Микробиота кишечника и метаболический синдром
https://doi.org/10.31146/1682-8658-ecg-183-11-11-19
Аннотация
Метаболический синдром связан с актуальными заболеваниями, такими как ожирение, сахарный диабет, артериальная гипертензия, которые сопровождаются изменениями микробиоты кишечника и функционирования иммунной и нейро-гуморальных систем организма. Не умаляя роли факторов наследственности и окружающей среды, кишечная микробиота вносит существенный вклад в развитие метаболических нарушений и ожирения, модулируя каскадные ферментативные реакции макроорганизма, взаимодействуя с рецепторами непосредственно и/или при помощи собственных метаболитов и сигнальных молекул.
Целью работы явился анализ литературных данных, полученных при изучении роли микробиоты кишечника в развитии метаболического синдрома (МС).
Результаты. Представлен обзор современной литературы о роли кишечной микробиоты в развитии метаболического синдрома. Обсуждаются особенности мукозной микрофлоры толстой кишки, роль бактериальных пленок, эпителиальной выстелки слизистой кишки в формировании микробно-тканевого комплекса кишечника, как ведущих звеньев метаболических нарушений. В статье представлены данные знчимости короткоцепочных жирных кислот, бактериального генома в развитии ожирения и сахарного диабета 2-го типа.
Об авторах
В. Б. Гриневич
ФГБВОУ ВО «Военно-медицинская академия имени С. М. Кирова» МО РФ
Россия
Россия
Гриневич Владимир Борисович, заведующий 2 кафедрой (терапии усовершенствования врачей), д. м. н., профессор
194044, Санкт-Петербург, улица Академика Лебедева, д. 6
В. Г. Радченко
ФГБВОУ ВО «Военно-медицинская академия имени С. М. Кирова» МО РФ
Россия
Россия
Радченко Валерий Григорьевич, д. м. н., профессор 2 кафедры (терапии усовершенствования врачей)
194044, Санкт-Петербург, улица Академика Лебедева, д. 6
Список литературы
1. Метаболический синдром //под. редакцией Г. Е. Ройтберга / Москва, «МЕДпресс-информ». 2007. С. 223.
2. Eckel R. H., Grundy S. M., Zimmet P. Z. The metabolic syndrome. Lancet. 2005, Vol. 365, pp. 1415–1428.
3. Ziramet P., Shaw J., Alberti G. Preventing type 2 diabetes and the dysmetabolic syndrome in the real world: a realistic view. Diabetic medicine. 2003, Vol. 20, no.9, pp. 693–702.
4. Wild S. H., Byrne C. D. The global burden of the metabolic syndrome and its consequences for diabetes and cardiovascular disease. The metabolic syndrome. 2005, pp. 1–43.
5. Weiss R., Dziura J., Burgert T. S. et al. Obesity and the metabolic syndrome in children and adolescents. N. Engl. J. Med. 2004, no. 350, pp. 2362–2374.
6. Гриневич, В. Б. Метаболический синдром у больных с заболеваниями органов пищеварения; значение для теории и практики // В. Б. Гриневич, В. П. Ласый, Ю. П. Успенский и др. Российский кардиологический журнал – 2003. – № 1 (39). – С. 74–80.
7. Лазебник Л. Б., Конев Ю. В. Новое понимание роли микробиоты в патогенезе метаболического синдрома. Consilium medicum. 2014. № 8. С. 77–82.
8. Krajmalnik-Brown R.I., Ilhan Z. E., Kang D. W., DiBaise J. K. Effects of gut microbes on nutrient absorption and energy regulation. Nutr. Clin. Pract. 2012. Vol. 27, no2, pp. 201–214.
9. Venter JC, et al. Environmental genome shotgun sequencing of the Sargasso Sea. Science. 2004;304:5667:66–74.
10. Gevers D, Knight R, Petrosino JF, et al. The Human Microbiome Project: a community resource for the healthy human microbiome. PLoS Biol. 2012;10(8): e1001377. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.1001377.
11. Popova E. N., Gordeev I. G. Modern ideas about human microbiota. Microbiot. Moscow. 2019. pp. 5–19.
12. Tomova A., Bukovsky I., Rembert E., et al. The effects of vegetarian and vegan diets on gut microbiota. Front. Nutr. 2019. 6, 47. doi:10.3389/fnut.2019.00047.
13. Frank DN, Pace NR. Gastrointestinal microbiology enters the metagenomics era. Curr Opin Gastroenterol. 2008;24:4–10. https://doi.org/10.1097/MOG.0b013e3282f2b0e8.
14. Claesson MJ, Cusack S, O’Sullivan O, et al. Сomposition, variability, and temporal stability of the intestinal microbiota of the elderly. Proc Natl Acad Sci USA. 2011;108 (suppl 1): 4586–4591. https://doi.org/10.1073/pnas.1000097107.
15. Biagi E, Candela M, Turroni S. Ageing and gut microbes: perspectives for health maintenance and longevity. Pharmacol Res. 2013;69:11–20.
16. Шлегель Г. Общая микробиология. Пер. с нем. М.; Мир, 1987. 567 с.
17. Бондаренко В. М., Грачева Н. М., Мацулевич Т. В. Дисбактериозы кишечника у взрослых. М.: KMK Scientific Press, 2003. 224 с.
18. Ley R. E., Lozupone C., Hamady M. et al. Worlds within worlds: evolution of the vertebrate gut microbiota. Nature Rev Microbiol. 2008. Vol. 6, pp. 776–788.
19. Abdul-Aziz MA, Cooper A, Weyrich LS. Exploring Relationships between Host Genome and Microbiome: New Insights from Genome-Wide Association Studies. Front Microbiol. 2016;7:1611.
20. Шендеров Б. А. Нормальная микрофлора и ее роль в поддержании здоровья человека // Российский журнал гастроэнтерологии, гепатологии, колопроктологии. 1998. № 1. С. 61–66
21. Goodacre R. Metabolomics of a superorganism. J Nutr 2007. Vol. 137 (1 Suppl), pp. 259–266.
22. Turnbaugh P.J., Ley R. E., Hamady M. et al. The human microbiome project. Nature. 2007. Vol. 449 (7164), pp. 804–81013.
23. Ардатская М.Д., Минушкин О. Н., Иконников Н. С. Дисбактериоз кишечника: понятие, диагностические подходы и пути коррекции. Возможности и преимущества биохимического исследования кала: Пособие для врачей. М., 2004
24. Eckburg P. B., Bik E. M., Bernstein C. N. et al. Diversity of the human intestinal microbial flora. Science. 2005. Vol. 308, pp. 1635–1638.
25. Koliada A., Syzenko G., Moseiko V., et al. Association between body mass index and Firmicutes/Bacteroidetes ratio in an adult Ukrainian population. BMC Microbiol. 2017, 17, 120. doi:10.1186/s12866–017–1027–1.
26. Turnbaugh P. J., Hamady M., Yatsunenko T., et al. A core gut microbiome in obese and lean twins. Nature. 2009, 457, 480–484. doi:10.1038/nature0754015.
27. Ley R. E., Hamady M., Lozupone C. et al. Evolution of mammals and their gut microbes. Science. 2008. Vol. 320, pp. 1647–1651.
28. Hayashi H., Sakamoto M., Benno Y. (Fecal microbial diversity in a strict vegetarianas determined by molecular an alysis and cultivation. Microbiol. Immuno. 2002; l46(12):819–831.
29. De Filippo С., Cavalieri D., Di Paola М. et al. Impact of diet in shaping gut microbiota revealed by a comparative study in children from Europe and rural Africa. PNAS. 2010;107 (33):14691–14696.
30. Samuel B. S., Gordon J. I. A humanized gnotobiotic mouse model of hostarchaeal-bacterial mutualism. Proc Natl Acad Sci USA. 2006, Jun 27, Vol. 103 (26), pp. 10011–10016.
31. Pace J. L., et. al. Biofi lms, Infection, and Antimicrobial Therapy. Boca Raton: Taylor & Francis Group. 2006. 495 p.
32. Hall-Stoodley L., Stoodley P. Hall-Stoodley L. Evolving concepts in biofi lm infections. Cell Microbiol. 2009. Vol. 11, no.7, pp. 1034–1043.
33. Costerton J. W. The Biofilm Primer, Vol. 1. Berlin: Springer. 2007. 200, 18 p.
34. Davey M. E., O’Toole G. A. Microbial biofilms: from ecology to molecular genetics. Microbiol. Mol. Biol. Rev. 2000, no.64, pp. 847–867.
35. Шендеров Б. А. Медицинская микробная экология и функциональное питание. Т. 1 // Микрофлора человека и животных и ее функции. М. Грантъ. 1998. C. 287.
36. Гриневич В. Б., Захарченко М. М. Современные представления о значении кишечного микробиоценоза человека и способы коррекции его нарушений // Новые Санкт-Петербургские врачебные ведомости. 2003. № 3. С. 13–20
37. Ардатская М. Д. Дисбактериоз кишечника: понятие, диагностика и принципы лечебной коррекции // Consilium medicum. – 2008. – № 8. – Т. 10. – С. 86–92.
38. Ардатская, М. Д. Дисбиоз (дисбактериоз) кишечника: современное состояние проблемы; комплексная диагностика и лечебная коррекция / М. Д. Ардатская, С. В. Бельмер, В. П. Добрица [и др.] // Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. – 2015. – Т. 117, № 5. – С. 13–50.
39. Dunn AB, Jordan S, Baker BJ, Carlson NS. The Maternal Infant Microbiome: Considerations for Labor and Birth. MCN Am J Matern Child Nurs. 2017. DOI: 10.1097/NMC.0000000000000373
40. Vanghan E. E., et al. A molecular view of the intestinal ecosystem. Cur. Issues Intest. Microbiol. 2001, Mar, Vol. 1, No. 1, pp. 1–12.
41. Кучумова, С. Ю. Физиологическое значение кишечной микрофлоры / С. Ю. Кучумова [и др.] // Российский журнал гастроэнтерологии, гепатологии, колопроктологии. – 2011. – Т. 21, no5. – С. 17–27.
42. Физиология человека / под ред. В. М. Покровского, Г. Ф. Коротько. 2003. C. 656.
43. Физиология человека / под ред. Р. Шмидта, Г. Тевса. М.: Мир, 2007. 875 с. 68.
44. Macfarlane S., Woodmansey E. J., Macfarlane G. T. Colonization of mucin by human intestinal bacteria and establishment of biofi lm communities in a two-stage continuous culture system. Appl. Env. Microbiol. 2005, Vol. 71, pp. 7483–7492.
45. Лизько Н. Н. Новые экспериментальные модели в микроэкологии. Антибиотики и химиотерапия. 1989. Т. 34. № 6. С. 443–447.
46. Бельмер С. В. Антибиотик-ассоциированный дисбактериоз кишечника // Русский медицинский журнал. 2004. Т. 12. № 3. С. 148–151.
47. Бондаренко В. М. Роль условно-патогенных бактерий при хронических воспалительных процессах различной локализации. М.: Изд-во «Триада», 2011. 88 с.
48. Popat R., Crusz S., Doggle S. The social behaviours of bacterial pathogens. Brit. Med. Bullet. 2008. Vol. 87, pp. 63–75.
49. Гриневич В. Б., С. М. Захаренко, Г. А. Осипов // Симпозиум. Принципы коррекции дисбиозов кишечника. / Лечащий врач. 2008. N6. – С. 13–20.
50. Гриневич, В. Б. Хронический панкреатит: микробно-тканевой комплекс кишечника и системная воспалительная реакция / В. Б. Гриневич, Е. И. Сас, Н. Л. Денисов, О. И. Ефимов // Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. –2011. – № 7. С. 13–17.
51. Shui W., Gilmore S. A., Sheu L. et al. Quantitative Proteomic Profiling of Host–Pathogen nteractions: The Macrophage Response to Mycobacterium tuberculosis Lipids. J Proteome Res. 2009;8(1): 282–289.
52. Dave M., Higgins P. D., Middha S., Rioux K. P. The human gut microbiome: current knowledge, challenges, and future directions. Transl. Res. 2012;160(4):246–257.
53. Turnbaugh P. J., Ley R. E., Mahowald M. A., et al. An obesity-associated gut microbiome with increased capacity for energy harvest. Nature. 2006. 444, 1027–1031. doi:10.1038/nature05414.
54. Jandhyala S. M., Talukdar R., Subramanyam C., et al. Role of the normal gut microbiota. World J. Gastroenterol. 2015, no.21, pp. 8836–8847, doi:10.3748/wjg.v21.i29.8787.
55. Thomas F., Hehemann J. H., Rebuffet E., et al. Environmental and gut Bacteroidetes: The food connection. Front. Microbiol. 2011, no.2, pp.1–16. doi:10.3389/fmicb.2011.00093.
56. Siezen R. J., Kleerebezem M. The human gut microbiome: are we our enterotypes? Microbial Biotechnology. 2011, Vol. 4., no.5, pp. 550–553.
57. Ардатская, М. Д. Дисбиоз (дисбактериоз) кишечника: современное состояние проблемы; комплексная диагностика и лечебная коррекция / М. Д. Ардатская, С. В. Бельмер, В. П. Добрица [и др.] // Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. – 2015. – Т. 117, № 5. – С. 13–50.
58. Hall C. B., Caserta M. T., Schnabel K. et al. Chromosomal integration of humanherpesvirus 6 is the major mode of congenital human herpesvirus 6 infection. Pediatrics. 2008;122(3):513–52027.
59. Marshall T. G. Understanding human disease requires study of a metagenome, not just the human genome. World Gene Congress; 2008 December 5–7; Foshan, China.
60. Turnbaugh P. J., Ley R. E., Mahowald M. A. et al. An obesity-associated gut microbiome with increased capacity for energy harvest. Nature. 2006. Vol. 444 (7122), pp. 1027–1031.
61. Virgin HW. The virome in mammalian physiology and disease. Cell. 2014;157:142–150. https://doi.org/10.1016/j.cell.2014.02.032.
62. The human microbiome project consortium Structure, function and diversity of the healthy human microbiome. Nature. 2012;486:207–214.
63. Genes That Make Bacteria Make Up Their Minds, ScienceDaily, Apr., 6, 2009.
64. Тец В. В. Бактериальные сообщества. В кн.: Клеточные сообщества / под ред. В. Теца. – Санкт-Петербург: Изд-во СПбГМУ, 1998. – С. 15–73.
65. Watnick P., Kolter R., Biofilm, city of microbes. J Bacteriol. 2000. No. 182, pp. 2675–9.
66. O’Toolе G.A., Kaplan H. B., Kolter R. Biofilm formation as microbial development. Ann Rev Microbiol. 2000; 54: 49–79.
67. Thoendel M. Horswill. R. Biosynthesis of peptide signals in grampositive bacteria. Adv. Appl. Microbiol. 2010, no.71, pp. 91–112.
68. Rinninella, E., Raoul, P., Cintoni, M., et al. What is the Healthy Gut Microbiota Composition? A Changing Ecosystem across Age, Environment, Diet, and Diseases. Microorganisms. 2019, 7, 14, doi:10.3390/microorganisms7010014.
69. Kein, C.L. 1.3.4 Digestible and Indigestible Carbohydrates. In Pediatric Nutrition in Practice; Karger: Basel, Switzerland, 2008; pp. 42–46, doi:10.1159/000155245.
70. Bjursell M. et al. Improved glucose control and reduced body fat mass in free fatty acid receptor 2-deficient mice fed a high-fat diet. Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 2010;300 (1):211–220.
71. Ge H. et al. Activation of G protein-coupled receptor 43 in adipocytes leads to inhibition of lipolysis and suppression of plasma free fatty acids. Endocrinology. 2008;149 (9): 4519–4526.
72. Ерофеев Н. П., Радченко В. Г., Селиверстов П. В., Клиническая физиология толстой кишки // Механизмы действия короткоцепочечных жирных кислот в норме и при патологии. – Санкт-Петербург: Форте Принт. – C. 2012–56с.
73. Rachel Fellows, et al. Microbiota derived short chain fatty acids promote histone crotonylation in the colon through histone deacetylases. Nature Communications, 2018 (09.01.2018 21:14)
74. Kovatcheva-Datchary P.I., Arora T. Nutrition, the gut microbiome and the metabolic syndrome. Best Pract Res Clin Gastroenterol. 2013;27(1):59–72.
75. Бондаренко В. М., Грачева Н. М., Мацулевич Т. В. Дисбактериозы кишечника у взрослых. М.: KMK Scientific Press, 2003. 224 с.
76. Ардатская М. Д., Минушкин О. Н. Дисбактериоз кишечника: эволюция взглядов. Современные принципы диагностики и фармакологической коррекции// Cons. medicum/ Гастроэнтерология. 2006. Т. 8., no2. С. 4–18.
77. Шендеров Б. А. Медицинская микробная экология и функциональное питание// Социально-экологические и клинические последствия дисбаланса микробной экологии человека и животных. Т. 2. 1998. 420 с.
78. Ткаченко Е. И., Успенский Ю. П. Питание, микробиоценоз, и интеллект человека. 2006. 560 с.
79. Everard A. I., Cani P. D. Diabetes, obesity and gut microbiota. Best Pract Res Clin Gastroenterol. 2013;27(1):73–83.
80. Al-Attas O.S., et al. Changes in endotoxin levels in T2DM subjects on anti-diabetic therapies. Cardiovasc. Diabetol. 2009, Vol. 8, pp. 20.
81. Qin J., Li R., Raes J., Arumugam M., Burgdorf K. S., et al. A human gut microbial gene catalogue established by metagenomic sequencing. Nature. 2010, Vol. 464, pp. 59–65.
82. Парфенов А. И., Бондаренко В. М. Что нам дал вековой опыт познания симбионтной кишечной микрофлоры. Арх. патол. 2012. № 2. C. 21–25.
83. Creely S. J., et al. Lipopolysaccharide activates an innate immune system response in human adipose tissue in obesity and type 2 diabetes. Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 2007, Vol. 292, pp. 740–747.
84. Asmat U., Abad K., Ismail K. Diabetes mellitus and oxidative stress – A concise review. Saudi Pharm. J. 2016, 24, pp. 547–553, doi:10.1016/j.jsps.2015.03.013
85. Pussinen P. J., et al. Endotoxemia is associated with an increased risk of incident diabetes. Diabetes Care. 2011, Vol. 34, pp. 392–397.
86. Ley R. E., Turnbaugh P. J., Klein S. Microbial ecology: human gut microbes associated with obesity. Nature. 2006. Vol. 444, pp. 1022–1023.
87. Tordjman J., Guerre-Millo M., Clément K. Adipose tissue inflammation and liver pathology in human obesity. Diabetes Metab. 2008, Vol. 34, pp. 658–663.
88. Li L., Messina J. L. Acute insulin resistance following injury. Trends Endocrinol Metab. 2009, Vol. 20, pp. 429–435.
89. Muegge B. Diet drives convergence in gut microbiome functions across mammalian phylogeny and within humans. Science. 2011, Vol. 332, pp. 970–974.
90. Dibaise Bäckhed F., Ding H., Wang T., et al. The gut microbiota as an environmental factor that regulates fat storage. Proc. Natl. Acad. Sci. USA.2004;101 (44): 15718–15723.
91. Deopurkar R., et al. Differential effects of cream, glucose, and orange juice on inflammation, endotoxin, and the expression of Toll-like receptor-4 and suppressor of cytokine signaling-3. Diabetes Care. 2010, Vol. 33, pp. 991–997.
92. Backhed F., Ding H., Wang T. et al. The gut microbiota as an environmental factor that regulates fat storage. Proc Natl Acad Sci USA. 2004;101 (44):15718–15723.
93. Olefsky J. M., Glass C. K. Macrophages, inflammation and insulin resistance. Annu. Rev. Physiol. 2010, Vol. 72, pp. 219–246.
94. Costerton J. W. The Biofilm Primer. Vol. 1. Berlin. Springer, 2007, 200 p.
95. Осипов Г. А. Невидимый орган – микрофлора человека. [Электронный ресурс]: URS: http://www.rusmedserv.com/microbdiag/invisibleorgan.htm#b6 (дата обращения: 21.07.2007).
96. Шендеров Б. А. Мишени и эффекты короткоцепочечных жирных кислот. Современная медицинская наука. 2013. № 1–2. C. 21–52. 24 2014 февраль
97. Ткач С.М., Ларин О. С., Пидаев А. В. Изменение кишечного микробиома как важный фактор риска развития метаболических заболеваний. Клiнiчна ендокринологiя та ендокринна хирургия –2017-№ 1- С17–21.
98. Shi H., Kokoeva M. V., Inouye K., et al. TLR4 links innate immunity and fatty acid-induced insulin resistance. J. Clin. Investig. 2006, 116, 3015–3025, doi:10.1172/JCI28898.
99. Turnbaugh P. J., Ley R. E., Mahowald M. A. et al. An obesity-associated gut microbiome with increased capacity for energy harvest. Nature. 2006;444 (7122):1027–1031.
100. Ley RE, Bäckhed F, Turnbaugh P, Lozupone CA, Knight RD, Gordon JI. Obesity alters gut microbial ecology. Proc Natl Acad Sci U S A. 2005 Aug 2;102(31):11070–5. doi: 10.1073/pnas.0504978102. Epub 2005 Jul 20. PMID: 16033867; PMCID: PMC1176910.
101. Himes R. W., Smith C. W. Tlr2 is critical for dietinduced metabolic syndrome in a murine model. FASEB J. 2010, Vol. 24, pp. 731–7399.
102. Vijay-Kumar M., et al. Metabolic syndrome and altered gut microbiota in mice lacking Toll-like receptor 5. Science. 2010, Vol. 328, pp. 228–31.
103. Ройт А. // Основы иммунологии. Пер. с англ. М.; Мир, 1991. 328с.
104. Зайчик А. Ш., Чурилов Л. П. Основы общей патологии. Ч. 1 // Основы общей патофизиологии. 1999. 624с.
105. Cani P. D., et al. Metabolic endotoxemia initiates obesity and insulin resistance. Diabetes. 2007, Vol. 56, pp. 1761–1772.
106. Cani P. D., et al. Selective increases of bifidobacteria in gut microflora improve high-fat-diet-induced diabetes in mice through a mechanism associated with endotoxaemia. Diabetologia. 2007, Vol. 50, pp. 2374–2383.
107. Amar J., et al. Intestinal mucosal adherence and translocation of commensal bacteria at the early onset of type 2 diabetes: molecular mechanisms and probiotic treatment. EMBO Mol Med. 2011, Vol. 3, pp. 559–572.
108. Шляхто Е. В., Петрищев Н. Н., Галагудза М. М., Власов Т. Д., Нифонтов Е. М., Кардиопротекция: фундаментальные и клинические аспекты. CПб: ООО Студия «НП-Принт», 2013. 399 с.
109. Abdul-Aziz MA, Cooper A, Weyrich LS. Exploring Relationships between Host Genome and Microbiome: New Insights from Genome-Wide Association Studies. Front Microbiol. 2016;7:1611.
110. Gloux K, Leclerc M, Iliozer H, et al. Development of high-throughput phenotyping of metagenomic clones from the human gut microbiome for modulation of eukaryotic cell growth. Appl Environ Microbiol. 2007;73 (11):3734–3737.
Рецензия
Для цитирования:
Гриневич В.Б., Радченко В.Г. Микробиота кишечника и метаболический синдром. Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. 2020;183(11):11-19. https://doi.org/10.31146/1682-8658-ecg-183-11-11-19
For citation:
Grinevich V.B., Radchenko V.G. Gut microbiota and metabolic syndrome. Experimental and Clinical Gastroenterology. 2020;183(11):11-19. (In Russ.) https://doi.org/10.31146/1682-8658-ecg-183-11-11-19
Просмотров:
1044
Послать статью по эл. почте 