Еще до возникновения первых симптомов болезни Альцгеймера у пациента уже наблюдается дисбаланс кишечной микробиоты. Можно ли таким образом выявить заболевание на более ранней стадии?
Болезнь Альцгеймера прогрессирует незаметно для пациента. Во время так называемой доклинической фазы когнитивные функции кажутся нормальными. Однако с помощью углубленных тестов можно выявить прогрессирующее накопление в головном мозге двух белков, таких как β-амилоид (Aβ) и тау, которые вызывают повреждение головного мозга и медленную дегенерацию (разрушение) нейронов. Сначала поражаются центры памяти, а затем, постепенно, — остальные части мозга.
Между появлением первых бляшек из Aβ в головном мозге и первыми симптомами заболевания проходит не менее 10 лет.
После этой бессимптомной фазы появляются первые симптомы (sidenote:
Dementia
Деменция: нарушение со стороны головного мозга, затрагивающее память, мышление, поведение и эмоции. Изменения настроения и поведения иногда предшествуют проблемам с памятью. Симптомы ухудшаются с течением времени. Большинство пациентов в конечном итоге утрачивает способности к самообслуживанию.
Источники: OMS and Alzheimer’s Disease International). Это знаменует наступление клинической стадии болезни Альцгеймера, для которой характерны изменения настроения и личности, провалы в памяти, упрощение речи до такой степени, что ее становится трудно понять, дезориентация в пространстве и времени, оставление вещей в неподходящих местах (ключи в холодильнике) и т. д.
Более 55 миллионов
человек во всем мире страдают деменцией.
от 60% до 70%
случаев деменции вызваны болезнью Альцгеймера.
Дисбиоз кишечника в доклинической фазе болезни Альцгеймера
Какую роль во всем этом играет микробиота кишечника? Мы уже знаем, что в клинической стадии заболевания у пациентов имеется дисбаланс кишечной микробиоты. Согласно исследованию, опубликованному в 2023 году в США, этот дисбаланс также существует на доклинической стадии и по выраженности коррелирует с содержанием β-амилоидного белка в головном мозге. Этот дисбаланс в микробной экосистеме кишечника (или дисбиоз) не связан с диетой: питание будущих пациентов с болезнью Альцгеймера, у которых еще нет признаков деменции, никак не отличается от такового здоровых людей.
75%
75% опрошенных не знали, что такие заболевания, как болезнь Паркинсона, болезнь Альцгеймера и аутизм, могут быть связаны с микробиотой.
Может ли это помочь предсказать развитие клинической формы заболевания?
Исследователи выявили кишечные бактерии, которые содержались в избытке или недостатке на доклинической стадии. Благодаря методам (sidenote:
машинного обучения
Метод автоматического обучения, при котором искусственный интеллект решает задачу на основе собранных метагеномных и метаболомных данных, в данном случае идентификации различающихся видов бактерий.
Wazid M, Das AK, Chamola V, et al. Uniting cyber security and machine learning: Advantages, challenges and future research. ICT Express, 2022; 8(3), 313-321.) использование данных об этих бактериях позволило улучшить прогностические алгоритмы для болезни Альцгеймера. Известно, что выявление β-амилоидных белков позволяет надежно диагностировать болезнь Альцгеймера на доклиническом этапе. Однако для этого требуется люмбальная пункция и визуализационное обследование головного мозга, а это сложные и не всегда легко доступные процедуры. Если использовать алгоритмы, основанные исключительно на легкодоступной информации (возраст, пол, наличие гипертензии, семейный анамнез и т. д.), то добавление данных о бактериальном составе образцов стула улучшает их (sidenote:
Чувствительность
Чувствительность медицинского теста — это его способность правильно выявлять пациентов с заболеванием (выявление как можно большего числа пациентов). Чувствительность, близкая к 100%, означает, что с его помощью практически невозможно пропустить случаи заболевания, а также получить ложноотрицательный результат (т. е. пропустить пациента с заболеванием).
Bertrand D, Fluss J, Billard C. Efficacité, sensibilité, spécificité : comparaison de différents tests de lecture. L’Année psychologique, 2010 ; 110, 299-320.) на 6,8%, а (sidenote:
Cпецифичность
Cпецифичность — это вероятность того, что тест будет отрицательным у здорового человека. То есть это способность теста обнаруживать здоровых людей. Чем ближе специфичность к 1, тем меньше ложноположительных результатов.
Bertrand D, Fluss J, Billard C. Efficacité, sensibilité, spécificité : comparaison de différents tests de lecture. L’Année psychologique, 2010 ; 110, 299-320.) — на 27,1%.
Это позволяет предварительно выявить пациентов из группы риска, которым затем можно провести более углубленное обследование. Если бактерии действительно являются причиной этих изменений, что еще предстоит подтвердить, перед нами открываются возможности изменения микробиоты кишечника с целью профилактики или замедления прогрессирования болезни Альцгеймера.
Можно ли предотвратить и/или вылечить аллергию на белок коровьего молока, восстановив микробиоту детей из группы риска? Эта гипотеза, по-видимому, подтверждается исследованиями, опубликованными в журнале Nature Medicine.
Аллергия на белки коровьего молока возникает у многих новорожденных, которых кормят детскими смесями. Она проявляется в виде различных, более или менее специфических, желудочно-кишечных (боли в животе, диарея, рвота), респираторных (кашель, чихание) и кожных (крапивница, экзема) симптомов. Нарушения кишечной микробиоты, связанные с ростом частоты выполнения кесарева сечения и искусственного вскармливания, могут объяснить распространение этого явления.
Связь с микробиотой
Когда стало известно, что состав микробиоты у детей с аллергией на коровье молоко сильно отличается от нормальной, группа американских ученых вместе с коллегами из Неаполя (Италия) исследовали роль комменсальных бактерий (естественные обитатели кишечника) в предотвращении пищевой аллергии. Они пересаживали микробиоту новорожденных с аллергией и без нее мышам, чей организм не содержит микробов. При воздействии аллергенов коровьего молока (бета-лактоглобулина) у всех грызунов из первой группы развилась анафилактическая реакция (тяжелая и системная аллергическая реакция), в то время как у животных из второй группы не было никаких симптомов.
Обнаружен защитный вид
Основываясь на полученных результатах, авторы определили виды бактерий, связанные с меньшим риском аллергических реакций. Одним из них оказался Anaerostipes caccae — бактерия, продуцирующая бутират, отвечающий за поддержание здоровья кишечника. Однако, остается неясным, является ли дисбаланс микробиоты («дисбиоз») причиной или следствием аллергии на коровье молоко. Результаты показали, что комменсальные бактерии играют важную роль в профилактике пищевой аллергии или, по крайней мере, аллергии на коровье молоко. В будущем это может привести к разработке инновационных стратегий, основанных на модуляции микробиоты, для профилактики и/или лечения этих заболеваний.
У людей, живущих вместе, около 12% общих видов микробиоты кишечника (бактерии, вирусы, грибки и т. д.) и 32% штаммов микробиоты полости рта. Причем эти цифры варьируются в зависимости от типа отношений (мать-ребенок, партнеры и т. д.). Они намного выше, чем мы думали ранее.
Поцелуи, грудное вскармливание, объятия, совместное поедание пиццы с соседями по комнате или просто пребывание в одном месте: совместная жизнь — это гораздо больше, чем общая крыша над головой. Это также общая микробиота, причем степень общности зависит от таких факторов, как возраст, тип отношений и количество времени, проведенного вместе. Результаты нового исследования показали влияние межличностных отношений на микробиоту кишечника и полости рта.
Формирование микробиоты кишечника под влиянием матери
Родство имеет наибольшее влияние. Рождаясь, ребенок получает до 65% штаммов кишечной микробиоты от матери, своего рода «задел» на будущее. Этот показатель снижается по мере ослабления близости следующим образом:
50% через 1 неделю;
47% через 1 год;
27% в возрасте от 1 до 3 лет;
19% до 18 лет;
и 14% до 30 лет.
Тем не менее, общность штаммов с матерью остается значительной и в более позднем возрасте: люди в возрасте 50-85 лет и их матери все еще имеют 16% общих кишечных штаммов, несмотря на длительное раздельное проживание.
65%
Мать и новорожденный в день своего рождения имеют общие 65% кишечной микробиоты.
Неожиданное влияние совместного проживания на микробиоту полости рта
Динамика микробиоты полости рта совершенно другая. Вместо того, чтобы уменьшаться, доля общих штаммов увеличивается с возрастом, особенно после 3 лет, когда видовой состав микробиоты полости рта значительно возрастает. Родители удивятся, узнав, что их дети будут иметь больше общих бактерий полости рта с соседями по комнате и, особенно, с партнерами (38%), чем когда-либо имели со своей матерью (30%) или отцом (24%).
38%
Партнеры имеют общие 38% микробиоты полости рта.
Еще более удивительно, что, как показывает исследование, мы обмениваемся бактериями и за стенами нашего дома. Взрослые, живущие в одном городе, но в разных домах, имеют общие 8% штаммов микробиоты кишечника и 3% штаммов микробиоты полости рта (0% у жителей разных городов), скорее всего, это обусловлено физическим взаимодействием между людьми и их общей средой.
Влияние западного образа жизни
С другой стороны, исследователи отметили, что образ жизни (западный и незападный) гораздо меньше, чем ожидалось, влияет на передачу микробов между людьми. Западная микробиота, безусловно, характеризуется низким микробным богатством. Тем не менее, доли общих кишечных штаммов оказались сходными у жителей разных стран. Это может значить, что более богатая кишечная и оральная флора жителей незападных стран — результат взаимодействий с окружающей средой и питания (которые способствуют разнообразию), а не увеличения передачи между людьми.
Кишечник, называемый «вторым мозгом», участвует в постоянном диалоге с настоящим, то есть головным мозгом. Эта связь известна как «ось кишечник — головной мозг». Плохое функционирование этой оси могут сопровождать многочисленные желудочно-кишечные, метаболические, нейродегенеративные и нервно-психические нарушения, а также ряд кожных заболеваний.
В данной публикации мы расскажем все об оси кишечник — головной мозг, о том, как она была открыта и как в ней участвует микробиота, о нарушениях этой связи и связанных с этим заболеваниях. Мы также расскажем, как можно повлиять на эту ось.
100 миллионов
Считается, что нервная система кишечника содержит более 100 миллионов нейронов
Головной мозг
Головной мозг 1, 2 — сложный орган. Кроме обработки информации от всех частей тела, он отвечает за мышление, память, эмоции, осязание, моторику, зрение, дыхание, поддержание температуры тела, чувство голода и все аспекты, регулирующие функционирование нашего организма. Благодаря сети из 100 миллиардов нейронов головной мозг действует как центр управления телом.
Что представляет собой нервная система?
Нервная система 3 состоит из двух основных частей:
Центральная нервная система, включающая головной и спинной мозг.
Периферическая нервная система, состоящая из нервов, идущих от спинного мозга ко всем частям тела.
Нервная система передает информацию между головным мозгом и остальными частями тела, включая внутренние органы.
Нервная система кишечника (НСК) — «второй мозг» внутри нашего желудочно-кишечного тракта 4 , 5
Нервная система кишечника (НСК) — это часть нервной системы, управляющая функционированием желудочно-кишечного тракта. Благодаря сети нейронов, расположенных в стенках желудочно-кишечного тракта, она контролирует сенсорную, моторную, секреторную и иммунную активность пищеварительной системы.
Возникало ли у вас чувство «сосания под ложечкой»? Доверяете ли вы своему «внутреннему» чутью? Или чтение этой статьи вас «пробрало до кишок»? Оказывается, многие популярные образные выражения «намекают» на связь между кишечником и головным мозгом.
Знаете ли вы, что...
Кишечник иногда называют вторым мозгом. Но почему? 5 , 6
Считается, что нервная система кишечника содержит более 100 миллионовнейронов и по своей сложности и функциям (с точки зрения задействованных нейротрансмиттеров и сигнальных молекул) не уступает головному мозгу.
Впервые информация о возможной связи между кишечником и головным мозгом была опубликована в 19 веке. 7
Благодаря похождениям одного торговца пушниной, наука сделала шаг вперед, когда удалось открыть связь между эмоциями и физиологией кишечника. 8,9 Алексис Сент-Мартин, случайно раненный в живот из огнестрельного оружия, находился на лечении у хирурга армии США доктора Уильяма Бомонта. После операции у пациента образовался кишечный (sidenote:
фистула
Свищ - это аномальное соединение органа желудочно-кишечного тракта с кожей.
), и доктор Бомонт воспользовался возможностью наблюдать за пищеварением у человека в реальном времени.
Ученый заметил, что на процесс пищеварения больного влияет его эмоциональное состояние, т. е. злится ли он или раздражен. Таким образом, Бомонт открыл ось головной мозг — кишечник. 8 Впоследствии научные исследования показали, что связь между кишечником и головным мозгом — двусторонний процесс, в котором микробиота кишечника играет ключевую роль. 8 ,10 , 11
Что такое ось кишечник — головной мозг?
Ось кишечник — головной мозг можно определить как двунаправленную сеть обмена информацией между кишечником и головным мозгом. Этот обмен происходит по трем различным каналам 8, 12:
нейрональный (по нейронам): главным образом через блуждающий нерв и нервную систему кишечника
эндокринный: посредством секреции гормонов, таких как (sidenote:
Кортизол
Кортизол известен как гормон стресса. Он участвует в реакциях на физический и/или эмоциональный стресс. Кортизол также участвует в поддержании определенных физиологических параметров, таких как кровяное давление, иммунной системы, метаболизма белков, углеводов и жиров, а также оказывает противовоспалительное действие. Katsu Y, Iguchi T, Subchapter 95D - Cortisol.In Ando H, Kazuyoshi U, and Shinji N, eds. Handbook of hormones: comparative endocrinology for basic and clinical research. Pages 533-e95D-2 Academic Press, 2021.
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/B9780128010280002312), (sidenote:
Адреналин
Адреналин, также известный как эпинефрин, представляет собой гормон, секретируемый надпочечниками и высвобождаемый в кровоток при сильном стрессе, опасности или во время сильных эмоций. Он подготавливает организм к борьбе или бегству от опасности.
https://my.clevelandclinic.org/health/body/23038-adrenaline) и серотонин
через иммунную систему: посредством модуляции цитокинов
Ось кишечник — головной мозг также влияет на наше поведение, когнитивные процессы (память), эмоции, настроение, желания и восприятие.
90%
Клетки кишечника вырабатывают более 90% серотонина в организме.
Знаете ли вы, что...
Серотонин — это нейромедиатор, который может влиять на настроение, чувство счастья и удовольствия, а также аппетит. Клетки кишечника вырабатывают более 90% серотонина в организме 8,13,14. Остальные 10% вырабатываются серотонин-ергическими нейронами в головном мозге. 15 Определенные бактерии микробиоты кишечника способны влиять на выработку серотонина в кишечнике. 8,16
Изображение
Какие факторы влияют на коммуникацию между кишечником и головным мозгом?
Микробиоту можно считать третьим ключевым компонентом оси кишечник — головной мозг, которую тогда можно назвать «ось микробиота — кишечник — головной мозг» (МКМ). 17
Какие факторы влияют на коммуникацию между кишечником и головным мозгом?
Эффективность диалога между кишечником и мозгом зависит от многих факторов:
- Питание, в частности, некоторые пищевые продукты, такие как шоколад, могут влиять на наше настроение. Средиземноморская диета также знаменита своим благотворным влиянием на память и здоровье. Ты есть то, что ты ешь. Ограничьте потребление обработанных продуктов, содержащих различные добавки, которые, как недавно было показано в исследовании на грызунах, способны вызывать психоповеденческие расстройства (беспокойство, снижение коммуникабельности и пр.).
- Регулярная физическая активность полезна для здоровья. Физическая активность также поддерживает мозг в добром здравии. Многочисленные научные исследования показали связь между когнитивными функциями и уровнем физической активности.
- Среда, в которой мы живем, также оказывает серьезное влияние на здоровье и микробиоту. Загрязнение воздуха увеличивает риск респираторных и онкологических заболеваний, а также когнитивных расстройств.
- Некоторые препараты, особенно антибиотики, могут влиять на развитие нервной системы ребенка и способствовать возникновению некоторых заболеваний.
- Научные исследования показали, что первые годы жизни и способ родоразрешения сильно влияют на микробиоту ребенка и, следовательно, на ось кишечник — головной мозг. Результаты нескольких исследований показали связь между операцией кесарева сечения при рождении и повышенным риском возникновения некоторых заболеваний, включая ожирение, бронхиальную астму или аллергию. 8 Пренатальный стресс также может влиять на состав микробиоты и неврологическое развитие ребенка, а также на саму беременность, увеличивая риск преждевременных родов.18
- Стресс и страх также являются поведенческими факторами, которые влияют на микробиоту и ось кишечник — головной мозг.
- Связано ли наше поведение с микробиотой? Как показывают некоторые исследования, здоровая микробиота необходима для хорошего эмоционального здоровья, стимулирует либидо и сексуальное желание, а в некоторых случаях влияет на аддиктивное поведение...
К чему ведет нарушение коммуникации между кишечником и головным мозгом?
Считается, что нарушение оси кишечник — головной мозг связано с целым рядом заболеваний.
Под нарушением мы подразумеваем плохую связь между головным мозгом и кишечником, когда мозг получает неверные сигналы или неправильно их интерпретирует... Проще говоря, кишечник и мозг перестают понимать друг друга. Исследования улучшают наше понимание оси кишечник — головной мозг и указывают на участие микробиоты кишечника в растущем списке заболеваний. 8, 17
Ниже приведен неполный перечень состояний, в развитии которых, как считается, участвует нарушение оси кишечник — головной мозг.
Давайте поближе познакомимся с некоторыми заболеваниями:
ЗАБОЛЕВАНИЯ ЖЕЛУДОЧНО-КИШЕЧНОГО ТРАКТА
Синдром раздраженного кишечника (СРК)
Синдром раздраженного кишечника (СРК), ранее известный как «функциональное расстройство кишечника», представляет собой наиболее часто встречающееся нарушение оси кишечник — головной мозг. Для него характерны периодические боли в животе, вздутие живота, дисфункция кишечника и другие симптомы.
Функциональная диспепсия
Функциональная диспепсия — это хроническое расстройство пищеварения, для которого характерны боль в животе, чувство переполнения или вздутия живота во время и после еды. Она также связана с нарушением взаимодействия между кишечником и мозгом. 19, 20
Воспалительные заболевания кишечника
Недавние исследования показали участие оси кишечник — головной мозг в развитии воспалительных заболеваний кишечника (ВЗК) 21,22, причем первая потенциально влияет как на развитие заболевания, так и на психическое здоровье пациентов.
МЕТАБОЛИЧЕСКИЕ РАССТРОЙСТВА
Сахарный диабет 2 типа
Для СД2 характерен постоянный избыток сахара в крови (гипергликемия), связанный со сбоями в выработке или функционировании инсулина — гормона, регулирующего уровень сахара в крови. Когнитивное снижение является одним из осложнений сахарного диабета 2 типа. 23
Эти заболевания (ожирение, избыточный вес, метаболический синдром) часто сопровождаются психологическими нарушениями, такими как тревожность, депрессия, биполярное расстройство или расстройства поведения. 8
Микробиота также может влиять на выбор блюд, чувство насыщения24 и пищевые привычки. Недавние исследования показали связь между кишечной микробиотой (и осью кишечник — головной мозг) и расстройствами пищевого поведения (нарушения в еде или связанного с едой поведения)25,26
Нервная анорексия
Нервная анорексия 27,28 — это расстройство пищевого поведения, которым страдает 1% населения, в основном женщины (95%). Считается, что дисбаланс микробиоты кишечника, воздействуя на ось кишечник — головной мозг и обмен веществ, способствует развитию и персистированию расстройств, связанных с болезнью, таких как потеря веса и ухудшение аппетита.
Психические заболевания охватывают широкий спектр нарушений, при этом дисбаланс кишечной микробиоты играет определенную роль в развитии некоторых из них.
Тревожные расстройства
Тревожные расстройства29,30,31 определяются ВОЗ как чрезмерный страх и беспокойство, а также связанные с ними нарушения поведения. Симптомы достаточно серьезны, чтобы вызвать значительный дистресс или серьезные функциональные нарушения. Некоторые тревожные расстройства могут быть связаны с активностью микробиоты кишечника в отношении гормонов стресса.
Расстройства настроения
Депрессия, биполярное расстройство и т. д. Расстройства настроения 8,32 представляют собой эмоциональные нарушения в виде длительных периодов чрезмерной грусти (депрессия), чрезмерной жизнерадостности или восторга (мания) или того и другого вместе.
Другие исследования пошли еще дальше, используя кишечную микробиоту кишечника в качестве диагностического инструмента.
Обсессивно-компульсивное расстройство (ОКР)
Обсессивно-компульсивное расстройство (ОКР) 33,34,35 представляет собой нервно-психическое заболевание, которым страдает 1,3% населения Земли. Оно характеризуется навязчивыми идеями (повторяющиеся, постоянные, нежелательные и часто беспокоящие идеи или образы), на фоне которых возникают повторяющиеся и отнимающие много времени компульсии и/или поведение избегания, направленные на нейтрализацию беспокойства и страданий, связанных с навязчивыми идеями. Как показали исследования, некоторые бактерии, продуцирующие бутират, менее распространены у пациентов с ОКР.
Шизофрения
Шизофрения8,36,37 поражает примерно 1 из 300 человек. Это психическое заболевание характеризуется бредом и галлюцинациями, социальной изоляцией и психологическими нарушениями. Предполагается, что ее развитие отчасти может быть связано с нарушениями кишечной микробиоты и иммунной системы.
Расстройства аутистического спектра
Расстройства аутистического спектра (РАС) 38 представляют собой гетерогенную группу нарушений, связанных с аномалиями развития головного мозга. Симптомы включают нарушения общения, социального взаимодействия и поведения, а также повторяющееся поведение.
Некоторые исследования показали, что измененная кишечная флора (дисбиоз) часто встречается у пациентов с аутизмом, а некоторые кишечные расстройства (диарея, запор и т. д.) часто связаны с этим заболеванием.
Таким образом, дисбиоз кишечника участвует в развитии многих психических заболеваний, таких как шизофрения, депрессия и обсессивно-компульсивное расстройство (ОКР).
Болезнь Альцгеймера39,40 — наиболее распространенное нейродегенеративное заболевание и главная причина деменции.
В последние годы в ее контексте стали активно изучать кишечную микробиоту. В частности, определенные белки (амилоидные пептиды), продуцируемые «вредными» бактериями, могут запускать воспалительный механизм и нарушать барьерные функции кишечника и мозга, способствуя развитию заболевания.
Болезнь Паркинсона
Болезнь Паркинсона41 представляет собой нейродегенеративное заболевание, при котором постепенно разрушаются дофаминовые нейроны в головном мозге. Для нее характерны замедленность движений, ригидность мышц и тремор.
Показана связь с нарушениями кишечной микробиоты и оси кишечник — головной мозг.
Рассеянный склероз
Рассеянный склероз 42,43 представляет собой воспалительное заболевание центральной нервной системы. Это аутоиммунное заболевание, при котором иммунная система атакует защитную миелиновую оболочку, окружающую нейроны. Воспаление приводит к дегенерации нервных клеток или нейронов и потере связи между мозгом и остальными органами.
Недавние исследования показали особую связь между кишечной микробиотой и риском возникновения, прогрессированием и исходами рассеянного склероза. 44
Ось кишечник — головной мозг — кожа?
Знаете ли вы, что...
Кишечник и кожа имеют много общего 45: оба содержат много кровеносных сосудов и нервов, взаимодействуют с иммунной системой, и, конечно, заселены большим количеством микроорганизмов. Но это еще не все... вы замечали, как ваша кожа реагирует на эмоции? Музыка, страх, волнение... То же самое относится к некоторым кожным заболеваниям, когда кишечник, кожа и головной мозг не взаимодействуют должным образом.
Еще в 1930 г. дерматологи Джон Стоукс (John Stokes) и Дональд Пиллсбери 46 (Donald Pillsbury) предположили, что эмоциональные состояния, такие как тревога или депрессия, могут изменять микробиоту кишечника и способствовать развитию местного или системного воспаления в других органах, например, коже. 47 Они рекомендовали ферментированное молоко для восполнения количества полезных микроорганизмов.
В последние годы появляется все больше подтверждений наличия связи между кишечником, головным мозгом и кожей. 48 Если точнее, стресс приводит к секреции гормонов (серотонина, кортизола и т. д.), которые, в свою очередь, увеличивают проницаемость кишечника, вызывая местное воспаление, а также провоцируют системное воспаление через кровоток.11,23 Считается, что это влияет на кожный барьер и вызывает воспаление кожи. 25 Ось кишечник — головной мозг — кожа участвует в развитии некоторых кожных заболеваний, таких как акне, атопический дерматити псориаз.
Как поддерживать правильную коммуникацию между кишечником и головным мозгом?
К настоящему времени существование оси кишечник — головной мозг не вызывает сомнений. Кожа «вклинивается» в диалог между кишечником и головным мозгом.
Как позаботиться о микробиоте, чтобы не нарушать установившуюся связь?
Авторы многих исследований пытались найти способы избежать нарушений микробного состава и сохранить его оптимальный баланс 49.
То, что мы едим, влияет на баланс кишечной микробиоты. 50,51 Разнообразная и качественная пища, несомненно, полезна, а плохо сбалансированная диета может повлиять на состав кишечной микробиоты и привести к развитию некоторых заболеваний. 52 Поэтому важно знать, какие виды пищи положительно влияют на здоровье 53. К ним относятся ферментированные продукты или продукты, богатые пребиотиками и полезными микроорганизмами, отдельные представители которых влияют на психическое здоровье. Эти продукты могут повышать наш моральный дух, воздействуя на мозг через кишечную микробиоту. 54
=> Включает интервью с профессором Реми Бурселином, который изучает механизмы, связывающие мозг, кишечник и остальные части тела.
Что такое психобиотик?
Психобиотиками называют пробиотики и пребиотики, которые при попадании внутрь организма благоприятно влияют на психическое здоровье через кишечную микробиоту.
Ученые из Университетского колледжа Корка в Ирландии предложили расширить определение психобиотиков за пределы пробиотиков и пребиотиков, понимая под ними любые вещества, оказывающие психологические эффекты, опосредованные кишечной флорой. 56
Пробиотики — это живые микроорганизмы, которые при применении в нужных количествах приносят пользу здоровью человека 57,58.В некоторых доклинических и клинических исследованиях основное внимание уделялось изучению способности пробиотиков облегчать симптомы стресса, тревоги и депрессии, а полученные результаты показали многообещающие полезные эффекты. 8
Пребиотики — это особые, неперевариваемые пищевые волокна, которые приносят пользу здоровью. Они избирательно используются полезными микроорганизмами в микробиоте. 59,60 Исследования показали, что некоторые пребиотики оказывают положительные эффекты при стрессовых расстройствах. 8
Чтобы восстановить баланс микробной экосистемы кишечника, пациентам могут выполнить трансплантацию фекальной микробиоты (ТФМ) от здорового донора. 61 Сейчас этот метод одобрен только при рецидивирующей инфекции, вызванной Clostridioides difficile 62, но его также изучают при лечении алкоголизма63 или нарушениях взаимодействия между кишечником и головным мозгом, таких как синдром раздраженного кишечника. 64,65
У некоторых детей, получающих вакцины, особенно в странах с низким и средним уровнем дохода, не вырабатывается защитный иммунитет. Микробиота кишечника тесно связана с функционированием иммунной системы и может быть одним из факторов, ответственных за вариабельность ответа на вакцины.
Вакцинация — одно из величайших достижений медицины, спасающее миллионы жизней во всем мире, особенно среди детей младшего возраста (0-5 лет), которые более уязвимы к инфекционным заболеваниям. Однако их эффективность варьируется от популяции к популяции с более высокими показателями защитного иммунитета в европейских странах по сравнению с более бедными регионами. Поскольку развитие кишечной микробиоты в раннем возрасте тесно связано с созреванием иммунной системы, а микробиота у детей из более бедных стран значительно отличается от таковой у европейских детей, специалисты изучили влияние кишечной микробиоты на различия в ответе на вакцинацию.
Иммуномодулирующие свойства
Результаты исследования вакцин против туберкулеза, столбняка, гепатита B и полиомиелита у младенцев в Бангладеш показали связь между наличием определенных таксонов и эффективностью вакцин. Наличие Actinobacteria ассоциировалось с более выраженным, а Enterobacteriaceae — менее выраженным эффектом. Кроме того, действия, направленные на модификацию микробиоты (пребиотики, пробиотики, антибиотики), еще сильнее доказывают ее участие в реализации эффекта вакцины. Систематический обзор 2018 года обобщил результаты 26 исследований с участием людей, использовавших пробиотики для повышения эффективности различных вакцин. В половине исследований были выявлены положительные результаты. И наоборот, в исследованиях влияния антибиотиков не наблюдали улучшения или отмечали снижение иммунного ответа, что было связано с нарушениями микробиоты.
Два наиболее важных рода бактерий
Сильнее всего модулирующий эффект на эффективность вакцинации демонстрировали 2 рода бактерий. Bifidobacterium и Bacteroides необходимы для развития здоровой микробиоты у маленьких детей. Однако маленькие дети могут сталкиваться с серьезными нарушениями микробиоты (кесарево сечение и прочие факторы). Влияние микробиоты на эффективность вакцинации может быть опосредовано определенными метаболитами и/или клеточными компонентами, такими как короткоцепочечные жирные кислоты, экзополисахариды или внеклеточные везикулы.
На пути к новым стратегиям вакцинации
Хотя важные штаммы и продукты требуют дальнейшего изучения, установление сложных взаимосвязей между микробиотой и эффективностью вакцин открывает широкие клинические перспективы. Это могут быть новые методы повышения эффективности вакцин, способные улучшить иммунную защиту детей из небогатых стран без использования адъювантов, на которые часто возлагают ответственность за побочные эффекты.
Способ рождения, питание, воздействие антибиотиков... Известно много факторов, влияющих на развитие микробиоты и здоровье ребенка. Результаты датского исследования, опубликованные в журнале Microbiome1, показали, насколько важную роль в этих процессах играют братья и сестры.
С момента рождения формирование микробиоты ребенка зависит от ближайших источников микроорганизмов, прежде всего матери, но касается это и других членов семьи, особенно братьев и сестер. Последний вопрос изучен очень мало. Чтобы заполнить этот пробел, датские исследователи секвенировали образцы кала (взятые через 1 неделю, 1 месяц, 3 месяца, 1 год, 4 года и 6 лет) и мазки глотки (взятые через 1 неделю, 1 месяц и 3 месяца) от 686 детей из когорты Копенгагенского проспективного исследования бронхиальной астмы у детей (COPSAC 2010). На каждом осмотре также собирали или обновляли данные о братьях и сестрах разного возраста. Кроме того, было выделено 15 ковариат, включая массу тела при рождении, воздействие антибиотиков, диету и наличие домашних животных. Затем исследователи оценили зависимость между сигнатурами микробиоты кишечника, связанными с наличием братьев и сестер, и выявлением бронхиальной астмы, аллергического ринита и аллергической сенсибилизации в возрасте 6 лет.
Различия в разнообразии и преобладании микроорганизмов у маленьких детей, имеющих старших братьев и сестер
Оказалось, что наличие братьев и сестер является одним из важнейших факторов развития микробиоты кишечника и глотки у ребенка. Были обнаружены значимые различия в составе микробиоты с точки зрения разнообразия и количества бактериальных родов. Влияние братьев и сестер больше всего проявлялось в первый год жизни, при этом меньшая разница в возрасте оказывала больший эффект, чем количество детей в семье.
Микробиота глотки детей, имевших старших братьев и сестер, характеризовалась сниженным альфа-разнообразием через 3 месяца по сравнению с таковым у единственных детей. Отмечалось большее преобладание Moraxella и Neisseria, и меньшее — Staphylococcus. Ни один другой фактор, включая грудное вскармливание или воздействие антибиотиков, не оказывал большего влияния на состав микробиоты глотки, чем наличие других детей.
У детей в возрасте до 4 лет со старшими братьями или сестрами наблюдалось более высокое альфа-разнообразие и значимые различия по бета-разнообразию микробиоты кишечника. В течение первого года жизни присутствие рядом братьев и сестер было наиболее важным после способа рождения фактором, определяющим бета-разнообразие. У детей, имевших старших братьев и сестер, было меньше Escherichia/Shigella, других Enterobacteriaceae и Veillonella, но значительно больше Prevotella. Интересно, что преобладание Prevotella было еще более выраженным в 4 года и сохранялось в 6 лет. Наконец, наличие микробиоты кишечника с сигнатурами братьев и сестер в возрасте одного года ассоциировалось со снижением риска возникновения бронхиальной астмы в возрасте 6 лет.
Включение братьев и сестер в исследования развития микробиоты
Ученые считают, что братья и сестры в немалой степени влияют на развитие микробиоты ребенка и его здоровье. Поэтому в будущих исследованиях по развитию микробиоты у детей следует учитывать наличие у них братьев и сестер, особенно старших.
Задержка созревания кишечной микробиоты в раннем детстве, по-видимому, способствует развитию аллергии в более старшем возрасте. Какие микробные метаболиты можно использовать для прогнозирования или профилактики аллергий?
Бронхиальная астма, аллергический ринит, пищевая аллергия и атопический дерматит часто изучают по отдельности, хотя все они развиваются по сходным механизмам (воспалительные реакции, иммуноглобулин Е). Может ли у них быть что-то общее с кишечной микробиотой, которая созревает параллельно с иммунной системой ребенка? Чтобы ответить на этот вопрос, ученые проанализировали данные 1115 детей из крупного продольного исследования CHILD, из них 592 ребенка с диагнозом одного или нескольких аллергических расстройств, установленным после достижения 5-летнего возраста, и 523 ребенка без признаков аллергической сенсибилизации. С помощью регрессионного анализа удалось выявить несколько факторов риска, таких как мужской пол, наличие аллергий у родителей и получение антибиотиков в течение первого года жизни. Грудное вскармливание в первые шесть месяцев жизни и европеоидная раса ассоциировались с меньшим риском возникновения аллергии.
Менее зрелая микробиота кишечника
Результаты анализа образцов кала детей с аллергией, взятых в 3 месяца и в 1 год, показали задержку созревания микробиоты по части микробного разнообразия. Если у детей из контрольной группы кишечная флора развивалась в соответствии с возрастом, у детей с аллергией ее созревание задерживалось. Менее зрелая микробиота в возрасте одного года ассоциировалась с повышенным риском возникновения любого аллергического заболевания в возрасте пяти лет.
Характеристики кишечного дисбиоза в однолетнем возрасте у будущих детей-аллергиков включали уменьшение содержания четырех видов бактерий, продуцирующих короткоцепочечные жирные кислоты (продуцирующие бутират Anaerostipes hadrus,Fusicatenibacter saccharivorans,Eubacterium hallii и ацетат Blautia wexlerae), а также увеличение содержания пяти патогенных видов бактерий (Eggerthella lenta, Escherichia coli, Enterococcus faecalis, Clostridium innocuum и Tyzzerella nexilis). Увеличение содержания C. innocuum и T. nexilis коррелировало с применением антибиотиков, преобладание C. innocuum, E. lenta, E. faecalis и T. nexilis — с характером питания ребенка (грудное или искусственное вскармливание) в полугодовалом возрасте, а преобладание C. innocuum и E. lenta — с наличием атопии у отца.
Прогнозирование или профилактика аллергий с помощью метаболитов
Параллельно исследователи выявили 11 метаболических путей, активность которых значительно изменялась минимум при двух аллергических заболеваниях. Из них 9 патологических путей коррелировали с E. coli, а 2 защитных — с B. wexlerae, F. saccharivorans, A. hadrus и E. hallii.
Анализ метаболитов кишечной микробиоты позволил выявить ассоциации с развитием аллергии в более старшем возрасте, например, повышение концентрации следовых аминов (фенилэтиламин, триптамин и тирамин), способствующих воспалению, и снижение продукции бутирата. Таким образом, связь между нарушениями созревания микробиоты и развитием аллергии в возрасте пяти лет, по-видимому, опосредуется этими метаболитами, которые можно использовать для прогнозирования и/или профилактики детской аллергии.
Воистину сказочная история: молодой женщине, которая долго не могла родить из-за повторяющихся выкидышей, провели трансплантацию здоровой вагинальной микробиоты. После этого женщина забеременела и родила здорового ребенка.
Обычно использование лекарственных препаратов строго регламентировано и невозможно без одобрения регуляторными органами (регистрации). В особых случаях пациенты могут получить еще не одобренный препарат в рамках специальных благотворительных программ. Такие пациенты имеют тяжелые или редкие заболевания, для которых не разработано эффективного лечения, а времени ждать, пока исследуемая терапия получит одобрение и выйдет на рынок, у них просто нет. Молодой 30-летней женщине, которая долго не могла родить второго ребенка из-за постоянных выкидышей (один из них произошел на шестом месяце беременности), в рамках такой программы выполнили трансплантацию влагалищной микробиоты. В сентябре 2021 года ей «пересадили» здоровую влагалищную микробиоту от женщины-донора.
Только 1 из 2 женщин
точно знает, что такое вагинальная флора (49%), и только 1 из 5 считает, что знает точное значение термина «вагинальная микробиота» (21%).
Трансплантат прижился очень быстро. По мере того, как донорские лактобактерии колонизировали влагалище пациентки, симптомы дисбиоза исчезли. В феврале 2022 года пациентка самостоятельно забеременела, в ее микрофлоре по-прежнему доминировали лактобактерии. На шестой неделе беременности анализ микрофлоры вновь показал наличие Gardnerella spp. Это не вызвало опасений у исследователей, поскольку через две недели женщине была запланирована вторая процедура трансплантации влагалищной микробиоты. Однако, анализ в предполагаемый день трансплантации не выявил патогенных микробов, поэтому необходимость в повторной процедуре отпала. Когда пришло время, женщине выполнили плановое кесарево сечение и у нее родился совершенно здоровый мальчик.
Есть еще один вид трансплантации...
Вы, наверное, слышали о трансплантации фекальной микробиоты(ТФМ)... А это — трансплантация влагалищной микробиоты! В 2019 году американские ученые первыми начали проводить трансплантацию влагалищной микробиоты (ТВМ) для лечения бактериального вагиноза. Чтобы проверить гипотезу о том, что ТВМ может быть более эффективным вариантом лечения, исследователи разработали универсальный метод скрининга, который опробовали на 20 женщинах в возрасте от 23 до 35 лет. Его цель заключалась в поиске доноров с наиболее «оптимальной» вагинальной микробиотой, которая позволила бы успешно выполнить трансплантацию без риска передачи патогенов реципиенту.
Пока еще рано думать, что трансплантация влагалищной микробиоты — это «волшебное» лекарство от женского бесплодия. Стоит отметить, что у пациентки было еще одно заболевание, провоцирующее выкидыши, лечение которого могло частично или полностью объяснить успех этой беременности. Другими словами, нельзя недооценивать результаты этого важного исследования, однако следует помнить, что путь к успеху никогда не бывает легким.
Трансплантация влагалищной и кишечной микробиотыможет представлять риск для здоровья и должна проводиться под медицинским наблюдением. Не пытайтесь сделать это самостоятельно!
Многочисленные исследования показали, что ВИЧ-инфекция связана с дисбалансом микробиоты кишечника (дисбиозом). Недавно американские ученые1 сделали удивительное открытие — дисбиоз предшествует ВИЧ-инфекции и даже может быть фактором риска заболевания.
Для ученых понятие «ассоциация» означает два происходящих одновременно явления с обязательной причинно-следственной связью. Является ли дисбиоз кишечника (т.е. дисбаланс состава микрофлоры кишечника), наблюдаемый у лиц, инфицированных вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ), причиной или следствием заболевания? Или и тем, и другим? В преддверии Всемирного дня борьбы со СПИДом1 декабря давайте рассмотрим данные последних исследований, в которых оценивали кишечную микробиоту людей, у которых впоследствии была выявлена ВИЧ-инфекция, с точки зрения факторов, влияющих на развитие дисбиоза, включая возраст, диету, применение антибиотиков и даже сексуальное поведение 2,3.
Чтобы получить более четкую картину, американские исследователи собрали образцы микробиоты кишечника примерно 50 мужчин, имеющих половые контакты с мужчинами. Были отобраны участники со сходными характеристиками (возраст, этническая принадлежность, сексуальное поведение и т. д.), у половины из которых был выявлен ВИЧ во время исследования, а у второй половины сохранялся ВИЧ-отрицательный статус. Это позволило сравнить кишечную микробиоту инфицированных мужчин до и сразу после инфицирования, а также кишечную микробиоту неинфицированных мужчин.
38 миллионов
По состоянию на конец 2021 года в мире насчитывалось примерно 38 миллионов человек, инфицированных ВИЧ, причем более двух третей из них проживали в Африке.
Минимальные изменения микробиоты до и после инфицирования ВИЧ...
Авторы обнаружили, что состав кишечной микробиоты инфицированных мужчин мало изменился в острую фазу ВИЧ-инфекции. Наблюдалось только увеличение содержания Fusobacterium mortiferum. Этот вид бактерий, не являющийся резидентом нормальной кишечной флоры, ранее был ассоциирован с ВИЧ в других исследованиях.
... но значительные различия до инфицирования по сравнению с контролем
Напротив, кишечная микробиота мужчин, у которых впоследствии была выявлена ВИЧ-инфекция (т.е. доинфекционная микробиота), отличалась от таковой участников контрольной группы (у которых не было ВИЧ-инфекции). В частности, у них было меньше бактерий из группы Bacteroides и больше — Megasphaera elsdenii, Acidaminococcus fermentans и Helicobacter cinaedi. Этот тип дисбиоза часто наблюдался у ВИЧ-инфицированных лиц. Однако, по мнению авторов, в рассматриваемом исследовании дисбаланс кишечной микробиоты, по-видимому, присутствовал до заражения, потенциально влияя на восприимчивость к ВИЧ.
Передача ВИЧ
ВИЧ передается половым путем, через кровь и от матери к ребенку (во время беременности, родов или грудного вскармливания). Вирус атакует клетки, которые несут на себе рецептор CD4, особенно Т-клетки, разновидность лейкоцитов, которые выполняют важную функцию в виде защиты организма от атаки микробных агентов (бактерии, вирусы или грибы) и других патогенов из внешней среды.
Течение ВИЧ-инфекции включает три последовательные фазы, длительностью в среднем 10 лет (возможны значительные индивидуальные различия):
Фаза острой или первичной инфекции начинается через 10-15 дней после заражения и длится около двух недель. Вирус проникает в организм, внедряется в клетки CD4 и вызывает против себя иммунный ответ. Эта стадия может быть бессимптомной или проявляться как гриппоподобное заболевание.
В хронической фазе происходит истощение иммунной системы, главным образом в результате прогрессирующей потери CD4 Т-клеток. Она может длиться несколько лет, иногда сопровождаясь незначительными нарушениями со стороны кожи и желудочно-кишечного тракта, легкой лихорадкой, ночной потливостью и т. д.
Фаза СПИДа (синдром приобретенного иммунодефицита) наступает, когда содержание CD4 Т-клеток становится очень низким. Она проявляется различными оппортунистическими заболеваниями (которые возникают на фоне ослабленного иммунитета), такими как тяжелые инфекции или определенные виды злокачественных новообразований. 4
Кишечная микробиота— новый инструмент для профилактики ВИЧ?
Итак, влияет ли состав кишечной микробиоты на восприимчивость к ВИЧ-инфекции? Воодушевленные подобными выводами другой команды исследователей из США5, авторы предлагают изучить данный вопрос на большем количестве участников. Они надеются, что это позволит выявить «сигнатуры кишечной микробиоты», ассоциированные с большей восприимчивостью к ВИЧ-инфекции, что даст возможность проводить более целенаправленную профилактику путем воздействия на микробиоту кишечника людей из групп риска. 6
Исследователи ясно дают понять, что этот вывод не противоречит идее о том, что ВИЧ сам по себе может вызывать дисбиоз. Однако, короткая продолжительность исследования не позволила оценить изменения в составе микробиоты кишечника при хронической ВИЧ-инфекции. Кроме того, эти результаты были получены в небольшой группе участников со специфическими характеристиками, и поэтому возможности их переноса на более широкую популяцию ограничены.
Noguera-Julian M, Rocafort M, Guillen Y, et al. Gut microbiota linked to sexual preference and HIV infection. EBioMedicine. 2016;5:135–146.
Armstrong AJS, Shaffer M, Nusbacher NM, et al. An exploration of Prevotella-rich microbiomes in HIV and men who have sex with men. Microbiome. 2018;6(1):198.
Collège des Universitaires de Maladies Infectieuses et Tropicales. Infection à VIH, UE6 n° 165. ECN Pilly 6ème édition 2020. Alinéa Plus, Paris ; p 195-210
Во время новогодних праздников здоровье кишечника важно больше, чем когда-либо... Собираетесь ли вы на время забыть обо всем на свете или будете придерживаться здорого питания — в нашей подборке статей вы найдете много интересного (и научно доказанного).
Институт микробиоты «Биокодекс» предлагает вам изучить информацию, которая поможет сохранить здоровье микробиоты в праздничный сезон. Желаем вам счастливого Рождества и крепкой микробиоты!
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.
Может ли диета замедлить прогрессирование болезни Альцгеймера?
Кишечная микробиота — индикатор долголетия?
