Революція оголосила мікробіоти при захворюваннях печінки та травного тракту - Revue Médicale
резюме
Після епохи класичної бактеріології технології дослідження мікробіоти зробили революцію завдяки послідовності мікробних 16S рРНК. Отримані таким чином дані є значними та призводять до формулювання нових гіпотез у багатьох галузях медицини. Ця стаття дуже коротко викладе ці гіпотези, взявши кілька важливих прикладів у галузі стеатогепатиту та хронічного запального захворювання кишечника.
Вступ
Кишковий бар’єр
Обов’язковою умовою симбіотичного гомеостазу між мікробіотою та господарем є функціональний та інтактний кишковий бар’єр. Цей бар’єр (рис. 1) складається із щільного кишкового епітелію, з’єднаного щільними з’єднаннями, що містять на своїй поверхні специфічні носії для розпізнавання субстратів та антигенів (фізичний бар’єр); він також покритий шаром гідрофобної слизу (хімічного бар'єру), що складається з муцину, дефензинів та інших сильно бактерицидних пептидів, а також високою концентрацією IgA. Ця біоплівка відокремлює просвіт кишечника від поверхневого епітелію, запобігаючи постійній та небажаній стимуляції вродженої імунної системи. Епітеліальні клітини також виробляють і виділяють бактерицидні молекули (α-дефензини, лізоцими та ін.). Крім того, опосередкований IgA специфічний імунітет, який контролюється плазматичними клітинами в підслизовій оболонці, є, крім того, важливим механізмом адаптивного імунного відповіді. Вроджена імунна відповідь розрізняє нешкідливі бактерії та збудники мікробіоти.
Ендотоксемія, проникність кишечника та ураження печінки
Ендотоксини - це ліпополісахариди (ЛПС) зі стінки грамнегативних бактерій. Заростання, дисбіоз та підвищена проникність кишечника впливають на концентрацію ендотоксинів у портальному кровообігу. 4 Зазвичай фагоцитується клітинами Купфера, навантаження LPS може перевищувати їх фагоцитарну здатність і посилювати системну циркуляцію. Ця "ендотоксемія" 5 може бути спричинена дієтою з високим вмістом жиру, а також вживанням алкоголю. 6 LPS викликають активацію клітин Купфера через два типи рецепторів: кластер диференціювання-14 (CD-14) і платоподібний рецептор-4 (TLR-4), що спричиняє сигнальні каскади, що призводять до виробництва реактивного кисню види та цитокіни (зокрема TNFα), здатні активувати перехід стеатоз-стеатогепатит. Клітини-мішені 7 LPS також включають гепатоцити, нейтрофіли, синусоїдальні ендотеліальні клітини та зірчасті клітини, відповідальні за фіброз печінки. 7
TLR, група рецепторів, які специфічно розпізнають певні бактеріальні або вірусні складові, є критичним фактором контролю запальної реакції. Хоча шлях активації LPS-TLR-4 є найбільш вивченим у цьому контексті, інші TLR (особливо -2, -5) включають пептидоглікан, флагелін або ліпотейхоєву кислоту грампозитивних бактерій. Нарешті, активація TLR-9, наприклад, є шляхом, який веде від LPS до фіброгенезу. 6
Алкогольний стеатогепатит (АСГ)
Рівень LPS у плазмі крові вищий у пацієнтів з різними стадіями цієї патології порівняно з контрольними суб’єктами. 7 Це може бути наслідком дисфункції кишкового бар'єру та/або модифікації бактеріальної флори, спричиненої алкоголем, будь то якісна (розподіл видів) або кількісна (проліферація в тонкому кишечнику). 5
In vitro алкоголь сенсибілізує гепатоцити, клітини Купфера та інші резидентні клітини печінки до дії LPS, 8 таким чином створюючи порочний цикл, який підтримує некротико-запальний процес. У тварин, які харчуються жирною дієтою, багатою алкоголем, наявність TLR-4 є важливим фактором для виникнення стеатозу, а потім запалення. У пацієнтів з АСН підвищення рівня ендотоксемії збігається з розвитком печінкової травми. Перехід від алкогольного стеатозу до стеатогепатиту, як видається, залежить від наявності ЛПС, що розглядається як пусковий фактор некротико-запального каскаду. 5 Порушення алкоголю клітинної функції Купфера, можливо, ще більше посилює ендотоксемію.
Підвищена проникність кишечника, що спостерігається у пацієнтів з АСГ, вважалася наслідком захворювань печінки та портальної гіпертензії. Недавні експериментальні дослідження свідчать про те, що це є наслідком токсичності алкоголю і є передумовою розвитку алкогольного ураження печінки. 7 Метаболізм алкоголю та вироблення ацетальдегіду індукують окислювальний стрес у слизовій оболонці травної системи, 9 щільні та прикріплені місця з'єднання. 10 Крім того, коменсальні бактерії відповідають за> 50% вироблення ацетальдегіду в травному тракті, тим самим погіршуючи спричинену алкоголем дисфункцію слизового бар'єру. Однак ми не знаємо точно місця (шлункової, проксимальної/дистальної частини тонкої кишки) або кінетики (минущої або тривалої) розладів кишкової проникності, викликаних алкоголем. 6
Безалкогольний стеатогепатит (NASH)
Задовго до того, як NASH повідомлялося про метаболічний синдром, "псевдоалкогольна хвороба печінки" описувалася при спалахах травлення, таких як хірургічне виключення кишкової петлі, та у пацієнтів із порушеннями проникності кишечника, таких як індуковані НПЗЗ. Ендотоксемія 9 та підвищений рівень TNFα у плазмі крові під час НАСГ можуть бути наслідком переростання тонкої кишки в бактерії, часто зустрічається при кишкових рухових розладах, пов’язаних з діабетичною нейропатією, а також пов’язаних з цим розладів кишкової проникності. 11 TNFα стимулює активність ліпогенних ферментів, що беруть участь у генезі стеатозу, і відіграє роль у переході від стеатозу до неалкогольного стеатогепатиту. 12 Стеатотичні гепатоцити in vitro, піддані дії TNFα, стають гіперреакторами на той самий цитокін. 13 Цей ампліфікаційний цикл може брати участь в активації прозапальних процесів, а також в активації апоптозу.
У пацієнтів з неалкогольною стеатопатією печінки (ізольований стеатоз та NASH) також спостерігається порушення проникності кишечника. Здається, це корелює з тяжкістю стеатозу та поширеністю метаболічного синдрому. 5 Механізм невідомий. Сучасні гіпотези полягають у тому, що перекисне окислення ліпідів та кишковий окислювальний стрес, який він спричиняє, гіперінсулінемія та високий рівень цитокінів можуть брати участь у зміні слизового бар’єру.
Стеатопатії: нові терапевтичні стратегії
Сучасна основа лікування алкогольних стеатопатій та метаболічного синдрому - абстиненція та втрата ваги. У випадку важкого алкогольного стеатогепатиту ефективність стероїдів, безсумнівно, пов’язана з їх дією на запальні процеси. У випадку з НАСГ ефективність вітаміну Е, ймовірно, пов’язана з окислювальним стресом.
Актори патогенного процесу (фіг.2) представляють якомога більше потенційних терапевтичних цілей. На тваринних моделях стеатогепатиту пробіотики зменшують ендотоксемію, окислювальний стрес, проникність кишечника та тяжкість ураження печінки. 7,14 Пребіотики, не засвоювані вуглеводи, що використовуються як добрива для бактерій, які вважаються симбіотичними, а також суміші про- та пребіотиків також дали обнадійливі результати. 15,16 Ці ефекти залишаються підтвердженими у людей.
ВЗК та мікробіота
Нормобіоз проти дисбіозу
Дисбіоз і запалення
Мікробіота піддається специфічній системі розпізнавання «бактеріального зондування», що складається з рецепторів, що знаходяться на поверхні епітелію (TLR: рецептори, що позначаються таксі) та в епітеліальних клітинах (NOD-подібні рецептори: домени, що зв’язують олігомеризацію нуклеотидів). Кожен TLR та NOD спеціально розпізнає бактеріальний мотив (коменсальний або патогенний), такий як ліпополісахариди, пептидоглікани, флагеліни та бактеріальна ДНК. Ця система є важливою частиною вродженого імунітету. Ці специфічні рецептори також експресуються на поверхні імунних клітин, таких як клітини, що представляють Ag, дендритні клітини та макрофаги.
Як тільки встановлюється контакт між патогенною бактерією та епітелієм (тобто у випадку руйнування біоплівки), ентероцит надсилає сигнали тривоги (хемокіни або цитокіни) до вродженої та пристосувальної слизової оболонки імунної системи під час секреції бактерицидів у просвіт. ВЗК характеризується втратою імунної толерантності до коменсальних бактерій через декілька механізмів: порушення секреції антибактеріальних пептидів (α-дефензини), більш проникна слизова біоплівка, аномально підвищена вроджена імунна відповідь. Цю втрату толерантності може також спричинити генетичний фон хазяїна, оскільки певні гени сприйнятливості до CD (NOD2/CARD15) відіграють певну роль у розпізнаванні бактерій. 24
Дисбіоз: причина або наслідки ВЗК ?
Досі залишається обговореним один момент: чи є дисбактеріоз причиною чи наслідком запалення кишечника? Дані свідчать про те, що первинні зміни мікробіоти, особливо недостатня представленість F. prausnitzii, можуть брати участь у патогенезі ВЗК. 18,19,25 І навпаки, здорова мікробіота, включаючи рівень Firmicutes (зокрема F. prausinitzii), який зберігається, може бути захисним фактором слизової оболонки кишечника, навіть в області хронічного запалення. Дійсно, бактерії виду F. prausinitzii є основним джерелом продукування регуляторних метаболітів, таких як коротколанцюгові жирні кислоти, включаючи бутират. Бутират є не тільки важливим джерелом енергії для колоцитів, але він також характеризується своїми протизапальними та імуномодулюючими властивостями завдяки своїй інгібуючій дії на прозапальний шлях NF-kappaB. 23,26,27
Пробіотики та ВЗК
Отже, дисбіоз відіграє важливу роль у генезі запалення під час ВЗК. Тому представляється цікавим спробувати модулювати його за допомогою використання пробіотиків. Вони визначаються як мікроорганізми, які при попаданні в живий організм у достатній кількості справляють позитивний вплив на здоров'я або фізіологію господаря. Їх вплив здійснюється на декількох рівнях (рисунок 3): просвіт кишечника, епітеліальний бар’єр та слизовий імунний відділ. Терапевтичних випробувань для тестування пробіотиків при ВЗК багато, але лише деякі з них покладаються на адекватну методологію. 28 Серед них найбільш переконливі стосуються UC. Показано, що специфічний пробіотичний штам кишкової палички (серотип O6 K5 H1), непатогенний, який називається E. coli Nissle 1917, є ефективним у запобіганні рецидиву UC (ефективність порівнянна з ефективністю месалазину 1,5 г/добу). ). 29 Показано, що препарат VSL №3, пробіотик, що складається із суміші чотирьох штамів лактобактерій, є ефективним у запобіганні епізодам пухіту після тотальної колектомії та ілеоанального анастомозу. 30 До цього часу дослідження на КР не змогли продемонструвати свою ефективність.
Висновок
Безперечно, вирішальним є вплив мікробної флори кишечника на появу та розвиток стеатогепатиту, а також ВЗК. Розпізнавання цих механізмів та модуляція складу кишкової мікробіоти є центром сучасних досліджень.
Практичні наслідки
> Збіжні аргументи свідчать про участь мікроорганізмів у патогенезі стеатогепатиту та хронічного запального захворювання кишечника
> Вживання алкоголю, а також дієта, багата жирами, може спричинити дисфункцію кишкового бар'єру та/або якісну та кількісну модифікацію бактеріальної флори. Це призводить до підвищення рівня LPS (ендотоксинів) у плазмі крові в портальній циркуляції, викликаючи запальний каскад у печінці.
> Під час хронічного запального захворювання кишечника (ВЗК) спостерігається дерегуляція мікробіоти кишечника (дисбіоз), що виражається зменшенням біорізноманіття в основному в групі Firmicutes, зі значним падінням рівня Faecalobacterium prausnitzii
> ВЗК характеризується втратою імунної толерантності до коменсальних бактерій через декілька механізмів: порушення секреції антибактеріальних пептидів, зміна хімічного бар’єру епітелію (біоплівки), аномально підвищена вроджена імунна відповідь
> Кишкова мікробіота є привабливою терапевтичною мішенню при стеатогепатитах та ВЗК. Модуляція його складу за допомогою пробіотиків є центром сучасних досліджень
Бібліографія
Анотація
Після епохи класичної бактеріології, дослідницькі методики мікробіоти кишечника отримали революцію завдяки послідовності мікробних 16S рРНК. Отримані дані є суттєвими і змусили нас сформулювати нові гіпотези в багатьох сферах медицини. У цій статті коротко викладаються ці гіпотези, особливо зважаючи на сфери стеатогепатиту та запальних захворювань кишечника.