Микробиота кишечника что это простым языком

Микробиота кишечника: ключевой регулятор метаболических заболеваний

Кишечная микробиота и нарушение обмена веществ

Микробиота кишечника: ключевой регулятор метаболических заболеваний

Резюме

Распространенность ожирения и диабета 2 типа, двух тесно связанных метаболических нарушений, растет во всем мире. За последнее десятилетие связь между этими расстройствами и микробиотой кишечника стала основным направлением биомедицинских исследований, при этом недавние исследования продемонстрировали фундаментальную роль кишечной микробиоты в регуляции и патогенезе метаболических нарушений. Однако из-за сложности сообщества микробиоты основные молекулярные механизмы, с помощью которых микробиота кишечника связана с метаболическими нарушениями, остаются плохо изученными. В этом обзоре мы обобщаем недавние исследования, в которых изучается роль микробиоты как у людей, так и у животных моделей болезней, и обсуждаем соответствующие терапевтические цели для будущих исследований. [Отчеты BMB 2016; 49 (10): 536-541]

Микробиота слизистой оболочки кишечника

Кишечник хозяина уникален тем, что он постоянно подвергается воздействию множества антигенов из ежедневного приема пищи и экзогенных бактерий. Резидентная микробиота кишечника содержит ряд компонентов, способных активировать ответы как врожденного, так и адаптивного иммунитета (3, 9). Например, большинство кишечных бактерий являются грамотрицательными анаэробами, снабженными разнообразными агентами, такими как липополисахариды ( ЛПС ) и жгутики, что позволяет передавать врожденную сигнализацию кишечным эпителиальным клеткам через toll-подобные рецепторы ( TLR ) (10). Сегментированные нитчатые бактерии ( SFB ), внедренные в подвздошную кишку, также могут стимулировать адаптивные ответы Т-хелперов 17 ( TH17 ) и индуцировать выработку антител к иммуноглобулину A ( IgA ) слизистой оболочки (11). Кроме того, бутират, полученный из комменсальных микробов, связан с дифференцировкой регуляторных T (Treg)-клеток в толстой кишке (12).

Микробиота кишечника и нарушения обмена веществ

Чтобы решить эту проблему, с тех пор были приняты эксперименты по трансплантации микробиоты. Первоначальное исследование, проведенное Gordon et al., показало, что конвенционализация мышей без микробов с нормальной микробиотой приводила к увеличению содержания жира в организме и резистентности к инсулину в течение 14 дней, несмотря на снижение потребления пищи (19). Это исследование предоставило первое механистическое доказательство того, что кишечные микробы могут увеличить способность хозяина накапливать жировые отложения. Кроме того, у мышей без микробов, получавших кишечные микробы от тучного донора-близнеца, наблюдалось увеличение общей массы тела и жира, а также метаболических фенотипов, связанных с ожирением, по сравнению с теми, кто получал микробиоту худого близнеца (20). Интересно, что микробиота кишечника худой мыши могла вторгаться в микробиоту тучной мыши и обеспечивать защиту от увеличения веса, но это влияние зависело от диеты. Другие исследования показали, что безмикробные мыши, которым пересажена микробиота, связанная с ожирением, набирали вес, но не до чрезмерного ожирения (21). Таким образом, необходимо учитывать роль диеты и других факторов.

Диета изменяет микробиоту кишечника

Диета является одним из основных факторов ожирения, а также помогает формировать микробиоту кишечника. Исследования на людях за последнее десятилетие показали, что кишечная микробиота быстро реагирует на большие изменения в рационе; во многих случаях состав и функции кишечной микробиоты меняются в течение 1-2 дней (22, 23). Несмотря на такую стремительную динамику, долгосрочные диетические привычки по-прежнему играют решающую роль в определении состава кишечника человека (24), а эффективность конкретной диеты в значительной степени зависит от исходного состава кишечной микробиоты (25).

Обширные исследования показали, что кишечная микробиота традиционного сельского населения (т. е. высоковолокнистая, низкожировая диета) более разнообразна и содержит различные таксоны, чем микробиота западных популяций (т. е. низковолокнистая, высокожировая диета) (26). Сохранение микробного разнообразия с помощью диеты с высоким содержанием клетчатки и низким содержанием жиров позволяет людям максимизировать потребление энергии из клетчатки, а также защищает их от воспаления и неинфекционных заболеваний толстой кишки. Хотя неясно, способствует ли увеличение микробного разнообразия защите от метаболических заболеваний, несколько метагеномных исследований показывают, что улучшение исходов при метаболических заболеваниях связано с увеличением микробного разнообразия (27, 28). Например, группа исследователей секвенировала микробиомы 169 человек с ожирением и 123 человека без ожирения и обнаружила, что люди делятся на две группы: группа с низким уровнем разнообразия микробных генов и группа с высоким разнообразием (27). Люди с меньшим количеством генов, как правило, имели более выраженное ожирение, инсулинорезистентность и дислипидемию, чем люди, содержащие более разнообразную микробиоту кишечника. Кроме того, люди с ожирением и меньшим бактериальным разнообразием со временем прибавляли в весе больше. Эти данные предполагают, что манипулирование разнообразием микробов в кишечнике может быть многообещающим средством улучшения метаболических нарушений.

Регулирования микробных метаболитов

Рис. 1. Взаимодействие между микробиотой кишечника и метаболизмом хозяина. На микробиоту кишечника может влиять целый ряд внешних факторов, в том числе состояние хозяина, тип диеты и медикаментозное лечение. Дисбаланс кишечной микробиоты может привести к серьезным метаболическим нарушениям (например, ожирению), изменяя чувствительность хозяина к инсулину или энергетический гомеостаз.

Микробная регуляция воспаления

Симбионты при метаболических заболеваниях

Таблица 1. Кишечная микробиота, связанная с ожирением

Gordon et al. сообщалось о фенотипах худых мышей, которые коррелировали с видами Bacteroides, такими как B. cellulosilyticus, B. uniformis, B. vulgatus, B. thetaiotaomicron и B. caccae (20). Пероральное введение штамма B. uniformis CECT 7771 улучшало вызванную HFD метаболическую дисфункцию у тучных мышей (62). Наша группа недавно сообщила, что мыши, получавшие HFD-корм, получавшие B. acidifaciens в течение 10 недель, набирали меньше жировой массы и массы тела, чем те, кто получал только PBS (45). Мы предположили, что активируемый пролифератором пероксисом рецептор α ( PPARα )-опосредованное окисление жира в жировых тканях и расширенный период полураспада GLP-1 участвуют в регуляции бактерией B. acidifaciens ожирения хозяина и инсулинорезистентности. Кроме того, метаболиты, секретируемые B. acidifaciens, могут играть критическую роль в поддержании низких уровней дипептидилпептидазы-4 ( DPP-4 ) в кишечнике (45) (Рис. 2). Было бы интересно провести последующее исследование, чтобы выявить лежащие в основе механизмы того, как работают полезные симбионты, а также растворимые факторы, продуцируемые этими бактериями и их перекрестными взаимодействиями.

Рис. 2. Предлагаемый механизм модуляции чувствительности к инсулину хозяина с помощью Bacteroides acidifaciens (BA). Выбранная комменсальная бактерия (например, BA) заставляет кишечные эпителиальные клетки секретировать меньшее количество дипептидилпептидазы-4 ( DPP-4 ) в кишечнике и повышенное количество глюкагоноподобного пептида-1 ( GLP-1 ), что может способствовать гомеостазу глюкозы. В то же время повышенные уровни желчных кислот (например, холата и таурина) могут способствовать активации GLP-1 в кишечнике и активации рецептора α ( PPARα ), активируемого пролифератором пероксисом, через TGR5 в жировой ткани, что в конечном итоге приводит к окислению жира и улучшению чувствительности к инсулину.

Выводы и перспективы

Если учесть связь между диетой, кишечными микробами и болезнями обмена веществ, скорее всего, тут нет ничего простого. Хотя механистические исследования на животных моделях дали ценную информацию и выявили потенциальные терапевтические цели, будущие исследования столкнутся с трудностями, связанными с переводом этих результатов на пациента-человека.

Источник

Микробиота кишечника что это простым языком

ФГАОУ ВО «Первый МГМУ им. И.М. Сеченова» Минздрава России, Москва, Россия

ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» Минздрава России, Москва, Россия; ГБУЗ «Детская городская клиническая больница №9 им. Г.Н. Сперанского» Департамента здравоохранения Москвы, Москва, Россия

ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» Минздрава России, Москва, Россия; ГБУЗ города Москвы «Детская городская клиническая больница им. Г.Н. Сперанского» Департамента здравоохранения города Москвы, Москва, Россия

ООО «Медквадрат», Москва, Россия

ГБОУ ВПО «Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова» Минздрава России, Москва, Россия; ГБУЗ Москвы «Детская городская клиническая больница №9 им. Г.Н. Сперанского» Департамента здравоохранения Москвы, Москва, Россия

Микробиота кишечника как отдельная система организма

Журнал: Доказательная гастроэнтерология. 2019;8(4): 36-43

Юдина Ю. В., Корсунский А. А., Аминова А. И., Абдуллаева Г. Д., Продеус А. П. Микробиота кишечника как отдельная система организма. Доказательная гастроэнтерология. 2019;8(4):36-43.
Yudina Yu V, Korsunsky A A, Aminova A I, Abdullaeva G D, Prodeus A P. Gut microbiota as a separate body system. Russian Journal of Evidence-Based Gastroenterology. 2019;8(4):36-43.
https://doi.org/10.17116/dokgastro2019804-05136

ФГАОУ ВО «Первый МГМУ им. И.М. Сеченова» Минздрава России, Москва, Россия

На протяжении многих лет ученые всего мира занимаются исследованием микробиоценоза различных экологических ниш человека. В данной статье микробиота кишечника рассматривается как отдельная система организма. Актуальность данной темы заключается в важности микробиоты для человека. Кишечная микрофлора выполняет ряд важнейших функций, участвует в процессе пищеварения, синтезе витаминов, гормонов, а также биологически активных веществ, необходимых для жизнедеятельности организма. Она определяет здоровье человека, его иммунный ответ на различные неблагоприятные факторы и формирование механизма первичной профилактики заболеваний, начиная с перинатального периода. Микробиом человека представляет собой многочисленные сообщества бактерий, вирусов и грибов. С внедрением в науку молекулярно-генетических методов исследования появилась возможность расширить наши знания о таксономическом составе микробиомов, изучить роль и функции микроорганизмов в организме человека. Несомненно, кишечник имеет наиболее разнообразный спектр микроорганизмов, изучение которых необходимо продолжать. Кроме того, современные достижения медицинской науки позволяют рассматривать микробиотоп кишечника как новый орган или систему организма, отвечающую основным признакам систем, таким как целостность и делимость, наличие устойчивых связей, организация и эмерджентность. Целью настоящего обзора является доказательство того, что микробиота кишечника — это отдельная функционирующая система организма.

ФГАОУ ВО «Первый МГМУ им. И.М. Сеченова» Минздрава России, Москва, Россия

ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» Минздрава России, Москва, Россия; ГБУЗ «Детская городская клиническая больница №9 им. Г.Н. Сперанского» Департамента здравоохранения Москвы, Москва, Россия

ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» Минздрава России, Москва, Россия; ГБУЗ города Москвы «Детская городская клиническая больница им. Г.Н. Сперанского» Департамента здравоохранения города Москвы, Москва, Россия

ООО «Медквадрат», Москва, Россия

ГБОУ ВПО «Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова» Минздрава России, Москва, Россия; ГБУЗ Москвы «Детская городская клиническая больница №9 им. Г.Н. Сперанского» Департамента здравоохранения Москвы, Москва, Россия

В настоящее время организм человека рассматривается с точки зрения симбиотических отношений с населяющим его сообществом микроорганизмов. Данное многокомпонентное сообщество, состоящее из бактерий, археев, вирусов, грибов и простейших, получило название «микробиота». Благодаря техническому прогрессу в последние два десятилетия появились новые методы, позволяющие изучать спектр микроорганизмов без проведения микробиологического культивирования, так как 90% микроорганизмов не культивируются в лабораторных условиях. Молекулярно-генетические методы дали возможность расширить наши знания о таксономическом составе микробиомов и их роли в организме человека. Совокупность новых знаний о микробиоте кишечника позволяет рассматривать ее как отдельный орган или систему организма, связанную функционально с другими системами и играющую огромную роль в поддержании гомеостаза.

Согласно уточненным подсчетам, общая масса микробиоты человека составляет приблизительно 0,2 кг [1]. В организме человека содержится порядка 3,8·10 13 бактерий, что равно количеству собственных клеток организма. В организме человека выделяют несколько биотопов, имеющих микробное население.

В совокупном геноме кишечных микроорганизмов, метагеноме, насчитывается порядка 10 млн генов, что превосходит человеческий геном по объему более чем в 100 раз [2]. Следует отметить, что микробиоте свойственна функциональная избыточность — многие из генов в метагеноме являются аналогами, содержащимися в геномах бактерий различных видов, поэтому реальное метаболическое превосходство несколько ниже [3].

Микробиота желудочно-кишечного тракта представляет собой сложнейшую микробную экосистему. Количество микробных клеток и видовое разнообразие различных отделов желудочно-кишечного тракта сильно различаются.

Желудочно-кишечный тракт наиболее населен микроорганизмами. Полость рта заселяется бактериями сразу после рождения и у взрослого человека может включать порядка 230 родов и более 600 различных видов бактерий [4]. Микробиота полости рта представлена в основном бактериями рода Streptococcus, Veillonella, Selenomonas, Gemella, Fusobacterium и Prevotella [5]. Микробиота пищевода характеризуется уникальным таксономическим составом с преобладанием стрептококков и превотелл [6]. Нормальную микрофлору желудка составляют Streptococcus, Helicobacter, Clostridium, Lactobacillus и Veillonella [7]. Микробные сообщества также населяют желчный пузырь. В микробиоте желчного пузыря преобладают типы Proteobacteria, Firmicutes, Bacteroidetes и Actinobacteria [8]. На таксономический состав и разнообразие микробиоты желчи влияют пол, гельминтная инвазия, болезни печени и общее состояние желчевыводящей системы [9].

Однако наиболее важным биотопом человеческого организма является кишечник, в состав которого входит более 700 родов бактерий и 2500 различных видов микроорганизмов [10]. Сходство с системой или тканью организма создает специфическая структура пристеночного геля, в котором бактерии располагаются в строгой последовательности на расстоянии, равном размеру микробной клетки, и группируются в отдельные функциональные группы. Химус и слизистый слой являются питательным субстратом для бактерий. Роль соединительной ткани выполняет гликокаликс; он является сорбентом-катализатором, на котором происходит связывание нутриентов и их последующее химическое превращение с участием ферментов. Одновременно гликокаликс играет защитную роль, обеспечивая адгезию токсинов, антигенов, антител. Скопление бактерий и их метаболитов в гликокаликсе способствует созданию микроколоний эубиотической флоры. К поверхности гликокаликса прилегает слой слизистого геля толщиной 0,5—5 мм. Основным компонентом геля является муцин, который секретируется бокаловидными клетками. Слизистый гель рассматривается как сорбент с большой емкостью адгезии. Микрофлора, утилизирующая муцин, изменяет его физико-химические свойства и функциональные особенности структуры. Вновь образуемый гель плотно прилегает к гликокаликсу, имеет повышенную плотность, вязкость, нерастворим в воде. По мере продвижения в сторону просвета кишки и в процессе расщепления бактериями он утрачивает эти свойства, переходит в растворимую форму, вязкость его уменьшается — и он отторгается в просвет кишки, что указывает на процессы, идентичные процессам слущивания покровных эпидермальных тканей.

Вегетирующие микробные популяции, входящие в состав пристеночного микробиотопа, не расположены в геле диффузно, в виде биопленки, а образуют отдельные микроколонии, которые неравномерно расположены в толще слизи. Эти микроколонии состоят из сбалансированного набора содружественных членов [11].

Как и любая система организма, микробиота кишечника проходит определенные этапы развития и созревания. Ранее считалось, что плод в утробе матери не встречается с миром микроорганизмов, т. е. рождается полностью стерильным. Однако появились данные, опровергающие эту теорию. Проведенные исследования показали, что в плаценте, околоплодных водах, пуповинной крови, меконии имеются бактерии родов Enterococcus, Escherichia, Leuconostoc, Lactococcus, Streptococcus, Lactobacillus, Photorhabdus и Tannerella [12—16].

Но все же более активное заселение кишечника происходит после рождения. В этом процессе выделяют четыре последовательные временны́е фазы:

— 1-я фаза длится от момента рождения до 2 нед. Спектр микроорганизмов в этот период представлен в основном стрептококками и кишечной палочкой.

— 2-я фаза зависит от вида вскармливания и длится до введения в рацион прикорма. В этой фазе происходит заселение бифидобактериями и лактобактериями, а также в небольших количествах представителями родов Clostridium и Bacteroides.

— 3-я фаза начинается с момента введения прикорма и длится до завершения грудного вскармливания. В это время возрастает численность представителей рода Bacteroides. По мере увеличения в рационе доли твердой пищи и снижения доли грудного молока растет количество бактероидов и анаэробных грамположительных кокков (пептококков и пептострептококков).

— 4-я фаза начинается после окончания грудного вскармливания. Характеризуется относительной стабильностью микробного состава, который сохраняется в течение всей жизни индивида [17].

На формирование микробиоты кишечника большое влияние оказывают следующие факторы: способ родоразрешения, вскармливание, перенесенные заболевания, прием антибиотиков, особенности питания и условия жизни. Ряд исследований показывает, что кишечная микробиота при естественном родоразрешении представлена бактериями рода Escherichia coli и другими энтеробактериями, энтерококками и стафилококками. При оперативном родоразрешении новорожденный в первую очередь встречается с микрофлорой кожных покровов матери и медицинского персонала; это в основном бактерии рода Propionibacterium, Corynebacterium и Streptococcus [18, 19].

С конца первой недели жизни ребенка в кишечной микробиоте начинают доминировать строгие анаэробы (бифидобактерии, бактероиды и клостридии), которые подавляют аэробную флору [20]. У детей, рожденных путем кесарева сечения, формирование кишечной микробиоты происходит дольше и чаще обнаруживаются различные условно-патогенные микробы, такие как Clostridium difficile, Enterococcus, Klebsiella, Streptococcus, Haemophilus и Veillonella [20—22].

Несомненно, вскармливание также влияет на колонизацию микроорганизмов. При грудном вскармливании микробиота кишечника представлена в основном молочнокислыми бактериями, такими как Lactobacillus, Leuconostoc, Streptococcus, Enterococcus, Lactococcus и Weissella, а также некоторыми полезными видами Bifidobacterium [23, 24].

Другие исследования показали, что у детей, получающих молочные смеси, в микробиоте преобладает анаэробная флора — Bacteroides и Clostridium [25].

Применение антибиотиков также оказывает существенное влияние на формирование кишечной микробиоты. Антибактериальная терапия уменьшает общее разнообразие микробиома, смещает состав микробиоты кишечника в сторону высокого содержания протеобактерий и низкого содержания актинобактерий [26].

Процесс формирования микробиоты происходит параллельно и в тесной взаимосвязи с этапами созревания иммунной системы. В старости разнообразие состава микробиоты и ее функционирование снижается [27].

Микробиоту кишечника с точки зрения сходства по составу можно разделить на энтеротипы — это устойчивые композиции микробиоты с определенным таксономическим составом. В 2011 г. многочисленная международная группа ученых из Европейской лаборатории молекулярной биологии (EMBL), используя метод 16S секвенирования РНК, идентифицировала из огромного количества бактерий, колонизирующих желудочно-кишечный тракт, три доминирующих рода микроорганизмов: Bacteroides, Ruminococcus, Prevotella. По мнению авторов [28], энтеротипы не связаны ни с особенностями питания человека, ни с его полом, возрастом или индексом массы тела, хотя данное исследование показало преобладание рода Clostridium у людей пожилого возраста. Однако в ходе последующих исследований три обособленных энтеротипа выявить повторно не удалось. Так, в исследовании G. Wu и соавт. [29] фактически подтверждено существование только двух кластеров, первый из которых представлял собой сочетание энтеротипа Bacteroides с энтеротипом Ruminococcus, поскольку отличительные признаки последнего были слабо выражены, а второй соответствовал энтеротипу Prevotella. При этом указанные энтеротипы были строго связаны с характером питания исследуемых лиц. Другое исследование, проведенное в Республике Корея, показало, что в микробиоте кишечника здоровых корейцев выделяется два энтеротипа: энтеротип 1 с преобладанием Bacteroides (42%) и энтеротип 2 с преобладанием Prevotella (58%) [30]. Энтеротип 3 (Ruminococcus) в данном исследовании не выявили. Кроме того, энтеротип 2 при этом ассоциировался с характером питания. Энтеротипы не коррелировали с такими показателями, как возраст, индекс массы тела, уровень артериального давления, уровень сахара в крови натощак, уровень общего холестерина и триглицеридов.

В российском метагеномном исследовании отмечалось разделение всех образцов на две группы: одну — с преобладанием рода Prevotella (аналог энтеротипа 2), другую — с преобладанием нескольких родов филума Firmicutes (аналог энтеротипа 3). Энтеротипа с преобладанием рода Bacteroides, соответствующего энтеротипу 1, выявить не удалось. Это может быть объяснено высоким уровнем потребления животных белков и жиров и меньшим уровнем потребления клетчатки [31].

В связи с этим предложенная теория не имела успеха в научном сообществе, тем не менее вопрос о возможности разделения микроорганизмов на категории остается открытым. В настоящее время преобладает мнение о том, что микробиота не поддается классификации, а правильнее говорить о непрерывном изменении состава микробиоты в популяции [32].

Таким образом, несмотря на противоречивые данные об энтеротипах, полностью исключить их наличие не представляется возможным. На наш взгляд, более перспективным является изучение метаболических взаимоотношений с организмом человека. Говоря о непрерывном изменении состава микробиоты, необходимо учитывать факторы, влияющие на спектр микроорганизмов, характер питания, возраст, применение лекарственных средств, перенесенные заболевания и прочее. Все это, безусловно, влияет на микробиоту нашего организма.

Как известно, орган — это часть тела, которая не только имеет определенную форму, строение, место расположения, но и выполняет несколько функций. Кишечная микробиота как орган выполняет ряд важных функций (см. рисунок). Основные функции микробиоты кишечника в организме. КЖК — короткоцепочечные жирные кислоты; NO — оксид азота; H2S — сероводород. КЖК — short chain fatty acids; NO — nitric oxide; H2S — hydrogen sulfide. В первую очередь кишечные микроорганизмы участвуют в процессе пищеварения, расщепляя неперевариваемые пищевые волокна растительного происхождения [33]. Наибольшими возможностями гидролиза углеводов обладают бактерии родов Bacteroides (крахмал, ксилан), Roseburia (крахмал, ксилан, олигосахариды), Ruminococcus (крахмал, целлюлоза), Bifidobacterium (олигосахариды), Faecalibacterium и Enterobacteria. Такие бактерии, как Akkermansia muciniphila, составляющие около 3% от общего числа бактерий микробиоты человека, способны переваривать муцин — основной гликопротеид мукозного слоя кишечника [34].

Продуктом данного процесса являются короткоцепочечные жирные кислоты (КЖК) — бутират, ацетат, пропионат и другие [35]. КЖК выполняют множество функций в организме, а с точки зрения пищеварения являются одним из главных субстратов, которым питаются колоноциты кишечной стенки человека [36].

В одном из российских исследований оценивались изменения метаболома сыворотки крови и показателей микробиоценоза кишечника у пациентов с язвенным колитом и целиакией. Авторами впервые показано статистически значимое повышение общего количества бутират-продуцирующих бактерий, играющих ключевую роль в энергетическом обеспечении кишечного эпителия [37].

Микробиота также участвует в трансформации желчных кислот, способствуя тем самым формированию мицелл, необходимых для переваривания жиров в кишечнике [38, 39].

Помимо этого, микробиота кишечника участвует в метаболизме липидов, подавляя ингибирование липопротеинлипазы в адипоцитах. Bacteroides thetaiotaomicron способствует гидролизу липидов, увеличивая экспрессию колипазы [40].

Еще одной важной функцией кишечной микробиоты является секреторная функция. Кишечные бактерии синтезируют ряд витаминов и витаминоподобных веществ (витамины группы B, С, К, фолиевой, никотиновой кислот), которые используются как организмом человека, так и микроорганизмами [43]. Только кишечная палочка синтезирует 9 витаминов. Микробиота производит также нейроактивные вещества: норадреналин, серотонин, гамма-аминомасляную кислоту, оксид азота, сероводород [44—46]. Синтез гормонов и биологически активных веществ лежит в основе регуляторного действия микрофлоры на функции внутренних органов и центральной нервной системы [47]. КЖК в свою очередь выполняют регуляторную функцию. Бутират и пропионат влияют на генетическую экспрессию в клетках организма-хозяина, взаимодействуя с ферментом гистондеацетилазой и регулируя фосфорилирование гистонов [48].

Кишечные бактерии способны к синтезу антибактериальных веществ — бактериоцинов, а это необходимо для защиты организма от колонизации патогенными бактериями [49]. Например, КЖК, в частности бутират, оказывают противовоспалительный эффект на слизистую оболочку кишечника за счет супрессии активации NF-κB, что позволяет поддерживать физиологический уровень воспаления, необходимый для защиты от патогенной флоры [50]. К другим полезным качествам бутирата относится потенцирование секреции муцина, снижение pH кишечника, усиление фагоцитоза, укрепление межклеточных соединений в эпителии, что позволяет снижать проницаемость кишечной стенки для бактерий и нарушать бактериальную адгезию к ней [50—53].

КЖК являются единственными известными лигандами для рецептора GPR43, который участвует в регуляции воспаления посредством ингибирования аденилатциклазы и активации фосфолипазы С [54]. Активация данного рецептора рассматривается как один из механизмов взаимодействия макроорганизма и микробиоты, нарушение работы которого приводит к дисбалансу иммунитета и провоспалительному фенотипу [55].

Микробиота кишечника играет важную роль в поддержании иммунной системы человека. Как известно, слизистая оболочка кишечника обладает собственной лимфоидной тканью, известной как GALT (gut-associated lymphoid tissue), которая является одним из важных компонентов иммунной системы макроорганизма. В слизистой оболочке кишечника локализовано около 80% иммунокомпетентных клеток, 25% слизистой оболочки кишечника состоит из иммунологически активной ткани. Таким образом, кишечник можно рассматривать как самый большой иммунный орган человека. Микрофлора участвует в формировании как местного (активация продукции IgА, фагоцитарной активности), так и системного иммунитета. Само наличие бактерий оказывает постоянное антигенное тренирующее действие [56].

Следует также отметить, что иммунная система сама по себе эволюционировала в постоянном присутствии микроорганизмов. В результате этого даже наличие микрофлоры само по себе является одним из важнейших факторов, необходимых для становления иммунитета [57].

Кроме приведенных функций, известно также, что микробиота осуществляет взаимодействие с нервной системой человека. Данное взаимодействие рассматривается в рамках концепции «ось мозг — кишечник» (англ. Gut—Brain Axis) и заключается во взаимном влиянии в системе «микробиота — головной мозг», осуществляемом посредством секреции нейроактивных факторов, изменения напряжения иммунного ответа, регуляции работы кишечника, а также через n.vagus [58].

Ввиду активного участия микробиоты в физиологических процессах, протекающих в организме человека, ее тесной связи с иммунной системой и колонизацией бактерий человек часто рассматривается в качестве «суперорганизма», а микробиота — как квазиорган такого организма и неотъемлемая его часть [59].

Проведя обзор научной литературы, можно утверждать, что в организме нет ни одной функции, на которые бы не влияла микробиота кишечника тем или иным образом. На спектр микрофлоры большое влияние оказывают способ родоразрешения, вскармливание, перенесенные заболевания, прием лекарственных средств, характер питания и условия жизни.

Важным остается вопрос энтеротипов, но, вероятно, больший научный интерес представляет изучение метаболических взаимоотношений с организмом человека. Установлено, что наиболее распространенным спектром микроорганизмов обладает кишечник, в нем осуществляется гидролиз белков, жиров, углеводов, происходит образование короткоцепочечных жирных кислот, необходимых для нормального функционирования кишечной стенки. Нормальная микрофлора обеспечивает синтез многих макро- и микронутриентов (витаминов группы B, С, К, фолиевой, никотиновой кислот), синтез гормонов и биологически активных веществ, а также нейтрализует многие токсические субстраты и метаболиты. Кишечные бактерии способны вырабатывать антибактериальные вещества — бактериоцины, которые необходимы для защиты организма от колонизации патогенными бактериями. Микробиота кишечника также играет важную роль в поддержании иммунной системы человека; благодаря фагоцитарной активности и продукции IgА происходит формирование как местного, так и системного иммунитета.

Таким образом, микробиотоп кишечника имеет свойства органа или системы и отвечает всем требованиям, предъявляемым к системам. Это основные свойства (признаки) систем — целостность и делимость, наличие устойчивых связей, организация и эмерджентность.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

The authors declare no conflict of interest.

Источник