Блог

Микробиота кишечника и ожирение


Микробиота ожирения - Научно-популярный блог о медицине — LiveJournal

Обследование женщины с жалобами на непрерывный понос и острую боль в животе обнаружило острое воспаление толстой кишки, вызванное клостридиями. Учитывая устойчивость бактерии к антибиотикам, пациентке предложен экспериментальный, но эффективный метод терапии - трансплантация донорской микробиоты (кишечная микрофлора). После введения в кишечник пациентки 600 мл суспензии донорского кала рецидивов заболевания больше не наблюдалось - микробиота донора успешно вытеснила патоген и заняла его ниши. Однако через год женщина пожаловалась врачу на быстрый набор веса, в то время как всю жизнь до трансплантации она имела нормальную и стабильную массу тела. С момента проведения процедуры прибавка составила 15 кг, а общая масса тела достигла 77 кг при росте 155 см. Несмотря на фитнес и диету вес пациентки вскоре превысил 80 кг. Врач обратил внимание, что в целом здоровый донор также имеет избыточную массу тела и допустил возможность "заражения" ожирением через микробиоту. На первый взгляд столь смелое предположение имеет серьезную доказательную базу. В этой статье я расскажу о влиянии микробиоты на пищеварение, и почему ее видовое разнообразие снижает, а однообразие увеличивает риск ожирения.

Введение
Вероятность наследования ожирения достигает 80%, однако индивидуальные различия в ядерном геноме обуславливают менее 2% изменчивости массы тела в популяции. Кроме того, ядерный геном передается ребенку почти поровну от каждого родителя, но дети наследуют ожирение с заметно большей частотой от матерей. Этот феномен часто объясняется влиянием на метаболизм митохондрий, у которых своя ДНК и которые отсутствуют в головке сперматозоида, поэтому митохондриальный геном наследуется эмбрионом только из яйцеклетки матери. Однако результаты исследования митохондриального генома объясняют еще меньше случаев наследования ожирения. Таким образом, если наследование данного заболевания лишь частично опосредованно ядерным и митохондриальным геномами, то может быть ожирение передается детям в основном через третий геном человека - микробиом (совокупность генов микробиоты), который также наследуется от матери?

Наследование и изменчивость микробиома
Внутриутробное развитие сопровождается абсолютной стерильностью плода, который впервые получает микробиоту, преодолевая родовые пути во время естественных родов. Поэтому дети, рожденные естественным путем, имеют более разнообразную микробиоту, чем извлеченные с помощью кесарева сечения. Также в исследованиях было показано, что дети рожденные путем кесарева имеют больший риск развития ожирения. Тем не менее состав микробиоты у данных детей постепенно нормализуется при условии наличия грудного вскармливания, которое обеспечивает доминирование бифидобактерий и лактобацилл, подавляющих популяции условно-патогенных бактериоидов и клостридий. Рождение естественным путем и грудное вскармливание формирует видовой костяк микробиоты, который обычно сохраняется на всю жизнь. Дальнейшее обогащение микробиоты другими видами бактерий зависит от образа жизни.

Так, например, посещение детского сада является значимым и независимым фактором увеличивающем видовое разнообразие микробиоты. С другой стороны, широкое применение антибиотиков и антисептиков, а также строгие санитарные стандарты и нормы гигиены снижают интенсивность обмена микробиотой между людьми и ее разнообразие. Таким образом можно говорить о наследуемости и изменчивости микробиома.

Структура микробиоты
С возрастом численность бактериальных клеток в кишечнике постепенно достигает 100 триллионов, что превышает количество собственных клеток организма взрослого человека в 10 раз. При этом, благодаря малым размерам бактерий, вся микробиота весит до 2 кг и умещается в толстой кишке.

Около 60% содержимого прямой кишки - микроорганизмы, колонии которых разрастаются на волокнах растительной пищи (клетчатке), используя их в качестве пищи и каркаса, формируя тем самым комкообразную консистенцию фекалий. Несмотря на значительную численность бактерий, их взаимодействия с организмом человека долгое время рассматривалось учеными строго в рамках комменсализма, при котором микроорганизм извлекает пользу от взаимоотношения, а макроорганизм не получает ни пользы, ни вреда. Однако с развитием методов генотипирования представления о микробиоте значительно изменились.

Было установлено, что видовое разнообразие микробиоты достигает 300-700 видов микроорганизмов, а их суммарный геном состоит из 10 миллионов генов, что в 300 раз превышает геном человека. Такое суммирование генов микробиома и сравнение их количества с таковым показателем у человека здесь не для красного словца. Многие гены бактерий функционально дополняют ядерный геном человека, а межвидовое взаимодействие микроорганизмов настолько тесное, что некоторые виды буквально не могут жить друг без друга. Последние открытия в этом направлении позволили говорить о взаимовыгодных отношениях человека и микробиоты, а совокупность ее генов названа микробиомом или третьим геномом человека. Для иллюстрации приведу конкретный пример.

Физиология микробиоты
С растительной пищей мы потребляем полимеры фруктозы (фруктаны), для расщепления которых на простые сахара у нас нет собственных ферментов. Нерасщепленные фруктаны не всасываются, и их накопление в кишечнике вызывает тяжелые расстройства, а в ротовой полости они используются кариозными бактериями для прикрепления к зубной эмали. На помощь нам приходят бифидобактерии и лактобациллы, которые имеют гены ферментов для расщепления фруктанов до лактата и ацетата. Данные метаболиты создают более кислые условия, которые снижают размножение чувствительных к кислоте и вызывающих диарею условно-патогенных бактерий. Кроме того, лактат и ацетат в качестве источника энергии используют другие виды дружественной микрофлоры, которые производят бутират - основной источник энергии для клеток эпителия кишечника и ингибитор проникновения в них внутриклеточных патогенов, а также это соединение снижает риск развития язвенного колита и рака толстой кишки. Вот так, всего несколько видов бактерий из опасных для организма компонентов пищи синтезируют целебное вещество, и, защищая свою нишу от конкурентов, в качестве бонуса человеку, подавляют рост патогенов в его кишечнике! А теперь представьте, как десятки и сотни видов микроорганизмов объединены в более длинные и разветвленные метаболические цепи, продуцирующие незаменимые аминокислоты, витамины и прочие метаболиты, тем самым модулируя пищеварение, иммунитет и даже наше поведение, в том числе пищевое.

Микробиота и ожирение
Значительное влияние микробиоты на ожирение впервые было продемонстрировано на полностью лишенных микроорганизмов и выращенных в стерильных условиях мышах. Характерно, что стерильные мыши обычно имеют на 42% меньше жировой ткани, чем аналогичные мыши с микрофлорой. При этом более худые стерильные мыши потребляют на 29% больше пищи, чем их более полные собратья с микрофлорой. Исследователи переносили микрофлору от обычных мышей к стерильным и в течение двух недель наблюдали увеличение жировой ткани на 57%, несмотря на снижение потребления пищи на 27%!

Авторы пришли к выводу, что микрофлора помогает извлекать больше энергии из меньшего количества пищи. При этом энергоэффективность пищеварения с микрофлорой повышается настолько сильно, что полученный избыток калорий запасается в жировую ткань.

Полученные в данном исследовании результаты обусловлены низким разнообразием самостоятельно синтезируемых организмом млекопитающих гликозидаз - ферментов для расщепления связей в молекулах сложных углеводов, таких как растительная клетчатка. Для сравнения, если в нашем геноме всего 20 генов для синтеза гликозидаз, то один только вид бактериоидов синтезирует 261 разновидность гликозидаз, а весь микробиом содержит 250 000 генов для синтеза данных ферментов. Таким образом, в случае отсутствия микробиоты богатая энергией клетчатка покидает организм с испражнениями, не удовлетворяя потребности в калориях, поэтому стерильные мыши едят больше и весят меньше своих собратьев с нормальной микрофлорой. Результаты данных исследований невольно рождают идею о способе лечения ожирения тотальным уничтожением микробиоты антибиотиками. Однако коэволюция человека и микробиоты зашла так далеко, что реализация данной идеи невозможна, а с клинической точки зрения - очень опасна.

Во-первых, в отличие от мышей мы не можем позволить себе жить в стерильных условиях. Окружающая среда содержит множество патогенных микроорганизмов, которые будут рады занять ниши, освобожденные от естественной микрофлоры. Например, женщина, клинический случай которой приведен вначале статьи, получила инфекцию клостридиями как раз после лечения бактериального вагиноза высокими дозами антибиотиков. Во-вторых, я уже упоминал, что без микробиоты мы не способны самостоятельно расщеплять фруктаны, накопление которых чревато тяжелыми расстройствами пищеварения. И наконец, в-третьих, применение антибиотиков на практике показывает противоположный эффект - ожирение усугубляется, а более разнообразная и богатая по составу микробиота - защищает от ожирения.

Антибиотики и ожирение
Еще с середины прошлого века антибиотики широко применяются в сельском хозяйстве для ускорения набора веса скота. С этой целью прапараты добавляются в корм на постоянной основе, в результате чего 70% произведенных антибиотиков расходуется на животноводство.

Положительное влияние антибиотиков на массу тела долгое время объясняли профилактикой инфекций, ведь здоровое животное быстрее набирает вес. Но позже было доказано, что данная зависимость опосредованна изменениями в составе микробиоты. Аналогичное влияние антибиотиков на массу тела у человека считалось маловероятным, так как антибиотикотерапия применяется кратковременно и эпизодически. Между тем 10 лет назад в исследованиях было установлено, что даже однократный курс антибиотиков ведет к снижению разнообразия микробиоты человека в течение 4-х лет. Проведенный в 2017 году мета-анализ исследований на почти 500 000 человек констатировал значительное влияние применения антибиотиков во младенчестве на увеличение риска развития ожирения в более старшем возрасте, при этом доза антибиотика положительно коррелировала со степенью ожирения. Таким образом, ожидаемого снижения массы тела в результате подавления микробиоты не происходит, а в перспективе, напротив, наблюдается развитие ожирения. Предположительно, антибиотики, избирательно уничтожая чувствительных к ним представителей нормальной микрофлоры, формируют своего рода "микробиоту ожирения".

Концепция непрерывной метаболической цепи и "микробиота ожирения"
Полноценная микробиота представляет собой непрерывную метаболическую цепь реакций расщепления богатой энергией клетчатки до бедных энергией соединений. При этом каждый промежуточный еще содержащий энергию метаболит усваивается очередной в метаболической цепи бактерией, способной синтезировать ферменты для его расщепления, поглощая свою порцию энергии. Конечными метаболитами функционирования непрерывной метаболической цепи являются короткоцепочечные жирные кислоты, которые в основном катаболизируются клетками кишечника и не сублимируются в жировой ткани, а некоторые из них даже ингибируют липогенез и подавляют аппетит. Таким образом полноценная микробиота практически полностью утилизирует энергию клетчатки и защищает хозяина от ожирения, даже если тот злоупотребляет быстрыми углеводами.

В отличие от нормальной микрофлоры, "микробиота ожирения" однообразна из-за отсутствующих видов, родов или целых семейств бактерий, поэтому не способна образовать непрерывную метаболическую цепь. Так как разные виды клетчатки расщепляются многими представителями микробиоты, то отсутствие некоторых из них не блокирует начало метаболической цепи и пищевые волокна благополучно расщепляются до промежуточных метаболитов. В свою очередь отсутствие видов бактерий, специфически расщепляющих промежуточные метаболиты, ведет к накоплению последних в просвете кишки. В отличие от клетчатки, промежуточные метаболиты способны усваиваться организмом, в том числе увеличивая запасы жировой ткани. Таким образом "микробиота ожирения" содержит своего рода бреши, через которые энергия "утекает" в организм человека.

Предполагаемая "микробиота ожирения" нашла подтверждение в экспериментах по трансплантации фекалий от людей с разным телосложением к стерильным мышам. Чтобы исключить прочие факторы микробиоту для трансплантации набирали у 8 близнецов, пары которых различались по наличию и отсутствию ожирения, а мыши, получившие микробиоту от людей с разным телосложением, проживали раздельно. Микробиота, полученная от близнецов с ожирением, имела скудный видовой состав, по сравнению с более разнообразной микробиотой близнецов с нормальным телосложением.

В результате эксперимента мыши, получившие "микробиоту ожирения", демонстрировали значительный набор жировой массы тела уже на 8 сутки после трансплантации. В тоже время, масса жира у мышей, получивших микробиоту от близнецов с нормальной массой тела, оставалась без значимых изменений на протяжении всего эксперимента.

Кроме того, авторы данного исследования решили проверить заразность ожирения. Для этого полученных в результате трансплантации разной микробиоты мышей через 5 дней разместили в общей клетке. Контроль массы и состава тела на 10 сутки совместного проживания показал, что мыши, получившие "микробиоту ожирения", набрали меньше жира, чем аналогичные мыши в первой части эксперимента (проживающие изолированно), и практически не отличались от мышей-сожителей, получивших микробиоту от близнецов с нормальным телосложением. Анализ микробиомов демонстрировал увеличение разнообразия микробиоты у мышей, изначально получивших однообразную "микробиоту ожирения". Важно, что исходно получившие разнообразную микробиоту худые мыши не заразились ожирением от сожителей.

Анализ метаболитов в кишке показал, что после совместного проживания у мышей, исходно получивших "микробиоту ожирения", наблюдалось снижение дисахаридов и увеличение короткоцепочечных жирных кислот. Таким образом, было установлено, что разнообразная микробиота защищает от развития ожирения, а трансплантация или естественная передача такой микробиоты к мышам с ожирением ведет к нормализации массы тела.

Заключение
Следует учесть, что мыши являются копрофагами, что значительно облегчает естественный обмен микробиотой между сожителями. Тем не менее, результаты исследований микробиоты и эпидемиологии ожирения у людей также могут быть объяснены обменом микрофлорой через социальные взаимодействия. Выше я уже рассказывал о том, как посещение детского сада увеличивает разнообразие микробиоты, но обмен микрофлорой может происходить и через другие социальные связи и потенциально влиять на риск развития ожирения. Так, например, анализ медицинских карт 1519 семей американских военнослужащих позволил установить, что индекс массы тела членов семьи после назначения на новое место службы в течение 24 месяцев изменялся в соответствии с показателями у населения данного района. Авторы этого и еще 45 аналогичных исследований предполагают, что отличия нашего телосложения от такового у ближайшего окружения могут увеличивать психологический дискомфорт, а это в свою очередь влияет на пищевое поведение и физическую активность. Однако попытки доказать данную причинно-следственную связь до сих пор не увенчались успехом. Между тем обмен микробиотой через окружающую среду и непосредственные контакты может объяснить данный феномен.

В этом контексте может быть интересен и мой жизненный опыт. Сам я - тот еще дрищ и поговорка "не в коня корм" - это про меня! А с тех пор как я познакомился со своей супругой, она год от года стала терять вес. Правда, ожирения у нее никогда не было, но с начала наших отношений похудела заметно. Еще в студенчестве она шутила, что я ее своими глистами заразил, но как только устроился на работу в лабораторию, то все проверил и ничего такого не обнаружил. Тогда я впервые и предположил, что дело может быть в особенностях моей микробиоты, которую постепенно переняла жена. К сожалению, в нашей лаборатории исследовать данные особенности невозможно, поэтому образец своего "внутреннего мира" я отправил на анализ в компанию Атлас. О результатах анализа напишу в следующей статье, в которой подробно расскажу о методах коррекции микробиоты с целью снижения массы тела (upd: рассказ о результатах). Чтобы не пропустить - подписывайтесь на самый интересный блог о медицине! А если у вас нет аккаунта в ЖЖ, подписывайтесь на обновления в

Микробиота кишечника человека и ожирение в процессе развития

1. Введение

Ожирение стало серьезной глобальной проблемой здравоохранения из-за установленных рисков для здоровья и значительного увеличения распространенности. Необходимы срочные глобальные действия и лидерство, чтобы помочь странам более эффективно вмешиваться [1]. Это увеличение идет параллельно с увеличением ожирения во время беременности; кроме того, из-за неблагоприятных последствий, которые это состояние оказывает на здоровье матери и ребенка, ожирение у младенцев стало основной темой исследования [2].

Хорошо известно, что физиология беременности у женщин с ожирением и с нормальным весом различается. Ожирение связано с повышенной инсулинорезистентностью, побочными эффектами в процессах имплантации и плацентации, изменениями роста, развития и метаболизма плода и даже воздействием на микробиоту кишечника потомства [3].

До сих пор исследования, посвященные происхождению ожирения, были ориентированы на пищевые излишки (переработанные сахара, жиры и белки) [4] или гены хозяина [5].Но недавние исследования показали изменения в микробиоте кишечника, связанные с различными заболеваниями, такими как ожирение, метаболический синдром или диабет типа I [6] и типа II [7]. Сообщество микроорганизмов, живущих в определенной среде, известно как микробиота. Эти микроорганизмы включают бактерии, археи, вирусы и некоторые одноклеточные эукариоты [8]. Коллективные геномы микроорганизмов, составляющие микробиоту, известны как микробиом [9]. Нормальная микробиота кишечника выполняет специфические функции в метаболизме питательных веществ, ксенобиотиков и метаболизме лекарств, поддержании структурной целостности слизистой оболочки кишечника, иммуномодуляции и защите от патогенов [10].Фактически, некоторые из этих микроорганизмов, обитающих в кишечнике, кодируют белки, участвующие в функциях, важных для здоровья хозяина, таких как ферменты, необходимые для гидролиза неперевариваемых пищевых соединений и синтеза витаминов [9]. С 1990-х годов наши знания о сложности этой экосистемы расширились благодаря развитию методов, не зависящих от культуры. Эти новые методы являются быстрыми, обеспечивают высокую пропускную способность и позволяют идентифицировать организмы, которые до сих пор не культивированы и присутствуют в кишечной микробиоте; Недавно с помощью этих методов было показано, что изменения в составе и функции кишечной микробиоты связаны с определенными болезненными состояниями, такими как ожирение [11].С увеличением знаний о функциях микробиома кишечника становится все более возможным разработать новые диагностические, прогностические и наиболее важные терапевтические стратегии, основанные на манипуляциях с микробиотой кишечника.

Сосредоточенно на ожирении, было показано, что одни бактерии метаболизируют различные питательные вещества более эффективно, чем другие, увеличивая поглощение калорий из пищи и количество энергии, используемой хозяином, что способствует отложению жира [12]. Было проведено множество исследований, чтобы связать это заболевание с изменениями в составе кишечной микробиоты [13].Несколько исследований показали повышенное соотношение пропорций Firmicutes / Bacteroidetes у мышей с генетическим ожирением (ob / ob) и людей с ожирением [14, 15]. Однако другие исследования не подтвердили эти выводы и показали различные закономерности в составе микробиоты у людей с ожирением [13]. В упомянутых выше исследованиях ясно, что микробиота кишечника играет роль в ожирении и метаболических заболеваниях, но трудно сделать окончательные выводы о важности определенных групп бактерий.Поэтому очень важно идентифицировать активные бактерии, вызывающие дисбактериоз в микробиоте кишечника, чтобы разработать терапевтические стратегии для долгосрочной защиты от ожирения. Количественные и качественные изменения в составе микробиома кишечника могут привести к патологическому дисбактериозу.

Колонизация микробиотой кишечника матери влияет на метаболизм и развитие иммунной системы потомства [16]. Кроме того, хотя ось микробиота-кишечник-мозг не является новой концепцией [17], в последние годы растет интерес к изучению влияния микробиоты на нейроразвитие детей путем анализа влияния микробиома на пищевое поведение, когнитивные функции младенцев, структура и функции мозга [18].Однако механизмы, с помощью которых материнская микробиота может способствовать программированию здоровья потомства, до сих пор неизвестны. Тип родов (вагинальное или кесарево сечение), диета [грудное молоко или смесь] и воздействие антибиотиков влияют на иммунную систему потомства, что может способствовать развитию хронического воспаления, приводящего к аллергии, аутоиммунным заболеваниям, таким как сахарный диабет или ревматоидный артрит или неинфекционные заболевания, такие как ожирение и сопутствующие им заболевания у детей [19–21].

В данной главе мы стремились обновить знания о факторах, участвующих в формировании микробиоты кишечника в перинатальном периоде, младенчестве и раннем детстве, а также о связи с развитием ожирения.

2. Материнская среда

Имеются данные о важности пренатального периода для здоровья и развития потомства на протяжении всей детской и взрослой жизни [22].

В периконцептивный период, а также во время беременности и кормления грудью необходимо получать общие потребности в питательных веществах, которые связаны с образом жизни и здоровьем матери [23].Эти потребности включают определенные количества железа, витаминов (D, C и B), кальция, фолиевой кислоты, незаменимых жирных кислот и других, которые будут увеличиваться во время беременности [24]. Более того, было продемонстрировано, что вредные привычки, такие как курение, употребление запрещенных наркотиков, употребление кофеина и алкоголя или избыточный / недостаточный вес, связаны с проблемами зачатия [25].

В течение первого триместра беременности мать находится в состоянии анаболизма, увеличивая запасы жира и питательных веществ у матери для удовлетворения потребностей плода, плаценты и матери во время беременности и кормления грудью [26].Когда у плода возникает дефицит или избыток питательных веществ, он должен адаптироваться к новому метаболическому статусу, постоянно меняя свою физиологию и метаболизм [27].

Примечательно, что из-за программирования плода ожирение может стать постоянной проблемой, поскольку дети матерей с ожирением сами могут быть уязвимы к ожирению и с большей вероятностью иметь потомство, которое разделяет эту уязвимость, но механизмы, лежащие в основе этой связи, полностью не выяснены [28].

Одна из гипотез, объясняющая влияние веса матери на их детей, заключается в передаче микробов, вызывающих ожирение, от матери к ее потомству; в этой ситуации также очень важны этиология такого материнского ожирения и другие факторы, такие как социально-экономический статус или факторы окружающей среды [29].

С другой стороны, метаанализ, включающий девять исследований, показал повышенный риск мертворождения у беременных женщин с ожирением по сравнению с беременными женщинами с нормальным весом [30].

Было продемонстрировано, что высокий индекс массы тела (ИМТ) и чрезмерная прибавка в весе во время беременности связаны с нарушениями микробиоты кишечника матери, что будет влиять на развитие микробиоты кишечника у младенца [31].

На микробиоту кишечника младенца влияет не только ИМТ матери, но и способ родоразрешения [32]. Исследование показало, что избыточный вес матери перед беременностью связан с различиями в неонатальном приобретении микробиоты во время родов через естественные родовые пути, обогащенной родом Bacteroides и обедненной родом Enterococcus, Acinetobacter, Pseudomonas и Hydrogenophilus [33].

После родов было показано, что тип кормления является одним из основных факторов, влияющих на микробиоту кишечника младенцев, и это будет обсуждаться в Разделе 4.

Создание микробного сообщества способствует созреванию иммунной системы, поскольку это было продемонстрировано на моделях животных без микробов (GF), где комменсальные микроорганизмы необходимы для развития полностью функциональной иммунной системы, которая влияет на многие физиологические процессы в организме хозяина [34].

В заключение, материнская среда влияет на фенотип потомства ее потомства, независимо от его генотипа. Таким образом, не только генетика будет влиять на развитие микробиоты кишечника потомства, но и образ жизни матери до, во время и после беременности.

3. Колонизация кишечника и формирование микробиоты в младенчестве

Первые несколько недель жизни очень важны для колонизации кишечника у младенца. На этот процесс будут влиять материнские факторы (прибавка в весе во время беременности, ИМТ, питание, состав микробиома), внутриутробное состояние (микробиота околоплодных вод), тип родов (кесарево или вагинальное), тип последующего кормления (грудное молоко или детская смесь) ), а также воздействие антибиотиков, среди прочего (Рисунок 1).

Рисунок 1.

Элементы матери и окружающей среды, влияющие на возникновение и модуляцию кишечной микробиоты у новорожденного. Множество факторов во время беременности могут негативно повлиять на состав и функцию кишечной микробиоты новорожденного. Кроме того, факторы окружающей среды, такие как способ родоразрешения и способ кормления, могут в значительной степени управлять микробиотой кишечника новорожденного.

Традиционно плацента считалась стерильным органом, но текущие исследования сообщили о существовании плацентарного микробиома [35–37].Хотя происхождение бактерий, колонизирующих плаценту, неясно, было показано, что микробное сообщество представлено представителями непатогенных бактерий из филума Proteobacteria, Firmicutes, Bacteriodetes, Fusobacteria и Tenericutes [38].

В последнее время микробиота плаценты была связана с развитием преэклампсии во время беременности и с преждевременными родами, что подчеркивает важность тесной взаимосвязи между микробиотой и беременностью [39].Дисбактериоз плаценты во время беременности как следствие избыточной массы тела может иметь большое влияние на колонизацию и формирование сообщества кишечной микробиоты у младенца [40].

Поскольку эти открытия сделаны совсем недавно, эффекты модификации бактериального профиля пробиотическими добавками во время беременности и влияние на модуляцию микробиома плаценты все еще неизвестны, и необходимы дальнейшие исследования.

После рождения известно, что меконий не является стерильным и содержит определенное микробное сообщество, характеризующееся более высокой численностью Firmicutes по сравнению с Proteobacteria в ранних образцах кала [41].

Исследование показало, что способ родоразрешения (кесарево сечение или вагинальный) не повлиял на разнообразие микробиоты мекония, напротив, эти образцы показали меньшее видовое разнообразие и большее разнообразие образцов по сравнению с фекалиями взрослых [42] . Эти результаты показывают, что микробный контакт во время перинатальной жизни может наложить отпечаток на микробиоту и иммунную систему потомства при подготовке к гораздо большему посеву, передаваемому во время естественных родов и кормления грудью.

Как упоминалось в предыдущем разделе, способ доставки будет способствовать установлению определенной микробиоты. Предыдущие исследования продемонстрировали, что микробиота кишечника младенца, рожденного в результате естественных родов, аналогична микробиоте кишечника и влагалища матери; и наоборот, у младенцев, рожденных с помощью кесарева сечения, кишечное сообщество больше похоже на бактерии из кожи матери или из больничной среды [43].

Что касается способа родоразрешения, эпидемиологические исследования показывают, что кесарево сечение связано с повышенным риском избыточного веса и ожирения в более позднем возрасте [44].Исследование показало, что кесарево сечение было связано с ожирением в возрасте 6 недель, причем эта связь сильнее у детей, рожденных от матерей с ожирением, и с более высоким риском ожирения и избыточной массы тела в 11 лет [45]. Хотя способ родоразрешения может повлиять на колонизацию кишечной микробиоты у ребенка и повысить риск дальнейшего развития ожирения, было обнаружено, что перинатальное воздействие на ребенка, рожденного путем кесарева сечения, влагалищных выделений может частично восстановить его. микробиота кишечника и напоминает младенцев, рожденных естественным путем, что позволяет избежать связанных с этим проблем [46].

Микробиота младенцев к концу первого года жизни имеет другой микробный профиль по сравнению со взрослыми. Первоначальный состав кишечника младенца прост, динамичен и очень нестабилен и претерпевает значительные колебания под влиянием внешних факторов [47]. Вначале кишечная среда является аэробной, но в результате колонизации уровень кислорода снижается, создавая подходящую среду для роста анаэробов [48]. Кишечная микробиота новорожденных характеризуется низким разнообразием и относительным преобладанием факультативных анаэробов типов Proteobacteria и Actinobacteria [49].После рождения типы Firmicutes и Bacteroidetes увеличивают свое разнообразие и доминирование, достигая в возрасте более 3 лет полного сходства со взрослыми с точки зрения состава и разнообразия [50]. Эти результаты показывают, что потребление пищи в течение первых 1500 дней жизни является критическим фактором в создании сообщества кишечной микробиоты, а его роль в развитии ожирения является предметом исследований и обсуждений.

4. Тип кормления младенцев

Еще одним важным фактором, регулирующим микробную колонизацию младенцев, является тип кормления.Диета в молодом возрасте будет влиять на формирование и состав микробиоты кишечника в детстве и даже во взрослой жизни [51]. Грудное молоко удовлетворяет потребности младенца, обеспечивая его питательными веществами, соответствующими стадии его развития, а также факторами роста, антимикробными пептидами и белками для поддержки развивающейся иммунной системы. Несмотря на то, что грудное молоко обеспечивает все необходимые питательные вещества для нормального развития ребенка, многие дети не могут принимать его по нескольким причинам, и их кормят смесями.Детские смеси обеспечивают больший набор веса и повышают риск ожирения, гипертонии и диабета [52]. Следовательно, необходимо продолжить изучение состава и положительных эффектов грудного молока по сравнению с молочными смесями для младенцев, чтобы лучше понять положительную роль грудного молока на здоровье потомства и улучшить результаты у детей, вскармливаемых смесями.

Грудное вскармливание приносит очевидные краткосрочные выгоды для здоровья детей за счет снижения смертности и заболеваемости от инфекционных заболеваний.Имеются данные о влиянии исключительно грудного вскармливания в течение 6 месяцев на здоровье и рост ребенка. Kramer et al. показали, что младенцы, которых кормили исключительно грудью в течение 6 месяцев, имели более низкую заболеваемость желудочно-кишечными и аллергическими заболеваниями, в то время как у детей, не вскармливаемых грудью, наблюдался дефицит в темпах роста [53]. Основываясь на таких данных, ВОЗ и ЮНИСЕФ рекомендуют, чтобы каждый младенец находился на исключительно грудном вскармливании в течение первых 6 месяцев своей жизни; Также рекомендуется продолжение грудного вскармливания до 2 лет или дольше [54].Кроме того, есть доказательства долгосрочных преимуществ грудного вскармливания, таких как повышение успеваемости в школе и результатов тестов интеллекта, снижение среднего артериального давления, снижение общего холестерина и более низкая распространенность избыточного веса и ожирения, что ведет к снижению частоты воспалительных заболеваний кишечника. , диабет 2 типа и ожирение в более зрелом возрасте [54, 55].

Грудное молоко - это динамическая жидкость, содержащая от многих сотен до тысяч различных биоактивных молекул, которые придают полезные свойства младенцам.Состав грудного молока меняется от молозива до поздней лактации и варьируется в зависимости от корма, в течение дня и между матерями [56].

Состав этой сложной смеси различается также в период лактации, от молозива до переходного и зрелого молока. Молозиво вырабатывается в первые дни после родов, оно содержит большое количество секреторного IgA, лактоферрина, лейкоцитов и эпидермального фактора роста. Переходное молоко обычно вырабатывается в период от 5 дней до 2 недель после родов, оно имеет некоторые характеристики молозива, но увеличивается выработка молока для удовлетворения потребностей в питании и развитии быстро растущего младенца.К 4–6 неделям после родов грудное молоко считается полностью зрелым и остается стабильным по составу в течение периода лактации [57–59]. Таким образом, детская смесь должна адаптироваться к различным физиологическим и пищевым потребностям растущего ребенка.

Что касается получения микробиоты кишечника, первыми колонизаторами кишечника младенца являются факультативные анаэробы, включая стафилококк , стрептококк, кишечную палочку и энтеробактерии , которые позже будут заменены строгими анаэробами, доминирующими в желудочно-кишечном тракте, в первую очередь, Clostridium. Bifidobacterium spp ., и Bacteroides [60]. Это изменение в представлении доминирующих таксонов может быть связано с введением грудного молока или искусственного вскармливания, что означает первое событие колонизации, связанное с диетой, в микробиоме кишечника младенца [61, 62]. Доказано, что грудное молоко является отличным и постоянным источником потенциально полезных и комменсальных бактерий, в том числе стафилококков, стрептококков, молочнокислых бактерий и бифидобактерий , при этом количество бактериальных клеток достигает 103–105 мл –1 груди молоко.Хотя происхождение комменсалов неизвестно, бактериальные бактерии с кожи матери неизбежно передаются ребенку во время кормления грудью, но есть и другая гипотеза, согласно которой бактерии из кишечника матери могут достигать молочных желез через материнские дендритные клетки и макрофаги [ 63]. В настоящее время в человеческом молозиве и грудном молоке идентифицировано более 700 видов бактерий, включая несколько видов молочнокислых бактерий, а также виды, обычно колонизирующие ротовую полость младенцев [64].

Присутствие бифидобактерий в грудном молоке важно для колонизации кишечника младенца, поскольку оно опосредует активацию плазматических клеток, продуцирующих IgA, в кишечнике новорожденного человека. Хорошо известно, что микробиота кишечника, в которой преобладают Bifidobacteria , типична для здорового младенца, находящегося на грудном вскармливании [65]. Получены противоречивые результаты относительно различий в относительной численности этих бактерий между грудным вскармливанием и грудным вскармливанием. Во многих исследованиях сообщалось, что у младенцев, вскармливаемых смесями, преобладает Bifidobacterium spp .аналогично тому, что наблюдалось у грудных детей [61, 66]. Однако в другом исследовании сообщалось о примерно удвоенном количестве Bifidobacterium у младенцев, находящихся на грудном вскармливании, по сравнению с теми, кто находился на искусственном вскармливании [67].

Сравнение младенцев на грудном вскармливании и на искусственном вскармливании показывает, что младенцы, находящиеся на грудном вскармливании, как правило, содержат более однородную популяцию кишечных микробов, в которой преобладают Bifidobacteria и Lactobacillus [67], тогда как младенцы, вскармливаемые смесями, имеют более высокую долю кишечных микробов. Bacteroides, Clostridium, Streptococcus, Enterobacteria и Veillonella spp .[66–69].

Несмотря на то, что в последние годы детские смеси претерпели значительные изменения, смеси, обеспечивающие те же преимущества, что и грудное молоко, еще не разработаны. Среди прочего, грудное молоко содержит значительные количества сложных неперевариваемых олигосахаридов (известных как олигосахариды грудного молока, HMO). ОПЗ считаются типом пребиотиков, поскольку они способствуют росту и распространению полезных комменсалов и, следовательно, предотвращают колонизацию патогенами кишечника младенца и оказывают положительное влияние на здоровье [70].Таким образом, химический состав грудного молока действительно влияет на микробиом кишечника, поставляя олигосахариды, которые избирательно утилизируются определенными бактериями в кишечнике [60].

Еще один способ изменить микробиом кишечника - это введение пробиотиков. Пробиотики определяются как «живые микроорганизмы, которые при введении в адекватных количествах приносят пользу здоровью хозяина» [71]. Виды Lactobacillus и Bifidobacterium , выделенные из грудного молока, являются наиболее часто используемыми штаммами пробиотиков.Они проявляют полезные свойства в кишечнике, подавляя распространение патогенных микробов, что было тщательно изучено [72]. По этой причине еще одна область исследований, касающихся обогащения смеси, - это HMOs и пробиотики и их влияние на микробиоту кишечника младенца.

Определенные популяции кишечных бактерий, такие как Bifidobacterium spp . обладают кластерами генов, отвечающих за метаболизм HMO [73, 74]. При распаде этих соединений образуются лактат и короткоцепочечные жирные кислоты (SCFA), которые, в свою очередь, создают кислую среду, предотвращающую вторжение патогенов [75].Помимо Bifidobacteria , ОПЗ могут потребляться другими видами, такими как Bacteroides spp . (например, Bacteroides fragilis и Bacteroides vulgatus ), который потребляет широкий спектр гликанов HMO [76]. Таким образом, ОПЗ играют важную роль в колонизации кишечника младенцев.

Среди наиболее распространенных пребиотиков - фруктоолигосахариды (ФОС), галактоолигосахариды (ГОС), инулин и лактулоза. Смесь пребиотиков 90% GOS плюс 10% FOS была признана безопасной при добавлении в детскую смесь [77].Было проведено несколько рандомизированных контролируемых испытаний для оценки эффективности и безопасности добавления пребиотиков в смеси для младенцев [78, 79]. После компиляции данных этих испытаний в метаанализ, прибавка в весе [средневзвешенная разница 1,07 г / день] была значительно выше среди детей, вскармливаемых смесью с добавлением пребиотиков, по сравнению с группой плацебо [80]. Кроме того, большое количество клинических испытаний доношенных детей показали противоречивые результаты, связанные с увеличением содержания Bifidobacteria в кале из-за добавления в детскую смесь GOS и FOS.Систематический обзор, опубликованный Rao et al. [78] сообщили, что некоторые из рандомизированных контролируемых испытаний (РКИ) показали тенденцию к увеличению количества Bifidobacteria у младенцев, вскармливаемых смесями, и другой систематический обзор, опубликованный Mugambi et al. [81] не смогли показать увеличение содержания Bifidobacteria или Lactobacillus или уменьшение количества патогенов у младенцев, получавших смесь с пребиотиками.

Тем не менее, есть многообещающие результаты исследований, в которых оценивалось влияние смесей с пребиотиками на микробиоту кишечника младенцев.Пребиотики способны изменять метаболическую активность кишечника, приближать консистенцию стула и частоту дефекации к таковым у младенцев, находящихся на грудном вскармливании. Другие результаты включали лучший набор веса и более мягкий стул, а также значительное снижение pH стула у младенцев, получавших пребиотические добавки [78, 81]. Более того, пребиотики использовались для предотвращения или лечения ожирения. По сравнению с пробиотиками, исследования пребиотиков на людях показали более многообещающие результаты в борьбе с ожирением, со снижением массы тела и жировой массы у взрослых [82–84], в отличие от результатов метаанализа, упомянутого выше, где добавление пребиотиков было значительно более эффективным. связано с более высоким набором веса [80].

В последние годы растет интерес к одновременному назначению пребиотиков и пробиотиков, что называется «симбиотическим». Есть несколько недавних исследований, в которых оценивалось влияние симбиотических добавок на здоровье младенцев. Комитет по питанию ESPGHAN показал увеличение частоты стула для трех типов симбиотиков ( B. longum BL999 плюс GOS / FOS, B. longum BL999 плюс L. rhamnosus LPR плюс GOS / FOS и L.paracasei subsp. paracasei плюс B. animalis subsp. lactis plus GOS) [79]. Также Ringel-Kulka et al. показали, что йогурт с пробиотическими бактериями Bifidobacterium animalis subpecies lactis (BB-12) и пребиотиком инулином значительно снижает количество дней лихорадки, улучшает социальное и школьное функционирование и увеличивает частоту испражнений у здоровых детей, посещающих детские учреждения [85 ]. Что касается вмешательств при ожирении с помощью симбиотиков, Safavi et al. [86] обнаружили, что лечение детей с избыточным весом симбиотической смесью пребиотика FOS в сочетании с семью штаммами пробиотиков было связано со снижением ИМТ z по сравнению с плацебо.

Исследования показывают, что пре-, пробиотические и симбиотические добавки могут быть полезны для профилактики и лечения заболеваний, в которых кишечная микробиота играет ключевую роль (например, некротический энтероколит, гастроэнтерит или ожирение). Хотя эти исследования показывают многообещающие положительные эффекты, долгосрочные риски или польза для здоровья от пре- и пробиотических добавок не ясны, поскольку результаты отдельных исследований необходимо воспроизвести в четко определенных РКИ. Тем не менее, ведутся активные исследования функциональных пищевых продуктов, которые содержат добавки пре-, пробиотиков и симбиотиков, поскольку они могут влиять не только на микробиоту, способствуя росту полезных микроорганизмов, но и на иммунную систему слизистых оболочек, связанную с кишечником [87].

5. Воздействие антибиотиков в детском возрасте

Воздействие антибиотиков в младенчестве и детстве начинается очень рано. Два различных исследования показали, что> 30% рожениц получали системное лечение антибиотиками во время беременности [88, 89]. Хотя влияние воздействия антибиотиков во время беременности на приобретение микробиоты младенцев не установлено, воздействие антибиотиков на мать имеет значение, поскольку микробиота младенцев, по крайней мере, частично поступает от их матерей.Кроме того, было показано, что пренатальное воздействие антибиотиков влияет на вес новорожденных при рождении и связано с повышенным риском ожирения и связанных с ним метаболических последствий в более позднем возрасте [90, 91].

После рождения многие новорожденные, особенно недоношенные, получают антибиотики для профилактики или лечения бактериальных инфекций. Fjalstad et al. показали, что 2,3% всех живорожденных доношенных детей получали внутривенные антибиотики в популяции, они анализировали с 2009 по 2011 гг. [92].Более высокая частота выписанных рецептов была показана у недоношенных или доношенных детей с соответствующими клиническими проблемами. В исследовании с участием новорожденных, поступивших в отделение интенсивной терапии новорожденных в США с 2005 по 2010 год, более 88% младенцев с крайне низкой массой тела при рождении получали антибиотики [93].

За последнее десятилетие несколько национальных и международных учреждений здравоохранения приложили огромные усилия для сокращения использования антибиотиков в педиатрической популяции, разъясняя родителям бесполезность лечения вирусных инфекций антибиотиками и проблемы устойчивости к антибиотикам [94, 95].Но, несмотря на недавнее сокращение, широкое использование антибиотиков у младенцев и детей остается актуальной проблемой для здоровья во всем промышленно развитом мире, главным образом потому, что большинство рецептов часто были неподходящими [96].

Тем не менее, даже в странах, где схема назначения препаратов обычно соответствует национальным руководящим принципам в отношении выбора антибиотиков, антибиотики по-прежнему в основном назначают детям, особенно очень маленьким [97–100].

Помимо воздействия антибиотиков для профилактики и лечения инфекций, дети потенциально могут в значительной степени подвергаться воздействию антибиотиков через цепочку поставок продуктов питания или, реже, через питьевую воду [101].

5.1. Доказательства, полученные на животных

За последние 50 лет фермеры использовали низкие дозы антибиотиков для стимулирования роста и повышения эффективности кормления свиней, коров, овец и домашней птицы [102]. Было продемонстрировано, что разные антибиотики обладают этими эффектами независимо от их класса, химической структуры, а также способа действия и спектра активности. Более того, воздействие на рост больше, когда животные получают антибиотики в раннем возрасте, чем если воздействие происходит в более позднем возрасте [103–105].

Кроме того, исследования на мышах, использующих несколько типов антибиотиков, дополнительно подтвердили эту связь, а также идентифицировали ранний период жизни как ключевой период для микробно-опосредованного программирования метаболизма хозяина [106, 107].

Эксперименты с беспроблемными животными моделями предоставили прямые доказательства ключевой роли микробиоты в связи между воздействием низких доз антибиотиков и стимулированием роста. В 1963 году Коутс и др. показали, что в стерильной курице антибиотики сами по себе не стимулируют рост [108].Недавно Cox et al. показали, что стерильные мыши, получавшие микробиоту от мышей, получавших низкие дозы пенициллина, набирали больше веса и жировой массы, чем мыши, колонизированные микробиотой от контрольных животных [107].

Итак, из этих экспериментов можно сделать два основных вывода. Во-первых, ранний период жизни - критическое время для метаболического развития хозяина, и, во-вторых, микробиом играет ключевую роль в этом процессе, и его обязанность по нарушению воздействия антибиотиков в это время влияет на ход роста и развития [109].

5.2. Эпидемиологические данные

Имеются эпидемиологические данные о том, что воздействие антибиотиков в молодом возрасте связано с повышенным риском избыточного ожирения. Недавно эпидемиологические исследования показали, что это явление также может возникать у людей, начиная с внутриутробного периода жизни. В этом смысле Mueller et al. В когорте США наблюдали, что введение антибиотиков женщинам в последние два триместра беременности увеличивало на 84% риск ожирения у детей в возрасте 7 лет по сравнению с детьми, рожденными от матерей без введения антибиотиков в тот же период [110].Кроме того, Mor et al. наблюдали аналогичные результаты в исследовании, проведенном в Дании, где они показали, что пренатальное воздействие системных антибактериальных средств было связано с повышенным риском избыточного веса и ожирения в школьном возрасте, и эта связь варьируется в зависимости от веса при рождении [111].

После рождения воздействие антибиотиков было связано с ожирением из-за анализа различных когорт людей в разных странах. В когорте пар «мать-ребенок» в Дании Ajslev et al. показали, что воздействие антибиотиков у детей в течение первых 6 месяцев было связано с повышенным риском ожирения в возрасте 7 лет; эффект был сильнее у мальчиков, чем у девочек.В когорте из Великобритании Trasande et al. показали, что использование антибиотиков в первые 6 месяцев жизни было связано с увеличением ИМТ в возрасте 10, 20 и 38 месяцев [19]. Оба исследования также определили, что ИМТ матери был фактором, способствующим развитию ожирения после воздействия антибиотиков в раннем возрасте, с усилением эффектов, наблюдаемых у детей с матерями с нормальным весом по сравнению с детьми от матерей с избыточным весом. Также Azad et al. исследование канадских младенцев показало, что антибиотики, вводимые в первый год жизни, увеличивают вероятность того, что ребенок будет иметь избыточный вес в 9 лет, а в 12 лет - почти у мальчиков [112], что согласуется с предыдущими результатами исследования Ajslev и другие.В когорте США Бейли и др. наблюдали, что повторное воздействие антибиотиков широкого спектра действия в возрасте 0–23 месяцев было связано с ожирением в раннем детстве. Важно отметить, что это наблюдение было связано с использованием антибиотиков широкого спектра действия, но не с применением антибиотиков узкого спектра действия.

Наконец, в многоцентровом, межстрановом перекрестном исследовании (Международное исследование астмы и аллергии у детей, фаза III) Murphy et al. наблюдали значительную взаимосвязь между сексом и воздействием антибиотиков в раннем возрасте.Воздействие антибиотиков в течение первых 12 месяцев жизни было связано с небольшим увеличением ИМТ у мальчиков в возрасте 5–8 лет, но не у девочек в этом большом международном поперечном исследовании.

Колонизация микробиоты кишечника новорожденного зависит от вертикальной передачи от матери во время родов; таким образом, во время беременности или в начале жизни воздействие антибиотиков может повлиять на вес в более позднем возрасте, нарушив правильное формирование микробиоты кишечника.

5.3. Воздействие антибиотиков и дисбактериоз у детей

Проспективные исследования показали, что изменения микробиоты кишечника в раннем возрасте могут предшествовать развитию избыточного веса и ожирения [113, 114].

В частности, некоторые таксоны бактерий были связаны с риском развития ожирения, в связи с этим высокая численность кишечных бифидобактерий в молодом возрасте, по-видимому, связана с более низким риском избыточного веса [114, 115], тогда как высокая Количество Bacteroides fragilis увеличивает риск развития ожирения [113].Таким образом, вероятные факторы, которые влияют на состав и функциональность кишечной микробиоты в раннем возрасте, также могут влиять на риск развития ожирения.

Таким образом, воздействие антибиотиков в детстве может снизить филогенетическое разнообразие и микробную нагрузку микробиоты кишечника [116].

В отношении недоношенных детей было показано, что лечение амоксициллином и гентамицином в течение первой недели жизни снижает бактериальное разнообразие и повышает относительную численность Enterobacter на второй и третьей неделях жизни по сравнению с недоношенными детьми, не подвергавшимися воздействию антибиотиков. [117].

Более того, введение пенициллина, ампициллина, цефалексина, гентамицина, амикацина, эритромицина, ванкомицина, клиндамицина и тейхомицина недоношенным детям было связано с уменьшением относительной численности бифидобактерий , бацилл и sppactobacilla. , обычно связанного со здоровьем и увеличением присутствия потенциально патогенных Enterobacteriaceae [117–119]. Помимо краткосрочных эффектов, дисбактериоз, вызванный приемом антибиотиков у младенцев, может иметь долгосрочные последствия, такие как сохранение риска развития ожирения.Было замечено, что через 3 месяца после приема антибиотиков сохраняется нарушение микробиоты [120]. Однако введение антибиотиков новорожденным было связано с несколькими критическими клиническими состояниями, при которых изменение состава микробиоты, как считается, играет важную роль, при таких заболеваниях, как некротический энтероколит и сепсис [121, 122].

Лечение антибиотиками в раннем возрасте может привести к долгосрочным изменениям в составе микробиоты, которые приводят к изменениям метаболических функций организма-хозяина, особенно во время развития, повышая риск ожирения [109].

.

% PDF-1.3 % 77 0 объект > endobj xref 27 51 0000001489 00000 н. 0000001936 00000 н. 0000002223 00000 н. 0000002441 00000 н. 0000002947 00000 н. 0000003270 00000 н. 0000005304 00000 н. 0000006116 00000 п. 0000006766 00000 н. 0000014296 00000 п. 0000014909 00000 н. 0000015110 00000 п. 0000015530 00000 п. 0000020661 00000 п. 0000021167 00000 п. 0000021473 00000 п. 0000023760 00000 п. 0000023958 00000 п. 0000024232 00000 п. 0000024678 00000 п. 0000024889 00000 п. 0000025004 00000 п. 0000025281 00000 п. 0000026231 00000 п. 0000026732 00000 п. 0000027109 00000 п. 0000031088 00000 п. 0000031854 00000 п. 0000032216 00000 п. 0000035772 00000 п. 0000035977 00000 п. 0000036048 00000 п. 0000036284 00000 п. 0000036621 00000 п. 0000036919 00000 п. 0000037398 00000 п. 0000037696 00000 п. 0000039203 00000 п. 0000039689 00000 п. 0000040040 00000 п. 0000043538 00000 п. 0000043649 00000 п. 0000044580 00000 п. 0000045477 00000 п. 0000046465 00000 п. 0000047435 00000 п. 0000048382 00000 п. 0000049295 00000 п. 0000050255 00000 п. 0000001633 00000 н. 0000000017 00000 н. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 27 0 объект > endobj 76 0 объект > поток xc``f`Kd`c`9

.

Как это влияет на наше здоровье?

Долгое время считалось, что развитие кишечной микробиоты не начинается до рождения, а желудочно-кишечный тракт плода считается стерильной средой.

По данным Gut Microbiota Worldwatch - информационной службы, созданной Секцией кишечной микробиоты и здоровья Европейского общества нейрогастроэнтерологии и моторики, члена Объединенной европейской гастроэнтерологии (UEG) - пищеварительный тракт новорожденного быстро заселяется микробами. -организмы от матери и окружающей среды.

Например, кормление грудью может влиять на микробиоту кишечника младенца. Gut Microbiota Worldwatch объясняет, что кишечник детей, находящихся на грудном вскармливании, в основном состоит из бифидобактерий , которые считаются «дружественными» бактериями, полезными для кишечника, в то время как у детей, вскармливаемых смесью, этих бактерий, вероятно, будет меньше.

Однако некоторые исследования опровергли мнение о том, что плод представляет собой стерильную среду, предполагая, что развитие кишечной микробиоты начинается еще до рождения.

В исследовании 2008 года, опубликованном в журнале Research in Microbiology , были идентифицированы бактерии, в том числе Enterococcus и Staphylococcus , в ранних фекалиях маленьких мышей, известных как меконий, что указывает на то, что бактерии были переданы плоду от кишечник матери при беременности.

В этом исследовании группе беременных мышей также была инокулирована бактерия Enterococcus fecium , выделенная из грудного молока человека.Мышей родили путем кесарева сечения за 1 день до предполагаемой даты родов, и их меконий был исследован. Исследователи определили в их кале E. fecium , но никаких следов в меконии контрольной группы обнаружено не было.

«Основываясь на совокупности доказательств, пришло время опровергнуть парадигму стерильной матки и признать, что нерожденный ребенок сначала колонизируется в утробе», - сказал The Scientist Сет Борденштейн, биолог из Университета Вандербильта в Нэшвилле, штат Теннесси. в прошлом году.

В то время как споры о том, рождаются ли младенцы с кишечными бактериями, продолжаются, похоже, ученые согласны в одном: от рождения до старости наши кишечные бактерии постоянно развиваются.

Как упоминалось ранее, две трети кишечного микробиома уникальны для каждого человека, и что делает его уникальным, так это пища, которую мы едим, воздух, которым мы дышим, и другие факторы окружающей среды. Некоторые исследования даже предполагают, что на состав микробиома кишечника влияют гены.

Но как эти уникальные кишечные бактерии влияют на наше здоровье? Это вопрос, на который исследователи все больше интересуются.

Предыдущие исследования показали, что более широкое разнообразие бактерий в кишечнике лучше для здоровья человека. Например, недавнее исследование, опубликованное в MNT , показало, что младенцы с менее разнообразными кишечными бактериями в возрасте 3 месяцев с большей вероятностью будут сенсибилизированы к определенным продуктам, включая яйца, молоко и арахис, к возрасту 1 год. это указывает на то, что недостаток разнообразия кишечных бактерий в молодом возрасте может быть причиной пищевой аллергии.

Но последствия микробиома кишечника с низким разнообразием на этом не заканчиваются. Вы можете быть удивлены, узнав, как недостаток или перенаселенность определенных бактерий может повлиять на ваше здоровье.

Ожирение

Все больше и больше исследований изучают связь между микробиомом кишечника и увеличением веса, при этом некоторые ученые предполагают, что состав бактерий в кишечнике может влиять на склонность человека к увеличению веса.

Ранее в этой статье мы упоминали исследование 2014 года, в котором утверждается, что наши гены могут определять, какие бактерии живут в нашем кишечнике, и что эти бактерии могут влиять на то, насколько мы тяжелы.

Поделиться на Pinterest Одно исследование выявило определенный штамм кишечных бактерий, которые могут влиять на наш вес.

В частности, исследование, проведенное учеными из Корнельского университета в Итаке, штат Нью-Йорк, и Королевского колледжа Лондона в Великобритании, показало, что определенный штамм бактерий - Christensenellaceae minuta - чаще встречается у людей с низкой массой тела, и что на присутствие этого конкретного штамма сильно влияют гены.

Более того, попадание этих бактерий в кишечник мышей привело к уменьшению веса животных, что указывает на то, что бактерии могут уменьшить или предотвратить ожирение.

«Наши результаты показывают, что определенные группы микробов, живущие в нашем кишечнике, могут защищать от ожирения, и что на их численность влияют наши гены», - сказал автор исследования профессор Тим Спектор из Королевского колледжа Лондона. «Микробиом человека представляет собой новую захватывающую цель для диетических изменений и лечения, направленных на борьбу с ожирением».

В 2012 году другое исследование, опубликованное в журнале Journal of Proteome Research , показало, что недостаток бактерий в толстом кишечнике может вызвать ожирение за счет замедления активности бурого жира, который защищает от увеличения веса, когда его стимулируют сжиганием калорий и белком. жир.

Более недавнее исследование предоставляет дополнительные доказательства того, что кишечные бактерии могут влиять на увеличение веса. В отчете о клиническом случае, опубликованном в журнале Open Forum Infectious Diseases , показано, как женщина, перенесшая трансплантацию фекальной микробиоты (FMT) с использованием донора с избыточным весом, сама быстро стала ожирением после процедуры.

Хотя до сих пор нет точного ответа на вопрос, связаны ли кишечные бактерии напрямую с ожирением, это область, которая, безусловно, требует дальнейшего исследования.

Рак

В последние годы ученые все чаще исследуют связь между кишечными бактериями и раком.

В исследовании 2013 года, опубликованном в журнале The Journal of Cancer Research , исследователи из США заявили об обнаружении в кишечнике определенных бактерий - Lactobacillus johnsonii , которые могут играть роль в развитии лимфомы, рака белых кровяных телец. .

Другое исследование 2013 года, проведенное британскими исследователями, показало, что обычная кишечная бактерия под названием Helicobacter pylori может вызывать рак желудка и язвы двенадцатиперстной кишки, дезактивируя часть иммунной системы, участвующую в регулировании воспаления.

А в 2014 году MNT сообщил об исследовании Медицинской школы Икана на горе Синай, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, в котором исследователи связали определенную комбинацию кишечных бактерий с развитием колоректального рака.

Для этого исследования команда давала антибиотики мышам, обладающим генными мутациями, которые, как известно, вызывают колоректальные полипы, которые могут перерасти в рак. Антибиотики вводили, чтобы помешать кишечным бактериям мышей. Исследователи обнаружили, что у этих мышей не развивались полипы, что предполагает участие кишечных микробов в их развитии.

Исследования показали, что кишечные бактерии не только связаны с развитием рака, но и могут иметь важное значение для повышения эффективности лечения рака.

В 2013 году исследование, проведенное учеными из Национального института рака, показало, что иммунотерапия и химиотерапия были менее эффективны у мышей, лишенных кишечных бактерий, при этом такие методы лечения работают значительно лучше у мышей с нормальным микробиомом кишечника.

Аналогичные результаты были получены в другом исследовании, проведенном французскими исследователями в 2013 году.Было обнаружено, что противоопухолевый препарат - циклофосфамид - гораздо менее эффективен у мышей с ограниченным количеством кишечных бактерий по сравнению с мышами с нормальными кишечными бактериями.

«Оба исследования очень интересны тем, что показывают начальную связь между микробиотой кишечника и [реакцией на] терапию», - сказал The Scientist Питер Тернбоу из Гарвардского университета. «В документах подчеркивается важность микробов в формировании не только нашей первоначальной предрасположенности к болезни, но и нашего восстановления от нее».

Психическое здоровье

Не многие из нас задумываются о том, как кишечные бактерии влияют на психическое состояние, но на самом деле они играют очень важную роль.

По данным Американской психологической ассоциации (APA), кишечные бактерии производят множество нейрохимических веществ, которые мозг использует для регулирования физиологических и психических процессов, включая память, обучение и настроение. Фактически, согласно APA, 95% запасов серотонина в организме вырабатывается кишечными бактериями.

Поделиться на Pinterest Поскольку кишечные бактерии производят многие из нейрохимических веществ, отвечающих за регулирование психических процессов, неудивительно, что исследователи связали кишечные бактерии с психическим здоровьем.

Имея это в виду, возможно, неудивительно, что кишечные бактерии были связаны с рядом проблем психического здоровья, включая тревожные расстройства и депрессию.

В 2014 году, например, исследование, опубликованное в журнале Psychopharmacology , показало, что пребиотики - углеводы, способствующие развитию полезных бактерий в кишечнике, - могут быть эффективными для снижения стресса и беспокойства.

Для исследования 45 здоровых взрослых людей были рандомизированы для приема пребиотика или плацебо один раз в день в течение 3 недель.Затем все участники подвергались воздействию как отрицательных, так и положительных стимулов.

Команда обнаружила, что участники, получавшие пребиотик, с меньшей вероятностью обращали внимание на негативные стимулы, чем те, кто получал плацебо, что свидетельствует о меньшей тревожности в негативных ситуациях. У них также был более низкий уровень «гормона стресса» кортизола.

«Снова и снова мы слышим от пациентов, что они никогда не чувствовали депрессии или беспокойства, пока не начали испытывать проблемы с кишечником», - сказал ведущий автор исследования д-р.Кирстен Тиллиш, ведущий автор исследования. «Наше исследование показывает, что связь кишечника и мозга является улицей с двусторонним движением».

Аутизм

По оценкам, от аутизма страдает 1 из 68 детей в США. Хотя исследования связывают факторы окружающей среды, такие как загрязнение, и генетику, как потенциальные причины расстройства, исследователи все чаще обращают внимание на роль кишечных бактерий в его развитии.

В 2013 году исследование, проведенное учеными из Университета штата Аризона, показало, что дети с аутизмом обладают более низким уровнем трех типов кишечных бактерий - Prevotella , Coprococcus и Veillonellaceae - по сравнению с детьми, не страдающими этим заболеванием.

Более недавнее исследование, проведенное командой, показало, что концентрации определенных химических веществ, вырабатываемых кишечными бактериями, называемых метаболитами, в образцах фекалий детей с аутизмом отличаются от концентраций, обнаруженных в образцах фекалий детей, не страдающих этим заболеванием.

Это привело исследователей к предположению, что кишечные микробы изменяют метаболиты, связанные с коммуникацией между кишечником и мозгом, что мешает работе мозга.

Дальнейшее усиление связи между кишечными бактериями и аутизмом - это исследование 2013 года, опубликованное в Cell , которое обнаружило, что бактерия Bacteroides fragilis уменьшала симптомы аутизма у мышей.

Поскольку на микробиом кишечника влияет пища, которую мы едим, и окружающая среда, есть смысл в том, что есть способы сделать его более здоровым.

По данным клиники Майо, здоровая диета может способствовать присутствию полезных кишечных бактерий. Они отмечают, что употребление ферментированных продуктов, таких как мисо и квашеная капуста, увеличивает уровень ферментирующих бактерий в кишечнике. Кроме того, фрукты и овощи содержат волокна и сахар, которые могут улучшить здоровье кишечных бактерий.

Упражнения также могут быть ключом к увеличению разнообразия кишечных бактерий, согласно исследованию, опубликованному MNT в июне 2014 года.

В исследовании, опубликованном в журнале Gut , сравнивались кишечные бактерии 40 профессиональных игроков в регби с этим. двух контрольных групп. Они обнаружили, что у игроков в регби в кишечнике был гораздо более высокий уровень Akkermansiaceae - бактерии, которая была связана со сниженным риском ожирения.

В редакционной статье, связанной с исследованием, Dr.Джорджина Холд из Института медицинских наук Университета Абердина в Шотландии отметила, что более глубокое понимание способов улучшения здоровья с помощью кишечных бактерий имеет решающее значение:

«Поскольку продолжительность жизни продолжает увеличиваться, важно, чтобы мы понимали, как лучше всего для поддержания хорошего здоровья. Никогда это не было так актуально, как в отношении нашей постоянной микробиоты. Понимание сложной взаимосвязи между тем, что мы выбираем, уровнем активности и богатством кишечной микробиоты, имеет важное значение.

Целью должна быть разработка новых способов манипулирования полезными свойствами нашей микробиоты путем поиска способов интеграции полезных для здоровья свойств в современную жизнь ».

.

Определение, важность и использование в медицине

В человеческом теле обитают триллионы микробов или бактерий. Некоторые из них полезны, а некоторые вредны.

Для получения дополнительной подтвержденной исследованиями информации о микробиоме и его влиянии на ваше здоровье, пожалуйста, посетите наш специализированный центр.

Некоторые ученые подсчитали, что в организме в 10 раз больше микробных клеток, чем клеток человека, в то время как другие говорят, что соотношение может быть ближе к 1: 1.

Последние научные достижения в области генетики означают, что люди знают гораздо больше о микробах в организме.

Многие страны вложили много средств в исследования взаимодействий внутри экосистемы человеческого тела и их значения для здоровья и болезней.

Два термина «микробиота» и «микробиом» часто означают одно и то же и взаимозаменяемы. В этой статье мы расскажем о различиях между ними и о том, как они используются и как проводятся исследования в современной медицине.

Краткие сведения о микробиоте кишечника

  • Микробиота человека состоит из триллионов клеток, включая бактерии, вирусы и грибы.
  • Самые большие популяции микробов обитают в кишечнике. Другие популярные места обитания включают кожу и гениталии.
  • Микробные клетки и их генетический материал, микробиом, живут с людьми с рождения. Эти отношения жизненно важны для нормального здоровья.
  • Микроорганизмы, живущие в желудочно-кишечном тракте, составляют около 4 фунтов биомассы. У каждого человека есть уникальное сочетание видов.
  • Микробиота важна для питания, иммунитета и влияет на мозг и поведение.Это связано с рядом заболеваний, которые вызывают нарушение нормального баланса микробов.
Поделиться на PinterestМикробиота кишечника присутствует у людей с рождения и влияет на функции всего тела.

Микробиота человека состоит из множества бактерий, вирусов, грибов и других одноклеточных животных, обитающих в организме.

Микробиом - это название, данное всем генам внутри этих микробных клеток.

Каждый человек содержит от 10 до 100 триллионов микробных клеток в симбиотических отношениях.Это приносит пользу как микробам, так и их хозяевам, пока организм находится в здоровом состоянии. Оценки разнятся, но микробиота человека может составлять более 1000 различных видов микроорганизмов.

Существует множество проектов, пытающихся расшифровать геном человека путем секвенирования всех генов человека. Подобным образом микробиом подвергся интенсивным усилиям по раскрытию всей своей генетической информации.

Следующее видео о человеческой экосистеме, созданное Учебным центром генетических наук Университета Юты в Солт-Лейк-Сити, поможет создать картину этих тонких, но жизненно важных взаимоотношений.

Это хорошее введение в ряд сред обитания различных типов микробов в организме, включая различия между сухой средой предплечья и влажной и масляной средой подмышки.

Микробы в организме настолько малы, что составляют всего около 2–3 процентов от общей массы человеческого тела, несмотря на то, что они превосходят количество клеток. [S2]

Исследование 2012 года, опубликованное в журнале Nature проектом Human Microbiome Project. Консорциум обнаружил следующее:

  • Образцы микробных сообществ рта и стула особенно разнообразны.
  • Напротив, образцы из влагалища показывают особенно простые микробные сообщества.

Исследование продемонстрировало большое разнообразие микробиома человека в большой группе здоровых западных людей, но ставит вопросы для дальнейших исследований. Как популяции микробов внутри каждого из нас меняются на протяжении всей жизни, и являются ли модели колонизации полезными микробами такими же, как у болезнетворных микробов?

Микробиоту кишечника раньше называли микрофлорой кишечника.

Примерно в это же время, в 1996 году, доктор Родни Берг из отдела микробиологии и иммунологии Университета штата Луизиана написал о микробиоте кишечника, резюмируя ее «глубокое» значение.

«Аборигенная микрофлора желудочно-кишечного тракта оказывает глубокое влияние на анатомическое, физиологическое и иммунологическое развитие организма-хозяина», - написал доктор Берг в статье, опубликованной в журнале Trends in Microbiology.

В документе добавлено:

«Местная микрофлора стимулирует иммунную систему хозяина, чтобы быстрее реагировать на воздействие патогенов, и посредством бактериального антагонизма ингибирует колонизацию желудочно-кишечного тракта явными экзогенными патогенами».

Эти симбиотические отношения приносят пользу людям, и присутствие этой нормальной флоры включает микроорганизмы, которые настолько присутствуют в окружающей среде, что их можно найти практически у всех животных из одной среды обитания.

Однако эти естественные микробы также включают вредные бактерии, которые могут преодолевать защитные силы организма, отделяющие их от жизненно важных систем и органов. Примеры включают

Таким образом, в кишечнике есть полезные бактерии, а есть вредные бактерии, которые могут проникать в более широкие системы и вызывать местные инфекции желудочно-кишечного тракта. Эти инфекции включают пищевое отравление и другие заболевания желудочно-кишечного тракта, которые приводят к диарее и рвоте.

Микробиота кишечника содержит более 3 миллионов генов, что делает ее в 150 раз более генетически разнообразной, чем человеческое тело.

Микробиота кишечника каждого человека уникальна. Это может сильно повлиять на то, как человек борется с болезнями, переваривает пищу, и даже на его настроение и психологические процессы.

Микроорганизмы эволюционировали вместе с людьми и составляют неотъемлемую часть жизни, выполняя ряд жизненно важных функций.

Они влияют как на здоровье, так и на болезни, и исследования выявили связи между бактериальными популяциями, нормальными или нарушенными, и следующими заболеваниями:

Микробиом человека влияет на следующие четыре широкие области, важные для здоровья:

  • питание
  • иммунитет
  • поведение
  • заболевание

питание

Кишечные микробы не только поглощают энергию из пищи, но и помогают человеку усваивать питательные вещества.Кишечные бактерии помогают нам расщеплять сложные молекулы, например, в мясе и овощах. Без помощи кишечных бактерий растительная клетчатка не переваривается.

Кишечные микробы также могут использовать свою метаболическую активность, влияя на тягу к еде и чувство сытости.

Разнообразие микробиоты связано с разнообразием диеты. У молодых людей, пробующих самые разные продукты, наблюдается более разнообразная кишечная микробиота, чем у взрослых, которые придерживаются определенного режима питания.

Иммунитет

С момента рождения животное начинает строить свой микробиом.Люди приобретают свои первые микробы от входа в шейку матки по прибытии в мир.

Без этих ранних микробных гостей адаптивный иммунитет не существовал бы. Это жизненно важный защитный механизм, который учится реагировать на микробы после встречи с ними. Это позволяет быстрее и эффективнее реагировать на болезнетворные организмы.

Грызуны, полностью очищенные от микроорганизмов, проявляют ряд патологических эффектов, в том числе слаборазвитая иммунная система.

Микробиота также связана с аутоиммунными состояниями и аллергиями, которые с большей вероятностью могут развиться, если воздействие микробов нарушено на ранней стадии.

Поведение

Микробиота может влиять на мозг, который также участвует в пищеварении. Некоторые даже называют микробиоту кишечника «вторым мозгом».

Небольшие молекулы, высвобождаемые в результате деятельности кишечных бактерий, вызывают реакцию нервов в желудочно-кишечном тракте.

Исследователи также обнаружили связь между микробиомом кишечника и психологическими расстройствами, такими как депрессия и расстройство аутистического спектра (РАС).

Болезнь

Популяции бактерий в желудочно-кишечной системе позволили получить представление о состояниях кишечника, включая воспалительные заболевания кишечника (ВЗК), такие как болезнь Крона и язвенный колит. Низкое микробное разнообразие в кишечнике связано с ВЗК, а также с ожирением и диабетом 2 типа.

Состояние микробиоты кишечника связано с метаболическим синдромом. Изменение диеты за счет включения пребиотиков, пробиотиков и других добавок снизило эти факторы риска.

Кишечные микробы и их генетика влияют на энергетический баланс, развитие мозга и когнитивные функции. Продолжаются исследования того, как именно это происходит и как эти отношения могут быть использованы на благо человека.

Нарушение микробиоты антибиотиками может привести к заболеваниям, включая инфекции, которые становятся устойчивыми к антибиотикам.

Микробиота также играет важную роль в сопротивлении чрезмерному кишечному разрастанию популяций, занесенных извне, которые в противном случае могли бы вызвать заболевание - «хорошие» бактерии конкурируют с «плохими», а некоторые даже выделяют противовоспалительные соединения.

Поделиться на Pinterest Продолжаются исследования воздействия микробиоты кишечника на общее состояние здоровья.

Огромные инвестиции были вложены в исследования микробных популяций в организме и их генетики, изучающие связи со здоровьем и болезнями.

Национальные институты здравоохранения (NIH) в 2007 году запустили проект «Микробиом человека», исследовательский проект, целью которого является определение видов микробов, которые влияют на человека и их связь со здоровьем, путем создания больших общедоступных наборов данных генетических исследований.

Большинство микроорганизмов, живущих в организме человека, обнаружено в желудочно-кишечной системе, и именно здесь делаются самые новые открытия.

Последние разработки включают дальнейшее подтверждение способов введения нового штамма в существующую микробиоту, используя доступность питательных веществ, не влияя на общий баланс и функцию микробиома. Это открывает возможности для лечения пробиотиками и новых методов анализа состава микробиоты кишечника.

Морские водоросли использовались для контроля микробиоты кишечника нескольких мышей в этом исследовании.

Также недавно было проведено исследование того, как потенциальные патогены извне могут вторгаться в организм и как они связаны с кишечной микробиотой. Это поможет определить способы ограничения вторжения потенциально вредных микробов и их болезнетворных эффектов.

Микробиота кишечника становится краеугольным камнем профилактической медицины.

.

Смотрите также

MAXCACHE: 0.84MB/0.00054 sec