Блог
Микробы в кишечнике симптомы
Симптомы и лечение дисбактериоза кишечника
Закрыть- Болезни
- Инфекционные и паразитарные болезни
- Новообразования
- Болезни крови и кроветворных органов
- Болезни эндокринной системы
- Психические расстройства
- Болезни нервной системы
- Болезни глаза
- Болезни уха
- Болезни системы кровообращения
- Болезни органов дыхания
- Болезни органов пищеварения
- Болезни кожи
- Болезни костно-мышечной системы
- Болезни мочеполовой системы
- Беременность и роды
- Болезни плода и новорожденного
- Врожденные аномалии (пороки развития)
- Травмы и отравления
- Симптомы
- Системы кровообращения и дыхания
- Система пищеварения и брюшная полость
- Кожа и подкожная клетчатка
- Нервная и костно-мышечная системы
- Мочевая система
- Восприятие и поведение
- Речь и голос
- Общие симптомы и признаки
- Отклонения от нормы
- Диеты
- Снижение веса
- Лечебные
- Быстрые
- Для красоты и здоровья
- Разгрузочные дни
- От профессионалов
- Монодиеты
- Звездные
- На кашах
- Овощные
- Детокс-диеты
- Фруктовые
- Модные
- Для мужчин
- Набор веса
- Вегетарианство
- Национальные
- Лекарства
- Антибиотики
- Антисептики
- Биологически активные добавки
- Витамины
- Гинекологические
- Гормональные
- Дерматологические
- Диабетические
- Для глаз
- Для крови
- Для нервной системы
- Для печени
- Для повышения потенции
- Для полости рта
- Для похудения
- Для суставов
- Для ушей
- Желудочно-кишечные
- Кардиологические
- Контрацептивы
- Мочегонные
- Обезболивающие
- От аллергии
- От кашля
- От насморка
- Повышение иммунитета
- Противовирусные
- Противогрибковые
- Противомикробные
- Противоопухолевые
- Противопаразитарные
- Противопростудные
- Сердечно-сосудистые
- Урологические
- Другие лекарства
- Врачи
- Клиники
- Справочник
- Аллергология
- Анализы и диагностика
- Беременность
- Витамины
- Вредные привычки
- Геронтология (Старение)
- Дерматология
- Дети
- Женское здоровье
- Инфекция
- Контрацепция
- Косметология
- Народная медицина
- Обзоры заболеваний
- Обзоры лекарств
- Ортопедия и травматология
- Питание
- Пластическая хирургия
- Процедуры и операции
- Психология
- Роды и послеродовый период
- Сексология
- Стоматология
- Травы и продукты
- Трихология
- Другие статьи
- Словарь терминов
- [А] Абазия .. Ацидоз
- [Б] Базофилы .. Богатая тромбоцитами плазма
- [В] Вазопрессин .. Выкидыш
- [Г] Галлюциногены .. Грязи лечебные
- [Д] Деацетилазы гистонов .. Дофамин
- [Ж] Железы .. Жиры
- [И] Иммунитет .. Искусственная кома
- [К] Каверна .. Кумарин
- [Л] Лапароскоп .. Лучевая терапия
- [М] Макрофаги .. Мутация
- [Н]
Факты о воспалительном заболевании кишечника и микробиоме кишечника
Вот что вам нужно знать о воспалительных заболеваниях кишечника, болезни Крона и язвенном колите, а также о том, какое отношение микробы кишечника имеют к ремиссии и обострениям.
Болезнь Крона (CD) и язвенный колит (UC) относятся к семейству воспалительных заболеваний кишечника (IBD). Они поражают разные части пищеварительного тракта, но оба характеризуются длительным и хроническим воспалением, которое может вызвать необратимые повреждения.
Эти условия были впервые признаны в западных странах во время промышленной революции, и с тех пор IBD становится все более распространенным явлением в этих странах.
В последние годы он стал расти в развивающихся странах, в частности в Азии, где урбанизация стремительно развивается, а западный образ жизни становится все более популярным.
☝️ ОТКАЗ ОТ ОТВЕТСТВЕННОСТИ ☝️ Всегда консультируйтесь с врачом, если вы испытываете хроническое или продолжительное расстройство пищеварения.
Симптомы и риски воспалительного заболевания кишечника
Факторы риска язвенного колита и болезни Крона
Каковы симптомы обострения?
Вспышка характеризуется воспалением, которое повреждает слизистую оболочку пищеварительного тракта. Это вызывает поражения, которые могут превратиться в открытые язвы, которые заживают, оставляя рубцовую ткань.
| Болезнь | Площадь поражения вспышками |
| Болезнь Крона | Весь пищеварительный тракт, в основном тонкий кишечник |
| Язвенный колит | Толстая кишка, начинается от прямой кишки и движется внутрь |
Наиболее частые симптомы болезни Крона и симптомы язвенного колита совпадают.Всегда консультируйтесь с врачом, если вас беспокоит здоровье пищеварительной системы, особенно если вы испытываете хроническую боль, потерю веса и / или кровотечение.
Факторы, которые могут вызвать обострения, включают отсутствие лекарств от ВЗК, прием нестероидных противовоспалительных препаратов (НПВП, таких как аспирин и ибупрофен), антибиотики, стрессовые события и определенные виды пищи. Курение вызывает болезнь Крона, но не язвенный колит.
Есть ли лекарство от воспалительного заболевания кишечника?
От ВЗК нет лекарства, пациенты циклически проходят между обострениями разрушающего воспаления и ремиссией, которые являются периодами небольших проблем или отсутствия проблем.Однако есть лекарства для лечения симптомов. Достижение долговременной ремиссии путем выявления и предотвращения триггеров в сочетании с лекарствами - цель врачей.
☝️ TIP ☝️ Атлас биомедицинских тестов позволяет оценить влияние кишечных микробов и генов на язвенный колит и болезнь Крона.
Микробиом кишечника при болезни Крона
| Пациенты с болезнью Крона имеют несбалансированные микробные сообщества кишечника |
Болезнь Крона может поражать любую часть пищеварительной системы.Он вызывает повреждение участков слизистой оболочки кишечника, что приводит к нарушению всасывания питательных веществ из пищи. Чаще всего поражается тонкий кишечник, и поражения могут проникать в каждый слой слизистой оболочки кишечника.
Исследования показывают, что пациенты с болезнью Крона страдают дисбактериозом. Это означает, что в составе их кишечных микробов наблюдаются заметные негативные изменения. Люди с болезнью Крона, как правило, имеют более низкий уровень Faecalibacterium prausnitzii , полезных бактерий, защищающих кишечник от воспалений.
.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.
Согласно данным Gut Microbiota Worldwatch - информационной службы, созданной Отделом кишечной микробиоты и здоровья Европейского общества нейрогастроэнтерологии и моторики, членом 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, включая 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 группа беременных мышей была также инокулирована бактерией Enterococcus fecium , выделенной из грудного молока человека.Мышей родили путем кесарева сечения за 1 день до предполагаемой даты родов, и у них был исследован меконий. Исследователи идентифицировали в их кале E. fecium , но в меконии контрольной группы не было обнаружено никаких следов.
«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. прошлый год.
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, в возрасте 1 года. 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 нашу тяжесть.
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, направленного 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 при стимулировании сжиганием калорий и белого 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 , было 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 изучения.
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, которые обладали 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 значительно лучше работают 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 выздоровления 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 нейрохимические вещества, отвечающие 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, которые стимулируют развитие 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 команды показало, что концентрации определенных химических веществ, вырабатываемых кишечными бактериями - называемых метаболитами - в образцах фекалий детей с аутизмом, отличались от концентраций, обнаруженных в образцах фекалий детей без заболевания.
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 ».
Почему микробиом кишечника так важен для вашего здоровья
Ваше тело наполнено триллионами бактерий, вирусов и грибков. Все вместе они известны как микробиом.
Хотя некоторые бактерии связаны с болезнями, другие на самом деле чрезвычайно важны для вашей иммунной системы, сердца, веса и многих других аспектов здоровья.
Эта статья служит руководством по микробиому кишечника и объясняет, почему он так важен для вашего здоровья.
Что такое микробиом кишечника?
Бактерии, вирусы, грибы и другие микроскопические живые существа называются для краткости микроорганизмами или микробами.
Триллионы этих микробов существуют в основном в кишечнике и на коже.
Большинство микробов в кишечнике находится в «кармане» толстой кишки, называемом слепой кишкой, и они называются микробиомом кишечника.
Хотя внутри вас живет множество различных типов микробов, бактерии наиболее изучены.
Фактически, в вашем теле больше бактериальных клеток, чем человеческих клеток. В вашем теле примерно 40 триллионов бактериальных клеток и всего 30 триллионов клеток человека.Это означает, что вы больше бактерий, чем людей (1, 2).
Более того, в микробиоме кишечника человека насчитывается до 1000 видов бактерий, и каждый из них играет свою роль в вашем организме. Большинство из них чрезвычайно важны для вашего здоровья, а другие могут вызывать заболевания (3).
В совокупности эти микробы могут весить до 2–5 фунтов (1–2 кг), что примерно соответствует весу вашего мозга. Вместе они функционируют как дополнительный орган в вашем теле и играют огромную роль в вашем здоровье.
Описание:Микробиом кишечника - это все микробы в кишечнике, которые действуют как еще один орган, имеющий решающее значение для вашего здоровья.
Как это влияет на ваше тело?
Люди эволюционировали, чтобы жить с микробами миллионы лет.
За это время микробы научились играть очень важную роль в организме человека. Фактически, без микробиома кишечника выжить было бы очень трудно.
Микробиом кишечника начинает влиять на ваше тело в момент вашего рождения.
Вы впервые подвергаетесь воздействию микробов, когда проходите через родовые пути матери. Однако новые данные свидетельствуют о том, что младенцы могут контактировать с некоторыми микробами в утробе матери (4, 5, 6).
По мере роста микробиом кишечника начинает диверсифицироваться, что означает, что он начинает содержать множество различных видов микробов. Считается, что более высокое разнообразие микробиома полезно для вашего здоровья (7).
Интересно, что еда, которую вы едите, влияет на разнообразие кишечных бактерий.
По мере роста вашего микробиома он влияет на ваше тело различными способами, в том числе:
- Переваривание грудного молока: Некоторые из бактерий, которые впервые начинают расти в кишечнике ребенка, называются бифидобактериями . Они переваривают полезные сахара в грудном молоке, которые важны для роста (8, 9, 10).
- Переваривание клетчатки: Определенные бактерии переваривают клетчатку, производя короткоцепочечные жирные кислоты, которые важны для здоровья кишечника. Клетчатка может помочь предотвратить увеличение веса, диабет, сердечные заболевания и риск рака (11, 12, 13, 14, 15, 16, 17).
- Помогая контролировать вашу иммунную систему: Микробиом кишечника также контролирует работу вашей иммунной системы. Взаимодействуя с иммунными клетками, микробиом кишечника может контролировать реакцию вашего организма на инфекцию (18, 19).
- Помогая контролировать здоровье мозга: Новое исследование показывает, что микробиом кишечника также может влиять на центральную нервную систему, которая контролирует функцию мозга (20).
Таким образом, микробиом кишечника может влиять на ключевые функции организма и на ваше здоровье различными способами.
Краткое описание:Микробиом кишечника влияет на организм с рождения и на протяжении всей жизни, контролируя переваривание пищи, иммунную систему, центральную нервную систему и другие процессы в организме.
Микробиом кишечника может влиять на ваш вес
В вашем кишечнике обитают тысячи различных типов бактерий, большинство из которых приносит пользу вашему здоровью.
Однако наличие слишком большого количества нездоровых микробов может привести к болезням.
Дисбаланс между здоровыми и нездоровыми микробами иногда называют дисбактериозом кишечника, и он может способствовать увеличению веса (21).
Несколько известных исследований показали, что микробиом кишечника полностью отличался у однояйцевых близнецов, один из которых страдал ожирением, а другой был здоров. Это продемонстрировало, что различия в микробиоме не были генетическими (22, 23).
Интересно, что в одном исследовании, когда микробиом тучного близнеца был передан мышам, они набрали больше веса, чем те, которые получили микробиом худого близнеца, несмотря на то, что обе группы придерживались одинаковой диеты (22).
Эти исследования показывают, что дисбиоз микробиома может играть роль в увеличении веса.
К счастью, пробиотики полезны для здорового микробиома и могут помочь с потерей веса. Тем не менее, исследования показывают, что влияние пробиотиков на потерю веса, вероятно, довольно невелико: люди теряют менее 2,2 фунта (1 кг) (24).
Резюме:Дисбиоз кишечника может привести к увеличению веса, но пробиотики потенциально могут восстановить здоровье кишечника и помочь снизить вес.
Микробиом также может влиять на здоровье кишечника и может играть роль в кишечных заболеваниях, таких как синдром раздраженного кишечника (СРК) и воспалительное заболевание кишечника (ВЗК) (25, 26, 27).
Вздутие живота, спазмы и боли в животе, которые испытывают люди с СРК, могут быть вызваны дисбактериозом кишечника. Это связано с тем, что микробы производят много газа и других химических веществ, которые вызывают симптомы кишечного дискомфорта (28).
Однако некоторые здоровые бактерии в микробиоме также могут улучшить здоровье кишечника.
Определенные бифидобактерии и лактобациллы , которые содержатся в пробиотиках и йогурте, могут помочь закрыть промежутки между клетками кишечника и предотвратить синдром дырявой кишки.
Эти виды также могут предотвращать прилипание болезнетворных бактерий к стенке кишечника (29, 30).
Фактически, прием некоторых пробиотиков, содержащих бифидобактерий и лактобактерий , может уменьшить симптомы СРК (31).
Резюме:Здоровый микробиом кишечника контролирует его здоровье, взаимодействуя с клетками кишечника, переваривая определенные продукты и предотвращая прилипание болезнетворных бактерий к стенкам кишечника.
Микробиом кишечника может способствовать здоровью сердца
Интересно, что микробиом кишечника может даже влиять на здоровье сердца (32).
Недавнее исследование с участием 1500 человек показало, что микробиом кишечника играет важную роль в обеспечении «хорошего» холестерина ЛПВП и триглицеридов (33).
Некоторые нездоровые виды микробиома кишечника также могут способствовать развитию сердечных заболеваний, производя N-оксид триметиламина (ТМАО).
ТМАО - это химическое вещество, которое способствует закупорке артерий, что может привести к сердечным приступам или инсульту.
Определенные бактерии в микробиоме превращают холин и L-карнитин, оба из которых являются питательными веществами, содержащимися в красном мясе и других источниках пищи животного происхождения, в ТМАО, потенциально увеличивая факторы риска сердечных заболеваний (34, 35, 36).
Однако другие бактерии в микробиоме кишечника, особенно Lactobacilli , могут помочь снизить уровень холестерина при приеме в качестве пробиотика (37).
Резюме:Определенные бактерии в микробиоме кишечника могут производить химические вещества, которые могут блокировать артерии и приводить к сердечным заболеваниям.Однако пробиотики могут помочь снизить уровень холестерина и риск сердечных заболеваний.
Может помочь контролировать уровень сахара в крови и снизить риск диабета
Микробиом кишечника также может помочь контролировать уровень сахара в крови, что может повлиять на риск диабета 1 и 2 типа.
В одном недавнем исследовании было изучено 33 ребенка с генетически высоким риском развития диабета 1 типа.
Было обнаружено, что разнообразие микробиома внезапно упало еще до развития диабета 1 типа.Также было обнаружено, что уровни ряда нездоровых видов бактерий увеличивались непосредственно перед началом диабета 1 типа (38).
Другое исследование показало, что даже когда люди ели одни и те же продукты, уровень сахара в их крови может сильно различаться. Это может быть связано с типом бактерий в кишечнике (39).
Резюме:Микробиом кишечника играет роль в контроле уровня сахара в крови, а также может повлиять на возникновение диабета 1 типа у детей.
Это может повлиять на здоровье мозга
Микробиом кишечника может даже принести пользу здоровью мозга несколькими способами.
Во-первых, некоторые виды бактерий могут способствовать выработке в мозгу химических веществ, называемых нейротрансмиттерами. Например, серотонин - нейромедиатор антидепрессанта, который в основном вырабатывается в кишечнике (40, 41).
Во-вторых, кишечник физически связан с мозгом через миллионы нервов.
Таким образом, микробиом кишечника также может влиять на здоровье мозга, помогая контролировать сообщения, которые отправляются в мозг через эти нервы (42, 43).
Ряд исследований показал, что люди с различными психологическими расстройствами имеют разные виды бактерий в кишечнике по сравнению со здоровыми людьми.Это говорит о том, что микробиом кишечника может влиять на здоровье мозга (44, 45).
Однако неясно, связано ли это просто с различными диетическими привычками и образом жизни.
Небольшое количество исследований также показало, что некоторые пробиотики могут улучшить симптомы депрессии и других психических расстройств (46, 47).
Резюме:Микробиом кишечника может влиять на здоровье мозга, вырабатывая химические вещества мозга и взаимодействуя с нервами, которые соединяются с мозгом.
Как улучшить микробиом кишечника?
Есть много способов улучшить микробиом кишечника, в том числе:
- Ешьте разнообразную пищу: Это может привести к разнообразию микробиома, что является показателем хорошего здоровья кишечника. В частности, бобовые, фасоль и фрукты содержат много клетчатки и могут способствовать росту здоровых бифидобактерий (48, 49, 50, 51).
- Ешьте ферментированные продукты: Ферментированные продукты, такие как йогурт, квашеная капуста и кефир, содержат полезные бактерии, в основном лактобациллы , и могут уменьшить количество болезнетворных микроорганизмов в кишечнике (52).
- Ограничьте потребление искусственных подсластителей: Некоторые данные показали, что искусственные подсластители, такие как аспартам, повышают уровень сахара в крови, стимулируя рост нездоровых бактерий, таких как Enterobacteriaceae , в микробиоме кишечника (53).
- Ешьте продукты с пребиотиками: Пребиотики - это тип клетчатки, которая стимулирует рост здоровых бактерий. Продукты, богатые пребиотиками, включают артишоки, бананы, спаржу, овес и яблоки (54).
- Кормление грудью не менее шести месяцев: Кормление грудью очень важно для развития микробиома кишечника.Дети, находящиеся на грудном вскармливании не менее шести месяцев, содержат более полезные бифидобактерии , чем дети, находящиеся на искусственном вскармливании (55).
- Ешьте цельнозерновые продукты: Цельные зерна содержат много клетчатки и полезных углеводов, таких как бета-глюкан, которые перевариваются кишечными бактериями, улучшая вес, повышая риск рака, диабета и других заболеваний (56, 57).
- Попробуйте растительную диету: Вегетарианская диета может помочь снизить уровень болезнетворных бактерий, таких как E. coli , а также воспаления и холестерина (58, 59).
- Ешьте продукты, богатые полифенолами: Полифенолы - это растительные соединения, содержащиеся в красном вине, зеленом чае, темном шоколаде, оливковом масле и цельнозерновых продуктах. Они расщепляются микробиомом, чтобы стимулировать здоровый рост бактерий (60, 61).
- Примите пробиотическую добавку: Пробиотики - это живые бактерии, которые могут помочь восстановить здоровое состояние кишечника после дисбактериоза. Они делают это, «заселяя» его здоровыми микробами (62).
- Принимайте антибиотики только при необходимости: Антибиотики убивают множество плохих и хороших бактерий в микробиоме кишечника, что может способствовать увеличению веса и устойчивости к антибиотикам.Таким образом, принимайте антибиотики только в случае медицинской необходимости (63).
Краткое описание:Употребление разнообразных продуктов с высоким содержанием клетчатки и ферментированных продуктов поддерживает здоровый микробиом. Также могут быть полезны пробиотики и ограниченное количество антибиотиков.
Микробиом кишечника состоит из триллионов бактерий, грибов и других микробов.
Микробиом кишечника играет очень важную роль в вашем здоровье, помогая контролировать пищеварение и принося пользу вашей иммунной системе и многим другим аспектам здоровья.
Дисбаланс нездоровых и здоровых микробов в кишечнике может способствовать увеличению веса, высокому уровню сахара в крови, высокому холестерину и другим нарушениям.
Чтобы помочь поддержать рост здоровых микробов в кишечнике, ешьте самые разные фрукты, овощи, цельнозерновые и ферментированные продукты.
.Микробиом кишечника: новая система органов в организме
1. Введение
Определенные микроорганизмы обладают уникальной способностью заселять желудочно-кишечный тракт человека и поэтому их обычно называют кишечной микробиотой. Микробиота кишечника всегда непатологична, и, следовательно, иммунная система не срабатывает из-за их присутствия. Люди эволюционировали вместе с огромным количеством видов кишечных микробов, которые предлагают хозяину определенные преимущества, играя важную роль в предотвращении их патогенной активности [1].Помимо метаболических преимуществ, симбиотические бактерии приносят пользу хозяину с помощью различных функций, таких как усиление иммунного гомеостаза и подавление колонизации другими патогенными микроорганизмами. Способность симбиотических бактерий подавлять колонизацию патогенов, особенно в кишечнике, опосредуется несколькими механизмами, включая прямое уничтожение патогена, конкуренцию за ограниченные питательные вещества и усиление иммунных ответов [2]. Микроорганизмы кишечника также эволюционировали совместно и имеют сильные связи и связи друг с другом.В этом эволюционном процессе стойкие и стойкие члены этой микрофлоры становятся более компетентными во время тревожных воздействий и, таким образом, становятся важными для здоровья человека [3]. Определенный состав микробиома человека варьируется у разных людей [4], особенно у худых и полных людей. На микробиом также влияют диетические модификации, адаптированные для похудания [5]. Изучение метаболических профилей детской микробиоты человека показало, что прием, хранение и переваривание пищевых липидов явно регулируются микробиомом [6, 7].
Микробные сообщества кишечника человека представляют собой смесь микроорганизмов. Классы микробов, составляющих сообщества микробиома кишечника, различаются между хозяевами. Различие объясняется такими факторами, как неспособность микроорганизма мигрировать между разными хозяевами, интенсивные условия окружающей среды внутри и вне кишечника хозяина и несогласованность хозяина с точки зрения генотипа, диеты и истории колонизации [8]. Совместная эволюция людей и их симбиотических микроорганизмов создала двусторонние взаимодействия, которые важны для здоровья человека, и любые генетические или экологические изменения в этом двустороннем взаимодействии могут привести к патологическим состояниям, таким как инфекция [8].Сообщества кишечных микробов важны для различных функций хозяина, включая метаболизм, фертильность, развитие, иммунитет и даже антиоксидантную активность, которая способствует здоровью и приспособленности хозяина [9, 10, 11, 12]. Микробиом кишечника имеет гораздо большее генетическое разнообразие по сравнению с геномом хозяина, например, геном человека состоит из 20-25 000 генов, тогда как микробиом, населяющий тело, оценивается в триллионы. Почти 10 10 микроорганизмов проникают в организм человека ежедневно, и с развитием совместной эволюции кишечных микробов у людей способность микробов обмениваться своими генами и связанные с этим функции с окружающей средой являются одними из основных факторов, ведущих к адаптации хозяина.Таким образом, модель «хологенома» оценивает геномы хозяина и его микробов как единое целое в ассортименте [13, 14]. Признано, что совместная эволюция хозяина-симбионта отвечает за основные биологические аспекты. В этой главе мы стремимся обсудить важность микробиомов кишечника как новой системы органов из-за их связи с генетикой и их роли в заболевании и состоянии здоровья хозяина. Более того, обсуждается участие этих микробиомов в формировании общего состояния здоровья и построении симбиотических отношений с их видами-хозяевами, а также совместная эволюция кишечных микробов с человеческим телом.
2. Наследование микробиома
2.1 Микробиом
Микробиом - это сообщество микробов, коллективно обитающих в выбранной среде обитания. Люди, животные, растительность, почвы, океаны или даже здания имеют свой собственный специфический микробиом [15].
2.2 Генетика хозяина и микробиом кишечника
Среда кишечника человека чрезвычайно сложна с уникальной экологией, которая включает триллион микробиоты с массой примерно 1,5 кг. Используя генетические методы, такие как секвенирование 16S, в кишечнике было идентифицировано 1000 микроорганизмов, из которых прибл.200 (0,5%), определяющих ядро микробиома кишечника [16]. Эти бактерии защищают эпителиальные клетки кишечника от внешних патогенов. Они также помогают расщеплять неперевариваемые пищевые полисахариды в кишечнике и, таким образом, поставляют быструю цепочку жирных кислот, включая ацетат, бутират и пропионат, которые служат в качестве жизненно важных метаболитов для прямого источника энергии эпителиальных клеток кишечника, предотвращения инсулинорезистентности и модуляторов. секреции инсулина [17] (рис. 1).
Рисунок 1.
Основной микробиом человека.
Генетический состав людей практически идентичен, но небольшие различия в ДНК приводят к замечательному фенотипическому ассортименту в человеческой популяции. Триллионы микробов населяют наши тела и создают сложные адаптивные экосистемы, зависящие от среды обитания организма, которые точно настроены на часто меняющуюся физиологию хозяина [18]. Здоровое «функциональное ядро» на самом деле является дополнением метаболических и других молекулярных функций, которые выполняются микробиомом в конкретной среде обитания, но не обязательно выполняются одними и теми же организмами у разных людей [19].
2.3 Унаследованные микробиомы
Желудочно-кишечный тракт (ЖКТ) человека заселен огромным разнообразием микробных популяций, которые можно рассматривать как сложный полигенетический признак, который взаимодействует и эволюционирует совместно с генетической средой хозяина [20, 21, 22]. Ранее считалось, что плод живет в среде, свободной от микробов, в материнской утробе, и кишечная микробиота передается ребенку из родовых путей и тела матери только посредством горизонтальной передачи [23].Но передовые исследования показали, что микробиота также вертикально передается младенцам от их матерей [24]. Присутствие микробов в меконии младенцев, рожденных путем кесарева сечения, наглядно демонстрирует, что микробы кишечника появляются не только после рождения [25, 26]. Более того, наличие большого количества микробов в пуповинной крови недоношенных детей и в околоплодных водах подтверждает выводы о том, что плод в утробе матери не является полностью стерильным [27, 28]. Многие виды кишечных бактерий являются общими для всех видов млекопитающих.Микробиомы мышей демонстрируют высокую достоверность на протяжении поколений и подтверждают внутреннее значение этих микроорганизмов для здоровья.
2.4 Взаимосвязь окружающей среды в формировании микробиома
Как упоминалось выше, состав микробиома кишечника человека определяется множеством факторов, таких как генетика, диета, окружающая среда и образ жизни. Несколько исследований указывают на более сильный вклад факторов окружающей среды в формирование микробного состава кишечника по сравнению с генетическим фактором [29].Также было высказано предположение, что микробное разнообразие кишечника влияет на точность прогноза некоторых человеческих черт, включая проблемы с глюкозой и ожирением, по сравнению с различными моделями животных, которые используют только генетические факторы хозяина и факторы окружающей среды [30].
2.5 Коэволюция и ко-дифференциация взаимодействия микробов-хозяев при исследовании новых мишеней для лекарств
Горизонтальный перенос генов (HGT), геномный и метагеномический подходы являются возможными подходами к идентификации мишеней для лекарств, которые также могут рассматриваться как свидетельство совместной эволюции хозяев и их симбионтов.Симбионты обладают способностью выполнять многие метаболические процессы, включая ферментацию пищевых углеводов, метаболизм лекарств, антимикробную защиту и иммуномодуляцию, что в первую очередь связано с наличием в их геноме генов, которые отсутствуют в геномах млекопитающих. Таким образом, механизмы горизонтального переноса генов являются потенциальными мишенями для открытия лекарств, что становится более очевидным с использованием гнотобиотиков (стерильных животных) в экспериментальных испытаниях, чтобы раскрыть микробную функцию в сложной микросреде ЖКТ и изучить, как пероральные препараты влияют на кишечник. микробная экология в долгосрочной перспективе.ГПГ приобрела огромный интерес в области медицины, поскольку способствует распространению генов устойчивости к антибиотикам, а также может привести к тому, что близкородственные штаммы микробов резко отличаются по клиническим параметрам [31]. Генетическая изменчивость кишечных микробов может запускать производство метаболитов, но также может вызывать изменения в геноме хозяина, которые могут увеличивать поглощение метаболитов или препятствовать их дальнейшему синтезу. Совместная эволюция может привести к совместной дифференциации, поскольку постоянная ассоциация линии хозяина и симбионта может привести к диверсификации [32].Ко-дифференцировка коррелирует сходство микробного симбионта и хозяина [33, 34], которое может быть распространено на все микробное сообщество, которое вертикально передается от хозяина к потомству. В ходе видообразования микробные сообщества дифференцируются как зеркало для филогении хозяина (такая ситуация может быть ожидаема у хозяев, у которых родители иммунизируют свое потомство микробной кликой, например, мать медведя-коалы прививает «папу» с падением, чтобы вывести детенышей из молока. к диете из листьев эвкалипта) [35].Микробиом фекалий здоровых людей является зеркалом микробиома дистального отдела кишечника, который очень богат генами, участвующими в синтезе витаминов, расщеплении питательных веществ и метаболизме ксенобиотиков, по сравнению с уже секвенированным геномом человека и геномом микробов [4]. Присутствие конъюгированных транспозонов в микробиоме кишечника - еще один важный источник горизонтального переноса генов у бактерий [36]. HGT участвует не только в распространении генов устойчивости к антибиотикам, но и как источник клинического ответа близкородственных штаммов микробов Salmonella enterica [37], таких как островки патогенности секреторной системы типа III, кодируемые SPI-I и SPI- II (гены вирулентности присутствуют на островах патогенности и играют ключевую роль в патогенезе инфекций Salmonella через инвазию в клетку-хозяин.В настоящее время исследовано 12 островов патогенности Salmonella по общим мотивам) [38].
Новые стратегии в области открытия лекарств преследуются путем нацеливания на горизонтальный перенос генов, участвующих в устойчивости к антибиотикам [39], а также вирулентности [40]. Нацеливание на факторы вирулентности с помощью ингибиторов сальмонеллеза наносит меньший ущерб местным микробам по сравнению с традиционной терапией антибиотиками, меньшее избирательное давление для эволюции и передачи устойчивости и может быть более эффективным против дивергентных организмов, которые приобрели определенный фактор вирулентности в результате ГПГ.Геномные островки, которые являются хорошим источником генов и систем переноса генов, также подвергаются воздействию низкомолекулярных ингибиторов, которые вводятся совместно с антибиотиками для предотвращения факторов резистентности посредством направленного патогенеза во время терапии [41].
2.5.1 Совместная эволюция переносчиков лекарств в организме хозяина и микробов
Было установлено, что большинство молекул, обладающих физиологическими или фармакологическими характеристиками, транспортируются в клетки или из них посредством транспортировки белков, а не посредством пассивного транспорта. механизм, при котором молекулы лекарств пересекают клеточные мембраны через переносчики растворенных веществ, которые уже участвуют в перемещении различных метаболических промежуточных молекул по каналам.У человека присутствует более 1000 различных типов транспортных белков (переносчиков) [42], включая переносчики растворенных веществ (SLC) и переносчики АТФ-связывающих кассет (ABC), участвующие в транспорте широкого спектра субстратов [43].
Человеческий кишечный пептидный транспортер 1 (hPepT1), принадлежащий к семейству протон-связанных олигопептидных транспортеров (POT), который также известен как растворенный переносчик 15A (SLC15A), присутствует в энтероцитах, PepT2 (олигопептидный транспортер 2, SLC15A2) в почках , PHT1 (пептидный переносчик гистидина 1, SLC15A4) в головном мозге и PHT2 (пептидный переносчик гистидина 2, SLC15A3), расположенный в селезенке, легких и тимусе.И hPepT1, и PepT2 опосредуют транспорт ди- / трипептидов и широкого спектра пептидомиметиков в организмах, тогда как PHT1 и PHT2 опосредуют транслокацию гистидина и некоторых выбранных ди- и трипептидов [44]. HPepT1, переносчик олигопептидов 1, расположенный в энтероцистах тонкого кишечника, имеет низкое сродство и высокую емкость белка-переносчика для транспортировки 400-800 различных дипептидов и трипептидов, а также таких препаратов, как ACE'1 (эналаприл) и противовирусные препараты (ацикловир) [45] .HPepT1 также обнаружен у микробов, таких как Escherichia coli , проживающих в кишечнике [46, 47] для поглощения аминокислот и на каналах внешней мембраны микробов (OmpC и OmpF), присутствующих в E coli [48] S. typhi [49] и H. influenza для поглощения небольших и гидрофильных питательных веществ с молекулярной массой ниже 600 кДа [50, 51].
Пассивные механизмы диффузии и вторичного транспорта в бактериях могут включать поглощение лекарственного средства бактериальной цитоплазмой [52, 53].Во внутренней мембране E.coli , четыре транспортера белка (PTR), а именно YdgR или пермеаза A (DtpA), YjdL, YhiP и YbgH, были охарактеризованы как члены семейства, принадлежащие к POT. Среди этих пептидных переносчиков DtpA опосредует транспорт дипептидов и трипептидов, тем самым проявляя пептидную селективность, очень похожую на человеческий переносчик олигопептидов (hPepT1) в кишечных энтероцитах [54, 55]. Эти результаты подчеркивают возможность модификации физиологического состояния человека путем косвенного изменения микробиома с помощью лекарств [56].
3. Связь микробиома с болезнями
Как описано выше, микроорганизмы, присутствующие в кишечнике живых организмов, способствуют здоровью или вызывают заболевания этих организмов, взаимодействуя с их иммунной системой. Микробиом развивается при рождении в соответствии с взаимодействием с хозяином, но позже он развивается и изменяется под воздействием окружающих факторов, таких как окружающая среда и диета. Считается, что вариабельность генетической экспрессии у разных людей связана с различным микробным составом [57].Генотип хозяина влияет на состав кишечных микробов. Даже мутация одного гена может вызвать изменение структуры кишечной микробиоты. Точный механизм ассоциации между кишечными микробами и генотипом хозяина до сих пор неизвестен. Бифидобактерии являются широко распространенными полезными бактериями в микробиоме кишечника и связаны с неперсистентным генотипом лактазы. Этот генотип отвечает за синтез фермента лактазы, который помогает переваривать лактозу, присутствующую в молоке.Отсутствие этого фермента приводит к непереносимости лактозы у разных организмов. Поэтому важно исследовать восприимчивость к различным основным патологическим состояниям, изучая связь микробиомов с генотипом и факторами окружающей среды, которые различаются в разных популяциях человека [58].
Различные исследования показали, что метаболические нарушения в значительной степени врожденные и связаны с разными микробиомами. Например, микробиомы кишечника связаны с метаболическими нарушениями и ожирением [59].
3.1 Кишечные микробы и заболевания ЖКТ в диете. Дисбиоз, вероятно, нарушит нормальную микробиоту кишечника и появление патобионтов, а также выработку метаболитов, которые могут быть опасны для хозяина или могут нарушить регуляцию полезных метаболитов микробного происхождения.Микробный симбиоз играет важную роль в развитии многих заболеваний [60], таких как желудочно-кишечные заболевания [61, 62], инфекции [63], нарушения обмена веществ, заболевания печени [64], аутоиммунные заболевания [65], психические или психологические заболевания. болезни [66] и респираторные заболевания [67]. 3.1.1 Воспалительное заболевание кишечника
Воспалительное заболевание кишечника (ВЗК), которое включает болезнь Крона (БК) и язвенный колит (ЯК), в течение довольно долгого времени считалось реакцией хозяина на микробиоту кишечника.CD представляет собой хроническое воспаление ЖКТ (вовлекающее любую часть от рта до ануса) с идиопатической этиологией, в то время как ЯК представляет собой хроническое воспаление толстой кишки ЖКТ без известной причины. В последние годы были изучены многочисленные аспекты связи микробиоты с ВЗК. Около 10–20% взрослых и подростков во всем мире страдают от ВЗК [68]. Точная причина ВЗК не установлена, но считается, что это многофакторное заболевание. Предполагается, что воспаление, инфекция, висцеральная гиперчувствительность, иммунитет, генетические факторы, моторная дисфункция ЖКТ, а также психопатологические факторы играют роль в его развитии [69].Более того, аномальная микробиота кишечника была замечена у пациентов с ВЗК и у животных с воспалительными заболеваниями кишечника [70, 71, 72, 73]. Некоторые метаболически активные анаэробные бактерии в толстой кишке и терминальной части подвздошной кишки взаимодействуют с иммунной системой эпителия и слизистой оболочки кишечника хозяина. Непрерывная стимуляция этих микробных антигенов способствует патогенным иммунным ответам и может вызвать дефекты барьерных функций слизистого слоя за счет уничтожения некоторых полезных бактерий или иммунной дисрегуляции, что, как следствие, приводит к ЯК и БК.Более того, нарушение структуры и функции микробиоты при воспалительном заболевании кишечника усиливает иммунный ответ хозяина, вызывая дисфункцию эпителия и повышенную проницаемость слизистого слоя кишечника [74].
Трудно идентифицировать единственный фактор, ответственный за ВЗК; однако несколько наблюдений продемонстрировали изменение микробного состава кишечника у пациентов с ВЗК, как БК, так и ЯК [70]. Несмотря на то, что микробиота кишечника была признана ответственной за развитие ВЗК у непредрасположенных хозяев, многочисленные исследования выявили высокий уровень патогенных бактерий E.coli при биопсии подвздошной кишки пациентов с БК [74]. Mycobacterium avium подвид paratuberculosis - еще один вид бактерий, который обычно связывают с этиологией CD [75]. Кроме того, у пациентов с ВЗК было показано, что большое количество Enterobacteriaceae и снижение количества Faecalibacterium prausnitzii связаны с CD, ограниченным подвздошной кишкой [76]. Однако пока не ясно, являются ли связанные с ВЗК изменения микробиоты кишечника причиной или следствием заболевания.
3.1.2 Рак желудка
Что касается рака желудка, то хроническое воспаление, связанное с H. pylori , рассматривается как фактор риска, и ВОЗ классифицировала H. pylori как канцероген класса I. Приблизительно в 660 000 новых случаев рака желудка ежегодно инфекция H. pylori определяется как основная причина, приводящая к потере продуцирующих кислоту париетальных клеток и, таким образом, вызывая атрофию желудка, метаплазию, дисплазию и, наконец, образование карциномы. [77].Устранение H. pylori перед хроническим атрофическим гастритом может защитить от рака желудка [78]. Риск возникновения рака может быть идентифицирован с филогенетическим источником штамма H. pylori , реакцией хозяина и коммуникацией хозяин-микроорганизм [79, 80].
3.1.3 Колоректальный рак
Во всем мире колоректальный рак (CRC) является четвертой по частоте причиной смерти, связанной с раком [81]. Как и другие виды рака, CRC - сложное заболевание, связанное с экологическими и генетическими факторами.Текущие исследования показали, что микробиота кишечника играет роль в слиянии этих факторов, вероятно, через формирование среды, способствующей развитию опухоли.
В некоторых исследованиях с использованием модели аденоматозного полипоза кишечной палочки (APC) на мышах, свободных от микробов, было выявлено значительно меньшее количество случаев опухоли толстой кишки и более низкая опухолевая нагрузка по сравнению с нормально выращенными мышами. Другие различные фенотипы CRC, такие как кровотечение из прямой кишки и дефицит железа, также были показаны с инвазией воспалительных клеток, возникающих из-за дисфункции кишечного эпителиального барьера.Следовательно, кажется, что микробиом и факторы хозяина (например, возраст и генетическая предрасположенность) важны для роста и прогрессирования CRC [82].
3.2 Роль кишечной микробиоты в сердечно-сосудистых заболеваниях
Сердечно-сосудистые и метаболические расстройства вместе известны как кардиометаболические заболевания и связаны с высокой заболеваемостью и смертностью наряду со значительными расходами на здравоохранение [83]. Полученные из кишечника и эндогенно продуцируемые эндотоксины, включая индоксилсульфат, пара -крезилсульфат и липополисахариды, участвуют в развитии патологических состояний от атеросклероза до сердечно-почечной недостаточности или дисфункции [84, 85].Кроме того, развитие некоторых сложных метаболических нарушений, включая инсулинорезистентность и ожирение, также связано с различиями в составе микробиоты кишечника [86]. Метаболиты L-карнитин, холин и фосфатидилхолин метаболизируются кишечной микробиотой с образованием ТМА (триметиламина), который затем подвергается окислению в печени с образованием проатерогенного метаболита, известного как ТМАО (триметиламин-N-оксид). Более того, в атеросклеротических бляшках была обнаружена бактериальная ДНК микробиома кишечника, что указывает на прямое участие микробиоты кишечника в развитии атеросклероза.Таким образом, ингибирование продукции ТМАО, опосредованной кишечной микробиотой, посредством изменения режима питания было предложено в качестве потенциального подхода к лечению атеросклеротических сердечно-сосудистых заболеваний [87]. В некоторых более ранних исследованиях у вегетарианцев наблюдалась значительно низкая синтетическая способность производить ТМА и ТМАО из пищевого L-карнитина, а также последующие более низкие уровни ТМАО в плазме крови по сравнению с всеядными. Аналогичным образом, значительные различия в микробных сообществах также были зарегистрированы у вегетарианцев по сравнению с всеядными [88, 89], что позволяет предположить, что хроническое воздействие пищи, т.е.е., всеядность по сравнению с вегетарианцами, приводит к изменению микробного состава с селективным преимуществом для видов бактерий, имеющих потенциал к увеличению продукции ТМА, и, таким образом, может мешать лечению атеросклеротических сердечно-сосудистых заболеваний.
3.3 Микробиота и покровная система
Желудочно-кишечная (ЖКТ) система и кожа - это сильно васкуляризованные и плотно иннервируемые органы с ключевыми нейроэндокринными и иммунными функциями, которые однозначно связаны с нормальной функцией кожи [90].Были установлены доказательства двунаправленной и тесной связи между здоровьем кишечника и кожи, а также тесной связи между здоровьем ЖКТ с аллостазом кожи и гомеостазом [91]. Нарушения ЖКТ часто приводят к кожным проявлениям, и система ЖКТ, особенно микробиота кишечника, по-видимому, участвует в патофизиологии многих воспалительных заболеваний, например, акне, атопического дерматита и псориаза [92, 93].
3.3.1 Роль микробиоты кишечника в гомеостазе кожи
Механизм, с помощью которого флора желудочно-кишечного тракта оказывает свое влияние на гомеостаз кожи, до сих пор неизвестен; однако постулируется, что, вероятно, такой эффект может быть связан с модулирующим влиянием кишечных комменсалов на системный иммунитет [94].Определенная микробиота кишечника и их метаболиты, то есть полисахарид A, ретиноевая кислота из Faecalibacterium prausnitzii , Bacteroides fragilis, и бактерии, принадлежащие к кластеру IV и XI Clostridium , усиливают накопление лимфоцитов и регуляторных Т-клеток, которые помогают в противовоспалительные реакции [90]. В дополнение к этому иммуномодулирующему эффекту есть недавние доказательства того, что кишечная микробиота может влиять на кожную патологию, физиологию и, более конкретно, на модификацию иммунного ответа метастазами микробиома кишечника и их метаболической активностью [95].
В случае нарушения кишечных барьеров было обнаружено, что кишечные бактерии и их метаболиты могут иметь склонность накапливаться в коже, а также иметь доступ к кровотоку, что в конечном итоге нарушает гомеостаз кожи. Фактически, ДНК кишечных микробов была отделена от плазмы пациентов с псориазом, что свидетельствует о прямой связи между микробиотой кишечника и гомеостазом кожи [90]. Считается, что короткоцепочечные жирные кислоты (SCFA), то есть ацетат, бутират и пропионат, образующиеся в результате ферментации волокон в ЖКТ, играют важную роль в поддержании определенной микробиоты кожи, которая, следовательно, влияет на кожную иммунную систему защиты.Например, пропионовая кислота обладает противомикробным действием в отношении наиболее распространенного внебольничного метициллин-устойчивого Staphylococcus aureus (MRSA). Предыдущая литература также демонстрирует, что SCFAs в коже играют важную роль в влиянии на преимущественное проживание бактерий на нормальной коже человека. Было обнаружено, что P. acnes и S. epidermidis обладают более высокой способностью переносить пропионовую кислоту, чем другие патогены. Таким образом, P. acnes, и S.эпидермис может иметь низкий риск нарушения баланса микробиома кожи. В целом, эти данные могут предоставить подтверждающие доказательства функционального интерактивного механистического подхода между кожей и кишечником [96].
3.3.2 Дисомеостаз, вызванный дисбактериозом
Дисбиоз кишечника может иметь отрицательный потенциал для воздействия на функцию кожи, поскольку микробная флора кишечника обладает огромным потенциалом производить молекулы, как вредные, так и полезные, которые затем могут достигать кровообращения и влиять на кожу.Продукты метаболизма ароматических аминокислот, то есть p -крезол и свободные фенолы, считаются биомаркерами нарушенной среды кишечника, так как их производство связано с патогенными бактериями, такими как Clostridium difficile . Эти метаболиты могут преимущественно накапливаться в коже, попадать в циркулирующую кровь и нарушать дифференцировку эпидермиса и целостность кожного барьера [90]. Действительно, высокий уровень p -крезола и свободных фенолов связан с нарушением кератинизации и снижением гидратации кожи [97].Кроме того, дисбактериоз кишечника ответственен за повышенную проницаемость эпителия, что в конечном итоге модулирует иммунный ответ, нарушая их баланс с иммуносупрессивными регуляторными Т-клетками, и тем самым запускает активацию эффекторов Т-клеток. Также было замечено, что проницаемость эпителия дополнительно усиливается провоспалительными цитокинами и приводит к хроническому системному воспалению [98].
3.4 Микробиом кишечника и здоровье легких
Инфекционные заболевания дыхательных путей, включая пневмонию и грипп, приводят к смерти примерно 3 человек.25 миллионов человек ежегодно [99]. Большинство методов лечения, которые используются в настоящее время, являются неоптимальными, поскольку проблемы эффективности, токсичности и устойчивости к антибиотикам трудно преодолеть [100]. Большинство инфекций дыхательных путей связаны с нарушением иммунной защиты хозяина. Недавно было высказано предположение, что микробиота кишечника играет решающую роль в инициации и адаптации иммунного ответа в других дистальных участках слизистой оболочки, включая легкие. Поэтому представляет интерес понять основные механизмы, которые регулируют взаимодействие между защитой легких и желудочно-кишечным трактом, и то, как это взаимодействие помогает в достижении оптимального здоровья легких.
3.4.1 Астма и аллергия
Аномальные реакции Т-хелперов типа 2 (Th3) часто связаны с астмой и аллергией. Клетки Th3 распознаются по их способности синтезировать воспалительные цитокины, включая IL-13, IL-9, IL-5 и IL-4 [101]. Данные свидетельствуют о том, что на развитие аллергических заболеваний в легких напрямую влияет изменение иммунного ответа кишечника. [65]. Фактически, однократная пероральная доза Candida albicans , вводимая мышам, лечившимся антибиотиками, приводила к дисбактериозу, т.е.е. измененный состав микробиома кишечника. У этих обработанных мышей после аэрозольного введения аллергена наблюдался больший воспалительный ответ, опосредованный CD4-клетками, по сравнению с мышами с нормальной кишечной флорой [102], что позволяет предположить, что иммунологическая предрасположенность к респираторной аллергии может быть усилена измененным микробиомом кишечника. Также растет интерес к пониманию роли клеток Th9 и Th27 в развитии астмы и аллергии.
3.4.2 Вирусные и бактериальные респираторные инфекции
Микробиота кишечника также играет важную роль в иммунном ответе на вирусные инфекции дыхательных путей, такие как грипп. У инфицированных мышей субпопуляции CD8 и CD4 Т-клеток напрямую зависят от кишечной микробиоты [103]. Также было высказано предположение, что интактная кишечная микробиота необходима для экспрессии провоспалительных цитокинов, включая про-ИЛ-18 и про-ИЛ-1β, которые необходимы для избавления от гриппа [104].Это указывает на то, что микробные сигналы передаются микробиотой кишечника, которые имеют решающее значение для формирования и запуска иммунного ответа на вирусную пневмонию.
Аналогичные результаты относительно роли микробиома кишечника в иммунном ответе на респираторные бактериальные инфекции также наблюдались у стерильных мышей. Было обнаружено, что эти мыши более восприимчивы к легочной инфекции, вызванной бактериальным патогеном Klebsiella pneumonia , демонстрируя повышенные уровни IL-10 и подавление рекрутирования нейтрофилов, что способствует распространению и росту патогенов [105].
3.5 Микробиом кишечника и беременность
Беременность затрагивает все системы организма, включая материнский микробиом. Изменения микробиома кишечника и влагалища во время беременности имеют особое значение, поскольку во время родов через естественные родовые пути происходит вертикальная передача микробов новорожденному [106, 107, 108]. Во время беременности состав микробиоты влагалища меняется на протяжении всего периода беременности. Помимо микробиома влагалища, микробиом кишечника матери также претерпевает изменения во время беременности.Сообщается, что бактериальное разнообразие у женщин уменьшается по мере прогрессирования беременности [107]. В частности, соотношение провоспалительных Proteobacteria, , которое включает в себя род Streptococcus и семейство Enterobacteriaceae , снижается в течение первого и третьего триместра, в то время как увеличение противовоспалительных Faecalibacterium prausnitzii происходит в течение этих триместров беременности. . Эти изменения в микробиоме не зависят от массы тела во время беременности, диеты, использования антибиотиков и гестационного диабета, что предполагает связь этих изменений с нормальными физиологическими изменениями иммунной и эндокринной систем матери, связанными с беременностью [109].
Последствия изменений микробиоты влагалища и кишечника матери для здоровья матери не ясны; однако гестационные изменения в фекальной и вагинальной микробиоте считаются важными для адаптивного ответа, необходимого для защиты, а также для поддержания здоровья плода. Эти изменения также помогают обеспечить новорожденного при рождении конкретным микробным инокулятом до того, как он подвергнется воздействию других микробов окружающей среды. Также состав микробных сообществ во влагалище и кишечнике матери не является независимым друг от друга.Фактически, у беременных женщин на сроке 35–37 недель беременности большинство бактерий, включая виды Bifidobacterium и Lactobacillus , распространены между влагалищем и прямой кишкой [110].
Некоторые исследования показали, что изменение микробиоты кишечника матери во время беременности может быть адаптивной реакцией на здоровье матери и новорожденного. У мышей увеличение количества кишечных бактерий, связанное с гестационным возрастом, способствует увеличению массы тела, что указывает на совместную эволюцию этих микробов с их хозяевами во время беременности [107].Более того, во время вагинальных родов вертикальная передача этих микробиомов кишечника матери новорожденному может помочь новорожденному получить немедленный доступ к микробиоте при рождении [107, 111].
4. Роль кишечного микробиома в физиологии мозга
Как внешние, так и внутренние факторы играют важную роль в регулировании развития и созревания центральной нервной системы (ЦНС) у человека. У стерильных животных и животных, получавших антибиотики, на физиологию ЦНС может влиять нейрохимия, а также специфическая микробиота [112].Доказательства взаимодействия между нейропсихиатрической и желудочно-кишечной патологией у людей были получены при различных психических состояниях, включая аутизм, депрессию и тревогу [113].
Также признана роль взаимодействия кишечника и мозга в развитии нервной системы. Ось кишечник-мозг фактически устанавливает взаимосвязь между кишечной микробиотой и их взаимодействием с мозгом, что приводит к изменению состояния ЦНС. Дисбиоз кишечных микробов может привести к дисбалансу гомеостаза хозяина, атипичной иммунной сигнализации и, в конечном итоге, к прогрессированию заболеваний ЦНС [114].
Проницаемый гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) и функциональные лимфатические сосуды, расположенные в твердой мозговой оболочке, могут служить воротами для передачи сигналов [115]. Воздействие нескольких факторов окружающей среды может влиять на генерацию нейронов во время развития ЦНС [113]. Было высказано предположение, что проницаемость интерфейса матери и плода позволяет регуляторным факторам кишечной микробиоты стимулировать Toll-подобный рецептор 2 (TLR2), который способствует развитию нервной системы плода, а также оказывает влияние на когнитивные функции в зрелом возрасте [116].
Комбинация микробных штаммов (особенно пробиотика) может активно противодействовать недостаточному нейрогенезу, что еще больше усиливает онтогенетическую связь микробиома с генерацией нейронов гиппокампа [117]. Гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) представляет собой высокоселективную и полупроницаемую преграду, которая позволяет проходить нейтральным, низкомолекулярным и растворимым в липидах молекулам [118]. Для развития структурных компонентов и роста сосудистой сети ГЭБ необходимы арахидоновая кислота (АК) и декогексаеновая кислота (ДГК), которые поставляются микробиомом кишечника в виде полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК) [119].Было продемонстрировано, что восстановление ГЭБ возможно у стерильных мышей путем колонизации Clostridium tyrobutyricum , которые продуцируют высокий уровень бутиратов [120].
5. Влияние различных условий окружающей среды на микробиом кишечника
К наиболее важным факторам окружающей среды, которые могут привести к дисбактериозу, относятся (i) физический или психологический стресс, (ii) прием антибиотиков и (iii) диета (рис. 2).
Рисунок 2.
Факторы окружающей среды, влияющие на микробиоту кишечника.
5.1 Физический или психологический стресс
Стресс обычно определяется как нарушение гомеостаза из-за физических, психологических или средовых стимулов, известных как стрессоры, приводящие к адаптивным поведенческим и физиологическим реакциям с целью восстановления гомеостаза [121]. Влияние психологического и физического стресса на микробиом кишечника широко признано и наблюдается как у людей, так и у животных [122]. Некоторые исследования, проведенные на мышах, показали, что микробный состав слепой кишки был изменен в ответ на воздействие социального стрессора при помещении агрессивного самца мыши в клетки неагрессивных мышей.Кроме того, было обнаружено, что концентрация в плазме гормонов стресса, таких как адренокортикотропный гормон (АКТГ) и кортикостерон, была значительно выше у мышей, свободных от микробов, по сравнению с мышами, свободными от конкретных патогенов. Кроме того, некоторые факторы стресса, включая акустический стресс, условия самоконтроля и голодание, оказывают негативное влияние на микробиом кишечника, что приводит к нарушению иммунной системы [123, 124].
5.2 Использование антибиотиков
Как у людей, так и на животных было отмечено, что лечение антибиотиками может привести к уменьшению популяции полезных бактерий, включая Lactobacilli и Bifidobacteria , а также к увеличению популяции потенциальных патогенных бактерий, таких как Clostridium difficile и патогенные дрожжи Candida albicans .Симптомы со стороны желудочно-кишечного тракта, например диарея, боль в животе, вздутие живота, а также дрожжевые инфекции, могут возникать в ответ на микробные изменения или дисбактериоз. Однако предполагаются более серьезные и долгосрочные последствия. Например, сообщалось, что в конце 5-дневного лечения антибиотиком ципрофлоксацином большинство кишечных бактерий восстановилось до уровней до лечения за 4 недели, но некоторые кишечные бактерии не смогли восстановиться даже через 6 месяцев. . Более того, 7-дневное лечение клиндамицином, препаратом выбора для лечения инфекций Bacteroides , привело к нарушению микробиома кишечника на срок до 2 лет [125].
5.3 Диета и ожирение
Пища метаболизируется видами кишечных микробов для извлечения питательных веществ, но некоторые виды микробов более эффективны в извлечении питательных веществ из пищи по сравнению с другими видами. Поскольку разные люди имеют несколько разные микробные популяции, вполне вероятно, что кишечные микробы некоторых людей собирают больше питательных веществ, что делает их, возможно, более склонными к полноте. Высокий процент Firmicutes был обнаружен в микробиоме кишечника мышей с генетическим ожирением, в то время как высокий процент Bacteriodetes наблюдался у худых мышей.Аналогичное наблюдение было зарегистрировано у худых и тучных добровольцев. Более того, также было замечено, что у людей с ожирением, которые использовали низкокалорийную диету для похудения, их микробиота кишечника сместилась в бактериальную популяцию, аналогичную той, что наблюдалась у худых людей [125].
6. Выводы
Человеческое тело - это суперорганизм, состоящий из 10 раз большего количества микробных клеток, чем клеток нашего собственного тела. Ассортимент микроорганизмов в организме в основном находится в желудочно-кишечном тракте, который в совокупности называется кишечной микробиотой.Его можно сравнить с каким-либо органом, потому что он выполняет функции, необходимые для нашего выживания, внося прямой и / или косвенный вклад в различные физиологические процессы. В течение последнего десятилетия микробиота кишечника человека широко изучалась, поскольку многие ученые считают, что здоровье человека в основном зависит от микробов, которые живут в нашем теле или внутри него, помимо нашего собственного генома. Недавно результаты исследований показали, что микробиом кишечника развивается как новая система органов, в основном из-за его специфического биохимического взаимодействия с хозяином, которое подтверждает его системную интеграцию в физиологию хозяина, поскольку кишечные бактерии не только важны для регуляции метаболизма кишечника, но и важны для других систем хозяина, включая иммунную систему.В центре внимания этой главы было подчеркнуть важность кишечных микроорганизмов как новой системы органов и их возможное участие в системах хозяина, а также в метаболизме различных лекарств и питательных веществ в кишечнике этими микробами. Итак, в этой главе мы рассмотрели мнения различных исследователей о роли кишечной микробиоты в поддержании здоровья, а также о ее роли в различных заболеваниях. Однако в литературе показано, что участие микробиоты кишечника в изменении генетики хозяина, влияющей на прогрессирование заболевания, требует дальнейших исследований.
.
