Взаимодействие микробиоты кишечника с организмом хозяина в состоянии эубиоза и дисбиоза

В предлагаемом обзоре консолидированы данные современных российских и зарубежных исследователей о связи метаболических расстройств с изменениями состава и функциональной активности микробиоты кишечника. Авторы с позиций современных представлений обсуждают функции иммунной системы, ответственной за поддержание взаимоотношений с симбионтными микроорганизмами, анализируют накопленную информацию об участии метаболитов микрофлоры кишечника в развитии патологических состояний. Результаты систематического анализа публикаций двух последних десятилетий могут представлять научный интерес с точки зрения поиска новых мишеней и схем воздействия с целью профилактики различных заболеваний и их терапии посредством влияния на микроэкосистему желудочно- кишечного тракта.

микробиота кишечника, иммунологическая толерантность, метаболиты, фенилацетилглютамин

1. Popova E.N., Gordeev I. G. Sovremennye predstavlenija o mikrobiote cheloveka // E. L. Nikonov, E. N. Popova. edd. Mikrobiota. 2019. 7-19. (In Russ.)@@ Попова Е. Н., Гордеев И. Г. Современные представления о микробиоте человека // Монография под редакцией Е. Л. Никонова и Е. Н. Поповой. Микробиота. - 2019. - С. 7-19.

2. Hawrelak J. A., Myers S. P. The causes of intestinal dysbiosis: a review. Alternative Medicine Review. 2004 Jun;9(2):180-97. PMID: 15253677.

3. Sekirov I., Russell S. L., Antunes L. C., Finlay B. B. Gut microbiota in health and disease. Physiological Reviews. 2010 Jul;90(3):859-904. doi: 10.1152/physrev.00045.2009.

4. Eberl G. A new vision of immunity: homeostasis of the superorganism. Mucosal Immunology. 2010 Sep;3(5):450-60. doi: 10.1038/mi.2010.20.

5. Al-Assal K., Martinez A. C., Torrinhas R. S., et al. Gut microbiota and obesity. Clinical Nutrition Experimental. 2018; 20:60-64. doi: 10.1016/j.yclnex.2018.03.001.

6. Dostanko N. Ju., Jagur V. E., Zybalova T. S. [The contribution of the microbiota to the development, progression and outcomes of cardiovascular diseases. Literature review]. Kardiologija v Belarusi. 2022; 14 (5): 642-652. (In Russ.)@@ Достанко Н. Ю., Ягур В. Е., Зыбалова Т. С. Вклад микробиоты в развитие, прогрессирование и исходы сердечно-сосудистых заболеваний. Обзор литературы. Кардиология в Беларуси. - 2022. - Т. 14. - № 5. - С. 642-652.

7. Kalip К., Atak N.Intestinal microbiota and health. Turkish Journal of Public Health. 2018;16 (1):58-73. doi:10.20518/tjph.458203.

8. Enright, E.F., Gahan, C.G.M., Joyce, S.A., Griffin, B. T. The impact of the gut microbiota on drug metabolism and clinical outcome. Yale Journal of Biology and Medicine. 2016;89 (3):375-382.

9. Yoshida N., Yamashita T., Hirata K. I. Gut Microbiome and Cardiovascular Diseases. Diseases. 2018;6(3):56. doi: 10.3390/diseases6030056.

10. Sardelli L., Perottoni S., Tunesi M. et al. Technological tools and strategies for culturing human gut microbiota in engineered in vitro models. Biotechnol Bioengineering. 2021;118(8):2886-2905. doi: 10.1002/bit.27816.

11. Drapkina O. M., Vasilyeva L. E. Impact of Gut Microbiota on the Risk of Cardiometabolic Diseases Development. Rational Pharmacotherapy in Cardiology. 2021;17(5):743-751. (in Russ.) doi:10.20996/1819-6446-2021-10-14.@@ Васильева Л.Э, Драпкина О. М. Влияние кишечной микробиоты на риск развития кардиометаболических заболеваний. Рациональная Фармакотерапия в Кардиологии. - 2021. - № 17(5). - С. 743-751. doi:10.20996/1819-6446-2021-10-14.

12. Sanchez-Rodriguez E., Egea-Zorrilla A., Plaza-Díaz J. et al. The Gut Microbiota and Its Implication in the Development of Atherosclerosis and Related Cardiovascular Diseases. Nutrients. 2020;12(3):605. doi: 10.3390/nu12030605.

13. Novakovic M., Rout A., Kingsley T. et al. Role of gut microbiota in cardiovascular diseases. World journal of cardiology. 2020;12(4):110-122. doi: 10.4330/wjc.v12.i4.110.

14. Kosenkova T. V., Bojcova E. A. Gut microbiota: main functions and role in the formation of tolerance in young children. Children’s medicine of the North-West. 2022; 10(2): 22-37. (In Russ.)@@ Косенкова Т. В., Бойцова Е. А. Кишечная микробиота: основные функции и роль в формировании толерантности у детей раннего возраста. Children’s medicine of the North-West. - 2022. - № 2. -С.22-37.

15. Valdes A. M., Walter J., Segal E., Spector T. D. Role of the gut microbiota in nutrition and health. British medical journal. 2018;361: k2179. doi: 10.1136/bmj.k2179.

16. The Prolongation of Life: Optimistic Studies. - New York: Springer Publishing Company, 2004.

17. Klimovich V. B. Actual problems of evolutionary immunology. Journal of Evolutionary Biochemistry and Physiology. 2002; 38 (5): 442-451. (In Russ.)@@ Климович В. Б. Актуальные проблемы эволюционной иммунологии. Журнал эволюционной биохимии и физиологии. - 2002. - Т. 38. - № 5. - С. 442-451.

18. Everett M. L., Palestrant D., Miller S. E., et al. Immune exclusion and immune inclusion: a new model of host-bacterial interactions in the gut. Clinical and Applied Immunology Reviews. 2004;4(5):321-332. doi: 10.1016/j.cair.2004.03.001.

19. McFall-Ngai M. Adaptive immunity: сare for the community. Nature. 2007;445(7124):153. doi: 10.1038/445153a.

20. Boehm T. Evolution of vertebrate immunity. Current Biology. 2012; 22(17): R722-732. doi: 10.1016/j.cub.2012.07.003.

21. Maynard C. L., Elson C. O., Hatton R. D., Weaver C. T. Reciprocal interactions of the intestinal microbiota and immune system. Nature. 2012;489(7415):231-41. doi: 10.1038/nature11551.

22. Coats S. R., Do C. T., Karimi-Naser L.M., Braham et al. Antagonistic lipopolysaccharides block E. coli lipopolysaccharide function at human TLR4 via interaction with the human MD-2 lipopolysaccharide binding site. Cellular microbiology. 2007;9(5):1191-1202. doi: 10.1111/j.1462-5822.2006.00859.x.

23. Munford R. S., Varley A. W. Shield as signal: lipopolysaccharides and the evolution of immunity to gram-negative bacteria. PLoS Pathogens. 2006;2(6): e67. doi: 10.1371/journal.ppat.0020067.

24. Lupp C., Robertson M. L., Wickham M. E. et al. Host-mediated inflammation disrupts the intestinal microbiota and promotes the overgrowth of Enterobacteriaceae. Cell Host Microbe. 2007;2(2):119-129. doi: 10.1016/j.chom.2007.06.010.

25. Sansonetti P. J., Medzhitov R. Learning tolerance while fighting ignorance. Cell. 2009;138(3):416-420. doi: 10.1016/j.cell.2009.07.024.

26. Falony G., Joossens M., Vieira-Silva S., et al. Population-level analysis of gut microbiome variation. Science. 2016;352(6285):560-564. doi: 10.1126/science.aad3503.

27. Kumar D., Mukherjee S. S., Chakraborty R. The emerging role of gut microbiota in cardiovascular diseases. Indian Heart Journal. 2021;73(3):264-272. doi: 10.1016/j.ihj.2021.04.008.

28. Ardatskaya M. D., Bel’mer S.V., Dobritsa V. P., et al. [Colon dysbacteriosis (dysbiosis): modern state of the problem, comprehensive diagnosis and treatment correction]. Eksp Klin Gastroenterol. 2015;(5):13-50.Russian. PMID: 26387170.@@ Ардатская М. Д., Бельмер С. В., Добрица В. П., и соавт. Дисбиоз (Дисбактериоз) кишечника: современное состояние проблемы, комплексная диагностика и лечебная коррекция. Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. - 2015. - № 117(5). - С. 13-50.

29. Astudillo A. A., Mayrovitz H. N. The Gut Microbiome and Cardiovascular Disease. Cureus. 2021;13(4): e14519. doi: 10.7759/cureus.14519.

30. Drapkina O. M., Shirobokikh O. E. Role of Gut Microbiota in the Pathogenesis of Cardiovascular Diseases and Metabolic Syndrome. Rational Pharmacotherapy in Cardiology. 2018;14(4):567-574. (In Russ.) doi: 10.20996/ 1819-6446-2018-14-4-567-574.@@ Драпкина О. М., Широбоких О. Е. Роль кишечной микробиоты в патогенезе сердечно-сосудистых заболеваний и метаболического синдрома. Рациональная Фармакотерапия в Кардиологии. - 2018. - № 14(4). - С. 567-574. doi: 10.20996/1819-6446-2018-14-4-567-574.

31. Podoprigora G. I., Kafarskaya L. I., Bainov N. A., Shkoporov A. N. Bacterial Translocation from Intestine: Microbiological, Immunological and Pathophysiological Aspects. Vestnik Rossiiskoi Akademii Meditsinskikh Nauk = Annals of the Russian Academy of Medical Sciences. 2015; 70 (6): 640-650. (in Russ.) doi: 10.15690/vramn564.@@ Подопригора Г. И., Кафарская Л. И., Байнов Н. А., Шкопоров А. Н. Бактериальная транслокация из кишечника: микробиологические, иммунологические и патофизиологические аспекты. Вестник Российской Академии медицинских наук. - 2015. - № 70(6). - С. 640-650. doi: 10.15690/vramn564.

32. Zolotova N. A., Akhrieva K. M., Zayratyants O. V. Epithelial barrier of the colon in health and patients with ulcerative colitis. Experimental and Clinical Gastroenterology. 2019;(2):4-13. (In Russ.) doi: 10.31146/1682-8658-ecg-162-2-4-13.@@ Золотова Н. А., Архиева Х. М., Зайратьянц О. В. Эпителиальный барьер толстой кишки в норме и при язвенном колите. Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. - 2019. - № 162(2). - С. 4-13. doi: 10.31146/1682-8658-ecg-162-2-4-13.

33. Geremia A., Biancheri P, Allan P. et al. Innate and adaptive immunity in inflammatory bowel disease. Autoimmunity Reviews. 2014; 13(1):3-10. doi: 10.1016/j.autrev.2013.06.004.

34. Stoll L. L., Denning G. M., Weintraub N. L. Potential role of endotoxin as a proinflammatory mediator of atherosclerosis. Arteriosclerosis Thrombosis and Vascular Biology. 2004;24(12):2227-36. doi: 10.1161/01.ATV.0000147534.69062.dc.

35. Konev Y. V., Lazebnik L. B. Role of endotoxin of intestinal microbiota in the pathogenesis of atherosclerosis. Therapy. 2015;(2):19-27. (in Russ.)@@ Конев Ю. В., Лазебник Л. Б. Роль эндотоксина кишечной микробиоты в патогенезе атеросклероза. Терапия. - 2015. - № 2. - С. 19-27.

36. Khlynova O. V., Stepina E. A. Disturbance of intestinal permeability and its role in the development of cardiovascular complications in persons with inflammatory bowel diseases. Experimental and Clinical Gastroenterology. 2022;(11):36-45. (In Russ.) doi: 10.31146/1682-8658-ecg-207-11-36-45.@@ Хлынова О. В., Степина Е. А. Нарушение кишечной проницаемости и ее роль в развитии сердечно-сосудистых осложнений у лиц с воспалительными заболеваниями кишечника. Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. 2022;207(11): 36-45. doi: 10.31146/1682-8658-ecg-207-11-36-45.

37. Suzuki K., Susaki E. A., Nagaoka I. Lipopolysaccharides and Cellular Senescence: Involvement in Atherosclerosis.Int J Mol Sci. 2022 Sep 22;23(19):11148. doi: 10.3390/ijms231911148.

38. Agus A., Clément K., Sokol H. Gut microbiota-derived metabolites as central regulators in metabolic disorders. Gut. 2021 Jun;70(6):1174-1182. doi: 10.1136/gutjnl-2020-323071.

39. Canfora E. E., Meex R. C.R., Venema K., Blaak E. E. Gut microbial metabolites in obesity, NAFLD and T2DM. Nat Rev Endocrinol. 2019 May;15(5):261-273. doi: 10.1038/s41574-019-0156-z.

40. Herrema H., Niess J. H.Intestinal microbial metabolites in human metabolism and type 2 diabetes. Diabetologia. 2020;63(12):2533-2547. doi: 10.1007/s00125-020-05268-4.

41. Kasahara K., Rey F. E. The emerging role of gut microbial metabolism on cardiovascular disease. Curr Opin Microbiol. 2019;50:64-70. doi: 10.1016/j.mib.2019.09.007.

42. Jansen V. L., Gerdes V. E., Middeldorp S., van Mens T. E. Gut microbiota and their metabolites in cardiovascular disease. Best Pract Res Clin Endocrinol Metab. 2021;35(3):101492. doi: 10.1016/j.beem.2021.101492.

43. Rajha H. N., Paule A., Aragonès G. et al. Recent advances in research on polyphenols: effects on microbiota, metabolism, and health. Mol Nutr Food Res. 2022;66(1): e2100670. doi: 10.1002/mnfr.202100670.

44. Zong X., Fan Q., Yang Q. et al. Phenylacetylglutamine as a risk factor and prognostic indicator of heart failure. ESC Heart Fail. 2022;9(4):2645-2653. doi: 10.1002/ehf2.13989.

45. Zhu Y., Shui X., Liang Z. et al. Gut microbiota metabolites as integral mediators in cardiovascular diseases (Review).International Journal of Molecular Medicine. 2020;46(3):936-948. doi: 10.3892/ijmm.2020.4674.

46. Dodd D., Spitzer M. H., Van Treuren W. et al. A gut bacterial pathway metabolizes aromatic amino acids into nine circulating metabolites. Nature. 2017;551(7682):648-652. doi: 10.1038/nature24661.

47. Nemet I., Saha P. P., Gupta N. et al. A Cardiovascular Disease-Linked Gut Microbial Metabolite Acts via Adrenergic Receptors. Cell. 2020;180(5):862-877.e22. doi: 10.1016/j.cell.2020.02.016.

48. Yeh C. F., Chen Y. H., Liu S. F. et al. Mutual Interplay of Host Immune System and Gut Microbiota in the Immunopathology of Atherosclerosis.International journal of molecular sciences. 2020;21(22):8729. doi: 10.3390/ijms21228729.

49. Poesen R., Claes K., Evenepoel P., Loor H., Augustijns P., Kuypers D. and Meijers B. Microbiota-Derived Phenylacetylglutamine Associates with Over all Mortality and Cardiovascular Disease in Patients with CKD. J. Am. Soc. Nephrol. 2016; 27: 3479-3487. doi: 10.1681/ASN.2015121302.

50. Chen Y. Y., Chen D. Q., Chen L. et al. Microbiome-metabolome reveals the contribution of gut-kidney axis on kidney disease. Journal of translational medicine. 2019;17(1):5. doi: 10.1186/s12967-018-1756-4.

51. Mair R. D., Sirich T. L., Meyer T. W. Uremic Toxin Clearance and Cardiovascular Toxicities. Toxins (Basel). 2018;10(6):226. doi: 10.3390/toxins10060226.