Микробиом кишечника иногда называют скрытым метаболическим «органом» из-за его огромного влияния на физиологию и самочувствие человека. Установлено, что кишечная микрофлора является не только важным компонентом иммунного и метаболического баланса, но и, по-видимому, влияет на развитие и течение заболеваний желудочно-кишечного тракта и центральной нервной системы, включая поведенческие расстройства, нейродегенеративные заболевания, цереброваскулярные заболевания. несчастные случаи и нейроиммунные расстройства.
Кроме того, считается, что между кишечной микробиотой и мозгом существует пять коммуникационных путей, включая нейронную сеть кишечник-мозг, гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковую нейроэндокринную ось, иммунную систему кишечника, определенные нейротрансмиттеры и регуляторы нейронов, синтезируемые кишечными бактериями. и естественные защитные барьеры, включая барьер слизистой оболочки кишечника и гематоэнцефалический барьер. Особое значение в патогенезе нейродегенеративных заболеваний отводится метаболизму триптофана и серотонинергической системы, нарушение регуляции которых под влиянием качественных и количественных изменений кишечного микробиома может лежать в основе многих патологий нервной системы. Другие нейротрансмиттеры, чувствительные к изменениям кишечной микрофлоры, включают норадреналин, дофамин, гамма-аминомасляная кислота и глутамат. Кроме того, микробиота кишечника может регулировать уровень определенных пептидов кишечника, чтобы влиять на афферентный путь блуждающего нерва и, таким образом, регулировать метаболизм кишечника через ось микробиота-кишечник-мозг. Кроме того, желчные кислоты, короткоцепочечные жирные кислоты, триметиламин-N-оксид и иммуноглобулин А, синтез которых строго зависит от присутствия определенных видов бактерий, также могут осуществлять метаболический контроль посредством ось микробиота-кишечник-печень.
Изменения в структуре и составе кишечной микробиоты также связаны с различными желудочно-кишечными расстройствами, включая синдром раздраженного кишечника. Некоторые из ключевых результатов, которые являются важными факторами патогенеза СРК, включают изменения количества отдельных бактериальных штаммов, а также количественные соотношения между конкретными типами микроорганизмов. Подобные корреляции также наблюдаются при колоректальном раке и избыточном бактериальном росте тонкой кишки.
Одним из факторов, связанных с поддержанием надлежащего баланса кишечного микробиома, являются пробиотики, т.е. перорально вводимые выделенные бактериальные культуры, задачей которых является благотворное влияние на желудочно-кишечный тракт. Пробиотическая биотерапия создает здоровую кишечную среду, уравновешивая популяции бактерий и способствуя их полезным метаболическим эффектам. Кроме того, пробиотики предотвращают многие вредные последствия старения, такие как снижение уровня нейротрансмиттеров, хроническое воспаление, окислительный стресс и апоптоз — факторы, ускоряющие возникновение и развитие нейродегенеративных заболеваний.
Поиск клинических испытаний основывался на подробном протоколе, разработанном до начала систематического обзора. Он включает критерии включения исследований в обзор, стратегию поиска, метод отбора исследований и планируемую методологию анализа данных. Использовались следующие критерии включения: 1) исследования, опубликованные на английском языке;
- доступны в виде полных текстов;
- опубликовано за последние 5 лет.
Научные публикации, доступные на платформах PubMed и Google Scholar, были проанализированы по ключевым словам: «микробиота кишечника», «желудочно-кишечные заболевания», «нейродегенеративное заболевание», «пробиотики».В результате после отбора двумя независимыми аналитиками было отобрано 32 научных публикации. используется.
Цель исследования — обсуждение роли кишечного микробиома в патогенезе нейродегенеративных и гастроэнтерологических заболеваний с учетом роли пробиотиков на основе последних научных публикаций по данному вопросу.
В свете последних исследований микробиом кишечника играет важную роль в патогенезе следующих нейродегенеративных заболеваний:
- Болезнь Альцгеймера
- болезнь Паркинсона
- рассеянный склероз.
Болезнь Альцгеймера представляет собой прогрессирующее нейродегенеративное заболевание, которое прогрессирует незаметно и в конечном итоге вызывает деменцию. В патогенезе этого заболевания значительная роль отводится изменениям микрофлоры кишечника, способствующим формированию воспалительных процессов и, как следствие, воспалению нервной системы. Кроме того, бактерии кишечного микробиома могут продуцировать большое количество липополисахаридов и амилоидов, которые при старении легче проходят через естественные физиологические барьеры — барьер пищеварительной системы и гематоэнцефалический барьер. Недавнее исследование показало, что воздействие на первичные клетки головного мозга человека липополисахарида Bacteroides fragilis сильно индуцирует провоспалительный комплекс фактора транскрипции NFkB, известный триггер, участвующий в воспалительной нейродегенерации головного мозга при болезни Альцгеймера. Недавние сообщения также указывают на то, что микробиота может модулировать кинурениновый путь и, следовательно, воспаление нервной системы, следовательно, микробиом кишечника может быть важной мишенью при разработке новых методов лечения, модифицирующих заболевание.
Болезнь Паркинсона — прогрессирующее изнурительное нейродегенеративное заболевание, характеризующееся а-синуклеинопатией, поражающей все отделы оси мозг-кишка — центральную, вегетативную и кишечную нервные системы. Гиперстимуляция иммунной системы из-за дисбактериоза кишечника или избыточного бактериального роста тонкой кишки в сочетании с большей проницаемостью кишечного барьера может вызывать местное и системное воспаление, а также активация кишечной нейроглии, что в конечном итоге вызывает нарушения в построении альфа-синуклеина. Другое исследование показывает, что у людей с БП бактериальные популяции, связанные с измененным кишечным барьером или иммунной функцией, такие как Akkermansia, Lactobacillus, Faecalibacterium и Prevotella значительно перепредставлены или недопредставлены. При БП может даже иметь место продромальный микробиом, поскольку сопоставимые количественные изменения микробов также наблюдаются у пациентов с расстройством поведения в фазе быстрого сна, что является фактором риска последующего развития синуклеинопатий, таких как БП. Изменения кишечной микробиоты у пациентов с болезнью Паркинсона также могут приводить к дисфункции желудочно-кишечного тракта, включая недостаточность питания, расстройства полости рта и зубов, слюнотечение, дисфагию, гастропарез, запоры и дисфункцию дефекации. Эти состояния достаточно тревожны для пациентов и требуют соответствующего обследования и лечения. При БП может даже иметь место продромальный микробиом, поскольку сопоставимые количественные изменения микробов также наблюдаются у пациентов с расстройством поведения в фазе быстрого сна, что является фактором риска последующего развития синуклеинопатий, таких как БП. Изменения кишечной микробиоты у пациентов с болезнью Паркинсона также могут приводить к дисфункции желудочно-кишечного тракта, включая недостаточность питания, расстройства полости рта и зубов, слюнотечение, дисфагию, гастропарез, запоры и дисфункцию дефекации. Эти состояния достаточно тревожны для пациентов и требуют соответствующего обследования и лечения. При БП может даже иметь место продромальный микробиом, поскольку сопоставимые количественные изменения микробов также наблюдаются у пациентов с расстройством поведения в фазе быстрого сна, что является фактором риска последующего развития синуклеинопатий, таких как БП. Изменения кишечной микробиоты у пациентов с болезнью Паркинсона также могут приводить к дисфункции желудочно-кишечного тракта, включая недостаточность питания, расстройства полости рта и зубов, слюнотечение, дисфагию, гастропарез, запоры и дисфункцию дефекации. Эти состояния достаточно тревожны для пациентов и требуют соответствующего обследования и лечения. что является фактором риска последующего развития синуклеинопатий, таких как БП. Изменения кишечной микробиоты у пациентов с болезнью Паркинсона также могут приводить к дисфункции желудочно-кишечного тракта, включая недостаточность питания, расстройства полости рта и зубов, слюнотечение, дисфагию, гастропарез, запоры и дисфункцию дефекации. Эти состояния достаточно тревожны для пациентов и требуют соответствующего обследования и лечения. что является фактором риска последующего развития синуклеинопатий, таких как БП. Изменения кишечной микробиоты у пациентов с болезнью Паркинсона также могут приводить к дисфункции желудочно-кишечного тракта, включая недостаточность питания, расстройства полости рта и зубов, слюнотечение, дисфагию, гастропарез, запоры и дисфункцию дефекации. Эти состояния достаточно тревожны для пациентов и требуют соответствующего обследования и лечения.
Рассеянный склероз — хроническое аутоиммунное заболевание, поражающее головной и спинной мозг. Иммунные клетки нацелены на миелиновую оболочку, которая покрывает и защищает нейроны, вызывая различные неврологические симптомы, такие как демиелинизация и потеря аксонов и других частей нервной клетки. Также при этом нейродегенеративном заболевании ищут связь с микрофлорой кишечника.
Два исследования подчеркивают важность иммуномодулирующего действия микробиоты кишечника на Т-клетки CD4+, продуцирующие ИЛ-10. Для микрофлоры кишечника больных РС характерно наличие Clostriduim perfringens, значительные изменения скоплений Clostridia, уменьшение количества Bacteroidaceae и увеличение количества Ruminococcus и Akkermansia municis.. Иммунная дисфункция при РС, характерная для других аутоиммунных заболеваний, может быть связана с потерей иммунного гомеостаза в результате различных моделей микробной колонизации.
Колоректальный рак является третьей по распространенности злокачественной опухолью в мире. Его патогенез связан со специфическими диетическими факторами и моделями питания, влияющими на кишечную микрофлору. Таким образом, микробиота представляется хорошей мишенью для профилактики, лечения и диагностики этого рака. Несколько видов бактерий представляют особый интерес, так как они могут играть потенциальную роль в развитии колоректального рака. Доклинические данные свидетельствуют о роли F.nucleatum в нескольких аспектах биологии колоректального рака. In vitro F. nucleatum способствует пролиферации опухолевых клеток у мышей, а присутствие F. nucleatum в ксенотрансплантатах колоректального рака, полученных от пациентов, увеличивает скорость роста этого рака. Возможным механизмом, объясняющим приведенные выше результаты, является действие адгезина F. nucleatum, FadA, который, связываясь с E-кадгерином на поверхности раковой клетки, активирует онкогенную передачу сигналов Wnt/e-катенина. F. nucleatum также может изменять функцию инфильтрирующих опухоль лимфоцитов и NK-клеток путем связывания с ингибирующим рецептором TIGIT через адгезин Fap2 или повышать устойчивость к оксалиплатину, обычно используемому при лечении колоректального рака — F. nucleatum индуцирует аутофагию TLR4 раковые клетки, делая опухоли более устойчивыми к оксалиплатин-индуцированной гибели клеток. Этеротоксические Bacteroides fragilis, согласно исследованиям, интенсифицируют канцерогенез толстого кишечника у мышей. Встречается в биопленке, покрывающей колоректальный рак человека и предраковые поражения толстой кишки. F. nucleatum также может изменять функцию инфильтрирующих опухоль лимфоцитов и NK-клеток путем связывания с ингибирующим рецептором TIGIT через адгезин Fap2 или повышать устойчивость к оксалиплатину, обычно используемому при лечении колоректального рака — F. nucleatum индуцирует аутофагию TLR4 раковые клетки, делая опухоли более устойчивыми к оксалиплатин-индуцированной гибели клеток. Этеротоксические Bacteroides fragilis, согласно исследованиям, интенсифицируют канцерогенез толстого кишечника у мышей. Встречается в биопленке, покрывающей колоректальный рак человека и предраковые поражения толстой кишки. F. nucleatum также может изменять функцию инфильтрирующих опухоль лимфоцитов и NK-клеток путем связывания с ингибирующим рецептором TIGIT через адгезин Fap2 или повышать устойчивость к оксалиплатину, обычно используемому при лечении колоректального рака — F. nucleatum индуцирует аутофагию TLR4 раковые клетки, делая опухоли более устойчивыми к оксалиплатин-индуцированной гибели клеток. Этеротоксические Bacteroides fragilis, согласно исследованиям, интенсифицируют канцерогенез толстого кишечника у мышей. Встречается в биопленке, покрывающей колоректальный рак человека и предраковые поражения толстой кишки. F. nucleatum также может изменять функцию инфильтрирующих опухоль лимфоцитов и NK-клеток путем связывания с ингибирующим рецептором TIGIT через адгезин Fap2 или повышать устойчивость к оксалиплатину, обычно используемому при лечении колоректального рака — F. nucleatum индуцирует аутофагию TLR4 раковые клетки, делая опухоли более устойчивыми к оксалиплатин-индуцированной гибели клеток. Этеротоксические Bacteroides fragilis, согласно исследованиям, интенсифицируют канцерогенез толстого кишечника у мышей. Встречается в биопленке, покрывающей колоректальный рак человека и предраковые поражения толстой кишки. F. nucleatum также может изменять функцию инфильтрирующих опухоль лимфоцитов и NK-клеток путем связывания с ингибирующим рецептором TIGIT через адгезин Fap2 или повышать устойчивость к оксалиплатину, обычно используемому при лечении колоректального рака — F. nucleatum индуцирует аутофагию TLR4 раковые клетки, делая опухоли более устойчивыми к оксалиплатин-индуцированной гибели клеток. Этеротоксические Bacteroides fragilis, согласно исследованиям, интенсифицируют канцерогенез толстого кишечника у мышей. Встречается в биопленке, покрывающей колоректальный рак человека и предраковые поражения толстой кишки. Этеротоксические Bacteroides fragilis, согласно исследованиям, интенсифицируют канцерогенез толстого кишечника у мышей. Встречается в биопленке, покрывающей колоректальный рак человека и предраковые поражения толстой кишки. Этеротоксические Bacteroides fragilis, согласно исследованиям, интенсифицируют канцерогенез толстого кишечника у мышей. Встречается в биопленке, покрывающей колоректальный рак человека и предраковые поражения толстой кишки. Этеротоксические Bacteroides fragilis, согласно исследованиям, интенсифицируют канцерогенез толстого кишечника у мышей. Встречается в биопленке, покрывающей колоректальный рак человека и предраковые поражения толстой кишки. Этеротоксические Bacteroides fragilis, согласно исследованиям, интенсифицируют канцерогенез толстого кишечника у мышей. Встречается в биопленке, покрывающей колоректальный рак человека и предраковые поражения толстой кишки. Напротив, E. coli продуцирует генотоксин — колибактин, вызывающий алкилирование ДНК в эпителиальных клетках толстой кишки, что также может приводить к индукции рака.
Синдром раздраженного кишечника — хроническое гетерогенное заболевание пищеварительного тракта с многофакторным фоном, от которого страдают почти 11% населения земного шара. Одним из факторов, вызывающих это заболевание, могут быть изменения состава кишечной микрофлоры. По оценкам исследований, почти 10% случаев СРК начинаются после эпизода гастроэнтерита, приводящего к постинфекционному СРК, который имеет микробиологический профиль, очень похожий на СРК с преобладанием диареи. ). Кроме того, выраженность симптомов при СРК обратно пропорциональна микробному богатству и связана со строго определенным составом микробиома. Характерными особенностями микробиоты больных СРК могут быть увеличение соотношения Firmicutes к Bacteroidetes, уменьшение популяции лактобацилл и бифидобактерий и увеличение числа видов стрептококков и руминококков. Механизмы, связанные с действием кишечных бактерий в патофизиологии СРК, включают нарушения оси кишечник-мозг, висцеральную гиперчувствительность, нарушение перистальтики желудочно-кишечного тракта, дисфункцию эпителиального барьера и иммунную активацию.
Избыточный бактериальный рост в тонкой кишке — это состояние, характеризующееся чрезмерным ростом бактерий в тонкой кишке, которое может сопровождаться желудочно-кишечными симптомами, такими как вздутие живота, избыток газов, дискомфорт в животе, диарея и потеря веса. ). СИБР играет важную роль во многих болезненных состояниях, включая синдром раздраженного кишечника, жировую дистрофию печени и воспалительные заболевания кишечника. Согласно последним исследованиям, при СИБР могут наблюдаться характерные изменения микробиома двенадцатиперстной кишки — увеличение количества гаммапротеобактерий, обусловленное прежде всего большей относительной численностью представителей семейства Enterobacteriaceae, что коррелирует с симптомами метеоризма;
Существует множество гормональных и биохимических путей, которые поддерживают связь микробиома желудочно-кишечного тракта с функцией мозга, что создает многообещающий терапевтический потенциал использования пробиотиков для подавления нейродегенеративных процессов. Пробиотические вещества предотвращают нейродегенерацию в основном за счет двух механизмов: противовоспалительного и связанного с продукцией вторичных мессенджеров. При гастроэнтерологических заболеваниях пробиотики эффективны, в том числе и при СРК, как при запорах, диареях, так и при смешанных формах, но при этом необходимо использование разных штаммов бактерий.
Таб. 1.Избранные механизмы влияния специфических пробиотиков на нейродегенеративные заболевания
| Пробиотический штамм | Механизм действия |
| Б. ломкая | снижение экспрессии цитокинов, IFNγ и RORYt |
| Л. параказеи | снижение интенсивности воспаления нервной системы, стимуляция регуляторных Т-клеток в мезентериальных лимфатических узлах, повышение экспрессии TGFei |
| Л. ферментум | секреция FA — молекулы, уменьшающей образование фибрилл Av |
| С. бутирикум | повышение уровня BDNF и Bcl-2 и снижение уровня Bax — антиапоптотический эффект |
Источник: собственное исследование на основе.
Научные исследования последних лет подтверждают, что кишечная микрофлора играет значительную роль в правильном функционировании человеческого организма. Изменения его состава могут быть связаны с многочисленными гастроэнтерологическими заболеваниями и нейродегенеративными заболеваниями. Нарушения микробиома кишечника способствуют воспалительным процессам в нервной системе, которые связаны с этиопатогенезом болезни Альцгеймера, рассеянного склероза или болезни Паркинсона. Бактерии B. fragilis и E. coli могут оказывать большое влияние на развитие колоректального рака, а F. funeatum способствуют развитию резистентности к химиотерапии. Этиопатогенез и тяжесть симптомов СРК и СИБР также связаны с характерными изменениями микробиома кишечника. Эти сообщения могут стать основой для разработки эффективных методов диагностики и лечения этих заболеваний. Перспективным направлением видится, в том числе, введение пациентам отобранных штаммов пробиотических бактерий. Однако многие исследования были основаны только на животных моделях, поэтому необходимы дальнейшие исследования для оценки их воздействия на организм человека.