Что, если немного бактерий способны положить конец неконтролируемому перееданию? Группе китайских ученых в перспективном исследовании на мышах, возможно, удалось расшифровать механизмы, ведущие к перееданию ...и способы борьбы с этой пагубной привычкой.
Во время эпизода переедания можно съесть целые горы печенья, шоколадных батончиков и всего, что находится в пределах досягаемости. В особом почете - жирная и сладкая пища, которая поглощается в спешке, часто тайком от других, вплоть до боли в животе. Такое неконтролируемое переедание вызывает у человека чувство стыда и вины, а чрезмерное потребление калорий приводит к избыточному весу или даже ожирению. Речь идет о самом настоящем заболевании, известном как (sidenote:
Binge eating disorder
Три расстройства пищевого поведения, часто диагностируемые у подростков и взрослых, в настоящее время включены в 5-е издание Руководства по диагностике и статистике психических расстройств (DSM-5), международного справочника по психическим расстройствам, опубликованного Американской психиатрической ассоциацией:
- нервная анорексия характеризуется сильным страхом набора веса или ожирения, который сохраняется, несмотря на все доказательства обратного. Пациенты ведут активную борьбу с голодом, отказываясь от всех «калорийных продуктов», часто в сочетании с другими действиями, направленными на потерю веса (вызывание рвоты, интенсивные физические нагрузки, использование лекарственных препаратов и т. д.), что приводит к потере массы тела более чем на 15% от первоначальной и/или ИМТ менее 17,5;
- булимия характеризуется многократными эпизодами неконтролируемого переедания с последующими неадекватными компенсаторными действиями (вызывание рвоты, злоупотребление слабительными или мочегонными средствами, голодание или чрезмерная физическая нагрузка;
- компульсивное переедание характеризуется эпизодами употребления большого количества пищи без компенсаторных действий (вызывание рвоты или прием слабительных), с тенденцией к избыточному весу или ожирению.
Расстройством пищевого поведения страдает около 3,5% женщин и 2% мужчин в общей популяции на том или ином этапе своей жизни.
Источник: Диагностическое и статистическое руководство по психическим расстройствам (пятое пересмотренное издание), DSM-5-TRTM, Расстройства приема пищи.
). Среди основных причин часто упоминают стресс и многократные диеты. Было показано, что у мышей в таких условиях возникало пагубное пристрастие к печенью Oreo®. Данные, полученные на животных, позволили расшифровать механизмы, лежащие в основе этого недуга, и возможные способы борьбы с ним
Расстройством пищевого поведения страдает около 3,5% женщин и 2% мужчин в общей популяции на том или ином этапе своей жизни. 2
Расшифровка механизмов
Результаты длинной серии экспериментов на грызунах, а также анализа микрофлоры пациентов с расстройством пищевого поведения показали, что сочетание стресса и диеты изменяет кишечную микробиоту как у животных, так и у человека, вызывая, в частности, потерю бактерии под названием Faecalibacterium prausnitzii. Следствием низкого присутствия этой бактерии была низкая выработка небольшой молекулы под названием кинуреновая кислота (сокращенно KYNA). Маленький, да удаленький: когда производство падает, все идет не так! Резкое падение уровня KYNA подает сигнал тревоги по блуждающему нерву в две области мозга, отвечающие за пищевое поведение.
В результате мыши с патологическим упорством набрасывались на Oreo®! Таким образом, потери F. prausnitzii и изменения концентрации KYNA в кишечнике было достаточно, чтобы вызвать переедание у грызунов посредством стимуляции оси кишечник — головной мозг.
Однако есть и хорошие новости. Добавление в рацион мышей бактерии F. prausnitzii вело к уменьшению переедания. То же самое происходило в случае приема KYNA, при этом чем выше была доза, тем больше была вероятность избавиться от переедания. Другой, менее привлекательный на первый взгляд, вариант: (sidenote:
Трансплантация фекальной микробиоты (ТФМ)
терапевтическая процедура для восстановления кишечной микробиоты путем переноса фекальных бактерий от здорового донора к реципиенту.
Source: https://www.science.org/doi/10.1126/scitranslmed.abo2750
Узнавать новоеhttps://www.science.org/doi/10.1126/scitranslmed.abo2750) от здоровых мышей вызывала тот же эффект.
Не исключено, что пробиотики, KYNA и/или ТФМ однажды сыграют определенную роль в лечении пациентов с расстройством пищевого поведения (3,5% женщин и 2% мужчин). Но прежде необходимы дополнительные исследования, в частности, для подтверждения того, что результаты, полученные на мышах, могут воспроизводиться у человека.
Три главных вида расстройства пищевого поведения
Три главных вида расстройства пищевого поведения, часто диагностируемые у подростков и взрослых: 2
нервная анорексия характеризуется сильным страхом набора веса или ожирения, который сохраняется, несмотря на все доказательства обратного. Пациенты ведут активную борьбу с голодом, отказываясь от всех «калорийных продуктов», часто в сочетании с другими действиями, направленными на потерю веса (вызывание рвоты, интенсивные физические нагрузки, использование лекарственных препаратов и т. д.), что приводит к потере массы тела более чем на 15% от первоначальной и/или ИМТ менее 17,5;
булимия характеризуется многократными эпизодами неконтролируемого переедания с последующими неадекватными компенсаторными действиями (вызывание рвоты, злоупотребление слабительными или мочегонными средствами, голодание или чрезмерная физическая нагрузка;
компульсивное переедание характеризуется эпизодами употребления большого количества пищи без компенсаторных действий (вызывание рвоты или прием слабительных), с тенденцией к избыточному весу или ожирению.
Вы задумывались, почему одинаковые блюда удивительно отличаются друг от друга? Согласно недавнему исследованию, причина — в разнообразии микробиоты полости рта. Показано, что микробы, в огромном количестве населяющие полость рта как сладкоежек, так и строгих веганов, играют важнейшую роль в формировании вкусовых ощущений.
Почему для разных людей одна и та же пища может иметь разный вкус? Секрет кроется во рту, но связан не только со вкусовыми рецепторами, но и с удивительным миром микробиоты полости рта. Согласно недавнему исследованию, проведенному учеными из Центра исследований вкуса и моделей питания (г. Дижон, Франция), разнообразие бактерий, обитающих в слюне и на языке (микробиота полости рта), может играть решающую роль в том, как мы воспринимаем основные вкусы.
Используя передовой метагеномный анализ методом дробовика, ученые тщательно изучили более 650 видов микробов, обитающих на языке и в слюне 100 человек. Оказалось, что особенности восприятия вкуса коррелировали не с богатством и биоразнообразием микробиоты полости рта, а с относительной численностью некоторых видов и родов бактерий. В частности, выделялись две группы бактерий, Streptococcus и Prevotella, оказывавшие наибольший эффект, хотя и сильно зависящий от конкретного вида.
Знаете ли вы?
Знаете ли вы о том, что... Целых 57% из 6500 человек, опрошенных в рамках международного проекта «Microbiota Observatory» 1, не знают о существовании микробиома полости рта!
Восприятие кислого
Повышенное содержание на языке двух распространенных бактерий, Streptococcus gordonii и S. parasanguinis, ассоциировалось со значимым снижением чувствительности к восприятию пяти основных вкусовых ощущений (вкус сладкого, соленого, горького, кислого и острого). Эти бактерии, вероятно, изменяют структурный ландшафт биопленки языка таким образом, что физически препятствуют диффузии и доступу вкусовых молекул к глубже расположенным рецепторам.
С другой стороны, представители вида Prevotella оказывали противоположный эффект, усиливая восприятие четырех из пяти вкусов. Интересно, что при сравнении составов микробиоты языка и слюны, последняя более предсказуемо влияла на чувствительность к различным вкусам. Это говорит о том, что бактерии полости рта, вероятно, модулируют восприятие вкуса через динамику микробного сообщества и метаболические взаимодействия, а не только через местное влияние на доступ молекул к вкусовым рецепторам.
Хотя для выяснения задействованных механизмов необходимы дополнительные исследования, полученные результаты подчеркивают недооцененную роль эндогенной микробиоты полости рта в активном формировании вкусовых ощущений.
По сути, микробиота влияет на вкус пищи посредством дифференциальной модификации пищевых сигналов на их пути к вкусовым рецепторам. Понимание такого микробного влияния может помочь в разработке подходов к борьбе с нарушениями вкуса и питания, связанными с возрастом, применением лекарственных препаратов или заболеваниями. Следующим шагом будет понимание вклада микробиоты полости рта, наряду с другими факторами (генетические особенности и плотность вкусовых рецепторов, биохимия слюны), в восприятие вкуса.
В более широком смысле исследование подчеркивает, что даже простое питание — удивительно сложный мультисенсорный процесс, объединяющий такие аспекты, как восприятие, пищеварение, иммунитет и микроорганизмы.
Цель этого исследования состояла в том, чтобы помочь пациентам, страдающим от зуда, за счет лучшего понимания того, почему S. aureus вызывает непреодолимое желание почесаться.
Хронический кожный зуд может создавать большие проблемы: он нарушает повседневную жизнь или даже сон, а также может оставлять следы на коже. Зуд связан с дисбиозом микробиоты кожи и является основным фактором снижения качества жизни пациентов с кожными заболеваниями (атопический дерматит, псориаз и др.). Но что вызывает зуд? Результаты исследования, опубликованные в 2024 году, показывают, что условно-патогенный микроорганизм Staphylococcus aureus может вызывать зуд, активируя особые сенсорные нейроны, т. н. прурицепторы.
S. aureus и расчесы
Чтобы лучше понять задействованные механизмы, исследователи провели большую серию экспериментов in vivo (на мышах) и in vitro (на образцах кожи и нейронов, включая нейроны человека). Все начиналось с бактерии S. aureus, способной продуцировать белки, облегчающие колонизацию и инвазию тканей хозяина. Они включают различные токсины (α-гемолизин и фенол-растворимые модулины) и около десяти протеаз. Один из этих бактериальных ферментов, протеаза V8, является критическим фактором для возникновения зуда. Как? Протеаза V8 вызывает зуд у мышей и людей, стимулируя особые подкожные рецепторы (PAR1) нейронов. Бактерия может «воспользоваться» зудом, который она вызывает, для распространения на другие участки тела или даже на других хозяев, а вызванные ею поражения дают возможность патогену проникать глубже в поврежденную кожу.
90 %
of AD lesions are colonized with S. aureus, which is thought to be a trigger of inflammation.
Другие механизмы
Что касается токсинов, выделяемых S. aureus, исследование показало, что α-гемолизин и фенол-растворимые модулины также способны активировать сенсорные нейроны и вызывать зуд. S. aureus не способны продуцировать эти токсины, но вызывают зуд у мышей, что говорит о том, что только бактериальных токсинов недостаточно для возникновения зуда.
Конечно, есть много других бактерий, секретирующих протеазы, роль которых также нуждается в изучении. Это Staphylococcus epidermidis, продуцирующий протеазу EcpA, которая вызывает поражения кожи у пациентов с атопическим дерматитом, а также Streptococcus pyogenes, продуцирующий протеазу SpeB, которая участвует в развитии кожных инфекций. А что можно сказать о грибах, вирусах и паразитах, чей потенциальный вклад в развитие зуда остается неизвестным?
Облегчение состояния пациентов
Эти пока еще предварительные результаты однажды помогут облегчить состояние пациентов с хроническим кожным зудом, включая атопический дерматит. Этого можно достичь, воздействуя на протеазу V8. Еще один вариант — рецептор PAR1, ингибирование которого (например, с помощью ворапаксара) уменьшает (но устраняет полностью) зуд, что делает его основной перспективной мишенью для разработки кремов для местного применения нового поколения.
Результаты опорного исследования показали эффективность трансплантации фекальной микробиоты (ТФМ) у пациентов после трансплантации почки при лечении инфекций, вызванных микроорганизмами с множественной лекарственной устойчивостью (ММЛУ) — это большой шаг вперед в области борьбы с инфекциями и их устойчивостью к противомикробным препаратам.
Микроорганизмы с множественной лекарственной устойчивостью (ММЛУ) — серьезная проблема здравоохранения, особенно в отношении пациентов с ослабленным иммунитетом, например, после трансплантации почки. Результаты недавнего рандомизированного контролируемого исследования выявили многообещающую роль трансплантации фекальной микробиоты (ТФМ) в качестве возможного вмешательства по уменьшению колонизации ММЛУ у этой уязвимой группы населения. Исследование включало всестороннюю оценку безопасности, эффективности и динамики элиминации штаммов ММЛУ, результаты выглядят убедительно.
Эффективная элиминация и приживление
Исследование проводилось в Университетской больнице Эмори. 11 реципиентов трансплантата почки рандомизировали в соотношении 1:1 в группы ТФМ (n=6) и наблюдения (n= 5), при этом любые участники, независимо от первоначального распределения, у которых ММЛУ выделялись на 36-й день после первого вмешательства, также получали ТФМ с целью ее дальнейшей оценки эффективности и потенциала к элиминации резистентных бактериальных штаммов.
Успех был впечатляющий: 8 из 9 пациентов, завершивших исследование согласно протоколу, имели отрицательные результаты на ММЛУ после ТФМ. Этот успех был связан с приживлением в кишечной микробиоте реципиентов полезных таксонов от донора, включая Akkermansia muciniphila и Faecalibacterium prausnitzii. Эти таксоны известны своими полезными эффектами в кишечнике человека, что наводит на мысль о создании целенаправленной стратегии укрепления микробиоты реципиентов против колонизации ММЛУ.
Авторы также провели углубленный анализ динамики штаммов ММЛУ, показавший, что введение конкурентных бактериальных штаммов со схожими характеристиками из донорского материала сыграло решающую роль. Динамика патогенных штаммов заключалось не в замене одних микроорганизмов другими, а в стратегическом вытеснении на фоне возросшей микробной конкуренции в кишечном микробиоме. Исследователи тщательно изучили количественные различия генов между исходным и последующим микробиомами, с учетом замещающих штаммов и различных групп изолятов, сосредоточив внимание на генах, потенциально способных усилить межвидовую конкуренцию или адгезию к поверхности клеток организма.
Были отмечены значимые различия в содержания генов, особенно колицинов (разновидность бактериоцинов, продуцируемых E. coli, токсичных в отношении других штаммов E. coli и родственных микроорганизмов). Экспериментальные данные показали, что штаммы E. coli, продуцирующие колицин, могут вытеснять чувствительные к колицину штаммы. Те, в свою очередь, могут быть вытеснены устойчивыми к колицину бактериями, демонстрируя сложную нетранзитивную конкурентную динамику, чем-то напоминающую игру «камень-ножницы-бумага». Эта динамика была хорошо заметна в тех экосистемах, где восприимчивые замещающие штаммы обладали различными генами колицинов и устойчивости к колицину, отсутствующими у антибиотикорезистентных штаммов.
Полученные результаты иллюстрируют многогранный характер влияния ТФМ на микробную экологию в кишечнике, подчеркивая, что вытеснение ММЛУ после ТФМ включает в себя сложные взаимодействия в условиях микробной конкуренции, реализации генетических детерминант конкурентоспособности и селективного давления кишечной среды.
Значение для клинической практики
Положительные аспекты этого исследования выходят далеко за рамки трансплантации почки. Возможно, наметился путь к изменению подходов к лечению, а также контролю инфекций и устойчивости к противомикробным препаратам посредством инновационных стратегий, использующих естественные микробные сообщества организма. Впоследствии, интеграция ТФМ в клиническую практику может революционизировать лечение инфекций, вызванных ММЛУ, на благо пациентов и к радости поставщиков медицинских услуг.
Наблюдения указывают на возможную связь между кишечной микробиотой и метаболизмом, а также плотностью костной ткани. Уже выявлены задействованные бактерии и метаболические пути.
Если верить предыдущим исследованиям, кишечная микробиота и здоровье костей тесно связаны: определенные кишечные микроорганизмы могут увеличивать продукцию Т-клеток, которые, в свою очередь, стимулируют выработку иммунных медиаторов и воспалительных цитокинов, способствующих остеокластогенезу и потере костной массы у мышей. Другие исследования указывают на механистические связи, включающие выработку микроорганизмами короткоцепочечных жирных кислот (КЦЖК) и метаболизм компонентов пищи, которые участвуют в метаболизме костной ткани (витамины K, D и сложные полисахариды). Эта область исследований даже имеет конкретное название: остеомикробиология. Пока еще проведено очень мало клинических исследований, однако группа американских ученых решила исправить эту ситуацию.
Две отдельные когорты и один общий подозреваемый
В исследовании было две когорты из двух наблюдательных исследований: 831 пожилой мужчина (средний возраст 84,2 года) из исследования остеопороза у мужчин (MrOS) и 1227 молодых мужчин и женщин (средний возраст 55,2 года) из Фремингемского исследования сердца (FHS). Анализ данных исследования FHS выявил 37 (DTU089, Marvinbryantia, Blautia и Akkermansia отрицательно, а Turicibacter и Victivallis — положительно влияли на плотность костной ткани), а исследования MrOS — 4 (Methanobrevibacter и DTU089 отрицательно и Lachnospiraceae NK4A136 — положительно) рода потенциально задействованных микроорганизмов.
Таким образом, две когорты, различающиеся по росту, полу и возрасту, имели общую бактерию (DTU089), ассоциированную с более низкой плотностью костной ткани. DTU089 более распространена у людей с низким уровнем физической активности и очень низким потреблением белка, что неблагоприятно сказывается на здоровье костей.
Исследователи объединили две когорты для проведения метаанализа. Согласно его результатам, большая численность Akkermansia и DTU089 ассоциировалась с меньшей плотностью лучевой и большеберцовой костей. И наоборот, преобладание группы Lachnospiraceae NK4A136 и Faecalibacterium было связано с повышенной плотностью костей.
Было идентифицировано 8 метаболических путей, связанных с показателями костной ткани, наиболее важные из которых включали путь биосинтеза гистидина, пурина и пиримидина. Более ранние исследования на мышах показали нарушение метаболизма пурина при остеопорозе.
Это лишь предварительные результаты, требующие дальнейшего изучения механизмов, посредством которых определенные бактерии влияют на характеристики скелета, но они подтверждают первоначальные доклинические наблюдения. Прежде всего, они дают большую надежду на то, что однажды мы сможем модулировать кишечную микробиоту для улучшения здоровья костей.
Простого уменьшения количества F. prausnitzii в кишечнике, по-видимому, достаточно для гиперактивации двух областей мозга, ответственных за эпизоды переедания. Как это возможно? Это происходит за счет снижения продукции метаболита и стимуляции оси кишечник — головной мозг блуждающим нервом. Расстройство, от которого можно избавиться с помощью пробиотика или метаболита
Пациенты с расстройством пищевого поведения как правило употребляют много жирной и сладкой пищи. Переедание у людей с (sidenote:
Binge eating disorder
Три расстройства пищевого поведения, часто диагностируемые у подростков и взрослых, в настоящее время включены в 5-е издание Руководства по диагностике и статистике психических расстройств (DSM-5), международного справочника по психическим расстройствам, опубликованного Американской психиатрической ассоциацией:
- нервная анорексия характеризуется сильным страхом набора веса или ожирения, который сохраняется, несмотря на все доказательства обратного. Пациенты ведут активную борьбу с голодом, отказываясь от всех «калорийных продуктов», часто в сочетании с другими действиями, направленными на потерю веса (вызывание рвоты, интенсивные физические нагрузки, использование лекарственных препаратов и т. д.), что приводит к потере массы тела более чем на 15% от первоначальной и/или ИМТ менее 17,5;
- булимия характеризуется многократными эпизодами неконтролируемого переедания с последующими неадекватными компенсаторными действиями (вызывание рвоты, злоупотребление слабительными или мочегонными средствами, голодание или чрезмерная физическая нагрузка;
- компульсивное переедание характеризуется эпизодами употребления большого количества пищи без компенсаторных действий (вызывание рвоты или прием слабительных), с тенденцией к избыточному весу или ожирению.
Расстройством пищевого поведения страдает около 3,5% женщин и 2% мужчин в общей популяции на том или ином этапе своей жизни.
Источник: Диагностическое и статистическое руководство по психическим расстройствам (пятое пересмотренное издание), DSM-5-TRTM, Расстройства приема пищи.
) часто сочетается с подавленным настроением, избыточной массой тела или ожирением. В этом процессе может участвовать кишечная микробиота. Какие механизмы в этом задействованы? Как расстройство пищевого поведения влияет на кишечную микробиоту, а последняя — на поведение? Чтобы выяснить это, исследователи шаг за шагом расшифровали ось кишечник — головной мозг.
Расстройством пищевого поведения страдает около 3,5% женщин и 2% мужчин в общей популяции на том или ином этапе своей жизни. 2
Переедание и дисбиоз кишечника
На фоне стресса и диеты мыши, как и люди, склонны погрызть вкусного печенья, увеличивать потребление калорий и просто сильно переедать. Такое поведение, по-видимому, связано с кишечной микробиотой, разнообразие и богатство которой изменяются за счет уменьшения содержания Lactobacillus и Ruminococcaceae и увеличения — Bacteroides, Roseburia и Alistipes.
Эксперименты по трансплантации фекальной микробиоты (ТФМ) показывают, что флоре переедающих мышей не хватает защитных бактерий. ТФМ от здоровых мышей заставляла первых прекратить компульсивное питание, что предполагает возвращение защитных бактерий. И наоборот, ТФМ от переедающих мышей не вызывала компульсивного питания у здоровых животных, свидетельствуя об отсутствии бактерий, вызывающих это расстройство.
Три расстройства пищевого поведения
Три расстройства пищевого поведения, часто диагностируемые у подростков и взрослых, в настоящее время включены в 5-е издание Руководства по диагностике и статистике психических расстройств (DSM-5), международного справочника по психическим расстройствам, опубликованного Американской психиатрической ассоциацией:
нервная анорексия характеризуется сильным страхом набора веса или ожирения, который сохраняется, несмотря на все доказательства обратного. Пациенты ведут активную борьбу с голодом, отказываясь от всех «калорийных продуктов», часто в сочетании с другими действиями, направленными на потерю веса (вызывание рвоты, интенсивные физические нагрузки, использование лекарственных препаратов и т. д.), что приводит к потере массы тела более чем на 15% от первоначальной и/или ИМТ менее 17,5;
булимия характеризуется многократными эпизодами неконтролируемого переедания с последующими неадекватными компенсаторными действиями (вызывание рвоты, злоупотребление слабительными или мочегонными средствами, голодание или чрезмерная физическая нагрузка;
компульсивное переедание характеризуется эпизодами употребления большого количества пищи без компенсаторных действий (вызывание рвоты или прием слабительных), с тенденцией к избыточному весу или ожирению.
Расшифровка механизмов
Дополнительные эксперименты показывают, что переедание у мышей происходит в результате растормаживания блуждающего нерва, что приводит к гиперактивации оси кишечник — головной мозг, проходящей через паравентрикулярное ядро таламуса (связанное с ощущением удовольствия, мотивацией и энергетическим гомеостазом) и ядро одиночного пути. Пусковым фактором может быть низкая продукция кишечного микробного метаболита, кинуреновой кислоты (KYNA) у переедающих мышей. Достаточно было добавить KYNA в пищу, чтобы вернуть животных на путь сбалансированного питания.
Чтобы подтвердить результаты, полученные в мышиной модели, ученые проанализировали образцы фекалий 11 пациентов с расстройством пищевого поведения и 9 здоровых людей из контрольной группы. В микробиоте пациентов отмечалось уменьшение содержания Faecalibacterium prausnitzii (семейство Ruminococcaceae) и снижение уровня KYNA. Есть все основания полагать, что уменьшение количества F. prausnitzii может приводить к уменьшению содержания KYNA в просвете кишечника и возникновению расстройства пищевого поведения в результате вовлечения оси кишечник — головной мозг. Похоже, эта гипотеза подтверждается у животных: введение переедающим мышам F. prausnitzii повышало уровни KYNA, уменьшая их влечение к печенью и перееданию.
Таким образом, прием KYNA, ТФМ и/или пробиотики могут играть определенную роль в лечении некоторых расстройств пищевого поведения... при условии проведения дальнейших исследований, особенно на людях. В любом случае, это исследование является еще одним важным шагом к пониманию оси кишечник — головной мозг.
Анисса М. Армет (Anissa M. Armet) 1 , Жоао Ф. Мота (João F. Mota) 2 ,3 и Йенс Уолтер (Jens Walter) 3 1 Департамент сельского хозяйства, продовольствия и питания, Университет Альберты, Эдмонтон, Альберта, Канада
2 Факультет питания, Федеральный университет Гояс, Гояния, Гояс, Бразилия
3 APC Microbiome Ireland, Школа микробиологии, медицинский факультет и Институт микробиома APC, Университетский колледж Корк — Национальный университет Ирландии, Корк, Ирландия
Хронические неинфекционные заболевания (НИЗ) достигли масштабов эпидемии в промышленно развитых странах, что явно связано с изменениями в рационе питания по западному типу. НИЗ связаны и с кишечным микробиомом, а исследования на животных моделях показали наличие прямой связи между питанием и микробиомом при развитии некоторых заболеваний, а также лежащих в их основе механизмов. Авторы статьи рассуждают о здоровом питании с точки зрения науки о микробиоме, утверждая, что понимание механизмов взаимодействий между питанием и микробиотой может разрешить некоторые противоречия в области диетологии и помочь в разработке более здоровых диет.
Все больше данных указывает на то, что кишечный микробиом влияет на здоровье человека. Питание занимает центральное место в этих отношениях. Известно, что западный тип диеты сыграл важную роль в недавнем всплеске хронических неинфекционных заболеваний (НИЗ) в социоэкономически развитых обществах. Мы расскажем, что представляет собой здоровое питание с точки зрения науки о микробиоме, и используем эти данные для разрешения текущих противоречий в области диетологии и разработки стратегий питания, ориентированных на микробиом. Эта статья посвящена общим диетическим рекомендациям с целью профилактики заболеваний, но не рассчитана на пациентов с заболеваниями, которым необходимы особые рекомендации по питанию и которым следует проконсультироваться с квалифицированным врачом-диетологом.
Здоровое питание с точки зрения микробиома
Цельные продукты против обработанных продуктов
Согласно большинству рекомендаций по питанию [1], в ежедневном рационе должны доминировать цельные растительные продукты (овощи, фрукты, цельные зерна, бобовые и орехи), которые подверглись ограниченной обработке (рисунок 1). Эту рекомендацию хорошо подкрепляют наши знания о микробиоме (рисунок 2 и рисунок 3). Цельные растительные продукты — единственный естественный источник пищевых волокон, часть из которых являются ферментируемыми и обеспечивают рост микробов. Разнообразная растительная пища поддерживает разнообразие микробиома, а ферментация волокон приводит к образованию метаболитов, таких как короткоцепочечные жирные кислоты (КЦЖК), оказывающих широкий спектр метаболических (влияние на чувство насыщения и чувствительность к инсулину), физиологических (увеличение продукции слизи и экспрессия белков плотных контактов) и экологических (ингибирование роста патогенов) эффектов [2]. Кроме того, предоставление субстратов для роста бактерий предотвращает разрушение слизи, воспаление и возникновение инфекций у мышей [3]. Фитохимические вещества, присутствующие в цельных растительных продуктах, большая часть которых не всасывается в тонкой кишке, также подвергаются биотрансформации кишечной микробиотой, что повышает их биодоступность, всасываемость, антиоксидантное и иммуномодулирующее действие [4]. Однако, на данный момент значение этих взаимодействий для здоровья не полностью известно. Наконец, функциональные характеристики и питательные качества (например, состав и доступность) большинства цельных растительных продуктов значительно превосходят обработанные пищевые продукты, которые часто содержат пищевые добавки, ухудшающие состав микробиома и барьерную функцию кишечника (рисунок 2).
Изображение
Цельнозерновые продукты
Внимание ученых все больше привлекает потенциальная роль кишечного микробиома в реализации хорошо известных положительных метаболических и иммунологических эффектов цельнозерновых продуктов. Например, отруби содержат пищевые волокна, такие как арабиноксиланы и β-глюканы, которые микробиота кишечника ферментирует в полезные метаболиты. Противовоспалительное действие цельных зерен связано со стимуляцией роста популяции продуцентов КЦЖК [5]. В эксперименте у безми кробных мышей, кишечник которых колонизировали фекальной микробиотой с Prevotella пациентов, употреблявших цельнозерновой ячменный хлеб, наблюдалось улучшение толерантности к глюкозе, отражающее подобный эффект у человека [6]. Кроме того, у пациентов с избыточной массой тела, в чьей микробиоте на исходном уровне содержалась Prevotella, наблюдалась ускоренная динамика снижения веса на диете, богатой цельнозерновыми продуктами [7]. Эти исследования показывают, что, как минимум, некоторые метаболические преимущества цельнозерновых продуктов опосредуются кишечным микробиомом (рисунок 3).
Изображение
Источники белка
В большинстве рекомендаций по питанию советуют отдавать большее предпочтение растительным белкам (бобовые, орехи), рыбе (жирная рыба) и птице, чем другим источникам белка животного происхождения, в частности красному мясу (рисунок 1). Бобовые и орехи богаты клетчаткой, содержат фитохимические вещества и омега-3 жирные кислоты, которые влияют на взаимодействие между организмом и микроорганизмами (рисунок 3). Ежедневное употребление грецких орехов и миндаля увеличивает относительное преобладание продуцентов бутирата, в частности Roseburia [8]. Употребление бобов мунг снижало скорость набора массы тела и накопления жира у мышей на рационе с высоким содержанием жиров. Этого не наблюдалось у безмикробных мышей на том же рационе, что указывает на роль микробиома [9]. Среди всех белковых продуктов животного происхождения жирная рыба, вероятно, обладает наибольшими иммунологическими и метаболическими преимуществами, связанными с микробиомом [1].
Особенности питания
Осознание, что на здоровье в первую очередь влияют не отдельные продукты или питательные вещества, а их взаимосвязь и синергетический эффект, привело к тому, что в ряде недавно обновленных рекомендаций по питанию (например, «Рекомендации по питанию для американцев на 2020-2025 гг.» и «Руководство по питанию для Канады»), особое внимание было уделено особенностям питания. Средиземноморская диета объединяет многие группы продуктов, положительно влияющих на взаимодействие организма и населяющих его микробов. Для изучения этих взаимодействий было проведено несколько рандомизированных контролируемых исследований, которые показали, что метаболические, иммунологические и когнитивные преимущества средиземноморской диеты связаны с увеличением преобладания Faecalibacterium prausnitzii и Roseburia [10].
Изображение
Кишечный микробиом в центре споров о здоровом питании
Красное и обработанное мясо
Большинство рекомендаций по питанию и несколько медицинских обществ рекомендуют сократить потребление красного мяса и не употреблять обработанное, хотя в серии систематических обзоров за 2019 год был сделан вывод о наличии лишь слабых доказательств их связи с негативными последствиями для здоровья [11].
Кишечный микробиом обеспечивает полезную перспективу в этом споре. Протеолитическая ферментация мясного белка кишечными микробами увеличивает количество токсичных метаболитов, таких как аммиак, п-крезол и сероводород [12]. За счет высокого содержания насыщенных жиров, обработанное мясо дополнительно стимулирует секрецию желчных кислот в тонкую кишку, которые затем трансформируются микробами во вторичные желчные кислоты. Кроме того, отверждающие агенты, нитраты и нитриты, содержащиеся в обработанном мясе, биотрансформируются микробами в N-нитрозосоединения. Таким образом, текущие рекомендации по питанию основаны также на токсикологических соображениях (рисунок 3).
Метаболиты, образующиеся в результате ферментации белка (например, сероводород, аммиак), имеют более низкую токсичность и в настоящее время не рассматриваются как канцерогены для человека, что подтверждается данными о том, что умеренное потребление постного красного мяса ассоциируется с ограниченным риском. Напротив, N-нитрозосоединения и вторичные желчные кислоты, образующиеся в результате потребления обработанного мяса, являются канцерогенами, поэтому рекомендации советуют избегать или сводить к минимуму его потребление.
Изображение
Рекомендации по здоровому питанию, ориентированные на микробиом
Следуйте рекомендациям по питанию (рисунок 1).
Максимально увеличьте разнообразие потребляемых растительных продуктов, старайтесь употреблять клетчатку выше рекомендуемого в настоящее время уровня (25-38 г/сут).
Минимизируйте потребление обработанных пищевых продуктов с высоким содержанием сахара, соли, насыщенных и трансжиров, а также обработанного мяса и молочных продуктов с высоким содержанием жира.
Включите в рацион ферментированные продукты с живыми микробами (без термической обработки) с низким содержанием сахара, жира и соли (йогурт, ферментированные овощи, кефир и чайный гриб).
Молочные продукты
Большинство диетических рекомендаций советуют употреблять обезжиренные или нежирные (0-2%) молочные продукты и избегать молочных продуктов с высоким содержанием жира (>25%) (например, некоторые сыры, продукты на основе сливок, масло). Однако, нет единого мнения о молочных продуктах с естественным содержанием жира (~3,5%). Хотя вред от них сомнителен, их не советуют употреблять в некоторых диетических рекомендациях. В контексте этого обсуждения нельзя не упомянуть взаимодействия между молочным жиром и кишечным микробиомом. Насыщенные жиры молока индуцируют рост провоспалительной бактерии Bilophila wadsworthia, которая вызывает в мышиной модели такие заболевания, как колит [13]. Эти механистические данные согласуются с диетическими рекомендациями употреблять нежирные молочные продукты (рисунок 3).
Низкоуглеводная диета
Низкоуглеводные диеты популярны, так как позволяют за короткое время добиться заметного снижения массы тела и улучшения метаболизма, хотя их результаты могут быть неустойчивыми в долгосрочной перспективе. Эти диеты богаты жирами и/или белками и часто содержат мало клетчатки. Следовательно, они способствуют формированию неблагоприятного метаболического профиля (увеличение концентрации N-нитрозосоединений, снижение уровней бутирата и противовоспалительных фенольных соединений) [14]. Из-за воздействия на микробиоту кишечника, низкоуглеводные диеты могут быть вредными для здоровья, если придерживаться их длительное время.
Изображение
Путь к здоровому питанию лежит через микробиом
Хотя международные рекомендации по питанию в высшей степени последовательны в плане того, что собой представляет здоровое питание, существуют возможности для улучшений и инноваций за счет смещения акцентов на микробиом.
Эволюционные соображения и восстановление микробиома
Симбиоз человека и микробиома развивался на протяжении миллионов лет при совершенно других окружающей среде и питании. Индустриализация, сместившая на первый план НИЗ, также привела к снижению разнообразия микробиомов, уменьшению их способности к утилиза ции углеводов, обогащению организмами и ферментами, разлагающими слизь, потере микробных симбионтов. Поэтому существует эволюционный аргумент в пользу увеличения потребления клетчатки сверх рекомендуемых ежедневных 25-38 г, что также подтверждают данные наблюдательных и интервенционных исследований [15]. Помимо увеличения потребления клетчатки в составе цельных продуктов научно обосновано снижение влияния факторов индустриализации на кишечный микробиом с помощью пребиотических, пробиотических и синбиотических стратегий. Продукты, потенциально способные восстановить и разнообразить микробиом, уже есть на рынке, однако исследования их клинической пользы только начинаются (см. ниже).
Изображение
Пробиотики и пребиотики
Хотя многие исследования показали клиническую пользу пробиотиков и пребиотиков в конкретных медицинских ситуациях, лишь немногие показания к их применению были одобрены регулирующими органами. Кроме того, получено мало доказательств снижения риска НИЗ, и в подавляющем большинстве национальных диетических рекомендаций не содержится каких-либо рекомендаций об их включении в состав здорового питания. Есть большие возможности для разработки пробиотиков, пребиотиков и их комбинаций (синбиотиков) для более систематической профилактики хронических заболеваний. В текущих исследованиях изучается применение этих стратегий для устранения влияния факторов индустриализации на разнообразие и функционирование кишечного микробиома. Уже разработаны и присутствуют на рынке соответствующие продукты, которые ожидают клинической валидации в хорошо контролируемых РКИ, поскольку имеющихся данных недостаточно, чтобы давать общие рекомендации.
Живые микробы
Еще одним отличительным признаком индустриализации является снижение микробного воздействия. Гипотеза биоразнообразия гласит, что контакт с природной средой необходим для обогащения микробиома человека, поддержания иммунного баланса, защиты от аллергии и воспалительных заболеваний. Пробиотики являются источником живых микробов, изучаются и продаются в этом контексте на протяжении десятилетий (см. вставку «Пробиотики и пребиотики»). Кроме того, ферментированные продукты, такие как кефир, йогурт, чайный гриб и квашеная капуста, употребляемые в сыром виде, содержат большое количество живых микробов (бактерий и грибов). Хотя микробы, присутствующие в ферментированных пищевых продуктах, не колонизируют желудочно-кишечный тракт из-за несовместимости с кишечной экосистемой человека, они обнаруживаются в фекальной микробиоте и могут взаимодействовать с организмом.
Изображение
Некоторые диетические рекомендации включают ферментированные продукты (йогурт и ферментированное молоко), а об их преимуществах все чаще сообщается в наблюдательных и небольших РКИ, однако все еще сохраняется потребность в больших хорошо контролируемых исследованиях с участием людей.
Прецизионное питание
Люди по-разному реагируют на диеты, что ставит под сомнение универсальный подход, применяемый в настоящее время в диетических рекомендациях. Прецизионное или персонализированное питание, в свою очередь, адаптировано к биологии человека (гены, метаболизм и т. д.). Измерения характеристик микробиома могут стать ключевым компонентом стратегий прецизионного питания. Несколько компаний уже предлагают персонализированные диетические рекомендации на основе фекального микробиома, однако, они не одобрены регулирующими органами, что заставляет сомневаться в их точности. Текущие национальные диетические рекомендации не предлагают прецизионные или персонализированные подходы, к тому же реализация последних может стать трудной задачей в масштабах населения. Хотя у персонализированного питания есть научное обоснование, важно подчеркнуть, что большинство людей выиграют от диетических рекомендаций, рассмотренных выше.
Заключение
Кишечный микробиом — это своего рода «черный ящик» для исследователей в области питания, поскольку многие физиологические эффекты диеты могут зависеть от взаимодействия между нею, микроорганизмами и организмом человека. Необходимы дополнительные исследования, чтобы понять, насколько микробиом влияет на физиологические эффекты диет и какие механизмы, открытые на животных моделях, применимы к людям. Тем не менее, данные подтверждают важный вклад кишечного микробиома в эффекты диеты, подчеркивая, что понимание механизмов взаимодействий между диетой и микробиомом может разрешить непрекращающиеся споры о «правильном» питании и способствовать разработке более здоровых диет.
Комментарий к статье Ferreiro et al. Gut microbiome composition may be an indicator of preclinical Alzheimer’s disease (Состав кишечного микробиома может помочь в доклинической диагностике болезни Альцгеймера). Sci Transl Med 2023; 15:eabo2984.
Ось кишечная микробиота — головной мозг является «модным» направлением в области нейродегенеративных заболеваний, соответственно болезнь Альцгеймера (БА), наиболее частое из них, не является исключением. Недавний метаанализ выявил 17 исследований этого типа (438 пациентов с БА и 672 контроля) [1]. Хотя результаты исследований иногда отличались, общее мнение заключается в том, что дисбиоз, наблюдаемый при БА, является результатом изменения в сторону «провоспалительного» профиля [1]. Все найденные исследования касаются симптоматической БА с когнитивными нарушениями, тогда как данные о доклинической стадии БА до сих пор отсутствуют. Эта фаза заболевания на несколько лет предшествует развитию когнитивных нарушений, и в это время новые биологические маркеры и методы визуализации могут обнаружить амилоидную нейропатологию, характерную для этого заболевания. Этот недостаток теперь устранен благодаря недавней работе, в которой авторы использовали оригинальный подход, изучив данные 164 человек, которые приняли участие в продольном исследовании по изучению когнитивных функций в сочетании с визуализацией головного мозга (позитронно-эмиссионная томография [ПЭТ] + люмбальная пункция), причем последние два исследования прямо или косвенно выявили отложения b-амилоидного пептида [2]. На момент анализа кишечной микробиоты (между 2019 и 2021 годами) возраст участников (164 человека) составлял от 68 до 94 лет (45% мужчин) и у 49 из них была выявлена доклиническая форма БА, т. е. у них имелись амилоидные маркеры по данным визуализации и/ или анализа спинномозговой жидкости при отсутствии клинически заметных когнитивных нарушений. Анализ микробиоты показал различия между здоровыми добровольцами и лицами с доклинической БА. Наиболее значимыми видами, связанными с доклинической БА, были Dorea formicigenerans, Faecalibacterium prausnitzii, Coprococcus catus и Anaerostipes hadrus. Метаболическими путями, связанными с доклинической формой БА, были пути деградации аргинина и орнитина, тогда как путь деградации глутамата наиболее сильно ассоциировался с отсутствием заболевания.
Считаете ли вы, что анализы образцов кала вскоре могут быть добавлены к тестам для выявления лиц с ранней стадией болезни Альцгеймера, чтобы быстрее направить их на подходящее лечение?
После прочтения этой статьи сразу возникает закономерный вопрос: можно ли использовать анализ микробиоты для выявления лиц с ранней или доклинической стадией БА. С точки зрения невролога ответ скорее отрицательный. Это связано с тем, что текущие данные, полученные у лиц с симптоматической и доклинической БА, не позволяют идентифицировать конкретную «стандартную» микробиоту, благодаря которой первых можно отличить от здоровых представителей общей популяции с помощью обычного анализа кала. Более того, в настоящее время существуют маркеры БА, надежные даже на доклинической стадии и легко применимые в условиях клиники. Оставляя в стороне ПЭТ-визуализацию, которая доступна не во всех центрах, и анализ спинномозговой жидкости, который включает люмбальную пункцию (инвазивная процедура), с помощью анализа плазмы (т. е. в простом образце крови) у пациентов с доклинической или симптоматической БА можно обнаружить изменения в экспрессии и/или фосфорилировании определенных белков, участвующих в нейродегенеративном процессе [3].
Стоит ли поделиться этой публикацией с пациентами, чтобы объяснить взаимосвязь между кишечной микробиотой и мозгом и подчеркнуть важное значение кишечной микробиоты для здоровья человека?
Несомненно, эта работа, впервые показавшая изменения состава микробиоты при доклинической БА, еще больше убеждает нас в том, что микробиота задействована уже на самых ранних этапах патогенеза БА. В этом контексте, краткое изложение работы можно представить широкой общественности или некоторым пациентам, чтобы подчеркнуть важную роль микробиоты для здоровья. Тем не менее, эти результаты требуют независимого подтверждения другими командами ученых.
Данный случай, несомненно, представляет научный интерес. Женщине с поздними выкидышами и тяжелым дисбиозом влагалища была проведена трансплантация влагалищной микробиоты (ТВМ). Через пять месяцев она забеременела, имея здоровую микрофлору влагалища, и родила доношенного ребенка. Однако следует отметить ограничения исследования: в нем принимала участие одна пациентка с диагнозом «антифосфолипидный синдром» (АФЛС, тромбофилия, ассоциированная с выкидышами). Кроме того, полученные результаты могут быть частично или полностью объяснены терапией по поводу АФЛС, проводимой во время последней беременности. Перед трансплантацией 30-летняя мать одного ребенка перенесла серию выкидышей, часть из них на поздних сроках (неделя беременности 27 в 2019 г., недели 17 и 23 в 2020 г.). В течение последних 9 лет она жаловалась на зуд и выделения из влагалища, которые усиливались во время неудачных беременностей, несмотря на лечение. На то были причины: в июле 2021 г. при исследовании влагалищной микробиоты был выявлен тяжелый дисбиоз с преобладанием Gardnerella spp на 91,3%. В сентябре 2021 г., в рамках программы предоставления лечения в качестве благотворительной помощи, пациентке на 10-й день менструального цикла была проведена ТВМ от здорового донора без предварительной антибиотикотерапии. Хотя при пероральном или вагинальном применении антибиотиков (метронидазол или клиндамицин) частота излечения дисбиоза влагалища через месяц после начала терапии составляет 80-90%, вероятность рецидива через год может достигать 60%, при этом возникает дополнительный риск развития резистентности. ТВМ быстро скорректировала дисбиоз и его симптомы, и в течение нескольких месяцев в микрофлоре стали доминировать штаммы Lactobacillus (как и у донора). В феврале 2022 г. пациентка забеременела естественным путем. Во время этой беременности она получала терапию по поводу АФЛС. При регулярном мониторинге влагалищной микробиоты на шестой неделе беременности было выявлено присутствие Gardnerella spp. (41,8%). Вторая ТВМ была запланирована через две недели, но к этому дню L. crispatus вновь стала доминировать в микробиоте пациентки. В конце беременности женщине выполнили плановое кесарево сечение — родился совершенно здоровый мальчик. Хотя эти данные требуют подтверждения в других клинических исследованиях, но они позволяют прийти к заключению о том, что ТВМ может использоваться в качестве метода лечения пациенток с тяжелым дисбиозом влагалища, в том числе с риском осложнений после экстракорпорального оплодотворения. По мнению авторов, этот случай не только подтверждает концепцию, но и дает надежду на появление методов лечения, основанных на
18+ На сайте Института Микробиоты Biocodex представлены статьи и материалы, подготовленные экспертным сообществом медработников (в том числе на их основе) со ссылкой на такие источники и исключительно для доведения информации о микробиоте только до сведения совершеннолетней аудитории. Если Вы совершеннолетний (-яя), то Вы вправе ознакомиться с изложенной информацией.
Вам уже есть 18 лет?
Если вам нет 18 лет, вы не можете получить доступ к содержимому этого сайта.
Микробиота кишечника: важный фактор диетического питания
Микробиота кишечника: еще многое предстоит узнать
