Блог

Анализ на микробиоту кишечника по осипову


Анализ микробных маркеров методом газовой хромато-масс-спектрометрии

Определение микроэкологического статуса человека и его отклонений от нормы, в ходе которого осуществляется выявление (уточнение) этиологии инфекционно-воспалительных процессов при любых заболеваниях. Относится к новому направлению в микробиологических исследованиях - диагностике инфекции, дисбиозов и воспалительных процессов по специфическим микробным химическим веществам - маркерам. Исследование универсально в отношении разных групп микроорганизмов: не только бактерий, но и микроскопических грибов и вирусов, в том числе анаэробных микроорганизмов, которые составляют основной микробный массив (до 60 % и более).

Синонимы русские

Микроэкологический статус человека, микробиом человека, микроэкология человека.

Метод исследования

Газовая хроматография масс-спектрометрия (ГХ-ХМС).

Какой биоматериал можно использовать для исследования?

Биоптат, венозная кровь, кал, капиллярная кровь, мазок из зева (ротоглотки), мазок с кожных покровов, мазок с конъюнктивы, мазок из носоглотки, мазок из уретры, мазок из цервикального канала, мокрота, ногти, отделяемое влагалища, отделяемое раны, секрет простаты, слюна, первая порция утренней мочи, средняя порция утренней мочи.

Для исследования почек и мочевого пузыря необходима средняя порция мочи, для исследования воспалительных процессов уретры – первая порция утренней мочи.

Как правильно подготовиться к исследованию?

  • Исключить из рациона алкоголь в течение 24 часов до исследования.
  • Исключить (по согласованию с врачом) прием мочегонных препаратов в течение 48 часов до сбора мочи.
  • Исключить прием слабительных препаратов, введение ректальных свечей, масел, ограничить (по согласованию с врачом) прием медикаментов, влияющих на перистальтику кишечника (белладонна, пилокарпин и др.), и препаратов, влияющих на окраску кала (железо, висмут, сернокислый барий), в течение 72 часов до сбора кала.

Общая информация об исследовании

Микроэкологический статус человека является необходимым условием стабильного функционирования всех его органов и систем. Нормальная микробиота - по сути совокупность микробных сообществ локусов, характеризующихся определенным составом и колонизирующих кожу и слизистые оболочки. Это первичный неспецифический барьер, предшествующий активации неспецифических и специфических факторов защиты макроорганизма. Он покрывает кишечную стенку, слизистые оболочки и кожу человека, насчитывая около ста биллионов клеток микроорганизмов. Микробиота выступает как зеркальный показатель физиологического состояния организма в зависимости от воздействия на него различных факторов. Поэтому так важен контроль - и восстановление микробиоценоза, если он оказывается нарушенным.

Микробиота человека сконцентрирована в основном в кишечнике. Известные сведения о природе микробиоценоза кишечника достаточны для понимания его функционирования как физиологически активного органа человека. Однако при патологиях, связанных с дисбиозом, одних их недостаточно - в таких случаях необходимо количественное определение и контроль изменений в составе микроорганизмов. Отсутствие баланса в их продукции связано с патологическими проявлениями самого разного характера: кишечными расстройствами, кожными заболеваниями, половой дисфункцией, сердечной недостаточностью и др.

Исследование относится к новому направлению в микробиологии – диагностике инфекции, дисбиозов и воспалительных процессов по специфическим микробным химическим веществам (маркерам). Эти вещества содержатся в клеточных стенках микроорганизмов или производятся ими в процессе жизнедеятельности. Маркеры отличаются по химическому строению от вещества клеток человека. В данном случае речь идет о разнообразных жирных кислотах, которых у человека немногим более 20 видов, а у микробов – более 200. Поэтому есть возможность определить наличие микробов в организме человека, если имеется достаточно чувствительный метод анализа. Таким методом является газовая хроматография, совмещенная с масс-спектрометрией (ГХ-МС) - с его помощью можно точно определить химическую природу вещества по его масс-спектру. Современное компьютерное обеспечение в совокупности с разработанными методиками позволяет быстро и надежно определять малые доли веществ микробного происхождения в любых биологических жидкостях человека. Исследование используется для определения инфекционных агентов воспалений и оценки дисбиозов различных локализаций. Суть исследования состоит в прямом извлечении высших жирных кислот из образца биоматериала, их разделения на хроматографе в капиллярной колонке высокого разрешения и анализе состава на масс-спектрометре. На основании этих измерений расшифровывается состав микробиоты.

Применение данного метода для изучения микроэкологии человека дает качественно новый вариант микробиологического исследования благодаря возможности одновременного количественного определения большого количества микробных маркеров непосредственно в биологических пробах без предварительного культивирования микроорганизмов и использования биохимических тестовых материалов и генетических праймеров. Получение в реальном времени расширенной информации об анаэробах и труднокультивируемых аэробах, а также актинобактериях, вирусах, дрожжах и микроскопических грибах из одной пробы обеспечивает полную картину микробной этиологии заболевания. Количественные измерения позволяют изучать динамику изменения микробиоты при лечебных мероприятиях, в том числе влияние антибиотиков и пробиотиков на пристеночную микробиоту кишечника.

В ходе исследования определяется более 56 микроорганизмов одновременно в одном анализе; при этом используется количественный экспресс-метод диагностики дисбактериозов и определения возбудителей инфекции. Анализ универсален в отношении разных групп микроорганизмов: бактерий, грибов, вирусов. Чувствительность составляет 104-105 клеток в пробе; селективность – до вида при наличии маркера. Анализ осуществляется непосредственно в материале без высевания микрофлоры и не требует биологических и биохимических тестовых материалов – культуральных сред, ферментов, праймеров и т.п.

Когда назначается исследование?

  • При определении микроэкологического статуса организма и его отклонений;
  • при выявлении или уточнении этиологии инфекционно-воспалительного процесса при любых нозологических формах заболеваний в клинической практике:
    • ОРИТ: сепсис, гнойно-воспалительные очаги, лихорадка неясной этиологии, менингит, бактериурия, полиорганная недостаточность;
    • хирургия: инфекция вследствие хирургического вмешательства, абсцессы почек и печени, воспалительные процессы респираторных органов, воспаление внутренних половых органов, ожоговая инфекция, гангрена, перитонит, синовит;
    • гинекология: хронический вагинит, цистит, воспаление матки и придатков, кандидоз;
    • урология и андрология: пиелонефрит, буллезный цистит, уретрит, простатит, орхит, гонорея;
    • репродуктология: мужское и женское бесплодие, связанное с инфекциями половых органов, невынашивание беременности, бесплодие, хронические воспалительные заболевания;
    • гастроэнтерология: синдром раздраженного кишечника, гастрит, дисбактериоз, диарея, запор, болезнь Крона;
    • пульмонология: муковисцидоз, пневмония, туберкулез, плеврит, лихорадка неясного генеза;
    • ЛОР: гайморит, синусит, фарингит, отит;
    • гепатология: асцит, дисбактериоз, спонтанный бактериальный перитонит;
    • дерматовенерология: угревая болезнь, атопическая экзема, себорея, онихомикоз, псориаз, дерматиты неясной этиологии, сифилис.

Что означают результаты?

Результат исследования выдается в виде списка исследуемых микроорганизмов, допустимых значений нормы и отклонений от нормы, а также  диаграммы в сопоставлении с нормой.

+ Прилагается заключение в виде справочной информации по результатам анализа.

Для биоматериалов кал, моча, секрет простаты и мазок из уретры нет референсных значений.

 Скачать пример результата

Важные замечания

  • Исследование может применяться в оценке репродуктивного статуса, в лечении бесплодия и других серьезных заболеваний.

Кто назначает исследование?

Гинеколог, уролог, хирург, гастроэнтеролог,  инфекционист, пульмонолог, отоларинголог, реаниматолог.

Также рекомендуется

[10-038] Посев на аэробную и факультативно-анаэробную флору с определением чувствительности к расширенному списку антибиотиков и подбором минимальной эффективной дозировки препарата

[10-008] Дисбактериоз кишечника с определением чувствительности к антибиотикам

[10-049] Посев на флору с определением чувствительности к антибиотикам и бактериофагам

Микробиота кишечника - Wikipedia, la enciclopedia libre

En este artículo se detectaron varios issues. За пользу, edítalo para mejorarlo:

Este aviso fue puesto el 11 de agosto de 2020.

Puedes avisar al redactor major pegando siguiente en su página de Discusión: {{sust: Aviso PA | Microbiota кишечная | referencias adicionales | wikificar}} ~~~~
Escherichia coli , единственный вид бактерий, присутствующих в кишечнике человека.

Se denomina флора или микробиота кишечника al конъюнктура бактерий, живущих в кишечнике, ан уна реляция симбиоза танто де типо коменсал комо де мутуализм. Este concunto forma parte de la microbiota normal. La gran mayoría de estas bacterias, no son dañinas para la salud y muchas son beneficiosas, por lo que esta микробиота кишечника es importante para el estado de salud del organismo. Se Calcula que el ser humano tiene en su interior unas dos mil especies bacterianas diferentes, de las cuales solamente cien pueden llegar a ser perjudiciales. [1] Muchas especies animales dependen muy estrechamente de su флоры кишечника. Por ejemplo, sin ella, las vacas no serían capaces de digerir la celulosa, ni las termitas de alimentarse de madera, ya que no son ellas mismas, sino su флора кишечника, las que son capaces de processar este tipo de alimentos. En el ser humano, la dependencia no es tan радикал, pero sí es importante. Ayudan en ocasiones a la усвоение питательных веществ y forman un ecosistema complejo que se autorregula y se mantiene en equilibrio.En otras ocasiones son imprescindibles para la síntesis determinados compuestos, como la vitamina K y algunas del complejo B. También tienen efectos colaterales, como la producción de gas, ответственный за цвет característico de las heces. Algunas de ellas pueden causar influences de cualquier gravedad. La флора дель адульто есть инфлуенсиада пор уна серия де факторес интринсекос —секреционес кишечник— у экстринсекос —envejecimiento, диета, эстрес, antibióticos y alimentos con components prebióticos o con organos probióticos) -.

Al estar compuesta de microorganismos es muy sensible a los antibióticos, que son los Principales causantes de su destrucción cuando ocurre.

Se regenera periódicamente, excretándose los microorganismos muertos a través de las heces. Evita que se desarrollen enfermedades.

Adquisición de флора, кишечная пор инфанте [редактировать]

En el Кишечник де лос recién nacidos не содержит микроорганизмов сена. Esto causa entre otras cosas de vitamina de vitamina K, которая производит manera endógena solamente en el интестинально-грациасные бактерии.Por esta razón, es necesaria la aplicación de una dosis inicial de vitamina K en los neonatos. Durante las primeras etapas de la vida se va compiendo un Tipo de Florinicial, primeramente a partir de la vaginal y Gastrointestinal de la madre. Posteriormente, por efecto de la leche materna, se favorece un преимущественно de bífidobacterias en los lactantes alimentados así, y флора diversa en los que reciben otros alimentos. Y por último, tras el destete, производят унаследованную флору трансицион, в камбии есть флора дель адюльто.Por lo tanto, el ensamblaje de la comunidad microbiana del кишечника comienza en el nacimiento y, una vez que se establece de manera complete en el adjulto, las características de su composición resisten a la mayoría de perturbaciones.

Состав кишечной микробиоты [редактор]

La composición de la микробиота кишечника es muy variable Entre los Adaltos aunque se ha visto que los Individual de la misma familia compare comunidades más similares que aquellos que no están emparentados, como cabe esperar.Un estudio [2] en el que utilizaron gemelos, observaron que los gemelos monocigóticos revelan mayor similitud en sus respectivas microbiotas Кишечник, лос gemelos dicigóticos. Por otro lado, otros estudios han sugerido que existe una influencia en la composición del microbioma por específicos. Un estudio reciente en el que usan la secuenciación metagenómica del ser humano, con el Proyecto Microbioma Humano de su lado, ha comprobado que existen asociaciones entre la variación genética de todo el genoma humano y el microbioma La изобилие бактерий дель género Bifidobacterium.

Esto hace pensar que tanto losterminantes genéticos como ambientales podrían subyacer a esa similitud de microbioma en las familias. Entre los factores ambientales que детерминированная структура структуры микробиоты кишечника se encuentran la diea, la edad, la geografía, el consumo de medicación, el índice de masa corporal y / o el sexo, entre otros. Es decir, есть переменные, которые определены раньше, чем кишечная микробиота, и все основные изменения в микробиоме, связанные с диетой и эдад лас наиболее важными. [3]

Diversos estudios [4] han puesto de manifestiesto que los tres filos bacterianos preominantes en la микробиота кишечника:

  1. Firmicutes (относительное количество = 65%)
  2. Bacteroidetes (Abundancia relativa = 23%)
  3. Актинобактерии (Abundancia relativa = 5%)

Además, existen 127 géneros de bacterias que aparece en todos los seres humanos entre los que cabe destacar: Blautia, Coprococcus, Ruminococcus, Bacteroides, Faecalplosplospira. En este mismo estudio [4] descubrieron varios factores genéticos que contribuían a la изобилие 94 бактерий, всего 249.

Вариабилидад межиндивидуального семидесятилетия, объединяющего индексы β-диверсидад, которые представляют все общие де-лас-диференции в лас-комунидадес микробиас ан-ля población y son dirigidas por la variación de múltiples taxones.

Существуют свидетельства того, что микробиота вносит свой вклад в значительный рост кишечной микробиоты в жизненно важные процессы человека, algo que ya se observó en ratones.Se ha observado también una corrrelación entre la composición microbiana y los ácidos grasos poliinsaturados 7 y 15, entre los que se encuentra el ácido araquidónico. Эта микробиота имеет асоциадные гены, которые кодифицируют рецептор серотонина и рецептор глутамато, что и потенциальные компоненты церебро-кишечного тракта; y a la variación cercana al gen CLEC16A que se ha asociado a varios trastornos autoinmunes e воспалительные заболевания, вызванные различными альтерационами в кишечной микробиоте.От того, что интересно, есть связь с геном, кодифицирующим для проопиомеланокортина ( POMC ), который содержит несколько SNP, которые входят в состав одного единственного рецептора витамина D (). [3]

Se ha planteado una # Relación de la microbiota con la obesidad. Esta hipótesis nace de la observación de que pacientes obesos представляет собой уникальную микробиоту кишечника, отличную от нормального человека. [5] Aunque aún hay controversias, el ratio entre Firmicutes y Bacteroidetes se asocia con la obesidad delividuo, el contenido de Firmicutes aumenta gradient cuando disminuye el de Bacteroidetes al aumentar el Índice de Masa Corporal, de este modo el ratio, de este modo el ratio con el IMC. [6]

Funciones asociadas a la Floridae [editar]

Medio ambiente кишечная конформация для кишечника с больным, микробиологическим и лос-алиментным пищеварением. Aquí el Eub338 tiñe las bacterias de color fucsia dentro de la luz del кишечник.

Лос-микроорганизмов, обитающих в кишечнике человека, медиаторов, лас функциональные метаболические, физиологические и хоспедадорские. Por lo tanto las perturbaciones en este ecosistema simbionte pueden provocar algunas enfermedades.Además, los estados de enfermedad provocan cambios secundarios en la микробиота кишечника. El conocimiento de todos los factores que детерминированный состав микробиоты en condiciones de salud, es esencial para descifrar la naturaleza de los estados de enfermedad y el desarrollo de estrategias terapéuticas frente a estas.

Кишечная микробиота имеет асоциаду для различных образований и выполняет функции, связанные с метаболизмом углеводов, особенно в иммунной системе и контроле над личным составом толстой кишки (колоноциты).Esta última función es muy importante para el control de cáncer en esta zona, ya que las bacterias cuando Metabizan alimentos ricos en fibra, liberan ácido butírico que está invucrado en la diferenciación de las células del интеришно-паразитные группы и импортные группы Устранение células no funcionales que pueden ser Canceígenas y para mitigar influenaciones. [7]

Metabolismo de carbhidratos [редактор]

Лас-бактерии-дель-кишечник, пропитанные и деградирующие, очищающие полисакаридос-де-ла-паред целулар-де-лос-вегеталес, срединные комплексные протеины-де-мембраны, как разрешенные добавки, лас капсидадес дигестивас человеческие.Типы бактерий, представляющие собой арсенал энзимов для пищеварения, полностью состоящего из углеводов, гемицеллюлозы и пектина, которые формируются на растительном уровне. Las bacterias rompen esos carbhidratos complejos en azúcares simples, los cuales son a su vez fermentados para crear ácidos grasos de cadena corta que las células humanas pueden Absorber. Esos ácidos grasos cortos contribuyen al 10% de las calorías que el Organismo Humano Requiere. [8]
Polisacáridos como el almidón, los oligosacáridos y algunos azúcares que el cuerpo no Absorbe durante el метаболизм, сын digeridos por las diversas bacterias alojadas en el кишечник.Como Conccuencia de Este Metabolismo de Carbohidratos y su fermentación, se вырабатывает газы и метеоризм, вызывающий колосья característicos de las heces fecales.

Especialización del sistema inmunitario [editar]

Micrografía de un linfocito T humano (también llamado célula T) del sistema inmunitario de un donador sano

Кишечная флора] tiene una importante función en la especialización del tejido linfoide asociado a la слизистая оболочка кишечника. Estas bacterias se encargan de mostrarle a los linfocitos (específicamente los linfocitos T) cuales cepas son útiles para el cuerpo y cuales les permite reconocer mejor a los antígenos invasores.Эта форма, как бактериальные бактерии в кишечнике, особенная система в иммунитарии для предпочтения супервизии локальных бактерий, решает основные бактерии, содержащиеся в микробиоте. Esta es una de las razones por las que a los neonatos se les debe cuidar muy bien la alimentación, puesto que las primeras bacterias que se le alojen en el кишечник адаптаран su microambiente para favorecer su propia supervivencia, y esto podríantación de l'afectar. bacterias esenciales en la microbiota normal humana. [9]

Variaciones en la микробиота кишечника [редакция]

Cambios en la флорой кишечного puede tener efectos nocivos a la salud humana. La utilización de antibióticos de ampio espectro es una de las razones por la cual la población de bacterias puede disminuir. Por el contrario, el uso de probióticos Estimula el crecimiento de la microbiota gracias кишечника a que mejora las condiciones del microambiente bacteriano y se ha demostrado que son útiles para la превенцион и эль tratamiento de diarrea influencciosa aguda en lactantes. [10]

Relación de la microbiota con la obesidad [editar]

Diversos estudios han demostrado que la microbiota gobierna factores en el endotelio del кишечник, который контролирует баланс энергии. Este equilibrio está Regularado por la liberación de péptido YY que es una de las гормоны que provocan la sensación de saciedad después de cada comida. Además de péptido YY, возбудитель кишечной флоры, вызывающий энтероцитоз, вырабатывающий фактор, который ингибирует липопротеинлипас, (enzima encargada de hacer lipólisis), который является альмакенаром, вызывающим липидос у конвертирлос градов, энзимом. [11] Por lo tanto, si el equilibrio en la microbiota кишечника, es alterado, провокация un descontrol en el balance de energy que su vez genera trastornos en la secreción de las distintas гормоны, которые вызваны провокаром ожирения. Estudios en ratones han demostrado que un trasplante de microbiota кишечная podría ser un buen tratamiento para la obesidad. [11]

Регуляция гепатита кишечной флоры [редактор]

Estas bacterias son inofensivas ya que están controladas por el organismo, que no permite su excesiva proliferación ya que la sangre кишечника, que puede transportar algunas de estas bacterias, drena en la vena porta, que pasa por el hígado que actúa depura como un ,Sin embargo, en ciertas enfermedades como en la cirrosis hepática, el hígado pierde su función de depuración sanguínea. En la cirrosis, además el hígado sufre una fibrosis, endureciéndolo y comprimiendo los vasos internos por lo que toda sangre que esté llegando a el refluye o se desvía por otras venas, saltando el hígado (анастомоз порто-кавы). Esto provoca que la sangre кишечные бактерии pase directamente а-ля циркуляция sistémica y pueda provocar enfermedades y / o condiciones могил.

Tratamiento mediante trasplante de microbiota fecal [редактор]

En ciertas etapas de diversas enfermedades que afectan al tracto Gastrointestinal puede haber una alteración de la Floridae, tales como colitis por Clostridium difficile , enfermedad воспалительные заболевания кишечника (Enfermedad de Crohn y colitis ulcerosa de delivers delivos), язвенные болезни, вызывающие раздражение кишечника enfermedad hepática. Un número creciente de estudios ha researchado el uso de un trasplante de microbiota fecal como posible terapia Potencial.Эта процедура состоит из депозитарных материалов, фекальных пертенциентов, а также индивидуального организма в кишечнике индивидуального энфермо, с сохранением равновесия кишечной флоры. Las heces del donante se analizan para detectar múltiples enfermedades influencciosas, включая VIH y la hepatitis C, y se evalúa el uso reciente de antibióticos, medicamentos inmunosupresores or la presencia de enfermedad metabólica o maligna. [12]

Se puede administrar por vía endoscópica, través de una sonda nasogástrica o mediante cápsulas orales preparadas a partir de las heces frescas o congeladas.No obstante, no se ha realizado una correción directa de los differentes modos de administración en un solo ensayo clínico. La vía endoscópica tiene las ventajas de la visualización directa del tracto желудочно-кишечного тракта, pero existen los riesgos estándar asociados al schemeimiento y a la sedación, además del mayor coste económico. La administración mediante una sonda nasal es mínimamente invasiva, pero presenta riesgo de aspiración y vómito. Las cápsulas orales son el procedureimiento más económico y menos invasivo, pero hay pocas Evidencias disponibles sobre su efectividad. [12]

El trasplante fecal es un Procedure Experiment y que lleva aparejados diversos riesgos. Entre los efectos secundarios leves secluyen calambres y vómitos. Entre los efectos secundarios graves, se han documentado casos de brotes y agudización de la enfermedad previa del paciente; en algunos se ha Requerido hospitalización y en uno de los casos, se Precisó una colectomía (extirpación del Colon). Otro motivo de preocupación citado por muchos científicos es la posibilidad de provocar una infcción sistémica (que afecta a varios órganos), con la Introduction de una флора microbiana extraña en el tracto gastrointestinal casino de losmunoprintes demente demente demente, demente demente demente demente demente demente demente demente demente demente demente de lospacientes. [12]

Véase también [редактор]

Referencias [редактор]

  1. ↑ Макфолл-Нгай М. (2007). «Адаптивный иммунитет: забота о сообществе». Природа 445 (153). ISSN 0028-0836 . Archivado desde el original el 5 de junio de 2009.
  2. ↑ Goodrich, J.K. и другие. (2014). «Человеческая генетика формирует микробиом кишечника». Cell 159, 789–799 .
  3. a b Jun Wang et al.(2016). «Полногеномный ассоциативный анализ выявляет вариации рецептора витамина D и других факторов хозяина, влияющих на микробиоту кишечника». Nature Genetics; Vol.48, 11: 1396-1403 .
  4. a b Williams Turpin et al. (ноябрь 2016 г.). «Связь генома хозяина с микробным составом кишечника в большой когорте здоровых». Nature Genetics, Vol. 48, Número 11, 1413-1417 .
  5. ↑ Фариас М.М., Сильва К., Розовски Дж. (2011). «Микробиота кишечника: Rol en obesidad». Ред. Chil Nutr (Actualización) (SciELO) 38 (2): 228-233. Consultado el 14 de julio de 2019.
  6. ↑ Коляда, Александр; Сызенко, Ганна; Мосейко, Владислав; Будовская Людмила; Пучков, Константин; Передерий, Вячеслав; Гавалко, Юрий; Дорофеев, Андрей и др. (22 мая 2017 г.). «Связь между индексом массы тела и соотношением Firmicutes / Bacteroidetes у взрослого населения Украины». BMC Microbiology 17 (1): 120. ISSN 1471-2180 . PMC PMC5440985 . PMID 28532414 . DOI: 10.1186 / s12866-017-1027-1 . Consultado el 12 de julio de 2019.
  7. ↑ Peña (ноябрь 2007 г.). «Флора кишечная, пробиотикос, пребиотикос, симбиотикос и алиментос новедосос». Revista Española de Enfermedades Digestivas (Scielo) 99 (11).
  8. ↑ Инман М (2011). «Как бактерии превращают клетчатку в пищу». PLoS Biol (Синопсис) 9 (12): e1001227.
  9. ↑ O'Hara AM, Shanahan F (июль 2006 г.). «Флора кишечника как забытый орган». Представитель EMBO 7 (7): 688-93. PMC 1500832 . PMID 16819463 . дой: 10.1038 / sj.embor.7400731 .
  10. ↑ Peña (ноябрь 2007 г.). «Флора кишечная, пробиотикос, пребиотикос, симбиотикос и комида новедосос». Revista Española de Enfermedades Digestivas 99 (11).Consultado el 1 de mayo de 2012.
  11. a b Тилг, Герберт; Артур Касер (июнь 2011 г.). «Микробиом кишечника, ожирение и метаболическая дисфункция». Журнал клинических исследований 121 (6).
  12. a b c Heath RD, Cockerell C, Mankoo R, Ibdah JA, Tahan V (12 февраля 2018 г.).«Трансплантация фекальной микробиоты и ее потенциальное терапевтическое использование при желудочно-кишечных расстройствах». North Clin Istanb (Revisión) 5 (1): 79-88. ЧУП 5864716 . PMID 29607440 . DOI: 10.14744 / NCI.2017.10692 .
,

Пробиотики и кишечная микробиота: значение для профилактики рака толстой кишки

3.1. Микробиота кишечника

Микробиота желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) претерпевает изменения в количестве и качестве в зависимости от места колонизации в ЖКТ. Традиционная характеристика на основе культур может учитывать не более 30% или около того микроорганизмов, которые можно увидеть и подсчитать при микроскопическом наблюдении. Мировое разнообразие видов комменсальных кишечных бактерий огромно.В этом отношении использование молекулярных инструментов показало, что большинство доминирующих видов бактерий, наблюдаемых в фекальной микробиоте человека (примерно 80%), специфичны для этого человека [27]. Кроме того, эти виды не распределены однородно по длине желудочно-кишечного тракта, поэтому активность бактерий значительно варьируется в разных частях кишечника [28].

Желудок и тонкий кишечник содержат мало видов, тогда как толстая кишка содержит сложную и динамичную микробную экосистему с большой концентрацией бактерий.Среди них бифидобактерии и лактобациллы, которые считаются непатогенными или полезными бактериями [29]. Популяция бактерий в толстой кишке очень велика и достигает максимального количества 10 12 КОЕ. Г - 1 . В тонком кишечнике бактериальное содержимое значительно меньше от 10 4 до 10 7 КОЕ. Г - 1 , тогда как в желудке только 10 1 при 10 2 КОЕ. Г -1 КОЕ. найдено в функции низкого pH на этом сайте.В целом количество кишечных бактерий примерно в десять раз превышает количество клеток, составляющих организм человека [30].

На основе секвенирования рРНК может быть идентифицировано 40 000 штаммов кишечных бактерий, включая некультивируемые бактерии [31]. Было отмечено, что 99% кишечных бактерий состоят из четырех типов: Proteobacteria, Actinobacteria и двух основных типов: Bacteroidetes и Firmicutes [32]. В то время как виды в типе Bacteroidetes демонстрируют большое разнообразие между индивидуумами, большое количество видов в типе Firmicutes принадлежит к кластерам клостридиальных продуцентов бутирата [33].

С успехами молекулярной биологии стало известно, что микробиом кишечника содержит в 100 раз больше генов, чем весь геном человека [34]. Таким образом, между микробиотой кишечника человека развивается тесная взаимосвязь. Кишечник человека демонстрирует симбиотические отношения, которые играют ключевую роль в гомеостазе человека, включая метаболизм, рост и иммунитет [35].

Одна из основных функций кишечной микробиоты - получение энергии из элементов рациона, которые могут быть потеряны с экскрецией [36].Полисахариды не всасываются в толстой кишке, но метаболизируются резидентными микроорганизмами до короткоцепочечных жирных кислот (SCFA), таких как пропионат и бутират, которые абсорбируются путем пассивной диффузии [37]. Производство SCFA зависит от ферментации субстрата, такого как крахмал или другие полисахариды, в результате чего бутират, ацетат и пропионат [37]. Концентрации SCFA выше в правой части толстой кишки, чем в левой, и это, вероятно, связано с большей доступностью углеводов [29].SCFA играют важную роль в поддержании эпителиального слоя. Исследования показывают, что эпителиальные клетки приобретают около 70% окисления бутирата [29]. Бутират также действует как трофический фактор для клеток в интактных тканях [38]. Кроме того, было предложено, что бутират снижает риск рака толстой кишки за счет своей способности ингибировать генотоксическую активность нитрозаминов и перекиси водорода, а также индуцировать различные уровни апоптоза, дифференцировки и остановки клеточного цикла рака толстой кишки на животных моделях. [39].

Другие исследователи также ссылаются на влияние бутирата на медиаторов воспаления, было доказано, что этот SCFA способен подавлять экспрессию некоторых цитокинов (TNF, IL-6, IL-1) и ингибировать активацию ядерного фактора. B (NF-B) [40]. Другие функции микробиоты желудочно-кишечного тракта включают переваривание плохо перевариваемых питательных веществ, модификацию желчных кислот и добавление пищевых добавок за счет ауксотрофных мутантных дополнительных соединений, таких как фолиевая кислота и биотин, которые не могут быть получены при потреблении пищи [41].

Непатогенная комменсальная микробиота оказывает глубокое влияние на нормальную физиологию желудочно-кишечного тракта. Он обеспечивает эффективность перистальтики кишечника, рост кишечника и иммунитет, а также пищеварение, всасывание питательных веществ и укрепление слизистого барьера [42].

Исследователи добились успехов в характеристике микробиоты желудочно-кишечного тракта, определяя реакции, которые могут способствовать развитию воспалительных заболеваний кишечника, таких как рак толстой кишки [43]. Учитывая важность лучшего понимания кишечной микробиоты, TGI часто изучается.В последние десятилетия были разработаны и разрабатываются различные симуляторы кишечника для облегчения изучения микробной экосистемы кишечника и ее взаимодействий [44, 45].

3.2. Методы in vitro оценки воздействия пробиотиков на микробиоту кишечника

ФАО / ВОЗ относится к пробиотикам как к живым микроорганизмам, которые вводятся в адекватных дозах и приносят пользу здоровью хозяина [11]. Благоприятные эффекты приема пробиотиков способствовали облегчению симптомов непереносимости лактозы, лечению диареи, снижению уровня холестерина в сыворотке крови, усилению иммунного ответа и антиканцерогенным эффектам [46].

Растущее потребление пробиотических продуктов европейцами в основном происходит в форме молочных продуктов, содержащих, как правило, Lactobacillus spp. и Bifidobacterium spp. Однако есть продукты, в которых используются микроорганизмы штаммов Enterococcus spp. или дрожжи, такие как Saccharomyces boulardii [47]. Пища для употребления человеком, содержащая молочнокислые бактерии (ЛАБ), включает ферментированное молоко, фруктовые соки, вино и колбасы. В пробиотических препаратах используются простые культуры или смешанные микроорганизмы [48].

Несколько экспериментальных наблюдений указали на потенциальный защитный эффект LAB против развития опухолей в толстой кишке [49]. В кишечной микробиоте комплекс LAB составляет часть этих бактерий, способных оказывать положительный эффект. Они играют важную роль в замедлении канцерогенеза толстой кишки, возможно, влияя на метаболические, защитные и иммунологические функции кишечника [39]. Влияние приема пробиотиков на нативную кишечную микробиоту можно оценить с помощью моделей in vivo или in vitro . В моделях in vivo могут участвовать здоровые люди-добровольцы, госпитализированные пациенты или модели на животных, но эти модели имеют некоторые ограничения, такие как высокая стоимость, задержка в получении результатов и тип вводимой пищи или лекарств [50], тогда как модель in vitro Модели позволяют упростить систему и отдельно изучить метаболизм нативной и добавленной микробиоты в присутствии конкретных субстратов [50].

Модели ферментации in vitro варьируются от простой периодической системы до более сложных систем непрерывного потока и многоступенчатых. Модели кишечной ферментации in vitro позволяют стабильно культивировать полную кишечную микробиоту в течение определенного и зависящего от модели периода времени. Выбор подходящей модели требует тщательной оценки целей исследования с учетом преимуществ и ограничений, присущих каждому типу системы. Некоторые существующие системы включены в периодическую, непрерывную культуру, многоступенчатую непрерывную культуру, непрерывную искусственную пищеварительную систему и стационарные системы [51].

Периодическая ферментация - это выращивание чистой или смешанной бактериальной суспензии в тщательно подобранной среде без дальнейшего добавления питательных веществ.Эти модели, как правило, представляют собой закрытые системы - герметичные бутылки или реакторы, содержащие суспензии фекального материала, которые хранятся в анаэробных условиях. Уже было проведено несколько исследований с использованием этой модели в исследовании пребиотического потенциала фруктанов. Этот шаблон особенно полезен для исследования метаболических профилей SCFAs, возникающих в результате активного метаболизма пищевых соединений кишечной микробиотой [50].

Модели непрерывной культуральной ферментации существуют в виде одно- или многоступенчатых систем и необходимы для проведения долгосрочных исследований, поскольку облегчается пополнение субстрата и удаление токсичных продуктов.Одностадийные модели непрерывной ферментации часто используются для выяснения функции и метаболической активности проксимальных отделов толстой кишки, поскольку в этих моделях хорошо моделируется смешивание перевариваемых веществ как из слепой, так и восходящей кишки [52].

Эти модели обладают рядом преимуществ, таких как: простота использования системы, возможность использования радиоактивных веществ и низкая стоимость эксплуатации [28].

Важным достижением для систем ферментации in vitro стала разработка непрерывных многоступенчатых моделей, которые позволяют моделировать горизонтальные процессы.Этот тип системы позволяет легко изучать пищевые и физико-химические свойства кишечной микробиоты с помощью комбинации трех последовательно соединенных реакторов, имитирующих проксимальную, дистальную и поперечную ободочную кишку (см. Рисунок 1). Позже Молли и др. [44] разработали симулятор микробной экосистемы человека (SHIME®), который состоит из пяти соединенных друг с другом реакторов, которые представляют различные части желудочно-кишечного тракта человека с соответствующими значениями pH, времени пребывания и объемной емкости (Рисунок 1). ,Пять реакторов постоянно перемешиваются и поддерживаются при температуре 37 ºC с помощью термостата. Среду поддерживают в анаэробном состоянии путем ежедневного введения N 2 . Соответствующий pH для каждой части желудочно-кишечного тракта регулируется автоматически путем добавления 1 н. NaOH или концентрированной HCl [44, 45].

Рисунок 1.

Компьютерное моделирование микробной экосистемы человека (SHIME®), размещенное в Лаборатории исследования пробиотиков FCF / UNESP-Brazil. Sivieri et al.[53]

Адаптация, выживание и размножение кишечной микробиоты человека при непрерывной ферментации моделей in vitro зависят от параметров окружающей среды, таких как pH, время удерживания, температура, скорость потока и кислородное истощение. Строгий контроль этих факторов позволяет устойчиво установиться в условиях микробного состава и метаболической активности, создавая воспроизводимую систему.

Модель непрерывного культивирования использовалась в исследованиях метаболизма и экологии кишечной микробиоты с акцентом на использование пробиотиков [51, 54], пребиотиков [55, 56] и образование продуктов ферментации [57].Модель in vitro моделирование пищеварительных функций хозяина in vitro в сочетании с многоступенчатой ​​непрерывной ферментацией представляет собой наиболее продвинутую на сегодняшний день попытку моделирования взаимозависимых физиологических функций в кишечнике человека, просвете желудка и тонком кишечнике. Пищеварительные функции человека, воспроизводимые в модели тонкого кишечника TIM-1, включают секрецию желчи, подвижность, pH и абсорбционную способность верхнего отдела кишечника. Модели имитатора проксимальной кишки, такие как TIM-2, включают в себя другие функции хозяина, такие как перистальтическое перемешивание и абсорбция воды и метаболитов.Комбинация моделей TIM-1 и TIM-2 привела к созданию искусственной пищеварительной системы, которая использовалась для исследования доставки фармацевтических лекарств и передовых исследований в области питания [58, 59].

Использование мультидисциплинарного подхода к биологическим системам в сочетании с описанными платформами «-омики» будет способствовать созданию самой продвинутой системы для раскрытия сложных микробных факторов и факторов хозяина, управляющих функциональностью микробиоты кишечника человека [60].

Модели ферментации in vitro - это инновационная технологическая платформа, в которой наибольшие преимущества проявляются в практически безграничных экспериментальных возможностях, поскольку эксперименты не ограничиваются этическими соображениями.В некоторых моделях (например, TIM-1 и TIM-2) функция кишечника хозяина моделируется лишь частично, и вместе с балансированием микробной популяции остается серьезной проблемой моделирования ферментации кишечника in vitro.

3.2. Ингибирование рака толстой кишки пробиотиками и возможные механизмы действия этих микроорганизмов

Доказательства, указывающие на благотворное влияние пробиотиков на рак толстой кишки, получены из тестов in vitro, , экспериментов на животных и клинических испытаний.Кроме того, много обсуждалось на том, на какой стадии процесса канцерогенеза могут влиять пробиотики. Вероятно, разные штаммы пробиотиков действуют на разных этапах канцерогенеза [20].

Обычно пробиотики не колонизируют кишечник человека, но некоторые штаммы могут постоянно колонизировать местную микробиоту [61].

Механизмы, с помощью которых пробиотики могут подавлять рак толстой кишки, еще полностью не изучены. Однако было предложено несколько объяснений, включая: изменение метаболической активности кишечной микробиоты; количественные и качественные изменения микробного композитина кишечника; изменение физико-химических условий в толстой кишке; связывание и / или разложение потенциальных канцерогенов; Производство SCFA; производство противоопухолевых или антимутагенных соединений; модуляция иммунного ответа и / или физиологии хозяев [3,62, 63].

Пробиотики могут модулировать метаболическую активность кишечной микробиоты с помощью трех возможных механизмов: конкурировать с другими компонентами микробиоты и вытеснять их; производство антибактериальных веществ, включая батериоцины, для контроля роста других членов микробиоты; продуцирует молочную и другие органические кислоты, которые могут снижать pH просвета и, таким образом, модулировать активность ферментов [20,64].

Несколько исследований показали, что пробиотики могут влиять на активность бактериальных ферментов, связанных с производством канцерогенных соединений, таких как бета-глюкуронидаза, нитроредуктаза и азоредуктаза [65, 66, 67].

Бактериальная глюкуронидаза, по-видимому, играет важную роль в инициации рака толстой кишки из-за ее способности гидролизовать некоторые глюкурониды и канцерогенные агликоны в просвете кишечника [65,68]. Нитроредуктаза и азоредуктаза участвуют в образовании ароматических аминов, вредных для организма [69].

Как вредные, так и полезные бактерии обычно встречаются в кишечнике и различаются по своей ферментативной активности [70]. В целом бактерии из родов Bifidobacterium и Lactobacillus продуцируют очень низкую активность ферментов, превращающих проканцерогены в канцерогены, по сравнению с бактериями из родов Bacteroides и Clostridium [71].Следовательно, активность этих ферментов в просвете может быть коррелирована с количеством молочнокислых бактерий (LAB) в кишечнике [72]. Это говорит о том, что увеличение доли LAB в кишечнике может снизить уровни ферментов, метаболизирующих ксенобиотики [71]. Таким образом, влияние пробиотических микроорганизмов на активность фекальных ферментов можно объяснить этим механизмом.

В предварительном исследовании на фекалиях мелких животных добавление животным к диете с высоким содержанием холестерина смесью пробиотических штаммов л.johnsonii и L. reuteri в течение 5 недель значительно снижали активность фекальных глюкуронидазы и азоредуктазы [67].

Горбач и Голдин [65] изучали на людях влияние приема внутрь штаммов L. acidophilus NCFM на активность глюкуронидазы, нитроредуктазы и азоредуктазы. Оба штамма имели сходный эффект и вызывали значительное снижение активности этих трех ферментов. Обратный эффект был обнаружен через 10-30 дней после окончания приема этих бактерий, что позволяет предположить, что непрерывное потребление л.acidophilus необходимо поддерживать.

Бенно и Мицуока [73] и Спанхак и др. [66] также обнаружили у людей значительное снижение активности глюкуронидазы после приема Bifidobacterium longum и L casei Shirota соответственно. С другой стороны, Marteau et al. [74] подтвердили на здоровых добровольцах, что регулярное употребление ферментированного молочного продукта (100 г три раза в день), содержащего L. acidophilus , B. bifidum , Streptococcus thermophilus и S.cremoris в течение 3 недель снизил активность нитроредуктазы в кале по сравнению с исходным уровнем, но не активность β-глюкуронидазы или азоредуктазы.

Метаболиты фекалий также являются индикаторами активности бактерий. Изменения активности ферментов и концентрации аммиака, фенола и крезола были обнаружены у добровольцев, употреблявших лактобациллы [65]. Другие метаболиты с возможными побочными эффектами - это N-нитрозосоединения, диацилглицерин и вторичные желчные кислоты [49].

Аммиак могут продуцировать самые разные микроорганизмы, например энтеробактерии, бактероиды и клостридии.Аммиак считается потенциальным промотором опухоли в толстой кишке и может увеличить скорость неопластической трансформации в кишечнике. Согласно Benno и Mitsuoka [73], уменьшение доли клостридий и бактероидов могло бы объяснить снижение концентрации аммиака у людей, потреблявших фекальные бактерии B. longum.

Эпидемиологические исследования указывают на связь между риском развития рака толстой кишки и потреблением продуктов с высоким содержанием жиров [7,75, 76].Для переваривания жиров желчные кислоты, конъюгированные с молекулами глицина или таурина, высвобождаются в тонкий кишечник и реабсорбируются в том же месте. Считается, что дезоксихолевые кислоты могут быть цитотоксичными для эпителиальных клеток, что может привести к развитию рака толстой кишки [71]. Пробиотическая модуляция кишечной микробиоты может повлиять на активность одного из ферментов (7a-дегидроксилазы), образующих эти токсические продукты, но пробиотики могут также снизить токсичность желчных солей, которые с ними связываются [77].Lidbeck et al. [68] обнаружили, что введение L. acidophilus пациентам с раком толстой кишки в течение 6 недель приводило к снижению концентрации растворимых желчных кислот в стуле.

Употребление ферментированного молока, содержащего L. acidophilus , может уменьшить популяцию вредных бактерий, таких как колиформные бактерии, и повысить уровень лактобацилл в кишечнике [78], что позволяет предположить, что добавление этого микроорганизма может иметь положительный эффект, поскольку он подавляет рост вредных бактерий, которые, возможно, участвуют в производстве промоторов опухолей и проканцерогенов.Savard et al. [79] оценили влияние четырехнедельного потребления коммерческого йогурта с Bifidobacterium animalis subsp. lactis (BB-12) и Lactobacillus acidophilus (LA-5) на количество бактерий в кале у здоровых взрослых. Йогурт оказал положительное влияние на популяцию бактерий, так как наблюдалось увеличение количества полезных бактерий и уменьшение количества потенциально патогенных бактерий.

Не все исследования показывают корреляцию между приемом пробиотиков и активностью кишечной микробиоты.Бартрам и др. [80] утверждали, что фекальная микробиота относительно стабильна и, как правило, не подвергается воздействию пробиотиков. В интервенционном исследовании 12 человек употребляли йогурт (500 мл), обогащенный B. longum . Не было обнаружено значительных различий в массе кала, pH, концентрации короткоцепочечных жирных кислот в кале, желчных кислот и нейтральных стеринов после 3 недель вмешательства. Несмотря на повышение концентрации в фекалиях B. longum , результаты свидетельствуют о небольшом или полном отсутствии модуляции резидентной микробиоты.

Некоторые исследователи предположили, что высокий pH в кишечнике может быть связан с повышенным риском рака толстой кишки, тогда как закисление толстой кишки может предотвратить образование канцерогенов. Бенно и Мицуока [73] обнаружили значительное снижение pH фекалий у здоровых мужчин, которые принимали B. longum в течение 5 недель.

Доказательства показывают, что высокая концентрация короткоцепочечных жирных кислот (ацетат, пропионат и бутират) может способствовать поддержанию соответствующего pH в просвете толстой кишки для экспрессии многих бактериальных ферментов, которые, вероятно, метаболизируют канцерогены в кишечнике [81] ,Активность некоторых пищевых канцерогенов, таких как нитрозамины (возникающая в результате метаболической активности комменсальных бактерий у лиц, потребляющих диету, богатую белками), может быть нейтрализована масляной кислотой, продуцируемой некоторыми пробиотиками [82]. Кроме того, производство аммиака, нитрозаминов и вторичных желчных кислот в кишечной среде может быть уменьшено за счет снижения pH [83].

Бутират, в частности, получил большое внимание как потенциальный химиопрофилактический агент [1,84]. Действуя как источник энергии для нетрансформированных клеток, бутират, возможно, снижает выживаемость опухолевых клеток, вызывая апоптоз и дифференцировку, а также подавляя пролиферацию.Эти механизмы могут играть важную роль в снижении и / или ингибировании стимулирования и прогрессирования рака [1, 85].

Исследования показывают, что LAB могут участвовать в детоксикации различных канцерогенов, таких как полициклические ароматические углеводороды и гетероциклические ароматические амины [86]. Механизмы действия этих бактерий плохо изучены, но возможно, что LAB напрямую связываются с канцерогеном и катализируют реакции детоксикации [62]. Стоит отметить, что защитные эффекты, обеспечиваемые ЛАБ, проявляются только при их высокой плотности и при регулярном приеме [87].

Накапливаются доказательства того, что гетероциклические ароматические амины (ГКА), которые образуются из аминокислот, содержащихся в мясе во время приготовления, могут быть вовлечены в этиологию рака человека [88]. Zsivkovits et al. [89] показали, что L. bulgaricus 291, S. thermophilus F4, S. thermophilus V3 и B. longum BB536 обладают высокой защитой от генотоксических эффектов ГКА у крыс. Кроме того, ингибирование индуцированного HCA повреждения ДНК было дозозависимым и значимым при введении 1 × 10 7 клеток / животное.Другие авторы показали, что L. casei DN 114001 может метаболизировать или адсорбировать ГКА и снижать их генотоксичность in vitro [89].

In vivo доказательств того, что пробиотики связывают канцерогены, все еще не окончательно. Хаяцу Хаяцу (1993) продемонстрировал заметный подавляющий эффект перорального введения L. casei Shirota (LcS) на мутагенность мочи, возникающую при употреблении человеком жареного говяжьего фарша. В другом клиническом исследовании потребление л.acidophilus снижает выведение мутагенов с мочой и калом [68]. Принимая во внимание результаты in vitro , возможно, что добавки LAB влияют на выведение мутагенов, просто связывая их в кишечнике [62]. Несмотря на то, что связывание канцерогенов является возможным механизмом ингибирования генотоксичности и мутагенности LAB in vitro, некоторые исследователи сообщают, что оно, по-видимому, не оказывает никакого влияния на in vivo [90]. Кроме того, степень связывания зависит от используемого мутагена и бактериального штамма [71].

В нескольких исследованиях также сообщалось о влиянии пробиотиков на фазу стимуляции канцерогенеза. Rowland et al. [91] обнаружили, что введение B. longum (6 x 10 9 КОЕ / день) ингибировало образование аберрантных очагов крипт (ACF) у крыс, получивших индуцированный канцерогенез (азометан). Поскольку лечение пробиотиками начиналось через 1 неделю после воздействия канцерогена, эти результаты указывают на влияние на раннюю стимулирующую фазу канцерогенеза [71].

Goldin et al.[92] наблюдали более низкую частоту опухолей толстой кишки у крыс, которые потребляли Lactobacillu s GG до, во время и после химической индукции диметилгидразином (DMH), чем у животных, которым давали пробиотик после приема канцерогена. Исследователи пришли к выводу, что пробиотики действуют, подавляя начальную стадию канцерогенеза.

Kumar et al. [93] протестировали эффективность L. plantarum AS1 в подавлении колоректального рака, вызванного DMH у крыс, и пришли к выводу, что AS1 способен уменьшать опухоль толстой кишки за счет своей антиоксидантной активности.Однако для достижения максимального ингибирующего эффекта необходимо длительное введение этого штамма.

С другой стороны, не все исследования показали значительное влияние пробиотиков на канцероген-индуцированную ACF. Gallanger et al. [94], используя протокол продвижения NA ACF вместе с B. longum и L. acidophilus , получили противоречивые результаты, которые они объяснили различиями в возрасте крыс при введении DMH.

В нескольких исследованиях коррелировали влияние пробиотиков на рак толстой кишки с модуляцией иммунной системы.Есть свидетельства того, что пробиотики могут способствовать развитию иммунной системы слизистой оболочки, влияя на врожденный воспалительный ответ и уменьшая воспаление слизистой оболочки. Кроме того, пробиотики также действуют на дендритные и эпителиальные клетки и нативные Т-клетки в собственной пластинке кишечника и, таким образом, могут влиять на адаптивный иммунитет [13, 95].

Пробиотики могут влиять на иммунную систему под действием продуктов, таких как метаболиты, компоненты клеточной стенки и ДНК. Таким образом, иммуномодулирующие эффекты могут быть достигнуты даже мертвыми пробиотическими микроорганизмами или только компонентами, полученными из пробиотиков, такими как фрагменты пептидогликана или ДНК.Пробиотические продукты распознаются чувствительными к ним клетками-хозяевами, потому что они оснащены рецепторами распознавания адгезии. Таким образом, основными клетками-мишенями в этом контексте являются кишечные эпителиальные и кишечные иммунные клетки. Адгезия пробиотиков к эпителиальным клеткам может уже запускать сигнальный каскад, ведущий к иммунной модуляции [96].

Недавние успехи в понимании иммуномодулирующей активности пробиотиков стали результатом открытия Toll-подобных рецепторов распознавания образов (TLR).Это трансмембранные белки, присутствующие на поверхности клеток, таких как макрофаги, моноциты, дендритные клетки и эпителиальные клетки [97].

Врожденная иммунная система распознает большое количество молекулярных структур бактерий, таких как липополисахариды и липотейхоевая кислота, и способна различать, является ли конкретный микроорганизм частью его микробиоты или нет. Различные структуры могут активировать разные TLR [98]. Например, TLR-2 распознает пептидогликан, липотейхоевую кислоту, которая является компонентом стенки грамположительных бактерий, таких как лактобациллы и бифидобактерии [99], тогда как TLR-4 является наиболее важным рецептором липополисахарида, основным компонентом стенка грамотрицательных бактерий [100].

Rachmilewitz et al. [101] с использованием пробиотической смеси из 8 штаммов лиофилизированных молочнокислых бактерий ( Bifidobacterium longum, B. infantis, B. breve, Lactobacillus acidophilus, L. casei, L. delbrueckii subsp. Bulgaricus, L. plantarum, Streptococcus salivaris subsp. thermophilus ), сообщили, что хромосомная ДНК этой смеси через рецепторы TLR-9 отвечает за противовоспалительный эффект, наблюдаемый у мышей с колитом.

Соединение компонентов микроорганизмов с этими рецепторами может привести к каскаду воспалительных реакций через активацию ядерного фактора-kB (NF-kB) с последующим высвобождением цитокинов, эпитопных хемокинов и липидных медиаторов активных форм кислорода и азота. [102].Исследования показали, что пробиотики могут активировать элементы, ответственные за образование цитокинов и эпитопных хемокинов, хотя этот ответ был слабее для L. rhamnosus , чем для грамположительного патогена ( Streptococcus pyogenes ) [103]. Некоторые авторы предположили, что возможным механизмом действия пробиотиков может быть ингибирование активации NF-kB за счет уменьшения воспаления кишечника [104]. Однако возможные механизмы пробиотиков против канцерогенеза, касающиеся модуляции иммунной системы, сложны и все еще нуждаются в более подробном разъяснении.

Воспалительный иммунный ответ производит моноциты и макрофаги, активируемые цитокинами, которые высвобождают цитотоксические молекулы, способные лизировать опухолевые клетки in vitro [105]. Цитокины IL-1 и воспалительный TNF (фактор некроза опухоли) оказывают цитотоксическое и цитостатическое действие на опухолевые клетки in vitro [106]. Клетки естественных киллеров (NK) эффективны против опухолевых клеток, и низкая активность клеток этого типа связана с риском рака [107]. Мацузаки и Чин [108] обнаружили, что у мышей активность NK-клеток и воспалительные реакции увеличивались при введении пробиотических штаммов.

Несколько исследований на людях показали увеличение количества NK-клеток в ответ на потребление пробиотиков [109, 110], и то же самое было на животных моделях. Когда Takagi et al. [111] вводили штамм L. casei Shirota, чтобы подавить развитие опухоли, индуцированное метилхолантраценом у мышей, в группе, получавшей пробиотик, были высокие уровни NK-клеток, которые замедляли раннее развитие опухоли по сравнению с в контрольную группу.

С другой стороны, Berman et al.[112] не наблюдали увеличения количества NK-клеток у здоровых субъектов, которые в течение 8 недель принимали состав, содержащий 4 вида пробиотиков ( L. rhamnosus , L. plantarum , L. salivarus и B. bifidum ). ). Однако исследователи отметили увеличение фагоцитоза нейтрофилами и моноцитами.

Доказательства показали, что пробиотик Lactobacillus casei Shirota оказывает противоопухолевое и противоопухолевое действие у грызунов (биологически или химически индуцированное).Внутриплевральное введение штамма мышам с опухолью индуцировало продукцию различных цитокинов, таких как интерферон IL-1 и TNF, в грудной полости, что приводило к ингибированию опухоли и увеличению выживаемости [113]. Исследование B. longum и B. animalis показало, что эти бактерии индуцируют выработку воспалительных цитокинов (IL-6 и TNF-) [114].

В клинических испытаниях изучалось влияние L. casei Shirota на активность NK-клеток у людей.Активность NK была увеличена как вероятное следствие продукции IL-12, индуцированной L. casei Shirota, которая была обнаружена в анализах in vitro [115].

Согласно результатам различных исследований, упомянутых здесь, пробиотические микроорганизмы способны модулировать иммунную систему штамм-специфическим образом [116]. Следовательно, разные штаммы могут вызывать разные иммунные реакции, которые могут привести к подавлению канцерогенеза.

.

изменений кишечной микробиоты связаны с функцией островков в мышиной модели дефицита витамина А в питании

Цели . Основные механизмы, участвующие в связанных с витамином A- (VA-) изменениях метаболических нарушений глюкозы, остаются неясными. Последние данные свидетельствуют о том, что кишечная микробиота тесно связана с метаболическим синдромом. Здесь мы исследовали, влияет ли и как кишечная микробиота на гомеостаз глюкозы у мышей с дефицитом VA, получавших диету. Методы .Шестинедельных самцов мышей C57BL / 6 случайным образом помещали на диету с достаточным количеством VA (VAS) или с дефицитом VA (VAD) на 10 недель. Впоследствии подкласс мышей, получавших диету с VAD, был переведен на диету с дефицитом VA (VADR) в течение дополнительных 8 недель. Фенотипы метаболизма глюкозы у мышей оценивали с помощью тестов на толерантность к глюкозе и иммуногистохимического окрашивания. Изменения микробиоты кишечника оценивали с помощью секвенирования гена 16S. Морфологию кишечника, кишечную проницаемость и сигнальный путь активации воспалительного ответа оценивали с помощью гистологического окрашивания, вестерн-блоттинга, количественной ПЦР и иммуноферментных анализов. Результаты . Мыши, получавшие диету с VAD, демонстрировали снижение уровней VA в тканях, увеличенную площадь под кривой (AUC) введения глюкозы, снижение стимулируемой глюкозой секреции инсулина и потерю β клеточной массы. Анализ избыточности показал, что разнообразие кишечной микробиоты в значительной степени связано с AUC глюкозной пробы и массой β клеток. Изменения кишечной микробиоты, вызванные VAD-диетой, сопровождались воспалительной реакцией с повышенной проницаемостью кишечника и более высокой экспрессией мРНК кишечных воспалительных цитокинов через активацию сигнального пути ядерного фактора- κ B.Повторное введение диетической VA мышам, получавшим диету с VAD, восстановило уровни VA в тканях, профили эндокринных гормонов и воспалительную реакцию, которые аналогичны тем, которые наблюдаются после VAS-контролируемых изменений микробиоты кишечника. Выводы . Мы обнаружили, что кишечная микробиота влияет на функцию островков через контроль кишечного воспалительного фенотипа у мышей, получавших диету с VAD. Влияние кишечной микробиоты можно рассматривать как дополнительный механизм воздействия на эндокринную функцию в модели мышей, управляемой диетой VAD.

1. Введение

Дефицит витамина A (VAD) представляет серьезную угрозу для здоровья населения в развивающихся странах [1]. VA и его ретиноидный метаболизм играют центральную роль в поддержании функций эндокринных клеток поджелудочной железы β и периферической чувствительности к инсулину в поджелудочной железе взрослого человека [2, 3]. Несколько механистических исследований показывают, что VAD вызывает стресс эндоплазматического ретикулума [4], вызывает апоптоз в клетках островков поджелудочной железы [5], ингибирует активацию инсулинового сигнального каскада в инсулино-чувствительных тканях [6] и ограничивает активность глюкокиназы в печени при метаболизме глюкозы в печени [ 7].Хотя во многих исследованиях изучались молекулярные основы нарушений глюкозы, связанных с VAD, точные патогенные механизмы остаются неизвестными.

Кишечная микробиота в последнее время упоминается как «скрытый орган», включающий широкий спектр бактерий, генофонд которых намного шире, чем у хозяина. Кишечная микробиота и нарушения в составе микробиоты поддерживают многочисленные пищевые, метаболические, иммунологические и физиологические процессы [8–11].Амит-Ромач и др. [12] обнаружили, что диета с VAD изменяет состав микрофлоры кишечника за счет уменьшения относительной доли Lactobacillus spp. общее количество бактерий в желудочно-кишечном тракте и нарушение целостности слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта. Разнообразие кишечной микробиоты и важных филотипов значительно различается у детей с стойкой диареей при разных уровнях питания VA. Секвенирование фекальной микробиоты показывает, что VAD приводит к снижению разнообразия микробиоты, участвующей в ремоделировании условно-патогенных микроорганизмов и бактерий, продуцирующих бутират [13].Таким образом, микробиом кишечника с функциональными и композиционными сдвигами может помочь нам определить новые механизмы, объясняющие возникновение и прогрессирование заболеваний в метаболизме хозяина.

На сегодняшний день механизмы, с помощью которых кишечная микробиота влияет на нарушения метаболизма глюкозы, связанные с VAD, не предложены. Таким образом, целью этого исследования было проверить влияние VA на гомеостаз глюкозы и определить взаимосвязь между изменениями микробиоты кишечника и дисфункцией островков, вызванной VAD, на мышиной модели, вызванной диетой с дефицитом VA.Мы также определили, как изменения кишечной микробиоты, вызванные VA, влияют на эндокринную дисфункцию, тем самым исследуя новую терапевтическую стратегию для VAD-обусловленного нарушения поджелудочной железы через модуляцию кишечной микробиоты.

2. Методы
2.1. Животные и диета

Шестинедельный самец C57BL / 6 (

.

Смотрите также

MAXCACHE: 0.84MB/0.00054 sec