной кишечной проницаемости, эндотоксемии, что играет определенную роль в развитии хронического воспаления в организме хозяина, способствуя ожирению, и связанных с ним хронических болезней обмена веществ, например неалкогольной жировой болезни печени. В результате мы находимся в разгаре смены парадигмы в нашем подходе к борьбе с эпидемией ожирения. В нашей статье мы постараемся проиллюстрировать патофизиологию ожирения и МС, их связь с кишечным микробиомом и предложить потенциальные варианты лечения.

Мы связаны с микробами в окружающей среде, и каждый человек имеет уникальный набор микроорганизмов (микрофлору) [10]. Наиболее изученные бактерии находятся в дистальной части ободочной кишки человека, где плотность микрофлоры достигает 1011–1012 КОЕ/г. Общее количество бактерий в кишечнике человека на порядок превышает таковое соматических клеток в организме, биомасса микрофлоры кишечника может достигать 1,5 кг [11]. Таким образом, можно рассматривать кишечную флору как многоклеточный орган, аналогичный по размеру и метаболическим возможностям печени [12]. Кроме того, объединенные бактериальные геномы кишечника содержат в 100 раз больше генов, чем закодировано в геноме человека [13], и эти гены вносят существенный вклад в наши физиологические процессы, в т.ч. и метаболизм [14, 15].

Много лет считалось, что микрофлора кишечника младенца должна напоминать таковую матери, потому что большинство видов бактерий приобретается в процессе родов [16]. Однако эта парадигма была поставлена под сомнение в результате недавних доказательств, полученных с помощью молекулярных методов, которые показали, что образцы детского кала напоминают фекалии своих родителей не более чем таковые других взрослых [17]. Микробный пейзаж кишечника остается на удивление постоянным после преобразования во взрослый тип микрофлоры. Однако, как недавно показали R.E. Ley и соавт., к долгосрочным изменениям микробиома могут приводить диетические факторы [18]. Эта общая стабильность определяется формированием кишечной иммунной системы посредством младенческой микробиоты, весьма индивидуальной [19]. Большее разнообразие проявляется также в слизистой (эпителиальной) оболочке кишечника [20]. Сравнительные исследования взрослых с разной степенью родства показали, что генотип хозяина важнее диеты, возраста и образа жизни при определении состава микрофлоры кишечника [21, 22].

Применение современных молекулярных методов исследования микробиома показали, что в человеческом желудочно-кишечном тракте преобладают анаэробные бактерии трех бактериальных отделов: грамположительные Firmicutes и Actinobacteria, и грамотрицательные Bacteroidetes. Firmicutes – крупнейший бактериальный тип, включающий более 200 родов, в т.ч. таких видов, как Lactobacillus, Mycoplasma, Bacillus и Clostridium. Тип Bacteroidetes, содержащий более 20 родов бактерий, и Actinobacteria также принадлежат к доминирующей микрофлоре кишечника [23].

Увеличение соотношения Firmicutes/Bacteroidetes у пациентов с ожирением остается предметом...

Е.Ю. Плотникова, О.А. Краснов