Кишкова мікробіота: ще багато чого потрібно відкрити

Існує багато досліджень у галузі кишкової мікробіоти.
Який, на вашу думку, найбільший прорив за останні роки?

Діанна Гібсон: Трохи більше десяти років тому вчені зрозуміли, наскільки поширеним і масштабним є вплив мікробіоти на здоров’я людини. І все-таки, незважаючи на те, що за роки виявлення мікробіому як основного фактора, пов’язаного з багатьма захворюваннями, зростало хвилювання, здорова доза скептицизму також була присутня, щоб спробувати пояснити, яку частину головоломки було упущено, щоб пояснити основні захворювання, такі як:

• ожиріння,
• діабет,
• запальне захворювання кишечника,
• і так далі...

Прорив відбувся десять років тому, завдяки використанню вільних від мікробів мишей, (sidenote: Germ-free mice mice that have no microbes at all, raised in sterile conditions. )  яким часто трансплантували людські фекалії від різних захворювань, що скерувало нашу думку про те, що мікробіом є центральним у багатьох фізіологічних процесах ссавців. Ранні дані показали, що кишківник людини був ідеальним середовищем для багатьох мікробів, що сприяло розвитку корисних стосунків між нами та нашими мікробами. Самі мікроорганізми (sidenote: Microorganisms Living organisms that are too small to be seen with the naked eye. They include bacteria, viruses, fungi, archaea and protozoa, and are commonly referred to as “microbes”. What is microbiology? Microbiology Society. )  є життєво важливими для збалансованої та ефективної імунної відповіді, оскільки їх частинки діють як ключ у нашому кишечнику, відкриваючи відповіді, які зберігають нас захищеними та здоровими.

Дослідження ожиріння, які виявили зв’язок між мікробіомом кишечника мікробіомом кишечника та енергетичний обмін за допомогою фекальної трансплантації від людини до мишей без мікробів², змінили наше розуміння ролі кишкових мікроорганізмів у спричиненні та регулюванні ожиріння. Ці спостереження захопили нас, оскільки кілька вдалих експериментів виявили, що споживання західної дієти (sidenote: Western diet Diet rich in processed foods, refined sugar, salt, saturated fats (red meats) and trans fats (pastries) Zinöcker MK, Lindseth IA. The Western Diet-Microbiome-Host Interaction and Its Role in Metabolic Disease. Nutrients. 2018 Mar 17;10(3):365.  )  призвело до вимирання мікробів, і це ускладнилося протягом кількох поколінь.³

Фактично, західний кишечник, позбавлений клітковини, був замінений мікробами, які розжовують наш захисний слиз (sidenote: Mucus Protective substance that’s excreted from multiple areas of the body (mouth, throat, lungs, intestines, stomach ... Mucus itself consists of multiple constituents, but its major component is a substance called mucin. The mucins in mucus can work as a selective barrier, lubricant, or viscous material depending on their structure. Recent studies have shown that the maturation and function of the mucus layer are strongly influenced by the gut microbiota.   Brandtzaeg P. (2017) Role of the Intestinal Immune System in Health. In: Baumgart D. (eds) Crohn's Disease and Ulcerative Colitis. Springer, Cham. Schroeder BO. Fight them or feed them: how the intestinal mucus layer manages the gut microbiota. Gastroenterol Rep (Oxf). 2019 Feb;7(1):3-12. )  у кишечнику, посилюючи ерозію товстої кишки та нездоровий кишечник.⁴ Ці переконливі дослідження сформували наш погляд на мікробіом і незаперечні докази того, що справді мікробіом був ключовим фактором багатьох хронічних захворювань.

Дослідження ожиріння, що виявляють взаємозв’язок між кишковою мікробіотою та енергетичним метаболізмом за допомогою фекальних трансплантатів від людей мишам, що немають бактерій: 

Багато вчених стверджують, що міст між кишечником і мозком сприяє морфології мозку, нейрогенезу та складній поведінці. Існує багато доказів того, що молекули або метаболіти, (sidenote: Metabolites Small molecules produced during cellular or bacterial metabolism. For example, short-chain fatty acids are metabolites produced by intestinal microbiota during fermentation of non-digestible complex carbohydrates (fibers, etc.). 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.  Lamichhane S, Sen P, Dickens AM, et al An overview of metabolomics data analysis: current tools and future perspectives. Comprehensive analytical chemistry. 2018 ; 82: 387-413 )  на які впливають мікроорганізми, можливо, навіть вироблені мікробами, можуть сигналізувати через центральну нервову систему, впливаючи на поведінку, включаючи психози, тривогу, навіть особистість і, звичайно, нейрозапальні стани.⁵

Проте вчені повинні підтвердити причинну роль мікробіоти в мозкових процесах. Недавнє дослідження виявило роль кишкової мікробіоти в соціальній поведінці через нейронні ланцюги, які опосередковують стресові реакції в мозку. Схоже, що певні бактерії в нашій кишковій флорі можуть обмежувати активацію певної осі нейронів головного мозку⁶ Цей прорив у полі перетину кишкової мікробіоти та неврології дає нам надію, що змінивши мікроорганізми, які живуть в нашому тілі, ми можемо отримати кращий контроль над нашим настроєм, рішеннями і когнітивними функціями.  

Мікробіота кишечника людини вважається нашим другим мозком.
Що ми можемо сьогодні з упевненістю стверджувати щодо впливу кишкової мікробіоти на здоров’я чи захворювання людини?

Професор Гібсон: Багато людей справді визнають, що мікробіота кишечника вважається нашим другим мозком. Докази підтверджують, що мікробіота бере участь у контролі фізіологічних процесів, які впливають на здоров’я та захворювання людини. Хоча при оцінці мікробіомних даних необхідний здоровий ступінь скептицизму, конкретні ключові докази буде важко спростувати, включаючи роль кишкової мікробіоти в енергетичному метаболізмі з наслідками для метаболічного здоров’я. Крім того, зрозуміло, що кишкова мікробіота також впливає на здоров’я серцево-судинної системи, оскільки дослідження з використанням мишей, які взагалі не мають мікробів, мають менший розвиток судин.

Інші критичні фізіологічні ефекти кишкової мікробіоти включають розвиток імунних клітин, імунну толерантність, (sidenote: Immune tolerance State of unresponsiveness of the immune system to substances or tissues that have the potential to induce an immune response. Immune tolerance_Nature portfolio   )  розвиток мозку, функцію печінки та навіть сприйнятливість до інфекційних захворювань. Нарешті, докази того, що мікробіота кишечника сприяє лікуванню раку, є переконливими. Дані показують, що типи мікробів, присутні в кишечнику, можуть передбачити успішну терапію раку, показуючи, що самі мікроби є активними учасниками метаболізму ліків.

Інноваційні методи лікування, які зосереджені на зміні мікробіома, в тому числі лікування запальних захворювань кишечника, ожиріння, діабету, аутизму, та трансплантації калу для лікування інфекцій, викликаних Clostridioides difficile, можуть бути більш успішними, ніж поточні методи лікування, включаючи лікування антибіотиками. Останні виявляють принаймні щось у калі здорових людей, чи може мікроб, консорціум мікробів або метаболіти вилікувати інфекцію C. difficile. Вивчення окремих і/або кількох комбінованих мікроорганізмів як ліків від конкретних захворювань буде життєво важливим для підтвердження місця мікробіоти в сучасній медицині.

Що нам ще належить відкрити?
Чи можемо ми уявити, що через 10 років направимо мікробіоту кишечника на діагностику або лікування супутніх захворювань?

Діанна Гібсон: Хоча за останнє десятиліття ми зрозуміли, що потрібно звертати увагу на велику кількість мікробів, які живуть усередині (і зовні) нашого тіла, ми лише подряпали поверхню поля мікробіома. У наступному десятилітті ми прагнемо приписати конкретні механічні ролі конкретним типам мікробів у мікробіомі, що надалі допоможе ідентифікувати нові та ефективні пробіотики.

Тепер, коли ми можемо зрозуміти, як незбалансована мікробіота (дисбактеріоз (sidenote: Дисбіоз Зазвичай визначається як зміна складу та функції мікробіоти, спричинена поєднанням факторів навколишнього середовища та індивідуальних особливостей людини. Levy M, Kolodziejczyk AA, Thaiss CA, et al. Dysbiosis and the immune system. Nat Rev Immunol. 2017;17(4):219-232.   ) ) пов’язана з кількома захворюваннями, ми повинні навчитися перезавантажувати цей дисфункціональний мікробіом з надією, що це також усуне запальні та метаболічні процеси, на які впливає мікробіом.

Враховуючи те, що останні дані підтверджують, що метаболізм ліків змінюється мікробіотою, майбутнє медицини доведеться персоналізувати. Кожна людина має власний набір мікробів, які складають її мікробіом, а це означає, що більш персоналізованого підходу до вирішення медичних проблем не уникнути.

Це, безсумнівно, включатиме терапію на основі мікробіома або навіть персоналізовані рекомендації щодо дієти як допоміжну терапію поряд з ліками, оскільки дієта є одним із найважливіших прогностичних факторів кишкової мікробіоми.

Роль кишкової мікробіоти в здоров’ї людини:

^{Адаптовано з Leah D. D’Aloisio}

_{Кілька факторів, таких як спосіб життя, вік, режим харчування, вживання антибіотиків, генетика та фізичні вправи, можуть впливати на мікробіоту кишечника. За останнє десятиліття дослідження показали, що між віссю кишківник-мозок існує двонаправлений зв’язок, який може впливати на роботу мозку та впливати на такі психічні захворювання, як тривога, депресія та шизофренія. Незважаючи на те, що мікробіота кишечника необхідна для розвитку нашої імунної системи, вона також бере участь у різних захворюваннях, включаючи запальні захворювання кишечника, судинні захворювання, ожиріння, діабет, захворювання печінки та алергію.}

Рекомендовано нашою спільнотою