Интенсивность облучения ультрафиолетом типа В (UVB) зависит от ряда естественных факторов, включая географическую широту, высоту, погодные условия, время суток и время года, при этом поведение и образ жизни человека также играют косвенную роль. В недавнем исследовании, проведенном в Ванкувере, Канада, женщины подвергались искусственному воздействию УФ излучения типа В. Было показано, что УФ излучение типа В увеличивает разнообразие и богатство микробиоты кишечника, способствуя поддержанию хорошего здоровья.

Солнце влияет на микробиоту кишечника

Ученые повторили свое исследование на жителях Бразилии, условия и образ жизни которых сильно отличаются от условий жизни канадских женщин. Они сравнили кишечную микробиоту городских жителей Канады с микробиотой различных племен охотников-собирателей, включая Яномами – этническую группу, живущую в регионе Амазонки вблизи экватора, находящихся под сильным воздействием солнечного излучения, которое не блокируется ни загрязнением, ни ношением одежды и солнцезащитными средствами.

Как и у канадских женщин, воздействие ультрафиолета типа B, по-видимому, оказывает влияние на микробиоту кишечника индейцев Яномами. Исследование показало большее разнообразие микробиоты, увеличение численности бактерий типа Firmicutes и Proteobacteria, уменьшение численности бактерий типа Bacteroidetes, по сравнению с составом микробиоты городских жителей. Исследователи предполагают, что причиной может служить сильное воздействие УФ излучения из-за образа жизни индейцев Яномами и уникальных условий окружающей среды, в которых они живут.

УФ излучение: фактор, который предстоит изучить

Авторы исследования полагают, что ультрафиолетовое излучение, как естественное, так и искусственное, необходимо рассматривать как фактор, способный влиять на состав микробиоты кишечника человека. Они пришли к выводу, что более глубокое исследование, учитывающее географическую широту и, следовательно, воздействие солнца, может пролить новый свет на взаимосвязь между человеком, его здоровьем, микробиотой кишечника и окружающей средой.

Для рака легкого, который часто диагностируют на поздней стадии, характерна высокая смертность. Более ранняя диагностика позволила бы значительно улучшить медицинскую помощь, а также увеличить шансы на выживание. Может ли дисбиоз кишечника являться одним из индикаторов рака легкого, как и многих других заболеваний, включая другие виды злокачественных новообразований?

Специфическая сигнатура дисбактериоза кишечника как индикатор стадии рака

Микробиоту кишечника 42 пациентов с тремя разными типами (sidenote: Аденокарцинома (37 пациентов), плоскоклеточный рак (3 пациента), крупноклеточный рак (2 пациента) )  немелкоклеточного рака легкого (НМРЛ) на ранней стадии (метастазы были только у 3 пациентов) и 65 здоровых контрольных участников проанализировали с помощью секвенирования 16S рРНК. У пациентов с раком легкого, в отличие от здоровых участников, наблюдался дисбиоз кишечника, в частности большее содержание микроорганизмов, принадлежащих к роду Ruminococcus и семействам Lachnospiraceae и Enterobacteriaceae. Поэтому по мере прогрессирования рака легкого может меняться состав микробиоты. Кроме того, состав микробиоты кишечника был специфичным для каждой стадии рака, при этом некоторые бактерии присутствовали только у трех пациентов с метастазами.

Инструмент диагностики?

Для разработки неинвазивного инструмента диагностики ранней стадии рака легкого были определены 13 биомаркеров на основе ОТЕ (sidenote: OTE ОТЕ = операционные таксономические единицы: группы филогенетически родственных организмов ) . В совокупности эти биомаркеры позволили точно предсказать наличие рака легкого (97,6 % случаев). Эта модель была подтверждена во второй когорте (34 пациента и 40 контрольных участников), при этом ее прогностическая мощность остается высокой (76,4 %), хотя и ниже, чем в начальной когорте. На основе этой модели удалось разработать «индекс распознавания пациентов» для выявления пациентов с ранней стадией рака легкого. Индекс построен на основе взвешенной оценки, его легко можно использовать в клинических целях. Его прогностическая мощность в начальной когорте (92,4 %) также была выше, чем в валидационной когорте (67,7 %). При использовании более крупных когорт можно было бы улучшить модель и ее прогностическую мощность.

Мелкие частицы и загрязняющие вещества в воздухе, которым мы дышим, не только отравляют наши легкие, но и нарушают микробиоту кишечника. Механизмы, посредством которых это происходит, пока неизвестны, но, благодаря недавнему исследованию, в котором приняли участие около ста молодых жителей Калифорнии, на которых воздействовали определенные загрязнители воздуха, наука все ближе подходит к выявлению истинных причин.

Особо указана роль озона

Измерив показатели качества воздуха вокруг домов добровольцев и проанализировав у них состав микробиоты кишечника, исследователи обнаружили, что оксиды азота (окись и двуокись азота, выделяемые автомобилями или в результате производства энергии) нарушают микрофлору кишечника. Однако, наиболее значительный ущерб, по-видимому, наносит озон — загрязняющее вещество, образующееся в результате реакций между различными другими загрязнителями. Озон уменьшает видоразнообразие микробиоты кишечника, тем самым нарушая ее функционирование. По данным исследования, озон оказывает негативное влияние почти на 130 видов бактерий, и только 9 видов подвержены воздействию оксидов азота.

Нарушение метаболизма

Полагают, что высокое содержание озона влияет на важные клеточные механизмы, такие как рост клеток, секрецию инсулина, синтез и распад жирных кислот. Некоторые из этих процессов могут приводить к нарушению целостности кишечного барьера и обмена веществ. По мнению исследователей, загрязнители воздуха, оказывая влияние на микробиоту кишечника, могут заложить основу для метаболических нарушений, таких как сахарный диабет 2 типа или ожирение.

Борьба с загрязнением для защиты микробиоты

Эту гипотезу предстоит оценить в будущих эпидемиологических исследованиях и в исследованиях на животных, чтобы определить точные механизмы, посредством которых загрязнение воздействует на микрофлору кишечника и способствует возникновению заболеваний у людей. Однако эти предварительные результаты являются еще одним подтверждением того, что загрязнение окружающей среды является серьезной проблемой для общественного здоровья, которая требует принятия неотложных мер.

Слово экспертам

Скорее всего вы уже знаете о микробиоте и о том, что она играет ключевую роль в правильном функционировании нашего организма. Всемирный день микробиоты - возможность еще раз напомнить о микробиоте, повысить знание общества о ее важности, основываясь на достижениях современной науки.

Этой образовательной цели посвящен и наш новый сериал MICROREVEAL (МИКРООТКРЫТИЕ) . 27 июня вышел первый эпизод, новые эпизоды последуют в течение года и познакомят зрителей с разнообразием микробиоты. Журналист Луиза Экланд задаст экспертам вопросы о роли и значении микробиоты различных систем нашего организма.

Фокус на вагинальной микробиоте

Первый эпизод посвящен микробиоте влагалища. Героиня эпизода Жюли хочет подробнее узнать о микробиоте этой части организма. Луиза берет интервью у доктора Жан-Марка Бобота, андролога и специалиста по урогенитальным инфекциям.

Какие инфекции связаны с нарушением баланса микробиоты влагалища? Какие повседневные меры помогут защитить микробиоту?

Многочисленные исследования показали, что в дополнение к другим преимуществам регулярные умеренные физические упражнения увеличивают разнообразие бактерий в кишечнике, благоприятствуя полезным видам. Однако это относится только к регулярным тренировкам, поскольку полное прекращение занятий может привести к дисбалансу микробиоты кишечника (дисбиозу).

Избегайте чрезмерной нагрузки

Противоположная ситуация также таит опасности. Независимо от того, любитель вы или профессионал в спорте, слишком интенсивные или несоответствующие вашему уровню подготовки тренировки могут привести к дисбиозу, причем тем быстрее и резче, чем интенсивнее нагрузки. В результате такого дисбиоза могут увеличиться проницаемость кишечной стенки, что способствует проникновению бактерий и их компонентов в кровяное русло, а это уже прямой путь к воспалению. Дисбиоз также может быть причиной боли в животе, тошноты и диареи, которые возникают у некоторых людей при экстремальных нагрузках.

Ось «кишечник — мышцы»?

Наиболее вероятная гипотеза состоит в том, что между мышцами и бактериями кишечника существует коммуникация по оси «кишечник — мышцы». Полагают, что эта коммуникация идет в обоих направлениях: микробиота кишечника влияет на состояние мышц, а физические упражнения регулируют состав микробиоты. Но у людей, хоть и наблюдается связь между дисбиозом кишечника и различными метаболическими изменениями в мышцах (синтез белка, высвобождение молекул, способствующих развитию мышц и т. д.), эта гипотеза пока четко не сформулирована.

Иммунная система: на пересечении с осью «кишечник — мышцы»?

Иммунная система, на которую влияют кишечные бактерии, также может играть важную роль в здоровье мышц. Помогая построить сильную иммунную систему, «здоровая»микробиота кишечника может влиять на ось «кишечник — мышцы» и здоровье наших мышц, особенно у людей, ведущих активный образ жизни. И наоборот, дисбиоз, возникший в результате отрицательного взаимодействия с иммунной системой, может способствовать развитию нарушений в мышечной ткани. Это еще одна гипотеза, которую предстоит проверить, чтобы понять связь между физическими упражнениями, иммунной системой, микробиотой кишечника и здоровьем мышц.

Прогрессирование от хронической болезни почек (ХБП) до терминальной стадии болезни почек (ТСБП) и ее осложнений сопровождается накоплением токсинов в крови, многие из которых, по-видимому, образуются микробиотой кишечника. Однако микробное происхождение этих метаболитов, среди которых есть и уремические токсины, пока не доказано. Неизвестны и механизмы, лежащие в основе этих процессов. Было проведено крупное международное исследование (223 пациента с терминальной стадией болезни почек и 69 участников в контрольной группе), чтобы изучить связь между микробным составом, уремическими токсинами и симптомами ТСБП.

Фекальные и сывороточные метаболиты отображают клиническое состояние

Сывороточные и фекальные метаболиты у пациентов с ТСБП отличались от таковых у участников из контрольной группы и тесно коррелировали друг с другом. В кале пациентов с ТСБП содержалось больше вторичных желчных кислот, являющихся предшественниками уремических токсинов, и меньше короткоцепочечных жирных кислот. Сывороточные метаболиты в группе пациентов характеризовались повышенным содержанием девяти уремических токсинов и дисбалансом желчных кислот, причем эти характеристики были тесно связаны с клиническим состоянием пациентов. Поэтому считают, что метаболические нарушения в кишечнике у пациентов с ТСБП способствуют накоплению уремических токсинов в сыворотке крови. Эта гипотеза была подтверждена в исследовании с независимой второй когортой (12 пациентов с ТСБП и 12 контрольных участников).

Дисбиоз кишечника

Метагеномный анализ с секвенированием методом «дробовика» (shotgun) позволил выявить дисбиоз кишечника у пациентов с ТСБП с увеличением числа некоторых видов бактерий. У этих бактерий выявлены гены, кодирующие синтез уремических токсинов и биосинтез ВЖК. Действительно, микробный состав коррелировал не только с клиническими показателями у пациентов, но и с образованием уремических токсинов и ВЖК. Авторы считают, что кишечная микробиота ускоряет образование токсинов, тем самым способствуя более тяжелому течению заболевания.

Участие микробиоты подтверждено на грызунах

Когда кал пациентов с ТСБП был трансплантирован стерильным мышам, у них наблюдались увеличение концентрации уремических токсинов в сыворотке крови, увеличение выраженности фиброза почек и окислительный стресс. Таким образом, кишечный дисбиоз может влиять на течение заболеваний почек за счет образования уремических токсинов. Выявлены два вида бактерий, которые вырабатывают предшественники этих токсинов — Eggerthella lenta и Fusobacterium nucleatum. Наконец, введение пробиотика (штамм Bifidobacterium animalis) приводило к снижению концентрации токсинов и тяжести заболевания у крыс. Подводя итог, следует отметить, что при дисбиозе кишечника у пациентов с ХБП образуются вредные метаболиты, которые усугубляют течение болезни. Поэтому целенаправленное воздействие на микробиоту кишечника может снизить уремическую токсичность у этих пациентов.

Синдром Шегрена (СШ) — это аутоиммунный эпителиит, характеризующийся сухостью ротовой полости и глаз. Эпителиальные клетки слюнных желез действуют и как агенты, и как мишени, становясь клетками, способными активировать иммунную систему (Т-клетки, дендритные клетки, а также В-клетки) и синтезировать хемокины, которые вызывают лимфоцитарную инфильтрацию. Воспаление слюнных желез, связанное с этими инфильтратами, является одним из диагностических критериев синдрома Шегрена. Тем не менее причина заболевания до сих пор неизвестна. Среди возможных причин — дисбиоз микробиоты ротовой полости, связь которого с некоторыми аутоиммунными заболеваниями уже установлена (системная красная волчанка, болезнь Крона, ревматоидный артрит). Описанное ниже исследование было направлено на то, чтобы изучить микробиоту ротовой полости у пациентов с синдромом Шегрена и определить, играет ли она какую-либо роль в развитии заболевания.

Дисбиоз микробиоты ротовой полости

В ходе исследования отбирали образцы сообществ бактерий ротовой полости у 25 пациентов с первичной формой синдрома Шегрена (17 пациентов с ксеростомией и 8 без нее) и у 25 участников группы контроля (11 с ксеростомией и 14 без нее). Эти подгруппы были выбраны для изучения изменений микробиоты ротовой полости, связанные с СШ, с учетом влияния ксеростомии. По сравнению с участниками из контрольной группы микробиота ротовой полости пациентов с СШ характеризовалась более высокой бактериальной нагрузкой, а также более сильным разнообразием — оно было более заметно у пациентов, не страдающих ксеростомией.

Роль Prevotella melaninogenica

Чтобы оценить, выступают ли виды бактерий, связанные с синдромом, в качестве патогенов, исследователи изучали in vitro три вида бактерий ротовой полости, которые сигнализируют о дисбиозе у пациентов с синдромом Шегрена, выбирая экспрессирующие порины (белки, осуществляющие мембранный обмен). Среди бактерий можно выделить P. Melaninogenica, данный вид способен вызывать функциональные (секреция опухолевыми клетками интерферона λ, вызывающего воспаление) и фенотипические (представление антигенов) изменения в эпителиальных клетках слюнных желез. Оставался вопрос о том, может ли эта бактерия достигать слюнных желез, данный факт был подтвержден серией биопсий, выявивших ее присутствие в клетках слюнных протоков и зонах инфильтрации. Считается, что это происходит в результате разрыва эпителиального барьера вследствие воспаления и/или фиброза. В этом первом сценарии бактериальная инфекция приводит к усугублению воспаления и нарушению регуляции, которые уже имеют место в эпителиальных клетках слюнных желез. Однако поскольку бактерия также присутствует в невоспаленных областях, возможен и другой сценарий, при котором бактериальная инфекция предшествует инфильтрации лимфоцитов. Таким образом, дисбиоз микробиоты ротовой полости может инициировать нарушение регуляции эпителиальных клеток в слюнных железах. Это может привести к бактериальной инвазии в клетки протоков, которая сама по себе способна вызывать воспаление.

В ситуации нынешней пандемии всем хотелось бы иметь более крепкую иммунную систему и лучшую устойчивость к инфекциям. В многочисленных статьях подчеркивается ключевая роль питания в поддержании иммунитета, но чего нам действительно стоит от него ожидать? Фактически ни одно из исследований на сегодняшний день не показало, что правильное питание может помочь в борьбе с вирусами^1,2, при этом наиболее эффективными средствами достижения этой цели остаются защитные меры и социальное дистанцирование. Тем не менее правильно подобранное питание может улучшить состояние нашей иммунной защиты.

Два уровня воздействия

Наша пища обеспечивает нас необходимыми питательными веществами, которые способствуют нормальному функционированию иммунной системы³, в частности цинком⁴, витамином D^5,6, витамином A⁷ и антиоксидантами, такими как витамин C⁵. Кроме того, пища влияет на иммунную систему, формируя кишечную микробиоту^8,9. Миллиарды бактерий, живущих в кишечнике, находятся в постоянном «диалоге» с иммунными клетками³ и играют важную роль в формировании иммунного ответа на инфекции^{10 12}. Хорошо сбалансированная микробиота также помогает регулировать иммунную систему, предотвращая ее «чрезмерную реакцию»^10,11 (т.е. поддержание состояния активации, вредного для организма, когда иммунная система должна вернуться в режим ожидания после выполнения своей задачи). По этой причине цель состоит в том, чтобы «укрепить», а не «активировать» иммунную систему.

Какие продукты питания выбрать?

Какие продукты следует употреблять на практике? Фрукты и овощи, которые являются источником витаминов-антиоксидантов, и богатая витамином D жирная рыба (дополняемая при возможности нахождением на солнце, которое способствует синтезу витамина D в коже) удовлетворяют все основные потребности иммунной системы¹. Кроме того, разнообразная питание, богатое клетчаткой и пробиотиками, например, йогурт или сыр, формирует микробиоту, укрепляя здоровье и иммунитет^14,15. И наоборот, питание, содержащее большое количество калорий, жиров и полуфабрикатов с добавками, истощает микробиоту^1,8,14.

Бронхиальной астмой с началом заболевания в детском возрасте страдают 8% детей США и Канады. Распространенность заболевания удвоилась во второй половине 20 века, но, по-видимому, тенденция меняется. Связано ли это снижение распространенности заболевания с сокращением назначения антибиотиков, которое благоприятно отражается на состоянии кишечной микрофлоры? Чтобы проверить эту гипотезу, авторы проанализировали официальные данные о диагнозах бронхиальной астмы и назначениях антибиотиков в провинции Британская Колумбия (sidenote: Данные из правительственной базы данных BC PharmaNet, включающей информацию из всех медицинских центров в провинции (база данных: 4,7 миллиона человек). )  (Канада), а также о состоянии микрофлоры кишечника у 2644 детей, принимающих участие в канадском когортном исследовании CHILD (sidenote: канадском когортном исследовании CHILD Канадское продольное исследование развития здоровых младенцев, проспективное исследование детей, включенных в исследование до рождения в период между 2008 и 2012 гг. ) .

Сокращение применения антибиотиков сопровождается снижением распространенности бронхиальной астмы

Согласно данным правительства Канады, на уровне популяции в период между 2000 и 2014 годами заболеваемость бронхиальной астмой среди детей в возрасте от одного до четырех лет снизилась на 7,1% (в абсолютном выражении, с 27,3% до 20,2%). За тот же период времени назначение антибиотиков детям в возрасте до одного года значительно сократилось (с 1253,8‰ до 489,1‰). В 2014 году каждый третий ребенок (34,8%) в возрасте до одного года получал антибиотик как минимум один раз, а в 2000 году в этом возрасте антибиотики получали две трети детей (66,9%). По данным статистического анализа, существует взаимосвязь между назначением антибиотиков и развитием бронхиальной астмы: частота развития бронхиальной астмы повышается на 24% при увеличении частоты назначения антибиотиков на каждые 10%. Эта тенденция, наблюдаемая на уровне популяции, была также обнаружена на индивидуальном уровне в когортном исследовании CHILD. После исключения детей, получавших антибиотики для лечения респираторных заболеваний, диагноз бронхиальной астмы в возрасте пяти лет чаще встречался среди детей, получавших антибиотики в возрасте до одного года. Кроме того, частота развития бронхиальной астмы повышалась с увеличением числа назначений антибактериальных препаратов: 5,2% при отсутствии назначений, 8,1% - при одном назначении, 10,2% при двух назначениях и 17,6% при трех и более назначениях.

Роль микрофлоры

По мнению авторов, возникновение дисбиоза кишечной микробиоты у младенцев объясняет связь между применением антибиотиков и развитием бронхиальной астмы в детском возрасте. У детей с бронхиальной астмой, возникшей в возрасте пяти лет, отмечали меньшее разнообразие кишечной микрофлоры в возрасте одного года. Это разнообразие уменьшалось при увеличении числа курсов антибактериальной терапии и при более раннем назначении антибиотиков (с резким сокращением при назначении препарата в возрасте до трех месяцев). Меньшее разнообразие было связано с сокращением численности бактерий пяти ключевых групп, особенно двух видов, участвующих в образовании иммуномодулирующих короткоцепочечных жирных кислот. Таким образом, сокращение числа некоторых видов бактерий может повлиять на развитие иммунной системы детей, и сделать их восприимчивыми к развитию аллергии. Отсюда потенциальная ценность стратегий, направленных на поддержание разнообразия микрофлоры после применения антибиотиков, и необходимость осторожного использования антибиотиков до достижения возраста одного года.