Что такое низкоуровневое воспаление

Хроническое воспаление

Хроническое системное воспаление низкой степени активности – это длительно сохраняющаяся активация провоспалительных иммунных путей с продолжающейся секрецией провоспалительных медиаторов (C-реактивного белка, IL-1β, IL-6 и TNF-α), ассоциированная с риском развития хронических неинфекционных заболеваний (метаболического синдрома, СД2, НАЖБП, ХБП, некоторых видов рака, нейродегенеративных и аутоиммунных заболеваний), а следовательно, с риском преждевременной смерти.

На сегодняшний день известно, что завершение («разрешение») воспаления –активный процесс, во время которого происходит постепенная смена цитокинового профиля на антивоспалительный. Данный процесс может быть нарушен вследствие влияния самих патогенных факторов, а также вследствие особенностей организма человека, например, вследствие процессов преждевременного клеточного старения. К эндогенным факторам, провоцирующим преждевременное клеточное старение, относят дисфункцию теломер, которая проявляется нарушением клеточной пролиферации, накоплением старых неделящихся клеток и их повышенным апоптозом. К наиболее значимым экзогенным факторам относятся особенности питания, изменения в составе кишечной микробиоты и нарушение целостности эпителиального слоя кишечника.

Источники:

The Dietary Inflammatory Index: A New Tool for Assessing Diet Quality Based on Inflammatory Potential. July 2014

Furman, D., Campisi, J., Verdin, E., Carrera-Bastos, P., Targ, S., Franceschi, C., … Slavich, G. M. (2019). Chronic inflammation in the etiology of disease across the life span. Nature Medicine, 25(12), 1822–1832.

Anne M. Minihane, Sophie Vinoy, Wendy R. Russell, Athanasia Baka, et all. Low-grade inflammation, diet composition and health: current research evidence and its translation. Br J Nutr. 2015 Oct 14; 114(7): 999–1012.

Читайте также:

Возможности применения бифидобактерий для улучшения эффективности противоопухолевой CD47-иммунотерапии

Микробиота и синдром поликистозных яичников — есть ли связь

Источник

Хроническое воспаление при старении

Хроническое воспаление – один из главных биологических маркеров старения и элементов патогенеза возрастных заболеваний. В обзоре рассмотрены молекулярно-генетические механизмы персистирующего системного воспаления, сопровождающего физиологическое старение

Хроническое воспаление при старении

Fumihiro Sanada1, Yoshiaki Taniyama1,2*, Jun Muratsu1,2, Rei Otsu1, Hideo Shimizu1, Hiromi Rakugi2 and Ryuichi Morishita1*

1Department of Clinical Gene Therapy, Graduate School of Medicine, Osaka University, Suita, Japan
2Department of Geriatric and General Medicine, Graduate School of Medicine, Osaka University, Suita, Japan

Оригинал статьи: © 2018 Sanada, Taniyama, Muratsu, Otsu, Shimizu, Rakugi and Morishita, распространяется по лицензии CC BY 4.0.

Перевод статьи: © 2021 ООО «Издательство «Открытые системы», распространяется по лицензии CC BY-NC-ND 4.0.

Аннотация

Хроническое воспаление – один из главных биологических маркеров старения и элементов патогенеза возрастных заболеваний. В обзоре рассмотрены молекулярно-генетические механизмы персистирующего системного воспаления, сопровождающего физиологическое старение

Ключевые слова: Хроническое Воспаление, Старение, Клеточное Старение, Старение Иммунитета, Провоспалительные Цитокины, Система Свертывания Крови, Дисбактериоз Кишечника, Chronic Inflammation, Aging, Cell Senescence, Immunosenescence, Proinflammatory Cytokines, Coagulation System, Gut Dysbiosis

В процессе биологического старения системное воспаление прогрессирует в отсутствие патогенных факторов («воспалительное старение», «inflammaging») и характеризуется резистентностью к гиполипидемической (снижение уровня липопротеинов низкой плотности, ЛПНП) и гипотензивной (контроль активности ренин-ангиотензиновой системы, РАС) терапии.

При клеточном старении центральными звеньями патогенеза хронического воспаления являются иммунная дисрегуляция и нарушение активности системы свертывания крови. Обзор посвящен рассмотрению молекулярно-генетических механизмов персистирующего системного воспаления, сопровождающего физиологическое старение, и его роли в патогенезе возрастных заболеваний.

Введение

Системное воспаление при старении – один из главных элементов патогенеза сердечно-сосудистых, эндокринных и онкологических заболеваний (1), распространенность которых неуклонно растет с каждым годом. Несмотря на центральную роль немедикаментозной терапии (изменение образа жизни и рациона питания, снижение влияния сопутствующих факторов риска) в профилактике возрастных заболеваний, требуется разработка фармакологических подходов, основанных на регуляции ключевых клеточных и молекулярных механизмов, участвующих в прогрессировании хронического воспаления.

Важную роль в прогрессировании хронического воспаления играют диетические факторы, старение клеток, снижение уровня половых гормонов и курение. Кроме того, в процессе старения наблюдается повышение уровня циркулирующих провоспалительных факторов, включая интерлейкин-6 (ИЛ-6) и фактор некроза опухоли-α (ФНО-α) (2), способствующих повреждению ДНК, развитию мышечной атрофии, метаболических нарушений и онкологических заболеваний. Повышение образования и секреции ИЛ-6 и ФНО-α при старении также наблюдается в адипоцитах висцеральной жировой ткани (3, 4), увеличение количества макрофагов в которых пропорционально значениям индекса массы тела (ИМТ) и является важным биомаркером хронического воспаления и предиктором инсулинорезистентности у людей с ожирением (5, 6). Среди факторов внешней среды повышению уровня провоспалительных цитокинов – ИЛ-6, ФНО-α и интерлейкина-1-β (ИЛ-1-β) – в крови способствуют хроническое воздействие сигаретного дыма, психоэмоциональный стресс и воспалительные заболевания полости рта (7). Однако системное воспаление низкой интенсивности персистирует даже после коррекции провоспалительного статуса – уровня ЛПНП и активности РАС – и отказа курения, что указывает на существование секреторного фенотипа клеток, ассоциированного со старением (senescent associated secretory phenotype, SASP) и иммунологического импринтинга. В обзоре рассмотрены данные о ключевых биомаркерах, молекулярных механизмах и сигнальных каскадах, участвующих в развитии системного воспаления низкой интенсивности в процессе биологического старения (Рис. 1).

Рисунок 1. Молекулярные элементы системного воспаления, ассоциированного со старением: старение клеток, нарушение гемостаза, накопление клеточного детрита (в т.ч. циркулирующей митохондриальной ДНК, цмДНК), дисбактериоз и иммунная дисфункция. Дополнительные факторы: возраст, окислительный стресс, циркулирующие микроРНК и агалактозилированные N-гликаны.

Источники медиаторов хронического воспаления при старении

Острое воспаление – ключевой компонент в механизме формирования иммунного ответа на воздействие патогена или повреждение тканей и активации регенерации тканей. Системное воспаление низкой интенсивности, наоборот, вызывает хроническое повреждение клеток, способствуя развитию дегенеративных изменений в тканях (8). Воздействие провоспалительных цитокинов – ИЛ-6, ИЛ-1-β и ФНО-α – на структуры нервной и костно-мышечной систем (9) приводит к снижению активности анаболических процессов, опосредованных действием инсулина и эритропоэтина, вызывая развитие саркопении (10).

Клеточный детрит и накопление иммуноглобулинов

Накопление клеточного детрита и иммуноглобулинов в результате нарушения метаболических процессов в клетках стимулируют активацию иммунной системы и развитие системного воспаления. Важную роль в регуляции межклеточных и межмолекулярных взаимодействий и активности иммуноглобулинов играет гликозилирование – один из наиболее распространенных типов посттрансляционной модификации, основанный на присоединении углеводных остатков к аминокислотам (напр., к азоту аспарагиновых остатков в N-гликанах) (11, 12). Данные клинических (13–15) и экспериментальных исследований на животных (16–18) демонстрируют повышение уровня агалактозилированных N-гликанов, не имеющих в составе остатка галактозы в позиции Asn297 Fc-фрагмента IgG (IgG-G0), у пациентов с синдромом Гетчинсона-Гилфорда (прогерия) и некоторыми аутоиммунными заболеваниями.

Провоспалительный эффект IgG-G0 реализуется посредством усиления лектинового пути активации комплемента, связывания с Fcγ-рецепторами и образования агрегатов аутоантител. Кроме того, накопление IgG-G0 с возрастом служит независимым предиктором гиперактивации иммунной системы и развития системного воспаления.

Дополнительным биомаркером старения является митохондриальная дисфункция и высвобождение молекулярных паттернов, ассоциированных с повреждением (МПАП; damage-associated molecular patterns). Рядом исследований показана роль циркулирующих митохондриальных МПАП в патогенезе хронического воспаления и дегенеративных заболеваний (19, 20).

Старение сопровождается снижением барьерной функции эпителиальной выстилки кишечника и ротовой полости (21, 22), что способствует развитию дисбактериоза. Качественные и количественные изменения нормального состава кишечной микробиоты в процессе старения – снижения числа представителей «противовоспалительной» микрофлоры (напр., Clostridium XIVa, Bifidobacterium spp., F. prausnitzii) и увеличением количества условно-патогенных микроорганизмов (напр., Streptococcus spp., Staphylococcus spp., Enterococcus spp., Enterobacter spp.; 23) – может повышать уязвимость пожилых людей к инфекциям. Например, количество бактерий рода Bifidobacterium отрицательно коррелирует с уровнем провоспалительных цитокинов – ФНО-α и ИЛ-1β – в плазме крови.

Нарушение баланса микрофлоры кишечника в большинстве случаев вызвано особенностями рациона питания и наиболее выражено у пожилых лиц, длительно находящихся в учреждениях стационарного социального обслуживания по сравнению с пациентами в частных домах престарелых (24).

Старение клеток

Клеточное старение – необратимая остановка клеточного цикла и потеря способности клетки к делению. Остановка клеточной пролиферации происходит в результате ряда молекулярно-генетических изменений, включая укорочение теломер, генотоксический стресс, действие митогенных стимулов и провоспалительных цитокинов, активацию белка-супрессора опухоли p53 и/или ингибитора циклин-зависимой киназы p16 (25). С возрастом в различных тканях и органах увеличивается количество клеток, утративших способность к пролиферации и приобретающих секреторный фенотип, ассоциированный со старением. Это сопровождается высвобождением провоспалительных цитокинов и инициацией системного воспаления и лежит в основе патогенеза атеросклероза, онкологических заболеваний и сахарного диабета (26–28).

В исследованиях на животных неоднократно показана центральная роль процесса клеточного старения в прогрессировании дегенеративных заболеваний, включая атеросклероз и остеоартрит (29–31). Удаление стареющих клеток и контроль провоспалительных каскадов, участвующих в приобретении клетками секреторного фенотипа, ассоциированного со старением, может служить потенциальной терапевтической мишенью при разработке подходов к профилактике и терапии возрастных заболеваний.

Старение иммунной системы

Дисрегуляция системы врожденного иммунитета и активация воспалительного ответа является ключевым механизмом старения иммунной системы («иммуно-старение»; 32), который приводит к повышению уязвимости пациентов пожилого возраста к аутоиммунным, инфекционным и онкологическим заболеваниям, снижению иммунного ответа на вакцинацию и ухудшению регенерации тканей (33, 34). Хронические воспалительные заболевания, в свою очередь, также способствуют снижению количества клеток и нарушению функций иммунной системы. В частности, в процессе старения наблюдаются изменения характера экспрессии паттерн-распознающих рецепторов (pattern recognition receptors), активация которых при связывании с эндогенными лигандами – маркерами повреждения клеток – стимулирует секрецию провоспалительных цитокинов и прогрессирование хронического воспаления.

Таким образом, наряду с клеточным старением, возрастное снижение функции врожденной иммунной системы является важным элементом патогенеза системного воспаления низкой интенсивности при старении.

Система гемостаза: факторы свертывания крови и фибринолиза

Развитию возрастных заболеваний – атеросклероза и фиброза легких – у пациентов пожилого возраста способствует повышенная активация системы свертывания крови и стимуляция процесса фибринолиза, которые вызывают развитие хронического воспаления через активацию рецепторов, активируемых протеазами (protease-activated receptors, PAR; 35–38).

Увеличение сердечно-сосудистого риска, в частности риска развития тромботических заболеваний, с возрастом связано с повышением уровня факторов свертывающей системы плазмы крови I, V, VII, VIII и IX (39, 40) и концентрации фактора X в атеросклеротических бляшках эндотелиальных, гладкомышечных и иммунных клеток (41). Результаты клинического исследования ATLAS ACS 2–TIMI 51 Investigators показали, что высокоселективный прямой ингибитор фактора Xa ривароксабан снижает риск инфаркта миокарда, инсульта и сердечно-сосудистую смертность у пациентов с ишемической болезнью сердца (42). Увеличение активации системы свертывания крови и содержания фибриногена в плазме крови, наоборот, способствует развитию тромбоза, а повышение уровня фактора коагуляции Xa и тромбина усиливает провоспалительный каскад и вызываемую тромбином PAR-1/2-опосредуемую активацию тромбоцитов (43). Патогенетическая роль PAR-1/2-опосредованной сигнализации FXa и фибринолитического фактора плазмина в процессах клеточного старения и системного воспаления реализуется посредством повышения экспрессии протеина, связывающего инсулиноподобный фактор роста 5 (IGFBP-5; 37, 41, 44, 45). Как показали результаты работы Kojima et al., IGFBP-5, белок семейства сигнальных трансдукторов и активаторов транскрипции (STAT3), участвует в активации ИЛ-6-индуцированного образования активных форм кислорода (АФК), повреждению ДНК и гибели фибробластов (46).

IGFBP-5-опосредованная активация сигнального пути MAPK и транслокация EGR-1 в ядро приводит к активации транскрипции генов медиаторов воспаления и развитию фиброза, способствуя прогрессированию фибротического фенотипа (47). Важным звеном механизма старения гладкомышечных и эндотелиальных клеток является активация пути EGR-1-IGFBP-5-p53 с участием белков раннего ответа при повышении каталитической активности FXa (37). Все эти данные демонстрируют центральную роль IGFBP-5 в регуляции процессов «воспалительного старения», гиперкоагуляции и старения клеток (Рис. 2).

Учитывая равное распределение FXa- и IGFBP-5-положительных областей в атеросклеротических бляшках (41), можно утверждать, что, как и тромбин, местный синтез фактора коагуляции Xa является ключевым индуктором экспрессии IGFBP-5 и патогенетическим фактором SASP-опосредованного клеточного старения (41, 48).

Рисунок 2. Активация каскада свертывания крови в патогенезе клеточного старения и хронического воспаления.

Заключение

В норме элиминация патогенного фактора позволяет устранить воспаление и активировать регенерацию поврежденных тканей. Однако с возрастом хроническое воспаление низкой интенсивности прогрессирует в отсутствие инфекционного агента, способствуя развитию деструктивных изменений в тканях и органах. Хроническое повышение уровня провоспалительных медиаторов при системном воспалении является ведущим фактором риска развития онкологических, сердечно-сосудистых и нейродегенеративных заболеваний, сахарного диабета II типа, саркопении и остеопороза у пожилых пациентов. Учитывая многофакторную природу процесса старения, существующие методы симптоматической и противовоспалительной терапии возрастных заболеваний в большинстве случаев не позволяют достигнуть устойчивого снижения прогрессирования дегенеративных процессов, что делает актуальным разработку методов «сенолитической» терапии, направленной на селективное устранение стареющих клеток (49–52).

Список литературы

Дисклеймер: все утверждения, высказанные в статье, относятся к суждениям авторов и необязательно согласуются с точкой зрения аффилированных организаций, издателя, редакторов и рецензентов. Любой продукт или утверждение производителя не гарантируются и не поддерживаются издателем.

Источник

Хроническое воспаление и инфекции

Хроническое воспаление и инфекции

Воспаление – нормальный физиологический процесс, в ходе которого организм пытается устранить причину, вызвавшую повреждение тканей и устранить полученные повреждения. В норме после этого процесс воспаления останавливается, но в некоторых случаях развивается хроническое воспаление.

Хроническое воспаление

В случае хронического воспаления процесс воспаления может начаться даже без явного воздействия внешнего повреждающего фактора и может продолжаться в течение длительного времени. Это может происходить под влиянием некоторых микроорганизмов (вирусов, бактерий, грибов и т.д.) или, например, как следствие ненормальной реакции организма на собственные ткани, что приводит к развитию различных аутоиммунных реакций (болезнь Крона, язвенный колит, атрофический гастрит и т.д.).

Под длительным воздействием воспалительных факторов происходит постоянное повреждение тканей на фоне которого возможно появление злокачественных клеток. Некоторые микроорганизмы-возбудители инфекционных болезней могут повышать риск развития рака. Ниже перечислены наиболее изученные из них.

Вирус папилломы человека (ВПЧ, HPV)

В мире РШМ является второй по частоте встречаемости опухолью у женщин. Внедрение повсеместного обследования (скрининга), включающего в себя регулярные осмотры гинекологом со взятием цитологических мазков из шейки матки (цервикального канала), а также определение наличия ДНК ВПЧ в крови позволило резко снизить заболеваемость и смертность от РШМ в развитых странах. На сегодняшний день 9 из 10 случаев смерти от РШМ приходится на бедные регионы и страны.

На сегодняшний день не существует способов лечения ВПЧ, однако в клиническую практику уже внедрены вакцины, которые позволяют резко снизить вероятность развития РШМ, защищая человека от наиболее распространенных штаммов HPV. Очень важно, чтобы вакцинация проводилась до момента первого контакта человека с возбудителем этой инфекции, рекомендуется прививать детей в возрасте от 11 до 12 лет.

Кроме того, РШМ не развивается моментально. Его развитию предшествуют предопухолевые изменения эпителия – дисплазия, затем – т.н. «цервикальная неоплазия in situ», которая представляет собой самую раннюю стадию РШМ. Своевременная диагностика и лечение таких процессов позволяет предотвратить развитие РШМ.

Вирусные гепатиты С и В (HCV и HBV)

Хроническая инфекция, вызванная этими возбудителями, может приводить к развитию цирроза и рака печени, кроме этого доказана их связь с развитие некоторых лимфом. В настоящее время широко применяются вакцины против вирусного гепатита B, они позволяют эффективно предотвращать заражение и развитие хронической HBV инфекции, снижая тем самым вероятность развития рака печени.

К сожалению, не существует профилактических вакцин против вируса гепатита С. Это обусловлено высокой мутационной изменчивостью этого вируса, что резко затрудняет разработку и создание таких препаратов. Тем не менее, в настоящее время разработаны весьма эффективные противовирусные лекарственные препараты, которые могут подавить размножение или полностью уничтожить вирус в организме.

Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ, HIV)

Этот широко известный вирус вызывает развитие СПИД – синдрома приобретенного иммунодефицита. ВИЧ ослабляет иммунную систему организма, делая её неспособной сопротивляться воздействиям различных микроорганизмов (например тех, что перечислены в этом разделе). Люди, инфицированные ВИЧ, характеризируются повышенным риском развития саркомы Капоши, лимфом, РШМ, печени, легких и других опухолей. Вакцины от ВИЧ не существует, но разработаны специальные препараты для противовирусной терапии, которые позволяют подавить размножение этого вируса и значительно продлить жизнь пациентам.

На фоне подавления иммунитета другого происхождения, например у пациентов, получающих длительное лечение иммуносупрессивными препаратами после трансплантации органов или высокими доза глюкокортикостероидов (например, преднизолон, дексаметазон и т.д.) также повышается риск развития множества опухолей.

Вирусы герпеса

К наиболее онкогенным видам этих вирусов относят вирус Эпштейн-Барр (EBV), который повышает риск развития лимфомы и рака желудка, а также носоглотки. Штамм 8 вируса герпеса ассоциирован с развитием саркомы Капоши.

Бактерии и грибы

Helicobacter pylori (HP) – бактерия, которая может колонизировать слизистую оболочку желудка. На фоне вызванной ей инфекции повышается риск развития язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, а также рака желудка. HP инфекция хорошо поддается лечению антибактериальными препаратами.

Кроме того, некоторые грибки (например, Aspergillus flavus и Aspergillus parasiticus) в процессе своей жизнедеятельности вырабатывают афлатоксины – вредные ещества, которые могут загрязнять сельскохозяйственную продукцию. Распространенность этих грибков велика в жарких и влажных странах, афлатоксины могут попадать в пищу в поле, в процессе сбора урожая и во время её хранения. Употребление в пищу афлатоксинов повышает риск развития рака печени.

Паразиты

К наиболее онкогенным паразитам относят Schistosoma hematobium (возбудитель шистосомоза), который может вызывать рак мочевого пузыря и Opisthorchis viverrini (возбудитель описторхоза), на фоне которого повышается риск развития рака желчевыводящих путей (холингиокарциномы).

Следует помнить, что отсутствие симптомов инфекции не означает отсутствия самой инфекции.

Источник

Микробиота кишечника и хроническое системное воспаление слабой степени

Хроническое системное воспаление низкой степени и кишечный микробиом

Кишечная микробиота как фактор хронического воспаления и его возможных модификаций

Системное воспаление низкой ( слабой ) степени (низкосортное, низкоуровневое системное воспаление или низкодифференцированное воспаление) – это хронический воспалительный процесс, связанный с активацией врожденной иммунной системы и характеризующийся повышенным уровнем циркулирующих воспалительных цитокинов и повышенной инфильтрацией макрофагов в периферических тканях. Самое главное, что это воспалительное состояние не связано с повреждением или потерей функции инфильтрированной ткани, что является отличительной особенностью низкосортного системного воспаления. Термин «мета-воспаление» также используется для обозначения низкосортного системного воспаления из-за его тесной связи с развитием сердечно-метаболических заболеваний при ожирении. Данное воспаление может способствовать развитию и прогрессированию определенных заболеваний, таких как сердечно-сосудистые заболевания, рак, сахарный диабет, хроническая болезнь почек, неалкогольная жировая болезнь печени, аутоиммунные и нейродегенеративные расстройства.

Резюме

1. Введение

2. Кишечный барьер.

Энтероэндокринные клетки ( EECs ) можно разделить на более чем 10 типов клеток в зависимости от того, какие гормоны они секретируют. EECs, вырабатывая гормоны, принимают участие в процессах, регулирующих всасывание питательных веществ, плотность кишечного барьера, реакцию иммунной системы, висцеральную гипералгезию и перистальтику кишечника. EECs экспрессируют рецепторы, связанные с G-белком ( GPCRs ), лигандами которых являются короткоцепочечные жирные кислоты ( SCFAs ), полученные из микробиоты. Связываясь с GPCR, бутират способствует секреции глюкагоноподобного пептида 2 ( GLP-2 ), который напрямую влияет на эндотелиальные клетки кишечника и вызывает их пролиферацию [15].

Еще одним компонентом, защищающим организм от чрезмерного развития болезнетворных микроорганизмов, является среда просвета кишечника. Просвет пищеварительного тракта неоднороден, а его состояние зависит от функций и локализации отдельных сегментов. Значения pH в желудке колеблются от 1,4 до 4,6. Кислотность окружающей среды зависит от ее удаленности от желудка и выделения щелочного сока поджелудочной железы и печени. Антибактериальные свойства желудочного сока основаны на содержании соляной кислоты, а также других соединений, например ферментов, таких как трипсин желудочного сока. Желчные кислоты, выделяемые в проксимальной части двенадцатиперстной кишки, метаболизируются в толстой кишке микроорганизмами до вторичных желчных кислот, которые обладают антибактериальными свойствами и могут влиять на проницаемость кишечника. Другими факторами, ограничивающими чрезмерный рост микроорганизмов, являются содержание кислорода и доступность питательных веществ [16].

Микробиота кишечника также является важным компонентом кишечного барьера. С одной стороны, комменсальные микробы соперничают с патогенными микроорганизмами, конкурируя с ними за место поселения и питательные вещества. С другой стороны, они вызывают пролиферацию эпителиальных клеток. Активация TLRs необходима для увеличения пролиферации после повреждения кишечника. Кроме того, передача сигналов toll-подобного рецептора 2 ( TLR2 ) способствует усилению TJs в эпителии кишечника. Кроме того, активация NOD-1 пептидогликаном инициирует образование изолированных лимфоидных фолликулов в кишечнике [17]. Синтез антимикробных молекул в клетках Панета также зависит от пути TLR / миелоидного фактора дифференцировки 88 ( MyD88 ) [18]. Простое присутствие микроорганизмов в кишечнике запускает механизмы, ограничивающие чрезмерное развитие микробиоты. Однако микробиота влияет на состояние кишечного барьера также косвенно через свои метаболиты. Важнейшей метаболической активностью микробиоты является производство SCFAs путем ферментации углеводов, которые не усваиваются человеком. SCFAs активируют G-белковые рецепторы 41 ( GPR41 ) и 43 ( GPR43 ), которые влияют на экспрессию белков TJ и регуляцию эндокринных клеток. Бутират питает эпителиальные клетки кишечника и увеличивает выработку муцина, что улучшает функцию кишечного барьера [3]. Эпителиальные клетки и клетки, расположенные над слоем слизи, ограничивают контакт веществ в просвете кишечника с иммунной системой, но не предотвращают его полностью. Присутствие микробиоты в кишечнике важно для правильного созревания иммунной системы. Умеренное количество бактериальных эндотоксинов способствует созреванию регуляторных Т-лимфоцитов и способствует нейтрализации патогенных микробов. Однако повышенная транслокация микроорганизмов приводит к воспалению [19].

3. Воспаление, вызванное микробиотой.

3.1. Патоген-ассоциированные молекулярные паттерны

Это состояние приводит к развитию кардиометаболических заболеваний. Эндотоксемия характеризуется 2–3-кратным повышением уровня LPS в сыворотке (в 10–15 раз ниже уровня LPS в сыворотке, чем при сепсисе), что является опасным для жизни состоянием [25]. Эндотоксемия связана с множеством заболеваний, включая ожирение, диабет 2 типа, неалкогольную жировую болезнь печени, хроническое заболевание почек и сердечно-сосудистые заболевания [26].

3.2. Метаболиты

Микроорганизмы могут влиять на иммунную систему хозяина и способствовать воспалению не только через свои структурные элементы, но и через продукты своего метаболизма. Короткоцепочечные жирные кислоты связаны с несколькими процессами, которые положительно влияют на метаболизм организма-хозяина. Бутират питает эндотелиальные клетки кишечника и увеличивает толщину муцина, что улучшает плотность кишечного барьера [4]. Пропионат стимулирует L-энтероэндокринные клетки к высвобождению глюкагоноподобного пептида 1 ( GLP-1 ) и пептида YY ( PYY ), что приводит к подавлению аппетита. В печени он подавляет синтез холестерина и жирных кислот, что снижает вероятность развития ожирения и связанных с ним заболеваний. Однако не все SCFAs оказывают положительное влияние на хозяина. Ацетату приписывают свойства, ухудшающие состояние обмена веществ и способствующие формированию ожирения. В печени ацетат способствует синтезу липидов, что может привести к дислипидемии. Это соединение также увеличивает аппетит за счет увеличения выработки желудочного грелина [38].

Кишечная микробиота вызывает деконъюгацию желчных кислот в кишечнике, что приводит к образованию вторичных желчных кислот, включая дезоксихолевую кислоту ( DCA ). Было показано, что диета с высоким содержанием жиров может повысить уровень DCA до 10 раз. Повышенные уровни DCA связаны с нарушением целостности кишечного эпителия наряду с воспалением кишечника. Было указано, что развитие воспаления кишечника происходит из-за активации инфламмасомы NLRP3 [40]. Кроме того, высокие уровни вторичных желчных кислот (BAs) способствуют образованию активных форм кислорода ( АФК ) и азота. BAs также повреждают клеточные мембраны, митохондрии и ДНК, что может привести к повышенному риску рака толстой кишки. Бактериальные эндотоксины и метаболиты могут синергетически усиливать свои вредные свойства. Накопление DCA и LTA усиливает сигналы, вызванные активацией TLR2, что приводит к избыточной продукции COX2, что связано с подавлением естественных Т-киллеров ( NK-клеток ) и дендритных клеток ( DCs ) и может приводить к раку и воспалительным заболеваниям [41].

Предпочтительным источником энергии для большинства представителей кишечной микробиоты являются углеводы, но если углеводов в толстой кишке недостаточно, ферментируются белки. Продуктами этих превращений являются многочисленные токсичные бактериальные метаболиты, в том числе п-крезолсульфат ( pCS ) и индоксилсульфат ( IS ) [42]. Повышение уровня IS и pCS в сыворотке крови характерно для пациентов с хронической болезнью почек. У этих пациентов была обнаружена положительная корреляция между циркулирующим IS и pCS и жесткостью сосудов и их кальцификацией, что означает больший риск сердечно-сосудистых заболеваний и прогрессирования хронического заболевания почек. В свою очередь, TMAO, IS и pCS (как соединения с уремической токсичностью) приводят к дисбиозу и увеличению кишечной проницаемости, что усиливает воспаление, уже имеющееся в организме хозяина [43].

4. Модификации микробиоты и их влияние на воспалительный профиль.

Дисбиоз и связанная с ним повышенная кишечная проницаемость приводят к развитию хронического воспаления слабой степени, которое является одним из основных факторов метаболических нарушений и ожирения. Следовательно, изменение микробиоты может уменьшить воспаление и улучшить метаболический статус.

4.1. Диеты и питательные вещества

4.1.1. Средиземноморская диета

Средиземноморская диета ( MD ) считается здоровым стилем питания, который снижает риск сердечно-сосудистых и метаболических заболеваний и рака. Модель диеты включает потребление цельного зерна, бобовых, свежих овощей и фруктов, оливкового масла, орехов, семян, умеренного количества рыбы и небольшого количества молочных продуктов и мяса [44]. Полезные для здоровья свойства MD состоят из гиполипидемических, противовоспалительных, антиоксидантных и противоопухолевых свойств. Недавние исследования показывают, что MD также влияет на метаболизм, влияя на микробиоту кишечника [45,46]. MD регулирует состав микробиоты кишечника и снижает эндотоксемию [47]. В исследовании Haro et al. было замечено, что соблюдение MD в течение двух лет у мужчин с ожирением и метаболическим синдромом увеличивало количество бактерий рода Bacteroides и Prevotella, а также сахаролитических бактерий рода Roseburia, Ruminococcus, Parabacteroides distasonis и Faecalibacterium prausnitzii [48]. 8-недельное диетическое вмешательство на основе MD у людей с избыточным весом и ожирением привело к увеличению количества Faecalibacterium prausnitzii и снижению Ruthenibacterium lactatiformans, Flavonifractor plautii, Parabacteroides merdae, Ruminococcus torques и Ruminococcus gnavus. Соблюдение средиземноморской диеты было связано с повышенной концентрацией SCFAs в кале. Сообщалось о значительно более низких уровнях высокочувствительного С-реактивного белка (hsCRP) у людей с большим разнообразием бактериальных геномов [49]. Tagliamonte et al. сравнили влияние средиземноморской и западной диеты на микробиом кишечника. Через восемь недель наблюдалось значительное увеличение количества Roseburia faecis и R. hominis в MD по сравнению с западной диетой. Более того, количество Akkermansia muciniphila увеличилось в группе MD. MD снижает содержание арахидоноилэтаноламида (AEA) в плазме. В этом механизме MD может проявлять противовоспалительное действие за счет увеличения плотности кишечного барьера [50]. Приверженность средиземноморской диете отрицательно коррелировала с концентрацией липополисахаридов в сыворотке крови у пациентов с фибрилляцией предсердий. Единственными питательными веществами, коррелировавшими со снижением эндотоксемии, были фрукты и бобовые [51]. Факторами, ответственными за влияние MD на микробиоту кишечника, являются пищевые волокна, преимущество растительных белков перед животными, ненасыщенные жирные кислоты и полифенолы [47].

4.1.2. Вегетарианские / веганские диеты

4.1.3. Безглютеновая диета

4.1.4. Волокно

4.2. Пребиотики

4.2.1. Фруктоолигосахариды (FOS)

4.2.2. Галактоолигосахариды (GOS)

4.2.3. Инулин

4.2.4. Устойчивый (резистентный) крахмал

4.2.5 Конъюгированная линолевая кислота (CLA) и ПНЖК

4.2.6. Полифенолы

4.3. Пробиотики

Wang et al. доказали, что 12-недельный прием каждого из пробиотических штаммов Bifidobacterium animalis subsp. lactis I-2494 и Lactobacillus paracasei CNCM I-4270 и L. rhamnosus I-3690 в модели на животных снижали эффекты диеты с высоким содержанием жиров, то есть снижали прибавку массы тела, улучшали метаболизм глюкозы и уменьшали ожирение печени. Это также значительно уменьшило инфильтрацию провоспалительных макрофагов в жировую ткань, которая является подкожной причиной хронического воспаления жировой ткани и, следовательно, осложнений, связанных с ожирением. Кроме того, Bifidobacterium animalis subsp. lactis I-2494 значительно снижает экспрессию TNF-α в печени и жировой ткани, а также снижает концентрацию LBP в сыворотке [115].

Таблица 1. Обзор литературы о влиянии пробиотиков на различные состояния здоровья.

5. Выводы

Нездоровая диета, болезни, отсутствие физических упражнений, нарушения сна, воздействие никотина, лекарств и многие другие факторы могут привести к дисбалансу микробиоты кишечника [127]. Дисбиоз и повышенная кишечная проницаемость могут способствовать воспалению и приводить к нарушению обмена веществ или усугублять существующие состояния. Воспаление может быть вызвано наличием микроорганизмов и их структурных элементов, а также продуктов их метаболизма. Хроническое воспаление слабой степени и дисбиоз усиливают друг друга, образуя порочный круг. Изменение микробиоты путем изменения диеты и использования пребиотиков и пробиотиков может восстановить баланс микробиома и уменьшить воспаление, а также улучшить метаболический статус. Однако состав кишечной микробиоты уникален для каждого человека. В результате не существует универсального метода модификации микробиоты, который принес бы пользу для здоровья. Попытки изменить микробиоту должны основываться на типе дисбиоза [128]. Однако нынешнего уровня знаний по этому вопросу недостаточно, и требуются дополнительные исследования на многих уровнях, чтобы понять, как изменить микробиоту для улучшения воспалительного профиля.

Литература

Будьте здоровы!

ССЫЛКИ К РАЗДЕЛУ О ПРЕПАРАТАХ ПРОБИОТИКАХ

Источник