Стан мікробіоти та недоїдання - Swiss Medical Review
резюме
Зростає інтерес до аналізу мікробіоти кишечника. В даний час встановлено, що дисбаланс кишкової мікробіоти або дисбіоз бере участь у механізмах зміни ваги. Ця стаття націлена на підсумок сучасних знань між мікробіотою кишечника та недоїданням. Люди, які недоїдають, змінили бактеріальну різноманітність і чисельність кишечника порівняно зі здоровими людьми. Перші дослідження щодо модуляції мікробіоти кишечника пробіотиками, пребіотиками, симбіотиками, трансплантацією калу та антибіотиками з метою збільшення ваги обнадійливі. Однак багато досліджень все ще необхідні перед будь-якими терапевтичними наслідками.
Вступ
Мікробіота кишечника складається з понад 10 13 бактерій, приблизно стільки ж клітин, що складають людський організм. 1 Він відповідає всім мікроорганізмам травного тракту і виконує три основні та основні функції: метаболічну, трофічну та захисну (Фігура 1). 2 У травному тракті якість (різноманітність) та кількість (достаток) мікробіоти різняться. Максимальна кількість бактерій досягається в дистальній частині товстої кишки з 10 11 бактеріями на грам стільця. 3 За останні роки аналіз складу та функції мікробіоти кишечника значно зріс після появи нових методів секвенування бактеріального геному. У людини в мікрофлорі кишечника товстої кишки переважають дві бактеріальні типи: фірмікути (наприклад, Clostridium) і бактероїдети (наприклад, Bacteroides), а потім актинобактерії (наприклад, Bifidobacterium), протеобактерії (наприклад, Escherichia) та веррукомікробія (наприклад, Аккермансія). 4 Однак у кожної особини є своя унікальна мікробіота кишечника з точки зору видів бактерій та відносних пропорцій. 5
Основні функції мікробіоти кишечника
Дисбаланс мікробіоти кишечника називається дисбіозом. Це зміна складу кишкових бактеріальних популяцій, що супроводжується якісними (втрата різноманітності) та/або кількісними (втрата достатку) змінами. Таким чином, модифікація кишкової мікробіоти могла бути причиною коливань ваги і, отже, брати участь у недоїданні.
Ця стаття має на меті узагальнити сучасні знання, що пов’язують мікробіоти кишечника, недоїдання та кахексію, головним чином у людей. З практичних міркувань ми будемо використовувати тут термін мікробіота кишечника. Однак більшу частину часу аналіз мікробіоти проводять у калі, і тому є відображенням мікробіоти калу, яка може бути зовсім іншою від тієї, яка присутня в кишечнику або знаходиться в тісному контакті зі слизовими оболонками кишечника. Ми обговоримо 1) відмінності мікробіоти між недоїдаючими та здоровими людьми; 2) модуляція мікробіоти кишечника з метою збільшення ваги та набору м’язів; 3) різні методи аналізу мікробіоти та 4) майбутні перспективи.
Різноманітність, велика кількість кишкових бактерій та недоїдання
Деякі дослідження показали, що мікробіота кишечника порушується у недоїдаючих людей (таблиця 1). Однак в даний час опубліковані результати розходяться, і незрозуміло, чи пов'язані відмінності, що спостерігаються при порівнянні недоїдаючих людей із здоровими людьми, із самим недоїданням або між індивідуальними варіаціями.
Зміни мікробіоти кишечника у недоїдаючих людей
Модуляція мікробіоти кишечника та збільшення ваги
Як ми побачимо в цій главі, кілька досліджень, проведених переважно у дітей із ЗСЗ, модулювали мікробіоти кишечника за допомогою пробіотиків, пребіотиків, симбіотиків, трансплантації калу та антибіотиків з метою збільшення ваги. Пробіотики - це живі мікроорганізми, які, потрапляючи в організм у достатній кількості, сприятливо впливають на здоров’я господаря. Пребіотики - це не засвоювані харчові сполуки, які вибірково стимулюють ріст та/або активність певних кишкових бактерій, тим самим покращуючи здоров’я господаря. Симбіотики - це поєднання пробіотиків та пребіотиків.
Недоїдання серед дітей у країнах, що розвиваються
Пробіотики, пребіотики та симбіотики
У рандомізованому клінічному дослідженні (дослідження PRONUT) оцінено клінічну та харчову ефективність харчової суміші, що складається з чотирьох пробіотичних бактерій (Pediococcus pentosaceus, Leuconosctoc mesenteroides, Lactobacillus paracasei, Lactobacillus plantarum) зі швидкістю 10 11 колонієутворюючих одиниць (CFU) та чотири типи пребіотиків (інулін, пектин, вівсяні висівки, стійкий крохмаль) у дітей Малаві. У віці від 5 до 168 місяців (медіана 22 місяці) їх госпіталізували до ЗРК (співвідношення вага-зріст 10). Ця суміш разом із готовими до вживання висококалорійними лікувальними продуктами вводилася дітям групи втручання (n = 399) за середній час 33 днів. Діти контрольної групи (n = 396) отримували лише готові до вживання терапевтичні продукти. Не було помічено суттєвої різниці між обома групами щодо покращення харчового статусу, смертності, збільшення ваги, час загоєння або поширеність клінічних симптомів, таких як діарея, лихоманка або проблеми з диханням.
Ще одне дослідження було проведено на гнотобіотичних мишах, тобто мишах, позбавлених мікробіоти при народженні, потім штучно колонізованих з кишковою мікробіотою малавійських немовлят у віці 6 місяців та виявлених серйозною затримкою росту (співвідношення розмірів) для віку 12
Тому використання пробіотиків та пребіотиків у лікуванні важкого гострого недоїдання у дітей залишається суперечливим на даний момент.
Трансплантація фекалій
Таким чином, трансплантація фекалій може представляти майбутнє лікування ЗРК. Однак жодне дослідження ще не оцінило його у людей для лікування недоїдання.
Антибіотики
Застосування антибіотиків у дітей із ЗРЗ без ознак інфекції вже було описано в 1957 році кенійським лікарем. 72-годинне лікування ауреоміцином (тетрацикліном) проти плацебо у 72 дітей призвело до триразового збільшення щоденного приросту ваги. 14
Зовсім недавно у малавійських дітей, які страждають від ЗРК (співвідношення ваги до зросту 15
Таким чином, антибіотики, що використовуються для лікування ЗСМ, мають переваги при збільшенні ваги, ймовірно, у зв'язку з лікуванням або профілактикою деяких захворювань. Але вони також можуть мати позитивний вплив на ріст цих дітей, зменшуючи дисбіоз кишкової мікробіоти, запалення або навіть проникність кишечника.
Кахексія або гіпотрофія, пов’язана із захворюваннями
Що стосується кахексії, то, наскільки нам відомо, на даний момент у людей немає даних. Тому ми розглянемо цю тему шляхом досліджень на мишах.
Пробіотики, пребіотики та симбіотики
Таким чином, кілька моделей тварин демонструють зміни мікробіоти кишечника при захворюваннях, пов'язаних з кахексією, таких як рак, запальні захворювання кишечника та сепсис. Модуляція мікробіоти кишечника певними пробіотиками чи симбіотиками може бути корисною для господаря шляхом обмеження атрофії м’язів та втрати ваги.
Гіпотетичні механізми, що пов'язують мікробіоти кишечника та м'язи
Було запропоновано кілька молекулярних шляхів для з'єднання мікробіоти кишечника з м'язами. 19 Кишкова мікробіота впливає на біодоступність амінокислот у сироватці крові, регулюючи таким чином їхню доступність на м’язовому рівні. Але це також може впливати на м'язову масу через циркулюючі бактеріальні компоненти (ліпополісахариди, пептидоглікан, флагелін). Нарешті, мікробіота кишечника також може впливати на м’язову масу, модулюючи секрецію запальних цитокінів або продукуючи певні метаболіти, такі як кон’юговані лінолева кислота, ацетат або жовчні кислоти. Однак на даний момент нам бракує даних, щоб чітко визначити молекулярні механізми, що беруть участь у осі мікробіоти та кишечника кишечника.
малюнок 2 викладає сучасні гіпотези щодо зв'язку між недоїданням, мікробіотою кишечника та кишковим бар’єром.
Гіпотези пов'язують недоїдання - мікробіоти кишечника - кишковий бар'єр
Аналіз мікробіоти кишечника та майбутні перспективи
За останні роки методи аналізу мікробіоти кишечника швидко розвивалися. Класичний підхід, заснований на культурі та додаткових тестах генотипування/фенотипування, показав свої межі при вивченні мікробних спільнот. Це копітко і дорого, але також неповно: близько половини видів бактерій в кишечнику людини ніколи не культивувались в лабораторних умовах. 20
Тому методи молекулярного аналізу, засновані на ампліфікації частини рибосомної РНК (рРНК), були розроблені у 1980-х роках (метаксономічний підхід). Спочатку ці методи базувались на розрізненні продуктів ампліфікації ПЛР (полімеразної ланцюгової реакції) відповідно до їх розміру та їх фізико-хімічних характеристик, а потім - за їх послідовністю. З тих пір ген, що кодує 16S рРНК, використовується як маркер вибору для філогенетичної та таксономічної ідентифікації, тобто для ідентифікації бактерій та класифікації серед усіх відомих бактерій. Свій успіх цей ген зобов’язаний своїй присутності у всіх прокаріотів, відносно повільній і постійній еволюції та своїй особливій структурі. Він складається з доменів, збережених між видами, які дозволяють ампліфікацію ПЛР за допомогою "універсальних праймерів" та змінних областей (V1-V9), послідовність яких дозволяє таксономічну ідентифікацію.
Згодом поява високопродуктивного секвенування (Next Generation Sequencing, NGS) дозволило одночасно аналізувати склад мікробних спільнот великої кількості зразків (метагеномний підхід). Точність цих аналізів була покращена за рахунок збільшення довжини аналізованих послідовностей. Наприклад, довжина послідовностей ампліконів гена, що кодує 16S рибосомну РНК, отриманих на секвенсорі типу Ілюміна, збільшилася з 59 нуклеотидів у 2009 році 21 до понад 500 нуклеотидів сьогодні. Отже, більш повне прочитання цього гена дозволяє бути точнішим у систематиці. Інші нові технології секвенування дозволяють отримувати ще довші послідовності, але вони мало використовуються, оскільки їх якість недостатня (Nanopore) або їх вартість вища (PacBio).
Іншим підходом до характеристики бактеріальних спільнот є випадкове послідовність фрагментів метагеному. Цей тип аналізу надає таксономічну (перелік видів, родів, сімейств та інших більших груп бактерій) та функціональну інформацію (каталог процесів, у яких беруть участь гени цих бактерій).
Нещодавно деякі компанії навіть пропонують особисту послугу метагеномічного аналізу. Однак, з огляду на сучасні знання, ще рано зараховуватись про те, як інтерпретувати ці результати та застосовувати рекомендації щодо харчування з метою оптимізації мікробіоти кишечника. У клінічних умовах та до появи стандартизованих методів аналізу мікробіоти комбінація тестів може покращити обгрунтованість висновків. Крім того, необхідні кращі знання про мікробіоти кишечника та вплив їжі на неї. Тоді прогрес у цих сферах може відкрити шлях для розвитку персоналізованої медицини та харчування, зокрема для модуляції мікробіоти кишечника та поліпшення стану харчування.
Висновок
Мікробіота кишечника, ймовірно, бере участь у процесі недоїдання. Люди, які недоїдають, змінили бактеріальну різноманітність і чисельність кишечника порівняно з людьми із нормальною вагою та хорошим здоров’ям. Модуляція мікробіоти кишечника їжею, пробіотиками, пребіотиками, трансплантацією фекалій або навіть антибіотиками може стати новим терапевтичним засобом для профілактики та лікування недоїдання. В даний час, особливо щодо кахексії, даних у людей бракує, хоча перші дослідження, проведені на мишах, обнадійливі. Багато досліджень все ще необхідні перед будь-яким терапевтичним застосуванням. Краще визначення "оптимальної" мікробіоти, яка потенційно може відрізнятися між кожним індивідом, здається суттєвим, і перші гіпотези між зв'язком між недоїданням - мікробіотою кишечника та кишковим бар'єром мають бути підтверджені, а також ідентифікація біомаркерів.
Конфлікт інтересів:
Автори не заявили про конфлікт інтересів стосовно цієї статті.
Практичні наслідки
▪ Люди, які недоїдають, змінили бактеріальну різноманітність і чисельність кишечника порівняно зі здоровими людьми
▪ Пробіотики, пребіотики, симбіотики, трансплантація фекалій та антибіотики можуть стати майбутнім засобом лікування різних типів білково-енергетичного недоїдання.
▪ В даний час перших даних у людей, хоча і обнадійливих, бракує, і багато досліджень все ще необхідні перед будь-якими терапевтичними наслідками
Бібліографія
Анотація
В даний час підвищений інтерес до ролі мікробіоти кишечника у питаннях охорони здоров’я. Докази показують, що дисбаланс мікробіоти кишечника або дисбіоз бере участь у механізмах зміни ваги. Цей огляд спрямований на узагальнення сучасних знань між мікробіотою кишечника та недоїданням. Бактеріальне різноманітність кишечника змінюється у людей, які недоїдають, порівняно зі здоровими людьми. Перші дослідження щодо модуляції мікробіоти кишечника пробіотиками, пребіотиками, симбіотиками, трансплантацією калу та антибіотиками для збільшення ваги обнадійливі. Однак необхідні подальші дослідження для розробки та впровадження ефективного лікування гіпотрофії.