Нам уже известно, что микробиота профессиональных спортсменов отличается от микробиоты людей, ведущих малоподвижный образ жизни, и что интенсивная физическая активность оказывает значительное влияние на кишечную микрофлору.  

Но как более умеренная физическая активность влияет на наше здоровье? Более того, одинаково ли воздействие независимо от массы тела? 

В исследовании участвовали несколько сотен добровольцев 

Чтобы ответить на эти вопросы, исследователи из канадских и европейских исследовательских институтов отобрали 350 мужчин и женщин в возрасте от 38 до 65 лет и разделили их на две группы: одна состояла из добровольцев с нормальным весом (ИМТ от 18,5 до 25), а другая — только из людей с избыточным весом (ИМТ от 25 до 30, то есть не страдающих ожирением). 

Ученые спрашивали их, какими видами физической активности они занимаются ежедневно: скорее легкими (ходьба, личная гигиена, приготовление пищи и т. д.), умеренными (быстрая ходьба, садоводство, езда на велосипеде, бадминтон и т. д.) или интенсивными (тяжелая работа, бег, силовые тренировки, баскетбол, футбол и т.д.). 

Они также записывали количество часов, которое уделял этим занятиям каждый участник (менее 2,5 часов, от 2,5 до 8 часов или более 8 часов). 

Наконец, исследователи взяли образцы кала у всех участников для анализа их кишечной микробиоты.

Полезно для всех, но у стройных людей положительный эффект выше 

Согласно полученным результатам, улучшение разнообразия и богатства микробиоты в большей степени коррелирует с общим количеством часов физической активности, чем с интенсивностью этой активности. Независимо от вашей массы тела, по крайней мере 2,5 часа физической активности в неделю достаточно для здоровья кишечника.  

Тем не менее, только у добровольцев с нормальной массой тела (ИМТ <25) наблюдались изменения состава микробиоты. Чем больше времени эти добровольцы уделяли физической активности, тем больше в их микробиоте становилось представителей следующих видов: 

• Actinobacteria, группа бактерий, с множеством положительных эффектов в отношении кардиометаболического здоровья, например, снижение уровня холестерина, синтез ацетата (короткоцепочечной жирной кислоты (КЦЖК) (sidenote: КЦЖК короткоцепочечные жирные кислоты являются источником энергии (топливом) для клеток человека. Они взаимодействуют с иммунной системой и участвуют в коммуникации между кишечником и мозгом Silva YP, Bernardi A, Frozza RL. The Role of Short-Chain Fatty Acids From Gut Microbiota in Gut-Brain Communication. Front Endocrinol (Lausanne). 2020;11:25. ) ), расщепление сложных углеводов, таких как устойчивый к перевариванию крахмал; 

• Collinsella, бактерии, принадлежащие к семейству Actinobacteria, которые снижают проницаемость стенок кишечника и продуцируют бутират, еще одну КЦЖК с противовоспалительными свойствами. 

Эффект также зависит от пола 

Другой вывод заключался в том, что у мужчин с нормальным весом и у женщин с избыточным весом от силы хвата зависит высота содержание Faecalibacterium prausnitzii, бактерий, известных своими противовоспалительными свойствами и эффектами, противодействующими дисбиозу (sidenote: Дисбиоз Изменение состава и функции микробиоты, вызванное сочетанием экологических и индивидуальных факторов. Дисбиоз не является четко очерченным состоянием и варьируется в зависимости от состояния здоровья каждого человека. Levy M, Kolodziejczyk AA, Thaiss CA, et al. Dysbiosis and the immune system. Nat Rev Immunol. 2017;17(4):219-232. ) . 

Поэтому ИМТ и пол влияют на эффект физической активности в отношении микробиоты. Это еще один важный шаг вперед в нашем понимании того, как работает ось кишечник-мышцы.  

Болезнь Альцгеймера является самым распространенным нейродегенеративным заболеванием. Почти не осталось сомнений в том, что микробиота кишечника участвует в развитии данного заболевания, хотя точные механизмы этого пока не известны. Поскольку на кишечную,микробиоту в свою очередь, влияет то, что мы едим, идея предотвратить это заболевание с помощью определенного рациона быстро набирает популярность. По-видимому, особенно показаны средиземноморская и кетогенная диеты, известные своим влиянием на микробиоту кишечника и головной мозг. Однако сначала нужно понять, как они влияют на прогрессирование заболевания.

Комбинированная диета

Американские исследователи попытались идентифицировать связанные с микробиомом и головным мозгом маркеры ранних стадий заболевания, чтобы оценить влияние диеты на его развитие. С этой целью в исследование было включено 17 человек – 11 пациентов с умеренно выраженным когнитивным расстройством (ранняя стадия заболевания) и 6 здоровых добровольцев, которым попеременно назначали два вида диеты: одну, сочетающую принципы средиземноморской и кетогенной диеты, и другую — с низким содержанием жиров и высоким содержанием углеводов. Авторы также сравнили микробиоту кишечника у участников до и после соблюдения этих диет.

Бактериальные «профили», связанные со снижением когнитивной функции

Несмотря на то, что микробное разнообразие у здоровых добровольцев и пациентов до и после соблюдения одной из двух диет было относительно схожим, исследователи определили в группе пациентов несколько маркеров (включая активность различных кишечных бактерий), которые можно было использовать для распознавания умеренно выраженного снижения когнитивных способностей. Они также отметили, что обе диеты изменили микробиоту кишечника у участников, но с очень разными эффектами, в зависимости от типа диеты и когнитивного состояния участников. Ученые пришли к выводу о том, что эти результаты открывают путь к дальнейшим исследованиям для определения новых маркеров снижения когнитивной функции, связанных с микробиотой кишечника, и понимания того, как эти взаимодействия с диетой могут улучшить состояние пациентов с высоким риском.

Специалисты давно подозревали об участии микробиоты носа в развитии аллергического ринита. Но что такое аллергия? Это хроническое заболевание, вызванное чрезмерной реакцией клеток иммунной системы на обычно безвредные чужеродные вещества в нашем организме, такие как шерсть животных, пища или пыльца. 

Ранее исследования показали уменьшение разнообразия микробиоты носа у тех, кто страдает аллергией, что связано с выработкой антител, типичных для этого состояния. Но какие роды или виды бактерий ответственны за дисбиоз носа? И какую роль они играют при респираторных заболеваниях, связанных с аллергией? Ученые решили подробно сравнить микробиоту носа 55 человек, страдающих аллергическим ринитом, с микробиотой 105 здоровых людей. Интересные результаты не заставили себя долго ждать. 

Streptococcus salivarius чувствует себя как дома в носу аллергиков 

Авторам исследования удалось подтвердить снижение микробного разнообразия у пациентов с аллергическим ринитом по сравнению со здоровыми людьми. Род Streptococcus вносил в это наибольшую лепту, особенно вид Streptococcus salivarius, который был очень распространен у пациентов с аллергией. Напротив, Staphylococcus epidermidis, вид, считающийся полезным для микробиоты носа, доминировал у здоровых добровольцев. Тем не менее, S. salivarius регулярно обнаруживался в полости рта и в горле. Его даже считают пробиотиком, ведь он полезен для здоровья благодаря производству антимикробных веществ, известных как бактериоцины. Итак, присутствует ли эта бактерия в носу аллергиков, помогая бороться с вредными микробами? Нет, потому что, когда исследователи сравнили S. salivarius от пациентов с аллергией с бактериями, колонизирующими нос, оказалось, что первый выделяет лишь небольшое количество бактериоцинов.  

Липкая и провоспалительная... можно ли избавиться от аллергии, вытеснив эту бактерию из носа?  

Чтобы лучше понять роль S. salivarius, исследователи в течение трех дней колонизировали носовые ходы мышей этой бактерией, взятой от пациентов с аллергией, вместе с Alternaria alternata, аллергеном, вызывающим аллергический ринит. Организм сенсибилизированных мышей реагировал путем секреции нескольких провоспалительных белков. Более того, когда S. salivarius от пациентов с аллергией и S. epidermidis от здоровых добровольцев контактировали с клетками слизистой оболочки носа мышей, только S. salivarius стимулировал воспаление и биохимический каскад, связанный с аллергическими реакциями. Отмечалась гиперэкспрессия гена муцина-5АС, «липкого» вещества, защищающего слизистые оболочки, что является признаком гиперреактивности дыхательных путей. Наконец, в отличие от S. epidermidis, S. salivarius сильнее прилипал к слизистым клеткам при воздействии аллергена, чего не происходило только у генетически модифицированных мышей, не продуцирующих этот муцин. Эта адгезия увеличивает контакт между провоспалительными веществами, выделяемыми бактерией, и провоспалительными рецепторами в слизистой оболочке носа.   

С возрастом в микробиоте кишечника уменьшается разнообразие и содержание полезных микроорганизмов, увеличивается содержание условно-патогенных микроорганизмов. Но касается ли это тех, кому удалось прожить дольше, избежав множества хронических заболеваний и инфекций? Чтобы изучить связь между кишечной микробиотой и продолжительностью жизни, ученые из китайского научно-исследовательского института сравнили кишечную микробиоту 1575 человек в возрасте от 20 до 117 лет, проживающих в провинции Гуанси в Китае, возраст 314 участников был в диапазоне 20-44 года, 277 участников - 45-65 лет, 386 участников  -  66-85 лет, 301 - в возрасте 90-99 лет и 297 - в возрасте 100-117 лет. Результаты этого нового исследования процесса старения микробиоты были опубликованы в Nature Aging. 

Долгожители с микробиотой 20-летнего 

Известно, что видовое разнообразие микробиоты кишечника снижается с возрастом, достигая самого низкого уровня у людей в возрасте 66-85 лет. Удивительно, что оно снова возрастало у тех, чей возраст превысил девяносто и сто лет, причем последние имели самую богатую флору, не уступающую таковой у молодых людей. Однако исследователи считают, что долголетие связано не столько с видовым разнообразием, сколько с балансом относительной численности различных видов. 

Другим признаком молодости и хорошего здоровья микробиоты людей старше ста лет было повышенное содержание потенциально полезных бактерий Bacteroidetes, чего не наблюдалось у возрастных людей, не достигших столетней отметки, а также уменьшение содержания потенциально патогенных бактерий, в первую очередь ассоциированных с воспалением. 

Особенность, которая становится сильнее после 100 лет 

Поскольку это были первые результаты в пользу того, что определенная сигнатура может характеризовать микробиоту кишечника долгожителей, было выполнено продольное исследование с оценкой микробиоты кишечника в динамике (в среднем в течение 1,5 лет) у 45 из 297 долгожителей. Обнаружилось, что микробиота кишечника долгожителей характеризуется большей равномерностью относительной численности видов, снижением межиндивидуальных вариаций и стабильностью популяции Bacteroidetes. Равномерность численности в начале исследования коррелировала со стабильностью кишечной микробиоты долгожителей в течение 1,5 лет, позволяя предположить, что этот видовой баланс может защитить кишечную флору от разрушения и старения.

У долгожителей наблюдались специфические профили микробиоты, включая межвидовой баланс, который был не только высоким для их возраста, но и продолжал расти, а также стабильное количество Bacteroidetes. Несмотря на то, что эти люди перешагнули столетний рубеж, их кишечная флора продолжала напоминать микрофлору молодых людей. 

Говорят, что старение — это состояние души. Однако новое исследование китайских ученых показывает, что секрет долгой и здоровой жизни тех, кто живет сто и более лет, кроется в их животе. А точнее, в микробиоте кишечника, то есть микробном сообществе из миллиардов бактерий, вирусов, грибков, включая дрожжи, и паразитов, живущих в тепличных условиях пищеварительной системы. 

Микрофлора как у 20-44-летних людей 

Разнообразие нашей микробиоты уменьшается с возрастом, и этого нельзя избежать. Однако долгожители (sidenote: Долгожители люди, достигшие возраста 100 лет и более.  ) являются исключением из этого правила, поскольку их кишечная микробиота остается необычно богатой для их возраста. В действительности, она даже богаче, чем у 44-65-летних и 66-85-летних людей. Удивительно, эти люди живут более ста лет, но их микробиота может соперничать с таковой молодых людей.  

Еще одна особенность микробиоты долгожителей — значительное преобладание бактерий фила Bacteroidetes (sidenote: Bacteroidetes  Bacteroidetes, наряду с Actinobacteria, Firmicutes и Proteobacteria, являются одной из четырех основных бактериальных групп (фил) микробиоты кишечника. Одним из наиболее распространенных Bacteroidetes во флоре кишечника является род Bacteroides.  Zafar H, Saier MH Jr. Gut Bacteroides species in health and disease. Gut Microbes. 2021 Jan-Dec;13(1):1-20. ) по сравнению с пожилыми людьми в возрасте от 66 до 99 лет. Нужно сказать, что эти полезные бактерии обычно встречаются только у людей до 40 лет, и далее их число снижается в пользу других бактерий, не всегда полезных для здоровья. В то же время флора долгожителей относительно бедна потенциально патогенными бактериями. Больше полезных и меньше вредных бактерий: может в этом кроется секрет долголетия и невосприимчивости к болезням? Возможно. В любом случае, многочисленные специфические характеристики, по-видимому, являются сигнатурами их исключительного долголетия и здорового старения. 

Долголетие — это вопрос баланса 

Одна из последних особенностей, выявленных исследователями, заключалась в том, что микробиота кишечника долгожителей очень сбалансирована с точки зрения распространения видов, при этом ни одна бактерия не преобладает над другими. Вместо того, чтобы уменьшаться со временем, эта относительная однородность в количестве представителей различных видов бактерий, почти невероятная, если посмотреть на возраст ее обладателей, еще более укрепляется. Это может обеспечить стабильность кишечной флоры с течением времени у долгожителей и ее богатство представителями Bacteroidetes. Может ли это быть ключом к долгой и здоровой жизни? 

Инфографика, которой вы можете поделиться со своими пациентами 

Эксклюзивное содержимое журнала Microbiota 

Последние новости об оси микробиота кишечника — головной мозг  

Диалог между кишечником и головным мозгом 

Психические расстройства 

Алкоголь 

Сон

Подробные тематические подборки по теме ось кишечник — головной мозг 

Pекомендовано нашим сообществом

Какие открытия стали возможны благодаря присвоению национального гранта в вашей области изучения микробиоты? 

"Полученный грант позволил нам лучше понять патогенез цирроза печени и возможность влияния пробиотиков на некоторые его звенья." ^1,2

Каковы перспективы для применения результатов в клинике?  

"Результаты нашего исследования могут показать пользу пробиотиков при лечении пациентов с циррозом печени, что может улучшить качество жизни и прогноз пациентов с данным заболеванием».

BMI 22.14

Микробиоте кишечника посвящено множество исследований.

С вашей точки зрения, каков самый большой прорыв произошел за последние годы

Деанна Гибсон: Лишь немногим более десяти лет назад ученые поняли, насколько широко и значительно микробиота влияет на здоровье человека. Несмотря на большой энтузиазм, связанный с открытием значимого влияния микробиома на возникновение и течение многих заболеваний, к этому следует относиться со здоровым скептицизмом, особенно, чтобы объяснить, как микробиом влияет на развитие таких заболеваний, как:

• ожирение,
• сахарный диабет,
• воспалительные заболевания кишечника,
• и т. д.

Важнейшие открытия, произошедшие около десяти лет назад, случились благодаря использованию мышей, чей организм не содержит микробов. Им пересаживали фекалии от людей с различными заболеваниями, что помогло понять центральную роль, которую микробиом играет во многих физиологических процессах у млекопитающих. Ранние данные показали, что кишечник человека является идеальной средой для многих микробов, способствуя развитию полезных отношений между нами и нашими микроорганизмами. Микроорганизмы жизненно важны для формирования сбалансированного и эффективного иммунитета, поскольку их компоненты действуют подобно «ключам» в нашем кишечнике, запуская различные ответы, которые защищают нас и поддерживают здоровье.

Исследования ожирения с использованием фекальных трансплантатов, переносимых от человека в организм микробиологически стерильных мышей, ² раскрыли взаимосвязь между кишечным микробиомом и энергетическим метаболизмом, изменив наше понимание роли кишечных микроорганизмов в развитии и течении этого заболевания. Больше всего нас удивило то, что в нескольких оригинально исполненных экспериментах была показана связь между западной диетой и исчезновением некоторых микробов, которое сохранялось в течение нескольких поколений. ³

Микробиота кишечника людей, придерживающихся западной диеты, страдает от недостатка клетчатки, из-за чего в ней начинают преобладать виды, разрушающие защитный слизистый барьер, что ведет к развитию эрозий и заболеваний. ⁴ Полученные неопровержимые данные заставили по-новому взглянуть на микробиом как на ключевой фактор в развитии многих хронических заболеваний.

Исследования ожирения с использованием фекальных трансплантатов, переносимых от человека в организм микробиологически стерильных мышей, раскрыли взаимосвязь между кишечным микробиомом и энергетическим метаболизмом:

Многие ученые утверждают, что связи между кишечником и головным мозгом способствуют развитию последнего, нейрогенезу и сложному поведению. Получены убедительные доказательства, что молекулы или метаболиты, на которые влияют микроорганизмы, возможно, даже вырабатываемые микробами, могут передавать сигналы в центральной нервной системе, влияя на характер поведения, включая психотические и тревожные расстройства, а также личность и нейровоспалительные состояния. ⁵

Все же, ученым требуется доказать причинную роль микробиоты в мозговых процессах. В недавнем исследовании удалось показать влияние микробиоты кишечника на социальное поведение через нейронные цепи, опосредующие стрессовые реакции в головном мозге. Кажется, что определенные бактерии в нашей кишечной флоре могут ограничивать активацию определенных нейронных цепей в головном мозге. ⁶ Этот прорыв в понимании связей между кишечной микробиотой и неврологическими процессами дает надежду на то, что, изменяя микроорганизмы, живущие в нашем организме, мы сможем лучше контролировать наше настроение, выбор и когнитивные функции.

Микробиота кишечника человека считается нашим вторым мозгом.

Что мы уже точно знаем о влиянии кишечной микробиоты на здоровье человека или его болезни?

Д.Г.: Многие ученые считают кишечную микробиоту нашим вторым мозгом. Данные подтверждают, что микробиота участвует в физиологических процессах, влияющих на здоровье и болезни человека. Хотя при оценке данных о микробиоме также необходим здоровый скептицизм, ряд ключевых данных будет трудно опровергнуть, включая участие микробиоты кишечника в энергетическом метаболизме и ее влияние на метаболическое здоровье. Кроме того, совершенно ясно, что микробиота кишечника также влияет на сердечно-сосудистое здоровье, поскольку у мышей, в организме которых вообще нет микробов, хуже развиты сосуды.

Другие важнейшие физиологические эффекты микробиоты кишечника включают влияние на развитие иммунных клеток, иммунную толерантность, развитие головного мозга, функции печени и даже восприимчивость к инфекционным заболеваниям. Наконец, существуют доказательства того, что микробиота кишечника способствует успеху противоопухолевой терапии. Данные показывают, что типы микроорганизмов, присутствующих в кишечнике, могут предсказать успех противоопухолевой терапии, то есть сами микроорганизмы активно участвуют в метаболизме лекарственных препаратов.

Инновационные методы лечения, направленные на изменение микробиома, например, при воспалительных заболеваниях кишечника, ожирении, сахарном диабете и аутизме, а также трансплантация кала для лечения инфекций, вызванных Clostridioides difficile, могут оказаться успешнее традиционных подходов, включая антибиотики. Уже не представляет сомнений, что в фекалиях здоровых людей содержится что-то: микроорганизм, совокупность микроорганизмов или микробные метаболиты, позволяющее вылечить инфекцию, вызванную C. difficile. Изучение отдельных микроорганизмов и/или их комбинаций в качестве препаратов для лечения заболеваний будет иметь жизненно важное значение для подтверждения места микробиоты в современной медицине.

Что еще предстоит узнать?

Возможно ли, что через 10 лет микробиота кишечника будет использоваться для диагностики или лечения заболеваний?

Д.Г.: Хотя за последнее десятилетие мы поняли, что должны подробнее изучить огромное количество микробов, живущих внутри (и снаружи) нашего тела, мы еще только начинаем понимать необъятную вселенную человеческого микробиома. В следующем десятилетии мы надеемся установить точные роли отдельных типов микроорганизмов в микробиоме, что в дальнейшем поможет создать новые и эффективные пробиотики.

Теперь, когда мы знаем, как несбалансированная микробиота (дисбиоз) связана с определенными заболеваниями, нужно найти способы восстановить нарушенный баланс в надежде уменьшить воспаление и улучшить метаболические процессы, зависящие от микробиома.

Учитывая, что последние данные подтверждают, что микробиота влияет на метаболизм лекарственных препаратов, будущая медицина должна быть персонализированной. Каждый человек имеет собственный набор микробов, составляющих его микробиом, а это означает неизбежный переход к более персонализированному решению медицинских проблем.

Это, безусловно, будет включать терапию на основе микробиома, а также персонализированные рекомендации по питанию в дополнение к медикаментозной терапии, поскольку диета — это один из наиболее важных факторов, определяющий характеристики кишечного микробиома.

Роль микробиоты кишечника в поддержании здоровья человека:

По материалам Leah D. D’Aloisio

Некоторые факторы, такие как образ жизни, возраст, режим питания, применение антибиотиков, генетика и физические упражнения, могут влиять на микробиоту кишечника. В последнее десятилетие была открыта двунаправленная связь, или так называемая ось, между кишечником и головным мозгом, которая может влиять на функции последнего, а также развитие таких психических заболеваний, как тревога, депрессия и шизофрения. Наряду с важным значением для развития иммунной системы, микробиота кишечника влияет на развитие некоторых заболеваний, включая воспалительные заболевания кишечника, сосудистые заболевания, ожирение, сахарный диабет, заболевания печени и аллергию._. 

Диареей может страдать до 80% детей, получающих антибиотики.

С момента открытия пенициллина в 1928 г. антибиотики стали основным оружием в борьбе с бактериальными инфекциями и, параллельно с вакцинацией, увеличили продолжительность жизни почти на 20 лет. ²

Однако, хотя антибиотики убивают патогенные бактерии, вызывающие инфекции, они могут уничтожать и некоторые полезные бактерии в нашей микробиоте, вызывая дисбаланс в этой сложной экосистеме — дисбактериоз. ³

Такой дисбиоз может негативно влиять на наше здоровье, например, вызывая изменения кишечного транзита, которые могут привести к развитию антибиотик-ассоциированной диареи (ААД). ⁴ Кроме того, это наиболее частый побочный эффект антибиотиков в краткосрочной перспективе.

ААД обычно протекает легко и прекращается сама по себе через 1-5 дней. Ею может страдать до 35% пациентов ^4-6, получающих антибиотики, но среди детей эта цифра может достигать 80%. ⁵

Антибиотики могут привести к долгосрочным последствиям

Антибиотик-ассоциированная диарея — не единственный побочный эффект. Дисбиоз, особенно развившийся в очень раннем периоде жизни, вероятно, отвечает за долгосрочные последствия. Предполагается, что в перинатальном периоде, когда происходят наиболее важные процессы развития и созревания микробиоты и иммунной системы ⁷, нарушение микробиоты кишечника, связанное с применением антибиотиков, повышает риск возникновения ряда хронических заболеваний (ожирение, сахарный диабет, бронхиальная астма, хронические воспалительные заболевания кишечника) ⁸.

Кроме того, неправильное применение антибиотиков (чрезмерное использование или назначение не по показаниям) ведет к антибиотикорезистентности, ⁹ когда антибактериальные препараты становятся неэффективными против бактериальной инфекции. Это явление приводит к более длительному пребыванию пациентов в больнице, иногда даже к смерти, и росту затрат на медицинское обслуживание