Главная \ 3. Пробиотики \ Микробиом человека \ Микробиом, проницаемость кишечника и тканевые бактерии

Синдром "дырявой кишки" и бактериальная транслокация

Микробиом кишечника, проницаемость кишечника и тканевые бактерии при метаболических заболеваниях: виновники или свидетели?

дырявый кишечник

Rima M. Chakaroun, Lucas Massier and Peter Kovacs
Gut Microbiome, Intestinal Permeability, and Tissue Bacteria in Metabolic Disease: Perpetrators or Bystanders?
Nutrients 2020, 12(4), 1082
liniya.png

СОДЕРЖАНИЕ

Примечание редактора.

Синдром дырявой кишки (англ. Leaky gut syndrome) - это гипотетическое, с медицинской точки зрения непризнанное состояние. В отличие от научного феномена повышенной проницаемости кишечника утверждения о существовании синдрома «дырявой кишки» или «протекающей кишки»), как отдельного медицинского состояния исходят в основном от диетологов. Однако этот термин все чаще употребляется при метаболических состояниях, связанных с нарушением нормальной функции кишечной проницаемости.

Проницаемость кишечника - это термин, описывающий контроль материала, проходящего изнутри желудочно-кишечного тракта через клетки, выстилающие стенку кишечника, в остальную часть тела. Кишечник нормально показывает некоторую проницаемость, которая позволяет питательным веществам пройти через кишку, но также выполняет барьерную функцию для того чтобы сдержать потенциально вредные вещества от проникновения через кишечник далее по всему организму. В здоровом человеческом кишечнике мелкие частицы могут мигрировать через плотное соединение, и частицы до 3,5 kDa  могут пройти через маршрут поглощения парацеллюлярного пространства. Барьер, образованный кишечным эпителием, отделяет внешнюю среду (содержимое просвета кишечника) от организма и является наиболее обширной и важной слизистой поверхностью организма.

Селективная проницаемость опосредована через два главных пути:

Трансэпителиальная или трансклеточная проницаемость: состоит из специфического перехода растворенных веществ через клетки эпителия. Она регулируется деятельностью специализированных транспортеров, которые транслоцируют определенные электролиты, аминокислоты, сахара, короткоцепочечные жирные кислоты и другие молекулы в клетку или из нее.

Парацеллюлярная или параклеточная проницаемость: зависит от транспорта через пространства, которые существуют между эпителиальными клетками. Она регулируется клеточными переходами, которые локализуются в ламинальных мембранах клеток. Это основной путь пассивного потока воды и растворенных веществ через кишечный эпителий. Регуляция зависит от межклеточных плотных соединений (англ. Tight junctions), которые оказывают наибольшее влияние на парацеллюлярный транспорт. Нарушение плотного барьера соединения может быть пуском для развития кишечных заболеваний.

Плотные соединения - это многопротеиновые соединительные комплексы, общая функция которых заключается в предотвращении утечки транспортируемых растворенных веществ и воды и герметизации парацеллюлярного пути. Плотные соединения могут также служить как протекающие тропы путем формирования селективных каналов для малых катионов, анионов, или воды.

Существует по крайней мере 40 различных белков, составляющих плотные соединения. Эти белки состоят как из трансмембранных, так и из цитоплазматических белков. Тремя основными трансмембранными белками являются окклюдинклаудины, и белки молекулы адгезии соединения (JAM). Они связываются с различными периферическими мембранными белками, такими как ZO-1, расположенными на внутриклеточной стороне плазматической мембраны, которые связывают нити с актиновым компонентом цитоскелета. Таким образом, плотные соединения соединяют вместе цитоскелеты соседних клеток.

Резюме:

Появление новых данных о взаимосвязи между микробиомом кишечника и метаболизмом хозяина привело к изменению парадигмы в изучении метаболических заболеваний, таких как ожирение и диабет 2 типа, что оказывает влияние как на основную патофизиологию, так и на потенциальное лечение. Нарастающие доклинические и клинические доказательства сдвигов кишечной микробиоты, повышенная проницаемость кишечника при метаболических заболеваниях и критическое расположение кишечного барьера на границе между окружающей средой и внутренней средой привели к возрождению концепции “дырявого кишечника”. Хотя повышенная циркуляция суррогатных маркеров и непосредственно измеряемая проницаемость кишечника были связаны с усилением системного воспаления при метаболических заболеваниях, механистические модели, лежащие в основе этого явления, недостаточно развиты. Учитывая неоднократные наблюдения микроорганизмов в нескольких тканях с конгруэнтными филогенетическими находками, мы рассматриваем современные данные об этих непредвиденных нишах, сосредоточивая особое внимание на взаимодействии между проницаемостью кишечника и кишечными, а также внекишечными бактериями и их совместном вкладе в системное воспаление и метаболизм. Мы далее рассматриваем ограничения текущих исследований и предлагаем стратегии, опирающиеся на стандартные методы измерения проницаемости, последние достижения в области независимых методов культивирования микроорганизмов и вычислительных методологий для надежной разработки этих концепций, которые могут иметь значительную ценность для разработки стратегий профилактики и лечения.

1. Вступление

За последние несколько лет был достигнут значительный прогресс в изучении механизмов, лежащих в основе кардиометаболических заболеваний, таких как диабет 2-го типа (СД2), ожирение и сопутствующие сердечно-сосудистые заболевания. В частности, исследования микробиома получили значительное распространение, поставив его в центр множества неинфекционных заболеваний, начиная от аутоиммунных расстройств кишечника, таких как воспалительные заболевания кишечника (ВЗК) [1], и заканчивая широким спектром психологических [2] и метаболических нарушений [3]. Принимая во внимание существенный вклад бактерий в великое событие оксигенации, происхождение жизни [4] и нашу постоянную коэволюцию, кульминацией которой является микробиом, превосходящий наш генетический Арсенал примерно в 150 раз [5], кажется неизбежным, что наша жизнь тесно связана с жизнью бактерий, с которыми мы делим наши тела. Эпидемически расширяющиеся современные болезни здоровья, такие как ожирение, СД2, гипертония и гиперлипидемия, а также сердечно-сосудистые заболевания происходят - по крайней мере частично - из нарушенного взаимодействия между нами, нашей микробиотой и окружающей средой. Предыдущие исследования были сосредоточены на кишечнике, который является наиболее сильно колонизированной областью человеческого тела. Здесь обширный генетический Арсенал кишечных бактерий позволяет им предоставлять хозяину множество экосистемных услуг, таких как расщепление неперевариваемых полисахаридов, производство витаминов и трансформация нескольких ксенобиотиков, что приводит к потенциальной модуляции их терапевтических эффектов и их токсического потенциала [6]. Для того чтобы все это стало возможным, необходимо, чтобы иммунная система кишечника была толерантна к мутуалистическим или комменсальным микроорганизмам, обитающим в просвете кишечника и вдоль его слизистой оболочки, одновременно контролируя патобионтов и уменьшая случаи предполагаемой бактериальной транслокации. Это достигается сложной системой химических и физических барьеров, а также иммунологическими линиями защиты, включающими иммунные клетки и медиаторы, развитие которых в значительной степени регулируется самим микробиомом кишечника [7].

В то время как перекрестные помехи между микробиомом кишечника и периферическими органами, такими как мозг, печень, жировая ткань, мышцы и поджелудочная железа, стали решающим фактором для гомеостатических систем, поиск каналов связи привел к возрождению концепции “дырявого кишечника”. Эта концепция основана на понятии транслокации целых бактерий, бактериальных продуктов, таких как метаболиты, и компонентов бактериальной стенки в кровообращение и отдаленные ткани, способствуя удаленному повреждению органов при метаболических заболеваниях. Хотя бактериальная транслокация является физиологическим процессом, имеющим решающее значение для иммунитета хозяина [8], «патологическая транслокация» неоднократно подтверждается, что лучше всего иллюстрируется в ее клиническом выражении как спонтанный бактериальный перитонит (SBP). В этом случае в брыжеечных лимфатических узлах и асците неизбежно обнаруживаются непатогенные кишечные бактерии, что приводит к наблюдаемому местному воспалению и клиническим результатам. Лечение включает обеззараживание с помощью пероральных антибиотиков, которые обычно эффективны только в кишечнике. Поэтому для того, чтобы лечить бактериально-индуцированное воспаление в брюшине, необходимо обязательно лечить кишечник.

Поскольку субклиническое воспаление проявляется при ожирении, приводящем к местной и системной инсулинорезистентности и развитию сердечно-сосудистых заболеваний, важно проследить сходные механизмы действия, наблюдаемые при SBP в метаболически активных органах, и понять роль отдаленного взаимодействия органов и бактерий в патогенезе неинфекционных заболеваний, что, в свою очередь, может открыть новые пути профилактики и терапии.

2. Изменения микробиома кишечника, диета и проницаемость кишечника при метаболических заболеваниях

Хотя исследования микробиомов выходят за рамки инфекционных заболеваний в течение нескольких десятилетий, их развитие за последние два десятилетия заметно увеличилось благодаря разработке последовательных методов обнаружения микробов, которые избегают традиционных культуральных подходов. Что еще более важно, были предприняты усилия по созданию систематических подходов к расшифровке структуры и функции кишечного микробиома в здоровье и болезнях с помощью проекта Human Microbiome Project (HMP) [9], а также европейского проекта MetaHit [5], что привело к появлению множества публикаций, связывающих кишечный микробиом с несколькими факторами, подробно описанными в превосходных обзорах по диете и модуляции микробиома здоровья и болезней [10,11,12,13], ожирению [14], воспалению [15], метаболическим заболеваниям [16,17] и сердечно-сосудистым заболеваниям [18], а также комплексным подходам к взаимосвязанным заболеваниям. [19]. В то время как состав микробиома сильно зависит от возраста, пола и этнической принадлежности [20], некоторые наблюдательные и экспериментальные исследования, обсуждаемые ниже, использовали дополнительные подходы, такие как вмешательство, направленное на микробиоту кишечника, и предполагают тесные связи между сдвигами микробиома при метаболических заболеваниях, а также возможные пути формирования этой взаимосвязи.

2.1. Композиционные изменения микробиоты кишечника и признаки метаболического заболевания

Ранние указания на связь между микробиомом кишечника и ожирением были получены в результате исследований как на мышиных моделях, так и на людях [14,21,22,23,24]. Мыши без микробов, питающиеся на диете с высоким содержанием жиров/ сахара, устойчивы к увеличению веса по сравнению с обычными мышами, даже при потреблении большего количества калорий в целом. Это было связано с повышенным уровнем фосфорилированной АМФ-активированной протеинкиназы (англ. AMPK) и ее последующими мишенями для окисления жирных кислот в скелетных мышцах и печени [22]. Кроме того, конвенционализация свободных от микробов мышей привела к значительному увеличению веса и жира, несмотря на неизменное потребление пищи и нормальное потребление энергии [21], что еще больше утвердило микробиом в качестве регулятора энергетического гомеостаза.

Исследование идентичных близнецов, которые были либо конкордантны, либо диссонансны по ожирению, показало, что развитие ожирения связано со сдвигами микробиома, отклоняющимися от “здорового основного микробиома”, отраженными снижением микробного разнообразия и измененной репрезентацией метаболических путей [14]. Перенос микробиома кишечника от особей с ожирением к мышам без микробов вызывал значительное увеличение массы тела у животных, которое не было воспроизводимо у тех, кто получал перенос микробиоты от худощавых особей [24]. Эти данные демонстрируют причинно-следственную связь между изменениями в микробиоме и развитием ожирения, причем лежащие в их основе механизмы сходны у разных видов. Кроме того, снижение микробного разнообразия кишечника было связано с резистентностью к инсулину, повышением циркулирующих маркеров воспаления и жировой дистрофией печени. Пациенты с уменьшенным разнообразием микробиома реже получали пользу от вмешательства по снижению веса в отношении улучшения маркеров системного воспаления, инсулинорезистентности и дислипидемии [25], подчеркивая важность базовой микробиомной сигнатуры в исходе заболевания и вмешательства.

Аналогично, бактериальная сигнатура отмечена и в СД2: в крупнейшем на сегодняшний день исследовании снижение разнообразия микробиома, а также значительное снижение продуцентов бутирата было продемонстрировано у 345 китайских пациентов с диабетом 2-го типа, в то время как количество условно-патогенных микроорганизмов увеличилось [26]. Сопоставимые результаты были продемонстрированы у 145 женщин с СД2 в Швеции [27], где микробиотальная сигнатура кишечника была более сильно коррелирована с СД2, чем с классическими параметрами риска СД2, такими как масса тела, индекс массы тела (ИМТ), окружность талии или отношение талии к бедрам. Кроме того, непрерывное прогрессирование СД2 характеризовалось возрастающей потерей микробного разнообразия кишечника и специфических таксономических групп, таких как Бифидобактерии (Bifidobacteria) и Веррукомикробии (Verrucomicrobiae) [28]. Представителем последнего филогенетического класса является Akkermansia muciniphila, которая была связана со снижением массы тела и улучшением чувствительности к инсулину у мышей [29] и людей [30], а также с улучшением метаболизма глюкозы у людей при инициации метформина [31].

Данные перекрестных исследований были подтверждены в интервенционных исследованиях: перенос кишечного микробиома от здоровых субъектов к пациентам с СД2 привел к значительному улучшению чувствительности к инсулину в течение шести недель [32,33]. С этой целью увеличение числа Verrucomicrobiae после переноса фекального микробиома (FMT) было связано с антидиабетогенным эффектом, в то время как увеличение протеобактерий было связано с инсулинорезистентностью. В соответствии с вмешательством по снижению веса улучшение чувствительности к инсулину было в значительной степени обусловлено исходным составом кишечной микробиоты [33].

Аналогичные наблюдения были сделаны в отношении связи микробного разнообразия кишечника с неалкогольным стеатогепатитом (НАСГ) и неалкогольной жировой болезнью печени (НАЖБП) [34,35,36], хотя исследования, по-видимому, менее согласуются с конкретными виновниками. Вторичные результаты, полученные при изучении артериальной гипертензии, также продемонстрировали дополнительное участие сниженной способности кишечного микробиома к производству короткоцепочечных жирных кислот, особенно бутирата, в регуляции артериального давления [37,38,39]. Взаимосвязь между микробиомом кишечника и гипертензией, по-видимому, подлежит дальнейшему экологическому контролю, как показано в работе Wilck et al., который продемонстрировал, что гипертензия, реагирующая на соль, ассоциирована с истощением Лактобацилл (Lactobacilli) и что восполнение потерянных штаммов связано со снижением индукции Th17-клеток и снижением артериальной гипертензии [40].

2.2. Количественные сдвиги микробиома кишечника при метаболических заболеваниях: когда важны цифры

Количественные изменения микробиома также были описаны в литературе для нескольких метаболических заболеваний. Sabaté et al. сообщали о распространенности бактериального избыточного роста тонкой кишки (СИБР) в 17,1% случаев у пациентов с тяжелым и морбидным ожирением [41]. В этом конкретном исследовании СИБР, по-видимому, был связан с тяжелым стеатозом печени. Это было подчеркнуто в нескольких исследованиях, указывающих скорее на значительную ассоциацию между СИБР и неалкогольной жировой болезнью печени [42], в то время как связь между ожирением и риском СИБР была признана недостаточно доказанной в соответствии с метаанализами [43]. Доказательства наличия СИБР при сахарном диабете (СД1 и СД2) кажутся более обоснованными [44], причем распространенность СИБР колеблется где-то между 11,6% и 60% в зависимости от выполненного теста [42,45]. Эта ассоциация является столь же интуитивной, поскольку СИБР традиционно связывают, по крайней мере частично, со снижением перистальтики кишечника [45], кишечным транзитом и вегетативной нейропатией [46]. Хотя доказательства связи между СИБР и кишечной проницаемостью, измеренной с помощью теста двойного поглощения сахара, были установлены при НАЖБП [47], а также при иммунодефицитных заболеваниях [48], остается неясным, приводит ли СИБР к повышению проницаемости или оба состояния имеют свои корни в дополнительном общем знаменателе. В то время как количественные изменения в микробиоме тонкой кишки (на примере СИБР) могут быть связаны с изменением качественного состава микробиома толстой кишки и с повышением проницаемости кишечника, появляются новые доказательства важного вклада количества микробов в толстой кишке в здоровье человека. Vadeputte et al. сообщали, что количественная оценка бактериальных профилей далеко обходит анализы композиционности и показывает, что часто сообщаемый компромисс между Превотеллой (Prevotella) и Бактероидами (Bacteroides) является искусственным продуктом композиционности данных. Кроме того, авторы связывают возникновение энтеротипов с низким содержанием клеток с болезнью Крона, подчеркивая связь между бактериальной нагрузкой кишечника, составом микробиома и воспалением [49].

2.3. Диетические сигналы в перекрестных помехах между кишечным микробиомом и кишечной проницаемостью

Количественные и качественные изменения микробиома не происходят в чистом виде, и взаимодействие между диетой и кишечным микробиомом, с одной стороны, и влияние диеты на проницаемость кишечника - с другой, были предметом нескольких недавних обширных обзоров и оригинальных работ [50,51,52,53]. Влияние на проницаемость кишечника таково, как можно было бы ожидать для некоторых питательных веществ, причем несколько работ сходятся на благотворном влиянии пептидов, таких как казеин, витаминов, таких как витамин D и ретинол, полифенолов и минералов, таких как цинк, а также на вредном влиянии алкоголя и среднецепочечных жирных кислот (MCFA - Medium-Chain Fatty Acids). Интересно отметить, что результаты обработки эйкозапентаеновой кислотой (EPA) и докозагексаеновой кислотой (DHA) по проницаемости кишечника расходились в соответствии с используемой системой репортерных клеток [50]. Об удивительных эффектах сообщается для специфических аминокислот, таких как глутамин и триптофан, которые, как было показано, снижают проницаемость кишечника посредством прямого воздействия на экспрессию плотного соединения [54,55], что было дополнительно подтверждено в исследованиях на людях, где добавление глютамина снижало проницаемость кишечника и уровни эндотоксина у пострадавших от ожогов и было связано с более коротким пребыванием в стационаре [56]. Эффекты аминокислотной модуляции кишечного воспаления через микробиоту также очевидны в недавней работе, показывающей, что добавление аргинина ингибирует активацию Th17, индуцированную Eggerthella lenta, и последующий колит [57], а также что индол-3-пропионат, полученный из кишечного микробного метаболизма триптофана, влияет на целостность барьера через сигнализацию прегнан X-рецептора и Toll-подобного рецептора 4 (TLR4) [58]. Однако было высказано предположение, что повышенное потребление мясного белка способствует частоте и тяжести воспалительных заболеваний кишечника (при ферментации мяса в толстой кишке) и высвобождению токсичных соединений, таких как аммиак, фенолы и аминокислоты с разветвленной цепью [59], опосредуя нарушение кишечного барьера микробиотозависимым образом [60]. Аналогично, было продемонстрировано полезное перекрестное взаимодействие между диетой, микробиомом и кишечным барьером для микробно-опосредованного метаболизма пищевых волокон и доступных микробиоте углеводов, приводящее к увеличению продукции короткоцепочечных жирных кислот SCFAs, модулирующих, в свою очередь, иммунный барьер слизистой оболочки кишечника [61] и регуляторную функцию Т-клеток, такую как Th17 [62].

В сочетании с доказательствами того, что факторы окружающей среды, такие как диета или другие промышленные пищевые добавки (например, соль [63,64]), а также провоспалительная среда кишечника могут привести к повышенной проницаемости кишечника [65] и восприимчивости к инвазивным патобионтам [66], и что воспаление само по себе может изменить микробный состав кишечника [67], в настоящее время неясно, происходит ли воспаление на дозирующем / принимающем или обоих концах сдвигов микробиома кишечника, кульминацией которых является повышенная бактериальная транслокация.

Помимо взаимодействия между общим составом микробиома, воспалительным тонусом кишечника и проницаемостью, стоит отметить, что некоторые бактерии, вероятно, транслоцируются более легко, чем другие, что связано с их способностью воздерживаться или ослаблять защитные механизмы хозяина. Было показано, что грамотрицательные бактерии, такие как E. coli и другие энтеробактерии и энтерококки, чаще транслоцируются, чем другие кишечные комменсалы [68,69]. Несмотря на это, можно предположить, что воспаление или метаболический стресс могут изменять скорость бактериальной транслокации либо путем повышения проницаемости для специфических таксонов, либо путем стимуляции активной бактериальной транслокации путем модуляции бактериальных механизмов патогенности [70].

3. Кишечный Цербер и дырявый кишечник

Хотя многие ассоциативные исследования показали связь между количественными и качественными изменениями микробиома кишечника и метаболическими заболеваниями, более пристальный взгляд на три основных защитных случая оправдан для выявления механизмов, участвующих в связи этих событий с метаболическими патологиями.

3.1. Лимфатические узлы и иммунные клетки

Кишечно-ассоциированная лимфоидная ткань (GALT) является самым крупным иммунологическим органом человеческого организма. Врожденная иммунная система как первая линия обороны дает право на высоко консервативное распознавание ассоциированных с микробами молекулярных паттернов (MAMPs), активных на эпителиальных поверхностях, а также внутри эндосом через TLRs или цитоплазматический NLR (нуклеотид-связывающий домен, богатые лейцином повторяющиеся белки). Хотя эти комменсалы быстро убиваются макрофагами, кишечные дендритные клетки (iDCs) несут небольшое количество живых бактерий, которые затем могут индуцировать селективную продукцию иммуноглобулина А (IgA) в брыжеечных лимфатических узлах (MLNs). Было высказано предположение, что они находятся в центре бактериальной транслокации, поскольку они ограничивают iDCs в иммунном компартменте слизистой оболочки. При хирургическом удалении MLNs специфический комменсальный IgA-ответ отменяется и возможно системное проникновение бактерий, так как комменсалы могут быть получены из селезенки животных без MLNs [71].

Активированные B-клетки и T-клетки рекрутируются после бактериальной транслокации. В-клетки продуцируют комменсальный специфический IgA, который отменяет транслокацию за пределы слизистой оболочки кишечника [72]. Мыши, дефицитные по TLR-зависимому MyD88 на В-клетках, не способны индуцировать иммуноглобулиновый ответ, приводящий к системному распространению комменсальных бактерий [73]. Неясно, связано ли это с бактериальной транслокацией при ожирении и СД2, но есть все больше свидетельств дисфункции B-клеток при ожирении и СД2, поддерживающих провоспалительные T-клетки и профиль провоспалительных цитокинов [74]. Аналогичным образом, роль кишечных Т-клеток недостаточно четко определена в возникновении ожирения и СД2. Отсутствие кишечно-ассоциированных лимфоидных Т-клеток приводит к спонтанной транслокации комменсальных бактерий [75], а их подавление, как было показано, усиливает бактериальную транслокацию при алкогольных и ожоговых травмах [76]. Механизмы, лежащие в основе перемещения Т-клеток в GALT, брыжеечные лимфатические узлы и кишечник в ответ на кишечные антигены, вовлечены в возникновение хронического воспаления кишечника [77]. Более интересно, что у пациентов с ожирением и СД2 наблюдалось более высокое содержание цитотоксических Т-клеток, активированных Т-хелперов и нарушение функции нейтрофилов и Т-клеточного ответа на вызов, несмотря на повышенную экспрессию маркеров активации [78]. Это было предложено в качестве возможного механизма, ответственного за повышенную распространенность инфекции у пациентов с СД2 [79].

3.2. Секреторный компартмент, включающий слизь и IgA антитела

Бактерии вблизи кишечной поверхности кишечника контролируются и хранятся на расстоянии несколькими секреторными элементами, охватывающими антимикробные белки (AMPs), секретируемые в основном клетками Панета после восприятия целых бактерий или липополисахаридов (LPS) посредством TLR-зависимой активации MYD88 [80]. К ним относятся дефензины, обладающие разрушительными свойствами на микробных мембранах, лектины, а также бактерицидные белки, индуцирующие проницаемость, и резистиноподобные молекулы. Испытуемые с ожирением имеют более низкие AMPs, включая Альфа-дефензин, а также сниженный лизоцим с признаками повышенного стресса эндоплазматического ретикулума (ER) в панет-клетках и измененной функцией, потенциально способствующей ассоциированному с ожирением сдвигу в микробиоме [81]. Кроме того, слой слизи, изолирующий просвет от эпителиальных клеток, активно участвует в гомеостазе кишечника в состоянии здоровья и при заболеваниях, поскольку охватывает AMPs, продуцируемые в подлежащих клетках. Он также проявляет антибактериальную активность [82] и, как было показано, теряет густоту после диеты с высоким содержанием жиров (HFD) [29]. Помимо борьбы с бактериями, слизь может питать определенные типы бактерий, такие как Akkermansia muciniphila, которая, как было показано, устраняет метаболические расстройства, вызванные диетой с высоким содержанием жиров, включая резистентность к инсулину, и которая, как было показано, повышает тонус эндоканнабиноидов, контролируя воспаление [29]. Кроме того, дисбаланс желчных кислот, по-видимому, имеет отношение к метаболической регуляции, поскольку желчные кислоты модулируют синтез и секрецию глюкагоноподобного пептида 1 (GLP1), который модулирует прием пищи, моторику кишечника и секрецию инсулина и, таким образом, влияет на патогенез ожирения и СД2 [83], а также на целостность кишечника [84]. На самом деле уменьшение желчи облегчает бактериальную транслокацию и повышает восприимчивость к усиленной транслокации в ответ на эндотоксин [85] или хирургическую травму [86]. Еще одним компонентом секреторного кишечного иммунного элемента являются IgA-антитела, которые могут связываться с бактериями, предотвращая их прилипание к слизистой оболочке в рамках механизмов иммунного исключения [87]. HFD приводит к уменьшению секреторного IgA и у мышей с пониженной толерантностью к глюкозе, получающих диету с высоким содержанием жиров. [88].

3.3. Дисфункция слизистой оболочки и барьера кишечника

Слизистая оболочка кишечника состоит из одного слоя клеток, составляющих механический компонент кишечного барьера. Бактериальная транслокация может происходить через парацеллюлярный путь, который регулируется плотными соединениями (TJs) или трансклеточным путем. Повреждение барьерной функции отражается в повышенной проницаемости, что может быть подтверждено с помощью двойных тестов поглощения сахара. В частности, ожирение было связано с повышенной проницаемостью кишечника [89], которая положительно коррелирует с инсулинорезистентностью (индекс оценки гомеостаза (HOMA)) [90] и усугубляется, когда в уравнение добавляется повреждение печени [91]. Кроме того, потеря веса восстанавливает проницаемость кишечника до нормального диапазона [91]. В комбинированных исследованиях в более крупной когорте, Genser et al. показали in и ex vivo, что хотя испытуемые с ожирением не отличались сами по себе от худощавых испытуемых по соотношению лактулоза/маннит в моче натощак или проницаемости тощей кишки в тестах Ussing chambers, высокая проницаемость тощей кишки для малых молекул (0.4 kDa) была связана с повышенным системным воспалением, предполагая, по крайней мере, тонкую дисфункцию проницаемости кишечника при ожирении. Это нарушение еще более усугублялось проблемой липидов в образцах, исходящих от субъектов с ожирением, по сравнению с худыми субъектами, и являлось независимой объяснительной переменной в отношении наличия СД2 [92]. Изменения в белках плотного соединения из семейства claudin и zonula occludens также наблюдались при снижении содержания окклюдина и трицеллюлина [93] при ожирении. Это было аналогичным образом показано на мышах, у которых HFD вызывал сдвиг в экспрессии клаудина [94], а также на гиперлептинемических мышах db / db, у которых наблюдалась пониженная кишечная резистентность и глубокая модификация экспрессии окклюдина и ZO-1 в их слизистой         оболочке кишечника [95]. Это наблюдение сопровождалось более высокими циркулирующими уровнями некроза опухоли α (TNF-α) и интерферона γ (INF-γ), которые, как было независимо показано, увеличивают окклюдины и интернализацию клаудина-1 и -4 и снижают экспрессию клаудина-1, вызывая повышенную проницаемость в эпителиальных клеточных линиях T84, полученных из аденокарциномы толстой кишки [93]. В связи с ожирением и повышенной проницаемостью лептин может играть ключевую роль. Лептин не только повышается после высокого потребления жиров [96] и ассоциируется с ожирением [97], но также связан с воспалением слизистой оболочки кишечника [98]. Лечение лептином непосредственно индуцирует эпителиальное воспаление [99] и, как было показано, повышает провоспалительную активность естественных киллеров (NK) и CD8+ Т-клеток, а также TNFα-экспрессирующих клеток в кишечнике, что приводит к обострению аутоиммунных заболеваний кишечника [100]. Показано также, что провоспалительные макрофаги сильно зависят от гликолиза в своем энергетическом гомеостазе [101]. Аналогично Th17-клетки с повышенной продукцией IL-17 после лептин-индуцированного анаэробного гликолиза ассоциированы с нейровоспалением [102], также с микробиот-модулированной чувствительной к соли гипертензией [40], что позволяет взглянуть на сложность иммунометаболизма. По–видимому, существует по крайней мере ось жировая ткань-кишечник, которая отражается как на жировой ткани, так и на кишечной дисфункции. Остается неясным, приводит ли связанная с дисфункцией проницаемость к транслокации бактерий. С этой целью трансклеточный путь представляется более актуальным, поскольку было показано, что транскитоз живых бактерий происходит независимо от изменений парацеллюлярной (параклеточной) проницаемости после метаболического и воспалительного стресса в эпителиальных клетках кишечника [70].

4. Разрушение барьеров: маркеры бактериальной транслокации

Помимо кишечного воспаления, нарушению барьерной функции в кишечнике часто предшествуют ожирение, резистентность к инсулину и последующие метаболические заболевания, которые, вероятно, усугубляются воспалением и дисфункцией в висцеральной жировой ткани, печени, мышцах, поджелудочной железе и мозге. Чтобы связать здоровье кишечника и микробиомные профили с метаболическим здоровьем, большинство исследований было сосредоточено на изучении суррогатных параметров для подтверждения изменений проницаемости кишечника вместо проведения функциональных тестов (Таблица 1).

Таблица 1. Маркеры кишечной проницаемости при неинфекционных заболеваниях.

Маркер Проницаемости
Тесты
Прямой/
Косвенный
Необходимый образец
Соответствующая литература
Функциональные пробы
Лактулоза/Маннит
Проницаемость тонкого кишечника
прямой
24-часовая моча
Bosi et al., 2006 [130]
Teixeira et al., 2012 [90]
Genser et al., 2018 [92]
лактулоза/L-Рамноза
Проницаемость тонкого кишечника
прямой
24-часовая моча
Mooradian et al., 1986 [131]
Wigg et al., 2001 [47]
Wilbrink et al., 2019 [132]
Хром-51-Этилен-диаминтетрауксусная кислота
(51 Cr-EDTA)
Проницаемость всего кишечника
прямой
24-часовая моча
Horton et al., 2012 [133]
Циркулирующие / фекальные маркеры
Дисфункция плотного соединения
косвенный
Сыворотка / Плазма/
Фекалии
Wang et al., 2000 [127]
Moreno-Navarrete et al., 2012 [134]
Zak-Gołąb et al., 2013 [135]
Липополисахарид
 (LPS)
Эндотоксемия
косвенный
Сыворотка / Плазма
Cani et al., 2007 [136]
Damms-Machado et al., 2017 [89]
Липополисахарид-связывающий белок
(LBP)
Измерение с помощью потенциала связывания LPS
косвенный
Сыворотка
Ruiz et al., 2007 [110]
Ahmad et al., 2017 [94]
Genser et al., 2018 [92]
Воспаление кишечника
косвенный
Сыворотка

Уринплазма
Фекалии
Ortega et al., 2012 [121]
Pedersen et al., 2014 [137]
Основные антитела к эндотоксину
Эндотоксемия
косвенный
Плазма
Hawkesworth et al., 2013 [126]
Кишечный жирнокислотный связывающий белок (iFABP)
Ишемия
косвенный
Плазма / Сыворотка
Cox et al., 2017 [109]
Ex Vivo (вне организма)
Транс-эпителиальное
электрическое сопротивление
(TEER)
прямой
Биопсия кишечника
Genser et al., 2018 [92]

Cani et al. был введен термин "метаболическая эндотоксемия", который описывает повышенное системное воздействие бактериальных липополисахаридов (LPS) при ожирении и инсулинорезистентности [89]. Связь между системным бактериальным воспалением и нарушением обмена веществ прослеживается с начала восьмидесятых годов, когда было показано, что сепсис связан с обратимым состоянием инсулинорезистентности [103].

До сих пор большинство исследований, посвященных изучению бактериальной транслокации и метаболических заболеваний, были сосредоточены на измерениях LPS, что привело к большому количеству доказательств. LPS являются компонентами внешней мембраны грамотрицательных бактерий и попадают в циркуляцию в основном после того, как бактерия была нейтрализована. Интересно, что потребление жиров было связано с повышением постпрандиальных LPS, распределенных в циркуляции через образовавшиеся хиломикроны [104], а прямое введение LPS индуцировало системное воспаление и инсулинорезистентность [105]. Мостик между избыточным питанием и системным воспалением был построен, когда было показано, что 8-недельное вмешательство с избыточным питанием приводит к повышенному уровню эндотоксина, сопровождающегося резистентностью к инсулину [106]. Несколько крупных когортных исследований с тех пор сообщили о повышении циркулирующих уровней LPS у пациентов с СД2 ожирением или/и метаболическими заболеваниями [107,108,109]. Измерение LPS-связывающего белка (LBP), который модулирует биологическую активность LPS, было использовано взаимозаменяемо для передачи аналогичного сообщения [110]. Последовательно проводимые вмешательства по снижению веса на примере бариатрической хирургии приводят к улучшению толерантности к глюкозе и общему метаболическому улучшению, а также к снижению веса наряду со значительным снижением уровней LPS и LBP [111,112], что еще больше поддерживает прямую связь между постулируемым бактериально-индуцированным воспалением и метаболическими нарушениями. Несмотря на широкое применение, существует ряд ограничений на использование LPS в качестве маркеров кишечной проницаемости. Они частично связаны с тем фактом, что измерение LPS в качестве суррогатного маркера для транслокации “живых” бактерий является ошибочным из-за необходимости бактериальной смерти/лизиса для высвобождения LPS. Несколько преданалитических проблем, включая отсутствие отбора проб в апирогенной посуде или необходимость предварительной обработки образцов для преодоления низкого восстановления LPS в наиболее широко используемом тесте на лизат Амебоцитов Limulus (LAL), способствовали появлению большого диапазона значений LPS, описанных в литературе [107,113]. Учитывая, что активность LPS активно модулируется связыванием и клиренсом белков, полученных от хозяина [114], становится сомнительным, что измерение LPS после предварительной обработки для преодоления низкого восстановления отражает условия in vivo. Это подтверждается тем фактом, что существует плохая согласованность между эндотоксемией и грамотрицательной бактериемией и что эндотоксемия выявляется менее чем у 50% пациентов с грамотрицательным сепсисом [115].

Бактериальные продукты не являются маркерами бактериальной транслокации как таковой, но их сдвиги неоднократно ассоциировались с концепцией «дырявой кишки» и повышенной проницаемости кишечника, поскольку они играют центральную роль в поддержании кишечного барьера [116] и функции [117]. Интересно, что физиологические количества короткоцепочечных жирных кислот, как было показано, немедленно поддерживают барьер толстой кишки, что было показано через камеры Ussing [118]. Было показано, что бутират, в частности, увеличивает экспрессию белков плотного соединения, таких как окклюдин, клаудин и zonula occludens [119], а также уменьшает бактериальную транслокацию, измеренную с помощью трансэпителиальной резистентности [120], и бактериальную интернализацию с помощью просвечивающей электронной микроскопии через 24 ч в доклинических моделях. Эти данные, сопровождающиеся снижением продуцентов бутирата при некоторых метаболических заболеваниях, как уже упоминалось выше, могут поддержать идею о бактериальных продуктах, отражающих состояние кишечного барьера. Тем не менее, эти измерения были сделаны только со здоровым контролем в качестве точки отсчета, что делает использование бактериальных продуктов для доказательства концепции дырявого кишечника вторичным значением.

Среди других суррогатных параметров сообщается о повышенных концентрациях циркулирующего кальпротектина в СД2, которые были связаны с ожирением, статусом метаболического синдрома, а также инфарктом миокарда, не являясь независимым предиктором сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ) [121]. Кальпротектин - это белок, вырабатываемый нейтрофильными клетками, который в наибольшей степени отражает воспаление кишечника. Также, по-видимому, существует корреляция между уровнем кальпротектина, воспалением и проницаемостью кишечника, хотя это было доказано для синдрома раздраженного кишечника и функциональной боли в животе и может не относиться конкретно к метаболическим заболеваниям [122]. Аналогично кишечный жирнокислотный связывающий белок (IFABP) однозначно локализуется в зрелых энтероцитах тонкой кишки и выбрасывается в кровоток при повреждении слизистой оболочки кишечника [123]. Измерение IFABP в сыворотке крови и моче показало многообещающие результаты в контексте ишемического повреждения кишечника как у животных, так и у людей [123,124,125] и было значительно повышено у пациентов с СД2 [109], что способствовало оценке риска проницаемости, используемой авторами для описания повышенной проницаемости кишечника в их подгруппе СД2.

Такие маркеры, как эндотоксиновые основные антитела (EndoCAb), также были использованы и показали, что они превосходят эндотоксин в одной исследуемой когорте, хотя только IgM-антитела были достоверно различны между худыми субъектами, пациентами с ожирением и СД2 [126]. Принимая во внимание, что не хватает абсолютного порогового значения для этого конкретного метода, а также что кинетика IgM и IgG не совсем понятна, кажется преждевременным рекомендовать его как часть стандартного тестирования.

Другие широко используемые суррогатные маркеры, такие как зонулин, который повышает проницаемость кишечника за счет демонтажа межклеточных кишечных плотных соединений [127], в основном испорчены тем фактом, что коммерчески доступные иммуноферментные анализы ELISA не являются ни чувствительными, ни специфичными для самого зонулина [99].

В нескольких исследованиях было проведено функциональное тестирование проницаемости кишечника с использованием двойных тестов на поглощение сахара. Существуют надежные данные, подтверждающие использование таких тестов [128]. Тест на лактулозу / маннит является наиболее широко используемым тестом и имеет несколько клинических применений в контексте ВЗК или синдрома раздраженного кишечника (СРК). Тест основан на измерении двух неметаболизируемых сахаров, которые выводятся с мочой после приема внутрь. Водорастворимый моносахарид маннит проходит через слизистую оболочку кишечника преимущественно через трансклеточное поглощение, в то время как более крупный дисахарид лактулоза диффундирует парацеллюлярно и обычно сдерживается плотными соединениями. Таким образом, индекс лактулозы/маннитола сильно повышается при кишечном воспалении и сценариях повышенной проницаемости кишечника с рецидивом заболевания, такого как болезнь Крона [129].

Доклинические методы, такие как Ussing-камеры, гистология, электронная микроскопия и метод золотого стандарта измерения трансэпителиального электрического сопротивления [128], ограничены необходимостью биопсии и/или другого инвазивного отбора образцов тканей и поэтому не являются легкодоступными или применимыми в клинических условиях, хотя комбинация методов in и ex vivo доказала свою высокую комплементарность доказательствам тонких нарушений проницаемости кишечника.

Таким образом, грань между повышенной проницаемостью кишечника и бактериальной транслокацией, по-видимому, является туманной, где иногда не наблюдается ни повышенной проницаемости кишечника, ни фактического увеличения бактериальной транслокации под удобным названием «протекающей кишки» или «дырявого кишечника»в области метаболического нарушения, вызванного проницаемостью.

5. Бактериальная транслокация и «зловещий октет» СД2

Бактериальные сигналы могут влиять на системный воспалительный тонус, усиливая местное воспаление в кишечнике, что приводит к широкому распространению воспалительной реакции, достигающей нескольких органов, или потенциально могут изменять местные сигналы в периферических органах, приводя к чрезмерному воспалению и увеличению резистентности к инсулину. В настоящее время признано, что некоторые ткани играют важную роль в возникновении инсулинорезистентности и связанных с ней последствий. В частности, жировая ткань, печень, мышцы, желудочно-кишечный тракт, поджелудочная железа (β- и α-клетки), почки и мозг в совокупности составляют зловещий октет DeFronzo и способствуют развитию непереносимости глюкозы и резистентности к инсулину при СД2 [138]. Учитывая важные терапевтические последствия, нацеленные на каждого игрока, представляется примечательным рассмотреть влияние бактериальной транслокации на конкретные органы.

5.1. Жировая ткань

См. также: Найдены новые бактериальные сигнатуры у людей с диабетом 2 типа и ожирением

Было высказано предположение, что хроническое воспаление жировой ткани является одним из основных факторов ожирения и инсулинорезистентности. Kawano et al. определили толстую кишку как первый орган, который реагирует на высокожировую диету (HFD) и впоследствии вносит свой вклад в воспаление жировой ткани и резистентность к инсулину. HFD приводил к ряду морфологических и иммунологических изменений в толстой кишке, включая повышенную инфильтрацию макрофагов, сопровождающуюся повышенной экспрессией провоспалительных генов, включая TNFa и интерлейкин 1b (IL-1b). Делеция макрофагов, рекрутирующих хемокин CCL2 и его рецептор в нокаутированной мышиной модели, приводила к снижению инфильтрации макрофагов толстой кишки и активации инфламмасом в толстой кишке. Это было связано со снижением воспаления жировой ткани наряду с улучшением толерантности к глюкозе и инсулину по сравнению с мышами дикого типа, хотя и имеющими одинаковую массу тела [139]. Эти результаты свидетельствуют о том, что воспаление толстой кишки приводит к дистанционному контролю воспаления жировой ткани и инсулинорезистентности [140], возможно, с помощью системно высвобождаемых воспалительных цитокинов. Прямые эффекты бактериальных сигналов также наблюдались, хотя в основном в экспериментах на клеточных культурах, и было показано, что прямая стимуляция макрофагов жировой ткани с помощью LPS индуцирует фиброз жировой ткани TLR4-зависимым образом [141] и увеличивает IL-6 и TNF-α, которые могут быть отменены при ингибировании NF-kB [142,143].

5.2. Печень

См. также: Терапевтическое значение кишечного микробиома и пробиотиков у пациентов с НАЖБП

Совокупность работ, связывающих заболевание печени с бактериальной транслокацией, поразительна и была изящно рассмотрена в нескольких работах, посвященных либо стеатогепатиту (НАСГ) [144], либо циррозу печени [145]. Дисфункция кишечника, связанная с повышенной проницаемостью, количественными сдвигами микробиома или СИБР, была связана с инсулинорезистентностью и метаболическими заболеваниями. В дополнение к ассоциациям между микробным разнообразием и НАСГ, LPS, очевидно, увеличиваются в портальном и / или системном кровообращении при множестве хронических заболеваний печени [146]. Повышенное накопление липидов в печени чаще встречается при повышенном потреблении фруктозы, вызывая гипертриглицеридемию, которая может быть частично вызвана повышенным провоспалительным ответом, связанным с кишечной транслокацией LPS. Прием фруктозы приводил к повышению экспрессии печеночного TNF-a и повышению уровня LPS в портальной крови, которые после лечения антибиотиками были обращены вспять [147]. Аналогичным образом, HFD приводила к увеличению плазменных LPS [136], которые, в свою очередь, как было показано, индуцируют образование пенистых клеток [104] и увеличивают активацию NADPH при стеатозе печени, способствуя как атеросклерозу, так и TLR4-опосредованному фиброзу печени [105]. У людей прием фруктозы с пищей приводил к повышению проницаемости кишечника и был связан с началом НАЖБП [106]. Последнее в дальнейшем ассоциировалось с повышением уровня LBP, который тесно коррелировал со степенью поражения печени и экспрессией печеночного TNF-a у пациентов с ожирением [110]. Более интересно, что пероральное лечение пациентов, имеющих как инсулинорезистентность, так и НАСГ с IgG-усиленной фракцией энтеротоксического молозива E. coli (ETEC), приводило к улучшению инсулинорезистентности и общих метаболических маркеров, таких как снижение уровня липидов [148].

Лептин, адипокин, секретируемый преимущественно жировой тканью, усиливает выработку TNF-a в LPS-стимулированных клетках Купфера, и его введение вызывает повышенную LPS-индуцированную печеночную продукцию TNF-a у крыс дикого типа. С другой стороны, TNF-a в печени лептин-дефицитных крыс Цукера не изменялся после стимуляции LPS [149], что еще больше усиливало предполагаемую перекрестную связь жировой ткани с печенью при индуцированном эндотоксемией воспалении и нарушении метаболизма.

5.3. Поджелудочная железа

См. также: Влияние кишечной микробиоты на здоровье поджелудочной железы

Транслокация бактериальных и эндотоксических бактериальных компонентов в поджелудочную железу также была связана с изменением функции этой высоко метаболически активной ткани. В моделях острого панкреатита наблюдалось нарушение слизистой оболочки тонкой кишки, проявляющееся повышением проницаемости слизистой оболочки для флуоресцентных латексных микросфер и повреждением апикальных ворсинок. Интересно, что меченые бактерии из кишечника были прослежены от кишечника к брыжеечным лимфатическим узлам и к поджелудочной железе, что в дальнейшем указывало на воспалительную ось кишечник-поджелудочная железа [150].

Хотя вовлечение поджелудочной железы в СД2 считается строго эндокринной функциональной потерей органа, экзокринная активность поджелудочной железы имеет первостепенное значение для нормальной пищеварительной функции и накопления жира. Продуцируемый энтероцитами Ангиопоэтин-подобный 4 белок (Angptl4) является мощным ингибитором активности кишечной люминальной и панкреатической липопротеиновой липазы (LPL) [151] и ингибируется кишечной микробиотой. Мыши без микробов демонстрируют более высокие уровни Angptl4 и более низкую активность LPL поджелудочной железы, что выражается в снижении накопления жира в жировой ткани. Интересно, что HFD с одновременным введением пробиотических штаммов лактобацилл приводили к снижению жировых отложений наряду с повышением циркулирующих уровней Angptl4, что свидетельствует о значительном вкладе специфической микробной популяции в экспрессию Angptl4 [21]. Эндокринная активность поджелудочной железы также может быть подвержена влиянию микробиотических сигналов. Важным наблюдением при сахарном диабете 1-го типа (СД1) является то, что воспаление β-клеток предшествовало сероконверсии на положительность аутоантител [152]. Небезызвестные диабетические мыши (NOD) были более склонны к раннему началу и увеличению частоты развития диабета, когда их держали в условиях, свободных от микробов [153]. Это сопровождалось повышением уровня цитокинов, способствующих развитию воспалительного состояния [154].

Прямая модуляция функции клеток поджелудочной железы в основном наблюдалась в экспериментальных моделях, где LPS нарушали экспрессию гена инсулина через TLR4-зависимую сигнализацию NF-kB [155].

5.4. Кишка

Кишечник играет ключевую роль в СД2, и терапевтические подходы, основанные на кишечных механизмах, показали очень убедительные результаты, связанные не только с потерей веса, но и с общим сердечно-сосудистым здоровьем [156]. Кишечник вносит свой вклад в восприятие энергетического и питательного статуса и связывается с мозгом через нейрональные пути и эндокринные молекулы для регулирования энергетического гомеостаза [157]. Кроме того, кишечник содержит энтероэндокринные активные клетки (L-клетки). Эти клетки продуцируют и секретируют GLP-1, GLP-2 и пептид YY (PYY), которые способствуют контролю аппетита и регулируют кишечный транзит, а также пролиферацию β-клеток и секрецию инсулина в поджелудочной железе [158]. Хотя у мышей без микробов уровень GLP-1 выше, это не было связано с улучшением толерантности к глюкозе или секреции инсулина. Учитывая, что самая высокая плотность экспрессирующих GLP-1 L-клеток находится в толстой кишке [159] и что питательные вещества достигают толстой кишки гораздо позже, чем происходит пик инсулина, вполне вероятно, что толстокишечный GLP-1 имеет другую функцию. В частности, было показано, что западная диета у мышей без микробов нормализует уровень GLP-1 и ускоряет кишечный транзит, подчеркивая роль GLP-1 в энергетическом зондировании, кишечном транзите и, следовательно, энергетической эксплуатации тонкой кишки [160], которая может регулироваться кишечной микробиотой. Кроме того, кишечные бактерии способствуют выработке вторичных желчных кислот [161], которые, как было показано, сигнализируют через L-клетки-экспрессированный TGR5 в кишечнике об увеличении секреции GLP-1 [162]. Отведение желчи в подвздошную кишку (как показано в исследовании Roux-en-Y-gastric bypass) приводило к независимому от веса улучшению гликемии, сопутствующему повышению уровня GLP-1, а также уровня Akkermansia muciniphila в кишечнике [163].

Хотя агонисты рецептора GLP-1 демонстрируют многообещающие эффекты для здоровья при СД2, у некоторых пациентов была выявлена ​​специфическая недостаточность ответа, что свидетельствует о резистентности к GLP-1 неясного происхождения. Grasset et al. идентифицировали набор бактерий в подвздошной кишке (Clostridiales, Bacteroidales, Burkholderiales и TM7), которые нарушали активированную GLP-1 кишечно-мозговую ось, влияя на опорожнение желудка и секрецию инсулина [164]. Более того, лечение субъектов с инсулинорезистентностью и НАСГ с помощью IgG-обогащенной фракции молозива ETEC улучшало секрецию инсулина во время орального теста на толерантность к глюкозе (OGTT) зависимым от GLP-1 образом и снижало уровни гликированного гемоглобина HbA1c и липидные профили при одновременном повышении уровней адипонектина [148 ].

В другом исследовании микробиологически выведенный метаболит триптофана индол привел к увеличению продукции GLP-1, которая прекратилась после продолжительного воздействия метаболита, поддерживая роль микробиома в модулировании функции L-клеток и, следовательно, впоследствии связывая реакции хозяина с окружающей средой [165]. С другой стороны, было показано, что GLP-2 улучшает функцию эпителия кишечника путем улучшения барьерной функции и увеличения регенерации эпителиальных клеток [166]. Впоследствии агонисты GLP-2 были использованы для увеличения поверхности резорбции (всасывания) в таких условиях, как синдром короткой кишки, где они широко улучшают потребление энергии и симптомы у больных [167]. Пребиотическая обработка мышей ob / ob снижала уровни LPS и улучшала кишечный барьер, что было дополнительно связано с увеличением Bifidobacteria и Lactobacillus и было показано, что они являются GLP-2-зависимыми [168]. Однако связь между микробиотой и толерантностью к глюкозе не является односторонней. Thaiss et al. показали, что гипергликемия повышает проницаемость кишечника за счет глюкотоксичности, изменяя целостность плотных контактов, и приводит к притоку микробных продуктов в системное кровообращение и усилению диссеминации кишечной инфекции, что приводит к гипергликемии circulus vitiosus, нарушению кишечного барьера и воспалению [169].

5.5. Мышцы

В среднем человеческое тело состоит примерно на 42% и 36% из мышц у мужчин и женщин соответственно. Что еще более важно, инсулинорезистентность в скелетной мышце считается первичным повреждением при СД3, наблюдаемым за десятилетия до того, как были отмечены гипергликемия и дисфункция β-клеток [170]. Субклиническое воспаление при ожирении было связано с ранней инсулинорезистентностью, вызванной лептином [149], повышением уровня TNF-α и последующим снижением сигнальной активности субстрата 1 рецептора инсулина (IRS-1) и активности тирозинкиназы [171]. Поэтому вполне возможно, что изменения в микробиоме и последующее воспаление могут прямо или косвенно влиять на чувствительность мышц к инсулину. Интересно, что ранняя эндотоксемия в условиях инфекции была связана с повышенной чувствительностью к инсулину, связанной с повышенным поглощением глюкозы в мышцах, что способствовало наблюдаемой гипогликемии при раннем сепсисе [172]. При прогрессировании заболевания у больных сепсисом гипергликемия, обусловленная повышенной инсулинорезистентностью, становится общей чертой [173], а также наблюдаются связи между гипергликемией и неблагоприятными исходами при сепсисе [174]. Гипергликемия при эндотоксемии частично обусловлена инсулинорезистентностью, что отражается снижением скорости утилизации глюкозы, но также является следствием повышенного истощения гликогена в скелетных мышцах и печени и снижения синтеза гликогена и активности гликогенсинтазы [175]. Длительные периоды эндотоксемии характеризуются снижением утилизации глюкозы, связанным с нарушением неокислительной утилизации глюкозы, а также повышением уровня глюкозы и гормонов роста [173], которые известны своими инсулин-антагонистическими эффектами [176,177]. Лечение LPS индуцировало воспаление через повышенную экспрессию цитокинов, таких как IL-6, TNF-a, IL-1b и PAI-1 в жировой ткани, печени, а также мышцах, что впоследствии снижало действие мышечного инсулина в HFD-питании [136], а также в мышах дикого типа [178] и миотрубках человека [179]. Кроме того, это было связано со снижением окислительной способности [180], а также с зависимой от рецептора GLP-1 модуляцией метаболизма глюкозы [181]. Напротив, мутация TLR4 отменяла способность LPS стимулировать те же самые цитокины, указывая на ключевую роль сигнального пути TLR4 [178,180]. Это дополнительно подтверждается наблюдениями за повышенной экспрессией TLR4 в скелетно-мышечной ткани у лиц с ожирением и СД2 [180,182]. Повышенные уровни LPS и LBP в плазме крови у пациентов с ожирением и СД2 отрицательно коррелировали с чувствительностью мышц к инсулину [179], а также снижением частоты сердечных заболеваний и СД2 у пациентов с полиморфизмом гена TLR4 [141,183].

5.6. Мозг и нервная система

См. также:  Влияние кишечной микрофлоры на функции мозга

Повышенное распознавание предполагаемой оси кишечник-мозг, частично модулируемой кишечным микробиомом, и ее связей с метаболическими, нейродегенеративными [184], функциональными расстройствами кишечника [185], а также психическими расстройствами [186] привело к открытию нескольких путей коммуникации, имеющих отношение к взаимодействию между интерфейсом хозяин–окружающая среда и нашей центральной нервной системой. Соединительные пути включают в себя сигнализацию гормонов кишечника для модуляции аппетита и моторики кишечника, метаболизм триптофана и сигнализацию блуждающего нерва, а также эффекты SCFAs на несколько тканей, включая жировую ткань, чтобы регулировать секрецию цитокинов с центральными регуляторными эффектами. Кроме того, было высказано предположение, что микробиом кишечника влияет на поведение, включая питание, но также и кишечное воспаление, приводящее к ожирению, все из которых были подробно рассмотрены в других работах [187]. Микробиом кишечника доказал свою незаменимость для развития кишечной нервной системы, регулируя выработку серотонина и метаболизм триптофана, а также модулируя 5-HT4R-специфическую сигнализацию. Нейрональный 5-гидрокситриптофан, кроме того, действует как супрессор воспаления в слизистой оболочке кишечника [188], в то время как активация 5-НТ4Р аналогично была показана для уменьшения воспаления у мышей с колитом [189], предполагая связь между кишечной микробиотой, кишечной нервной системой, воспалением и последующей бактериальной транслокацией. Заболевания, продиктованные центральной серотонинергической активностью, возникают позже и связаны со снижением стабильности и разнообразия микробиома кишечника. Было высказано предположение, что эти эффекты связаны с кинурениновым путем, приводящим к снижению доступности триптофана для центрального синтеза серотонина [190]. Взаимосвязь психики и метаболизма была изящно продемонстрирована в исследовании, где микробиота от субъектов с серьезными депрессивными расстройствами была перенесена в мышей без микробов. Эти мыши демонстрировали не только депрессивный фенотип, но и измененные микробные метаболические сети, а также метаболизм гиппокампа, характеризующийся нарушенным углеводным и аминокислотным обменом. Эти результаты предполагают опосредованное воздействие микробиоты на центральный и периферический метаболизм с целью индуцирования депрессивного поведения [191]. Было также показано, что блуждающая нервная система участвует в модуляции обмена веществ между кишечником и мозгом. HFD у мышей увеличивал выработку микробного ацетата в кишечнике, приводя к усилению стимуляции блуждающего нерва, стимулируя стимулированный глюкозой инсулиновый ответ и повышенную секрецию грелина, что приводило к петле патологической обратной связи гиперфагии и ожирения [192]. Кроме того, использование искусственных подсластителей, таких как сахарин, было связано с развитием СД2 и ожирения, частично через индукцию композиционных и функциональных сдвигов кишечной микробиоты у мышей, которые были связаны с нарушением продукции и секреции GLP-1 и нарушением толерантности к глюкозе [ 193], а также с повышенным привыканием к сладкому вкусу у детей [194].  И наоборот, было высказано предположение, что изменения в микробиоме кишечника, вызванные пребиотической обработкой, усиливают секрецию GLP-1 и PYY [195]. Было показано, что влияние агониста рецептора GLP1 на секрецию инсулина, опорожнение желудка и последующее улучшение гликемии зависит от активации блуждающего нерва и рекрутирования оси кишечник–мозг [196]. Появление двунаправленной связи между гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой осью (HPA axis) и кишечником через повышенную проницаемость также подчеркивает значимость стресса, кишечной проницаемости и воспаления в регуляции метаболизма хозяина и его здоровья [197].

6. Бактериальное присутствие в отдаленных тканях

Хотя в отношении микробиома кишечника было выдвинуто самое большое количество доказательств, многие ткани содержат адаптированные микробные консорциумы, которые в конечном итоге становятся доступными с помощью культурально-независимых методов. В то время как некоторые исследования были сосредоточены на суррогатных параметрах или доказательствах наличия бактериальных компонентов в циркуляции, чтобы связать проницаемость кишечника с метаболическим заболеванием, существует мало исследований, изучающих присутствие бактериальных компонентов или бактерий в метаболически активных тканях, их предполагаемый вклад в изменения микроокружения и их связь с дисфункцией тканей и местным воспалением. Кроме того, мало что известно о тканевой селективности бактерий, их источнике происхождения, о том, живы ли они и занимают ли соответствующую экологическую нишу, а также о том, существуют ли специфические для болезни внекишечные бактериальные сигнатуры (табл.2).

Таблица 2. Исследования, подтверждающие наличие бактерий в удаленных органах и нарушение обмена веществ.

Ref.
Изучаемая популяция
Ткань
организма
Метод обнаружения
Полученные данные
Недостатки

200
3280; 3149 без диабета, 131 с инцидентным диабетом
Кровь
Концентрация гена 16S рРНК, пиросеквенирование
Концентрация 16S несколько выше при сахарном диабете (0,13 против 0,15, Р = 0,04);
Отрегулированный или инцидентный диабет для 1 SD 16S: 1,35 [1,1–1,6], p = 0,002;
Протеобактерии доминантный тип
Не соответствукт по полу, возрасту;
Размер группы с инцидентным диабетом невелик, отрицательный контроль не зарегистрирован, ДНК была высушена на воздухе

201
3936, с 3, 6 и 9 годами наблюдения (73 сердечно-сосудистых события)
Кровь
Количественная оценка гена 16S рРНК
Концентрация протеобактерий положительно коррелировала с началом сердечно-сосудистых событий (OR 1.56 [1.1–2.2], p = 0.007)
Количественная оценка всех бактерий (Eubac) была ниже по сравнению с протеобактериями (Probac), тертили распределены неравномерно, отрицательных контролей не зарегистрировано, ДНК была высушена на воздухе

209
Пациенты сгруппированы по индексу массы тела (ИМТ)
Стромально-сосудистая фракция жировой ткани
Пиросеквенирование гена 16S рРНК
Переход от Firmicutes к Proteobacteria с увеличением ИМТ, Ralstonia был связан с ИМТ
Рисунок с ранее неопубликованными данными в обзорной статье, методы отсутствуют
202
100, 50 с СД2, 50 контрольных субъектов
Кровь, фекальные образцы
Целевая амплификация гена 16S рРНК с использованием Yakult Intestinal Flora-SCAN с праймерами, специфичными для группы, рода и вида
Кишечные бактерии, ассоциированные с СД2, обнаруженные в образцах фекалий (например, лактобациллы), были обнаружены в значительном количестве. Более высокие уровни в крови испытуемых с СД2 (28% против 4%, р < 0,01)
Нет данных о секвенировании, систематическая ошибка из-за выбора праймеров, отрицательных контролей не сообщалось

111
58 пациентов, перенесших бариатрическую операцию и 3, 6 и 12-месячное наблюдение
Кровь
Количественная оценка гена 16S рРНК,
Измерение LPS (Limulus amoeboyte lysate (LAL)-тест)
Скорость транслокации в исходном состоянии: 32,8%;
После наблюдения: 13,8% (3 месяца), 1,8% (6 месяцев), 5,2% (12 месяцев)
Последующее наблюдение не делает различий между хирургической процедурой (Roux-en-Y-желудочное шунтирование (RYGB) или рукавная резекция желудка (SG)), нет контрольной группы, нет сообщений о негативном контроле

203
30 здоровых субъектов
Цельная кровь, охристый слой, эритроциты, плазма
Количественная оценка гена 16S рРНК и секвенирование области V3-V4 с помощью MiSeq
Большинство бактерий крови находится в охристой оболочке (93,7%), за ней следуют эритроциты (6,2%) и плазма (0,1%);
Доминирующими видами являются протеобактерии (~80%), актинобактерии, фирмикуты, бакероидеты
Малый размер когорты;
Никаких отрицательных контрольных данных не поступало

204
Когорта Discovery с 50 пациентами и когорта валидации с 71 пациентом, все тучные, но с различными стадиями фиброза печени
Кровь
Количественная оценка гена 16S рРНК и секвенирование области V3-V4 с помощью MiSeq
Количество бактериальной ДНК увеличивается при фиброзе печени;
Актинобактерии уменьшаются, а протеобактерии увеличиваются при фиброзе печени;
Общие доминантные типы, о которых сообщалось, были Протеобактериями и Актинобактериями, ассоциация между количеством и фиброзом печени, но не бактериальная сигнатура таксонов может быть воспроизведена в когорте валидации
16S метагеномное секвенирование стула проводилось с использованием различных областей (V1-V3) и платформы секвенирования (454 FLX), отрицательный контроль не регистрировался, ткани в когортах отличались (охристый слой против цельной крови) + большие различия в количественном определении (652,6 против 3,1 копий/мкл)

213
18 с острым коронарным синдромом (ACS), 16 со стабильной стенокардией (SA) и 13 контрольных пациентов, перенесших митральную недостаточность
Эпикардиальная жировая ткань
Амплификация генов 16S рРНК (V1-V3) и секвенирование (n = 3 в группе) на платформе GS junior
Преобладающие виды в ACS: Cyanobacteria Streptophyta и Proteobacteria Rickettsiale, в SA - Proteobacteria Moracellaceae и Pseudomonas
Никакого технического негативного контроля, только несколько последовательных образцов

212
12 пациентов
Брыжеечно-висцеральная жировая ткань
Денатурирующий градиентный гель электрофорез и секвенирование по Сэнгеру
Бактерии были обнаружены в брыжеечной ткани; актинобактерии являются доминирующими грамположительными, а протеобактерии Ralstonia грамотрицательными бактериями.
Фекальные R. picetti увеличилась в СД2
Небольшой размер выборки и не самый современный метод вводит смещение в сообщаемые бактерии (клонирование и секвенирование Сэнгера вместо секвенирования ампликона следующего поколения)

205
7 пациентов с декомпенси-рованным циррозом печени
Центральная, печеночная, периферическая и портальная венозная кровь (лейкоцитарная оболочка)
16S секвенирование рРНК
Из 4 типов доминировали Proteobacteria и Actinobacteria;
Состав не различался между компартментами, Pelomonas, Rahnella среди других родов положительно коррелировали с маркерами воспаления, Esherchica и Salmonella отрицательно
Сообщается об ограниченных методах из-за формата (Letter), небольшого размера выборки, без контрольной группы

214
40 пациентов с ожирением (20 без СД2, 20 с СД2)
Печень, кровь, жировая ткань
Количественное определение и секвенирование рРНК 16S (V3-4)
Бактериальная ДНК присутствует в жировой ткани и печени;
Наибольшие количества наблюдались в печени и Сальниковой жировой ткани, наибольшее разнообразие - в брыжеечной жировой ткани;
доминирующими типами были протеобактерии и фирмикуты
Хотя сильной стороной являются отрицательные контроли, становится неясно, как они были проанализированы, клинические данные сообщаются, но не включаются в анализ

215
75 пациентов с ожирением (33 с СД2, 42 без СД2)
Сальниковая, брыжеечная, подкожная жировая клетчатка, кровь
Количественная оценка и секвенирование 16S рРНК (V4-5);
Катализированное осаждение репортера - флуоресцентная гибридизация in situ (CARD-FISH);
Заражение бактериальной ДНК в иммортализованных преадипоцитах человека
Бактериальная ДНК присутствует во всех исследованных депо жировой ткани, а также в крови, причем различия между тканями зависят от общего воспаления хозяина и инсулинорезистентности. Наибольшее количество бактериальной ДНК было обнаружено в крови. Количество бактерий было связано с инфильтрацией макрофагов и экспрессией маркеров воспаления в жировой ткани. Живые бактериальные клетки были обнаружены в жировой ткани через CARD-FISH
Отсутствие включения постных субъектов

В связи с этим в ограниченном числе исследований было изучено наличие и состав бактериальной ДНК в связи с ее связью с метаболическим риском или заболеванием в нескольких тканях. В то время как доказательства присутствия бактерий в крови даже здоровых людей накапливаются [198,199], доказательства присутствия бактерий в других тканях, таких как печень, мышцы или жировые депо, были спорными.

Первое исследование, сообщающее о связи между циркуляторной бактериальной нагрузкой и метаболическими заболеваниями, было опубликовано в 2011 году. В когорте из 3280 человек, наблюдавшихся в течение 9 лет, концентрация гена 16S рРНК была значительно повышена у пациентов, у которых со временем развился СД2 [200], и была увеличена у пациентов с абдоминальным ожирением при последующем наблюдении. Бактериальная нагрузка была преимущественно связана с протеобактериями [200], что являлось независимым фактором риска развития сердечно-сосудистых заболеваний при последующем наблюдении [201]. Кроме того, риск развития СД2 был связан со специфическими таксонами, причем бактероиды (Bacteroides), как было установлено, защищают от СД2, а Седиминибактерии (Sediminibacterium), как было установлено, повышают риск развития СД2 [201]. Кроме того, явный СД2 был связан с более высокими показателями обнаружения бактериальной ДНК в крови [202], и субъекты с бактериальной транслокацией, основанной на qPCR-обнаружении, были менее склонны испытывать разрешение СД2 или значительное улучшение инсулинорезистентности и воспаления, несмотря на значительные потери после бариатрической хирургии [111]. У пациентов с циррозом печени в циркулирующем бактериальном составе аналогично доминировали протеобактерии, что в дальнейшем перекликается с данными у здоровых пациентов и пациентов с фиброзом печени [203,204] и ассоциируется с уровнем циркулирующих воспалительных цитокинов, связывающих циркулирующие бактерии с системным воспалением. Кроме того, бактериальный состав был компартмент-специфичен (центральная, периферическая, печеночная и портальная венозная кровь), что подтверждает представление о тканеспецифической компартментализации [205].

Доказательства наличия бактерий в других тканях, связанных со «зловещим октетом», практически отсутствовали до недавнего времени. Существует большое количество доказательств бактериальных инфекций поджелудочной железы при остром панкреатите, но нет данных, подтверждающих заражение поджелудочной железы без острого воспаления. Исключением являются недавние доказательства наличия бактерий полости рта при внутрипротоковых папиллярных слизистых новообразованиях (IPMNs), предшествующих инвазивному раку поджелудочной железы [206]. Понимание влияния окружающей среды (кишечника) на жировую ткань, метаболически и воспалительно активный орган и резервуар липидов, приобретает все большее значение, что подчеркивается присутствием загрязняющих веществ окружающей среды [207,208]. Первое доказательство трансмукозального прохождения бактерий было предоставлено Amar et al., который мог локализовать кишечную кишечную палочку E. coli в брыжеечной ткани жировой ткани мышей на диете с высоким содержанием жиров. Точно так же Burcelin et al. подтвердили наличие бактериальной ДНК в жировой ткани человека [209]. В результате несколько исследовательских групп смогли подтвердить эти результаты [210], особенно у людей. В 2016 году Zulian et al. наблюдали бактериальные ПЦР-продукты в изолированных зрелых адипоцитах из жировой ткани человека, но секвенирование показало, что эти продукты относятся только к Clostridium histolyticum, которая служит источником коллагеназы, используемой для выделения зрелых адипоцитов [211]. Эксперименты по культивированию для подтверждения этих результатов оставались отрицательными. Напротив, через год после этого, бактериальная ДНК была обнаружена в брыжеечной жировой ткани 12 пациентов с ожирением, принадлежащая в основном к Ralstonia [212]. Кроме того, бактериальная ДНК была обнаружена в эпикардиальной жировой ткани у пациентов с острым коронарным синдромом и стабильной стенокардией, тогда как у пациентов с изолированной митральной недостаточностью ее не было обнаружено [213]. Авторы связывают ишемическую болезнь сердца с повышенной восприимчивостью эпикардиальной жировой ткани к бактериальной колонизации и активации инфламмасом.

Отсутствие репрезентативного негативного контроля в этих конкретных исследованиях является ахиллесовой пятой всех исследований, направленных на поиск компартмент-специфических бактериальных сигнатур в тканях человека, где ожидается незначительное или очень малое количество бактериальной ДНК.

Совсем недавно, Anhê, Jensen et al. опубликовали данные, сравнивающие бактериальный состав и нагрузку на печень, подкожную, висцеральную и брыжеечную жировую ткани, а также образцы плазмы крови. Они отметили самое высокое содержание бактериальной ДНК в образцах висцеральной жировой ткани и печени, в то время как образцы подкожной и брыжеечной жировой ткани имели аналогичное снижение количества бактериальной ДНК. Образцы плазмы не содержали значительно больше бактериальной ДНК, чем отрицательный контроль. Авторы смогли выделить преимущественную компартментализацию восьми специфических родов в жировой ткани, в то время как образцы плазмы различались по двум тканеспецифическим родам. Интересно, что брыжеечная жировая ткань демонстрировала выраженные таксономические различия по сравнению с другими жировыми депо и увеличенное относительное обилие кишечных колонизаторов, что согласуется с естественным анатомическим маршрутом предполагаемой оси кишечник–печень. В то время как между субъектами с СД2 и без СД2 не было обнаружено различий в бактериальной нагрузке внутри тканей, субъекты без СД2 демонстрировали значительно увеличенное бактериальное разнообразие в бактериальной сигнатуре брыжеечной жировой ткани, указывая на связь между тканеспецифической бактериальной сигнатурой и толерантностью к глюкозе, аналогичную наблюдениям микробного разнообразия в исследованиях микробиома кишечника. Специфической силой этого исследования является широкое включение отрицательных контролей на каждом этапе преданалитической и экспериментальной процедуры, учитывающей загрязнение операционного поля при сборе тканей, загрязнение окружающей среды во время манипуляций с тканями, включая пробы воздуха из окружающей среды и контроль мазков для используемых поверхностей, а также отрицательные контроли для экстракции ДНК, амплификации и секвенирования, что делает его одним из первых исследований, представляющих осведомленные о загрязнении доказательства тканеспецифической бактериальной компартментализации с внекишечной микробной сигнатурой СД2, которая не зависела от ожирения [214]. Эти данные могут быть дополнительно расширены недавно опубликованными данными нашей группы, где нам удалось обнаружить живые бактерии, переносимые жировой тканью, с помощью катализируемого репортерного осаждения (CARD) - флуоресцентной гибридизации in situ (FISH). Кроме того, мы количественно определили и секвенировали содержание гена 16S рРНК у 75 пациентов с ожирением и с СД2 или без него и смогли показать, что как количество бактерий, так и таксономия были связаны с маркерами воспаления и инсулинорезистентности. Это было дополнительно подтверждено функциональными тестами в иммортализованных преадипоцитах подкожной клетчатки человека, где заражение бактериальной ДНК приводило к зависимой от концентрации бактериальной ДНК стимуляции TNF-a и интерлейкина 6 (IL-6) [215].

Свидетельства в этой области не обошлись без споров. Недавно Schierwagen et al. опубликовал ответное письмо, в котором отмечаются важные проблемы, которые необходимо решать при работе с образцами низкомикробной биомассы [216]. Помимо тех, которые указаны в письме, включая низкое количество бактериальной ДНК, бактериальное загрязнение окружающей среды и используемого материала, а также высокое количество ингибиторов ПЦР в образцах человека, мы считаем, что исследования должны выходить за рамки экспериментального бактериального сокращения и контроля, чтобы включать строгие биоинформационные шаги для обработки загрязняющих оперативных таксономических единиц и таксонов в последующих анализах. Несмотря на то, что жюри покажет, как лучше всего решить эту проблему, некоторые предложения сообщества включали, среди прочего, полное исключение таксонов, наблюдаемых в отрицательном контроле (на уровне оперативных таксономических единиц (OTU)), что привело к значительному снижению таксонов, возможно, биологически [217], но новые более изящные методы, предполагающие распределение таксонов в отрицательном контроле по частоте или распространенности, стали жизнеспособными, более умеренными альтернативами [218]. В целом важность сокращения загрязнения и борьбы с ним трудно переоценить. Соответствующий вычислительный подход к биоинформационному контролю загрязнения сильно зависит от взятой пробы окружающей среды. Растущая потребность в оценке вычислительных подходов перед тестированием может быть осуществлена с использованием макетных микробных сообществ в серии разбавления. Действительно, существует все больше свидетельств необходимости такого рода контроля загрязнения [216,217,219,220].

7. Выводы

Несколько публикаций со сходящимися линиями доказательств подтверждают увеличение кишечной проницаемости и бактериальной транслокации как виновников в развитии метаболического заболевания. Эти данные связывают ожирение и СД2 с измененными качественными и количественными состояниями микробиома кишечника, повышенной проницаемостью и последующим локальным воспалением в метаболически активных удаленных органах, а также системным воспалением, объясняющим повышенную системную резистентность к инсулину. Однако в ближайшем будущем эта область исследований должна выйти за рамки ассоциативных исследований в сторону функциональных подходов, чтобы понять возможные направления и задействованные механизмы. Кроме того, существует необходимость разработки гипотез в доклинических и клинических условиях, включая интервенционные исследования, которые активно модулируют кишечный микробиом и кишечный барьер, чтобы установить значимость кишечной проницаемости для метаболизма человека. Причиной этого является то, что изменения в микробиоме кишечника, а также кишечная проницаемость могут привести к воспалению, которое само по себе может модулировать эти две соседние оси, что делает установление четкой последовательности событий почти неуправляемым.

Помимо бактерий, кишечник также заселен другими организмами, такими как археи, дрожжи и грибы, а также вирусами, фагами, которые могут вносить аналогичный вклад в взаимодействие микроорганизмов–хозяев [221,222,223]. Преобладающей проблемой в современных исследованиях является отсутствие стандартизации в метагеномных процедурах, что делает быстрые крупные фундаментальные прорывы маловероятными, но весьма оправданными при исследовании треугольника кишечного микробиома, кишечной проницаемости и метаболических заболеваний.

Кроме того, существует необходимость в определении «бактериальной транслокации»: в то время как некоторые авторы приравнивают повышенную проницаемость кишечника к бактериальной транслокации, другие используют ненадежные суррогатные параметры, которые отражают повышенную проницаемость для бактериальных продуктов, таких как LPS или маркеры хозяина, обусловливающие возможную реакцию на бактериальные продукты. Все они в значительной степени зависят от здоровых людей в качестве ориентира, что делает невозможной передачу абсолютных значений и состояний здоровья и болезней, что препятствует стандартизации определения «дырявой кишки» или бактериальной транслокации.

В этом смысле присутствие бактерий в циркуляции и в метаболически активных органах должны быть наиболее прямым доказательством бактериальной транслокации. Несмотря на то, что объем работ в этой области исследований неуклонно растет, а некоторые работы рисуют целостную картину, она не обошлась без критики, особенно в свете полемики вокруг наличия микробиома плаценты [219]. Эта критика основана на нескольких недостатках во многих исследованиях, которые включают отсутствие аналитического контроля для преодоления загрязнения и нарративного подхода, что мало способствует выяснению роли тканевой микробиоты в метаболических заболеваниях и разработке механистических гипотез и экспериментальных работ для проверки основных путей. С этой целью мы рекомендуем тщательные подходы, включая экспериментальные проекты, учитывающие загрязнение, технические погрешности и ошибки, а также стандартизацию аналитических подходов, включающих вычислительную оценку и контроль загрязняющих веществ [217]. Это включает в себя контроль за загрязнением предварительного уровня, а также за загрязнением, возникающим в результате дальнейшей последующей экспериментальной работы [217].

Последние разработки, включая мультитехнологические подходы [224] и более поздние подходы, основанные на контаминантах [214,217] для доказательства существования внекишечных бактерий и их связи с метаболизмом, указывают на тот факт, что нельзя просто отрицать существование тканеспецифичных бактерий.

В этой связи потенциал, присущий этой области, поддерживает скоординированные усилия по пересмотру многих концепций, представленных в рамках настоящего обзора. Цель состояла бы в том, чтобы инициировать четкие, всеобъемлющие и детализированные подходы, отражающие наше время и огромное развитие, достигнутое в этой области исследований, с тем чтобы установить клиническое значение этих концепций и использовать их терапевтический и профилактический потенциал.

Дополнительно по теме см.: Найдены новые бактериальные сигнатуры у людей с диабетом 2 типа и ожирением

Литература

  1. Manichanh, C.; Borruel, N.; Casellas, F.; Guarner, F. The gut microbiota in IBD. Nat. Rev. Gastroenterol. Hepatol. 2012, 9, 599–608. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  2. Kelly, J.R.; Kennedy, P.J.; Cryan, J.F.; Dinan, T.G.; Clarke, G.; Hyland, N.P. Breaking down the barriers: The gut microbiome, intestinal permeability and stress-related psychiatric disorders. Front. Cell. Neurosci. 2015, 9. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  3. Bäckhed, F. Programming of host metabolism by the gut microbiota. Ann. Nutr. Metab. 2011, 58 (Suppl. 2), 44–52. [Google Scholar]
  4. Cavalier-Smith, T.; Brasier, M.; Embley, T.M. Introduction: How and when did microbes change the world? Philos. Trans. R. Soc. B Biol. Sci. 2006, 361, 845–850. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  5. Qin, J.; Li, R.; Raes, J.; Arumugam, M.; Burgdorf, K.S.; Manichanh, C.; Nielsen, T.; Pons, N.; Levenez, F.; Yamada, T.; et al. A human gut microbial gene catalogue established by metagenomic sequencing. Nature 2010, 464, 59–65. [Google Scholar] [CrossRef]
  6. Koppel, N.; Rekdal, V.M.; Balskus, E.P. Chemical transformation of xenobiotics by the human gut microbiota. Science 2017, 356. [Google Scholar] [CrossRef]
  7. Sommer, F.; Bäckhed, F. The gut microbiota—Masters of host development and physiology. Nat. Rev. Microbiol. 2013, 11, 227–238. [Google Scholar] [CrossRef]
  8. Berg, R.D.; Garlington, A.W. Translocation of certain indigenous bacteria from the gastrointestinal tract to the mesenteric lymph nodes and other organs in a gnotobiotic mouse model. Infect. Immun. 1979, 23, 403–411. [Google Scholar] [CrossRef]
  9. Peterson, J.; Garges, S.; Giovanni, M.; McInnes, P.; Wang, L.; Schloss, J.A.; Bonazzi, V.; McEwen, J.E.; Wetterstrand, K.A.; Deal, C.; et al. The NIH Human Microbiome Project. Genome Res. 2009, 19, 2317–2323. [Google Scholar]
  10. Albenberg, L.G.; Wu, G.D. Diet and the Intestinal Microbiome: Associations, Functions, and Implications for Health and Disease. Gastroenterology 2014, 146, 1564–1572. [Google Scholar] [CrossRef]
  11. Duda-Chodak, A.; Tarko, T.; Satora, P.; Sroka, P. Interaction of dietary compounds, especially polyphenols, with the intestinal microbiota: A review. Eur. J. Nutr. 2015, 54, 325–341. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  12. Paul, B.; Barnes, S.; Demark-Wahnefried, W.; Morrow, C.; Salvador, C.; Skibola, C.; Tollefsbol, T.O. Influences of diet and the gut microbiome on epigenetic modulation in cancer and other diseases. Clin. Epigenet. 2015, 7, 112. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  13. The Gut Microbiome, Diet, and Links to Cardiometabolic and Chronic Disorders. Abstract. Europe PMC. Available online: https://europepmc.org/article/med/26616538 (accessed on 14 March 2020).
  14. Turnbaugh, P.J.; Gordon, J.I. The core gut microbiome, energy balance and obesity. J. Physiol. 2009, 587, 4153–4158. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  15. Slingerland, A.E.; Schwabkey, Z.; Wiesnoski, D.H.; Jenq, R.R. Clinical Evidence for the Microbiome in Inflammatory Diseases. Front. Immunol. 2017, 8. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  16. Arora, T.; Bäckhed, F. The gut microbiota and metabolic disease: Current understanding and future perspectives. J. Intern. Med. 2016, 280, 339–349. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  17. Cani, P.D.; Plovier, H.; Van Hul, M.; Geurts, L.; Delzenne, N.M.; Druart, C.; Everard, A. Endocannabinoids--at the crossroads between the gut microbiota and host metabolism. Nat. Rev. Endocrinol. 2016, 12, 133–143. [Google Scholar] [CrossRef]
  18. Tang, W.H.W.; Kitai, T.; Hazen, S.L. Gut Microbiota in Cardiovascular Health and Disease. Circ. Res. 2017, 120, 1183–1196. [Google Scholar] [CrossRef]
  19. Schroeder, B.O.; Bäckhed, F. Signals from the gut microbiota to distant organs in physiology and disease. Nat. Med. 2016, 22, 1079–1089. [Google Scholar] [CrossRef]
  20. Deschasaux, M.; Bouter, K.E.; Prodan, A.; Levin, E.; Groen, A.K.; Herrema, H.; Tremaroli, V.; Bakker, G.J.; Attaye, I.; Pinto-Sietsma, S.-J.; et al. Depicting the composition of gut microbiota in a population with varied ethnic origins but shared geography. Nat. Med. 2018, 24, 1526–1531. [Google Scholar] [CrossRef]
  21. Bäckhed, F.; Ding, H.; Wang, T.; Hooper, L.V.; Koh, G.Y.; Nagy, A.; Semenkovich, C.F.; Gordon, J.I. The gut microbiota as an environmental factor that regulates fat storage. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2004, 101, 15718–15723. [Google Scholar] [CrossRef]
  22. Bäckhed, F.; Manchester, J.K.; Semenkovich, C.F.; Gordon, J.I. Mechanisms underlying the resistance to diet-induced obesity in germ-free mice. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2007, 104, 979–984. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  23. Schwiertz, A.; Taras, D.; Schäfer, K.; Beijer, S.; Bos, N.A.; Donus, C.; Hardt, P.D. Microbiota and SCFA in lean and overweight healthy subjects. Obesity 2010, 18, 190–195. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  24. Ridaura, V.K.; Faith, J.J.; Rey, F.E.; Cheng, J.; Duncan, A.E.; Kau, A.L.; Griffin, N.W.; Lombard, V.; Henrissat, B.; Bain, J.R.; et al. Gut microbiota from twins discordant for obesity modulate metabolism in mice. Science 2013, 341, 1241214. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  25. Cotillard, A.; Kennedy, S.P.; Kong, L.C.; Prifti, E.; Pons, N.; Le Chatelier, E.; Almeida, M.; Quinquis, B.; Levenez, F.; Galleron, N.; et al. Dietary intervention impact on gut microbial gene richness. Nature 2013, 500, 585–588. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  26. Qin, J.; Li, Y.; Cai, Z.; Li, S.; Zhu, J.; Zhang, F.; Liang, S.; Zhang, W.; Guan, Y.; Shen, D.; et al. A metagenome-wide association study of gut microbiota in type 2 diabetes. Nature 2012, 490, 55–60. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  27. Karlsson, F.H.; Tremaroli, V.; Nookaew, I.; Bergström, G.; Behre, C.J.; Fagerberg, B.; Nielsen, J.; Bäckhed, F. Gut metagenome in European women with normal, impaired and diabetic glucose control. Nature 2013, 498, 99–103. [Google Scholar] [CrossRef]
  28. Zhang, X.; Shen, D.; Fang, Z.; Jie, Z.; Qiu, X.; Zhang, C.; Chen, Y.; Ji, L. Human gut microbiota changes reveal the progression of glucose intolerance. PLoS ONE 2013, 8, e71108. [Google Scholar] [CrossRef]
  29. Everard, A.; Belzer, C.; Geurts, L.; Ouwerkerk, J.P.; Druart, C.; Bindels, L.B.; Guiot, Y.; Derrien, M.; Muccioli, G.G.; Delzenne, N.M.; et al. Cross-talk between Akkermansia muciniphila and intestinal epithelium controls diet-induced obesity. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2013, 110, 9066–9071. [Google Scholar] [CrossRef]
  30. Derrien, M.; Belzer, C.; de Vos, W.M. Akkermansia muciniphila and its role in regulating host functions. Microb. Pathog. 2017, 106, 171–181. [Google Scholar] [CrossRef]
  31. Shin, N.-R.; Lee, J.-C.; Lee, H.-Y.; Kim, M.-S.; Whon, T.W.; Lee, M.-S.; Bae, J.-W. An increase in the Akkermansia spp. population induced by metformin treatment improves glucose homeostasis in diet-induced obese mice. Gut 2014, 63, 727–735. [Google Scholar] [CrossRef]
  32. Vrieze, A.; Van Nood, E.; Holleman, F.; Salojärvi, J.; Kootte, R.S.; Bartelsman, J.F.W.M.; Dallinga–Thie, G.M.; Ackermans, M.T.; Serlie, M.J.; Oozeer, R.; et al. Transfer of Intestinal Microbiota From Lean Donors Increases Insulin Sensitivity in Individuals With Metabolic Syndrome. Gastroenterology 2012, 143, 913–916. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  33. Kootte, R.S.; Levin, E.; Salojärvi, J.; Smits, L.P.; Hartstra, A.V.; Udayappan, S.D.; Hermes, G.; Bouter, K.E.; Koopen, A.M.; Holst, J.J.; et al. Improvement of Insulin Sensitivity after Lean Donor Feces in Metabolic Syndrome Is Driven by Baseline Intestinal Microbiota Composition. Cell Metab. 2017, 26, 611–619.e6. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  34. Spencer, M.D.; Hamp, T.J.; Reid, R.W.; Fischer, L.M.; Zeisel, S.H.; Fodor, A.A. Association between composition of the human gastrointestinal microbiome and development of fatty liver with choline deficiency. Gastroenterology 2011, 140, 976–986. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  35. Zhu, L.; Baker, S.S.; Gill, C.; Liu, W.; Alkhouri, R.; Baker, R.D.; Gill, S.R. Characterization of gut microbiomes in nonalcoholic steatohepatitis (NASH) patients: A connection between endogenous alcohol and NASH. Hepatology 2013, 57, 601–609. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  36. Mouzaki, M.; Comelli, E.M.; Arendt, B.M.; Bonengel, J.; Fung, S.K.; Fischer, S.E.; McGilvray, I.D.; Allard, J.P. Intestinal microbiota in patients with nonalcoholic fatty liver disease. Hepatology 2013, 58, 120–127. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  37. Aoki, K.; Yamori, Y.; Ooshima, A.; Okamoto, K. Effects of high or low sodium intake in spontaneously hypertensive rats. Jpn. Circ. J. 1972, 36, 539–545. [Google Scholar] [CrossRef]
  38. Mell, B.; Jala, V.R.; Mathew, A.V.; Byun, J.; Waghulde, H.; Zhang, Y.; Haribabu, B.; Vijay-Kumar, M.; Pennathur, S.; Joe, B. Evidence for a link between gut microbiota and hypertension in the Dahl rat. Physiol. Genomics 2015, 47, 187–197. [Google Scholar] [CrossRef]
  39. Yang, T.; Santisteban, M.M.; Rodriguez, V.; Li, E.; Ahmari, N.; Carvajal, J.M.; Zadeh, M.; Gong, M.; Qi, Y.; Zubcevic, J.; et al. Gut dysbiosis is linked to hypertension. Hypertension 2015, 65, 1331–1340. [Google Scholar] [CrossRef]
  40. Wilck, N.; Matus, M.G.; Kearney, S.M.; Olesen, S.W.; Forslund, K.; Bartolomaeus, H.; Haase, S.; Mähler, A.; Balogh, A.; Markó, L.; et al. Salt-responsive gut commensal modulates TH17 axis and disease. Nature 2017, 551, 585–589. [Google Scholar] [CrossRef]
  41. Sabaté, J.-M.; Jouët, P.; Harnois, F.; Mechler, C.; Msika, S.; Grossin, M.; Coffin, B. High prevalence of small intestinal bacterial overgrowth in patients with morbid obesity: A contributor to severe hepatic steatosis. Obes. Surg. 2008, 18, 371–377. [Google Scholar] [CrossRef]
  42. Wijarnpreecha, K.; Lou, S.; Watthanasuntorn, K.; Kroner, P.T.; Cheungpasitporn, W.; Lukens, F.J.; Pungpapong, S.; Keaveny, A.P.; Ungprasert, P. Small intestinal bacterial overgrowth and nonalcoholic fatty liver disease: a systematic review and meta-analysis. Eur. J. Gastroenterol. Hepatol. 2020, 32, 601–608. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  43. Wijarnpreecha, K.; Werlang, M.E.; Watthanasuntorn, K.; Panjawatanan, P.; Cheungpasitporn, W.; Gomez, V.; Lukens, F.J.; Ungprasert, P. Obesity and Risk of Small Intestine Bacterial Overgrowth: A Systematic Review and Meta-Analysis. Dig. Dis. Sci. 2019. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  44. El Kurdi, B.; Babar, S.; El Iskandarani, M.; Bataineh, A.; Lerch, M.M.; Young, M.; Singh, V.P. Factors That Affect Prevalence of Small Intestinal Bacterial Overgrowth in Chronic Pancreatitis: A Systematic Review, Meta-Analysis, and Meta-Regression. Clin. Transl. Gastroenterol. 2019, 10, e00072. [Google Scholar] [CrossRef]
  45. Malik, A.; Morya, R.K.; Bhadada, S.K.; Rana, S. Type 1 diabetes mellitus: Complex interplay of oxidative stress, cytokines, gastrointestinal motility and small intestinal bacterial overgrowth. Eur. J. Clin. Invest. 2018, 48, e13021. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  46. Zietz, B.; Lock, G.; Straub, R.H.; Braun, B.; Schölmerich, J.; Palitzsch, K.D. Small-bowel bacterial overgrowth in diabetic subjects is associated with cardiovascular autonomic neuropathy. Diabetes Care 2000, 23, 1200–1201. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  47. Wigg, A.J.; Roberts-Thomson, I.C.; Dymock, R.B.; McCarthy, P.J.; Grose, R.H.; Cummins, A.G. The role of small intestinal bacterial overgrowth, intestinal permeability, endotoxaemia, and tumour necrosis factor alpha in the pathogenesis of non-alcoholic steatohepatitis. Gut 2001, 48, 206–211. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  48. Pignata, C.; Budillon, G.; Monaco, G.; Nani, E.; Cuomo, R.; Parrilli, G.; Ciccimarra, F. Jejunal bacterial overgrowth and intestinal permeability in children with immunodeficiency syndromes. Gut 1990, 31, 879–882. [Google Scholar] [CrossRef]
  49. Vandeputte, D.; Kathagen, G.; D’hoe, K.; Vieira-Silva, S.; Valles-Colomer, M.; Sabino, J.; Wang, J.; Tito, R.Y.; De Commer, L.; Darzi, Y.; et al. Quantitative microbiome profiling links gut community variation to microbial load. Nature 2017, 551, 507–511. [Google Scholar] [CrossRef]
  50. De Santis, S.; Cavalcanti, E.; Mastronardi, M.; Jirillo, E.; Chieppa, M. Nutritional Keys for Intestinal Barrier Modulation. Front. Immunol. 2015, 6. [Google Scholar] [CrossRef]
  51. Mu, Q.; Kirby, J.; Reilly, C.M.; Luo, X.M. Leaky Gut as a Danger Signal for Autoimmune Diseases. Front. Immunol. 2017, 8. [Google Scholar] [CrossRef]
  52. Camilleri, M.; Lyle, B.J.; Madsen, K.L.; Sonnenburg, J.; Verbeke, K.; Wu, G.D. Role for diet in normal gut barrier function: Developing guidance within the framework of food-labeling regulations. Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. 2019, 317, G17–G39. [Google Scholar] [CrossRef]
  53. Bisanz, J.E.; Upadhyay, V.; Turnbaugh, J.A.; Ly, K.; Turnbaugh, P. Diet Induces Reproducible Alterations in the Mouse and Human Gut Microbiome; Social Science Research Network: Rochester, NY, USA, 2019. [Google Scholar]
  54. Li, N.; Neu, J. Glutamine Deprivation Alters Intestinal Tight Junctions via a PI3-K/Akt Mediated Pathway in Caco-2 Cells. J. Nutr. 2009, 139, 710–714. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  55. Watanabe, J.; Fukumoto, K.; Fukushi, E.; Sonoyama, K.; Kawabata, J. Isolation of Tryptophan as an Inhibitor of Ovalbumin Permeation and Analysis of Its Suppressive Effect on Oral Sensitization. Biosci. Biotechnol. Biochem. 2004, 68, 59–65. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  56. Peng, X.; Yan, H.; You, Z.; Wang, P.; Wang, S. Effects of enteral supplementation with glutamine granules on intestinal mucosal barrier function in severe burned patients. Burns J. Int. Soc. Burn Inj. 2004, 30, 135–139. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  57. Alexander, M.; Ang, Q.Y.; Turnbaugh, P.J. A diet-dependent enzyme from the human gut microbiome promotes Th17 accumulation and colitis. bioRxiv 2019, 766899. [Google Scholar]
  58. Venkatesh, M.; Mukherjee, S.; Wang, H.; Li, H.; Sun, K.; Benechet, A.P.; Qiu, Z.; Maher, L.; Redinbo, M.R.; Phillips, R.S.; et al. Symbiotic bacterial metabolites regulate gastrointestinal barrier function via the xenobiotic sensor PXR and Toll-like receptor 4. Immunity 2014, 41, 296–310. [Google Scholar] [CrossRef]
  59. Yao, C.K.; Muir, J.G.; Gibson, P.R. Review article: Insights into colonic protein fermentation, its modulation and potential health implications. Aliment. Pharmacol. Ther. 2016, 43, 181–196. [Google Scholar] [CrossRef]
  60. Llewellyn, S.R.; Britton, G.J.; Contijoch, E.J.; Vennaro, O.H.; Mortha, A.; Colombel, J.-F.; Grinspan, A.; Clemente, J.C.; Merad, M.; Faith, J.J. Interactions Between Diet and the Intestinal Microbiota Alter Intestinal Permeability and Colitis Severity in Mice. Gastroenterology 2018, 154, 1037–1046.e2. [Google Scholar] [CrossRef]
  61. Chen, T.; Kim, C.Y.; Kaur, A.; Lamothe, L.; Shaikh, M.; Keshavarzian, A.; Hamaker, B.R. Dietary fibre-based SCFA mixtures promote both protection and repair of intestinal epithelial barrier function in a Caco-2 cell model. Food Funct. 2017, 8, 1166–1173. [Google Scholar] [CrossRef]
  62. Furusawa, Y.; Obata, Y.; Fukuda, S.; Endo, T.A.; Nakato, G.; Takahashi, D.; Nakanishi, Y.; Uetake, C.; Kato, K.; Kato, T.; et al. Commensal microbe-derived butyrate induces the differentiation of colonic regulatory T cells. Nature 2013, 504, 446–450. [Google Scholar] [CrossRef]
  63. Lerner, A.; Matthias, T. Changes in intestinal tight junction permeability associated with industrial food additives explain the rising incidence of autoimmune disease. Autoimmun. Rev. 2015, 14, 479–489. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  64. Jobin, K.; Stumpf, N.E.; Schwab, S.; Eichler, M.; Neubert, P.; Rauh, M.; Adamowski, M.; Babyak, O.; Hinze, D.; Sivalingam, S.; et al. A high-salt diet compromises antibacterial neutrophil responses through hormonal perturbation. Sci. Transl. Med. 2020, 12. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  65. Fava, F.; Danese, S. Intestinal microbiota in inflammatory bowel disease: Friend of foe? World J. Gastroenterol. 2011, 17, 557–566. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  66. Thiennimitr, P.; Winter, S.E.; Winter, M.G.; Xavier, M.N.; Tolstikov, V.; Huseby, D.L.; Sterzenbach, T.; Tsolis, R.M.; Roth, J.R.; Bäumler, A.J. Intestinal inflammation allows Salmonella to use ethanolamine to compete with the microbiota. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2011, 108, 17480–17485. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  67. Arthur, J.C.; Perez-Chanona, E.; Mühlbauer, M.; Tomkovich, S.; Uronis, J.M.; Fan, T.-J.; Campbell, B.J.; Abujamel, T.; Dogan, B.; Rogers, A.B.; et al. Intestinal inflammation targets cancer-inducing activity of the microbiota. Science 2012, 338, 120–123. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  68. Steffen, E.K.; Berg, R.D.; Deitch, E.A. Comparison of translocation rates of various indigenous bacteria from the gastrointestinal tract to the mesenteric lymph node. J. Infect. Dis. 1988, 157, 1032–1038. [Google Scholar] [CrossRef]
  69. Wells, C.L. Relationship between intestinal microecology and the translocation of intestinal bacteria. Antonie Van Leeuwenhoek 1990, 58, 87–93. [Google Scholar] [CrossRef]
  70. Macutkiewicz, C.; Carlson, G.; Clark, E.; Dobrindt, U.; Roberts, I.; Warhurst, G. Characterisation of Escherichia coli strains involved in transcytosis across gut epithelial cells exposed to metabolic and inflammatory stress. Microbes Infect. 2008, 10, 424–431. [Google Scholar] [CrossRef]
  71. Macpherson, A.J.; Uhr, T. Induction of protective IgA by intestinal dendritic cells carrying commensal bacteria. Science 2004, 303, 1662–1665. [Google Scholar] [CrossRef]
  72. Hapfelmeier, S.; Lawson, M.A.E.; Slack, E.; Kirundi, J.K.; Stoel, M.; Heikenwalder, M.; Cahenzli, J.; Velykoredko, Y.; Balmer, M.L.; Endt, K.; et al. Reversible microbial colonization of germ-free mice reveals the dynamics of IgA immune responses. Science 2010, 328, 1705–1709. [Google Scholar] [CrossRef]
  73. Kirkland, D.; Benson, A.; Mirpuri, J.; Pifer, R.; Hou, B.; DeFranco, A.L.; Yarovinsky, F. B cell-intrinsic MyD88 signaling prevents the lethal dissemination of commensal bacteria during colonic damage. Immunity 2012, 36, 228–238. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  74. DeFuria, J.; Belkina, A.C.; Jagannathan-Bogdan, M.; Snyder-Cappione, J.; Carr, J.D.; Nersesova, Y.R.; Markham, D.; Strissel, K.J.; Watkins, A.A.; Zhu, M.; et al. B cells promote inflammation in obesity and type 2 diabetes through regulation of T-cell function and an inflammatory cytokine profile. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2013, 110, 5133–5138. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  75. Owens, W.E.; Berg, R.D. Bacterial translocation from the gastrointestinal tract of athymic (nu/nu) mice. Infect. Immun. 1980, 27, 461–467. [Google Scholar] [CrossRef]
  76. Choudhry, M.A.; Fazal, N.; Goto, M.; Gamelli, R.L.; Sayeed, M.M. Gut-associated lymphoid T cell suppression enhances bacterial translocation in alcohol and burn injury. Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. 2002, 282, G937–G947. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  77. Koboziev, I.; Karlsson, F.; Grisham, M.B. Gut-associated lymphoid tissue, T cell trafficking, and chronic intestinal inflammation. Ann. N. Y. Acad. Sci. 2010, 1207 Suppl 1, E86–E93. [Google Scholar] [CrossRef]
  78. Richard, C.; Wadowski, M.; Goruk, S.; Cameron, L.; Sharma, A.M.; Field, C.J. Individuals with obesity and type 2 diabetes have additional immune dysfunction compared with obese individuals who are metabolically healthy. BMJ Open Diabetes Res. Care 2017, 5, e000379. [Google Scholar] [CrossRef]
  79. Bertoni, A.G.; Saydah, S.; Brancati, F.L. Diabetes and the risk of infection-related mortality in the U.S. Diabetes Care 2001, 24, 1044–1049. [Google Scholar] [CrossRef]
  80. Vaishnava, S.; Behrendt, C.L.; Ismail, A.S.; Eckmann, L.; Hooper, L.V. Paneth cells directly sense gut commensals and maintain homeostasis at the intestinal host-microbial interface. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2008, 105, 20858–20863. [Google Scholar] [CrossRef]
  81. Hodin, C.M.; Verdam, F.J.; Grootjans, J.; Rensen, S.S.; Verheyen, F.K.; Dejong, C.H.C.; Buurman, W.A.; Greve, J.W.; Lenaerts, K. Reduced Paneth cell antimicrobial protein levels correlate with activation of the unfolded protein response in the gut of obese individuals. J. Pathol. 2011, 225, 276–284. [Google Scholar] [CrossRef]
  82. Meyer-Hoffert, U.; Hornef, M.W.; Henriques-Normark, B.; Axelsson, L.-G.; Midtvedt, T.; Pütsep, K.; Andersson, M. Secreted enteric antimicrobial activity localises to the mucus surface layer. Gut 2008, 57, 764–771. [Google Scholar] [CrossRef]
  83. Haeusler, R.A.; Astiarraga, B.; Camastra, S.; Accili, D.; Ferrannini, E. Human insulin resistance is associated with increased plasma levels of 12α-hydroxylated bile acids. Diabetes 2013, 62, 4184–4191. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  84. Wahlström, A.; Kovatcheva-Datchary, P.; Ståhlman, M.; Khan, M.-T.; Bäckhed, F.; Marschall, H.-U. Induction of farnesoid X receptor signaling in germ-free mice colonized with a human microbiota. J. Lipid Res. 2017, 58, 412–419. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  85. Parks, R.W.; Clements, W.D.; Smye, M.G.; Pope, C.; Rowlands, B.J.; Diamond, T. Intestinal barrier dysfunction in clinical and experimental obstructive jaundice and its reversal by internal biliary drainage. Br. J. Surg. 1996, 83, 1345–1349. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  86. Reynolds, J.V.; Murchan, P.; Leonard, N.; Clarke, P.; Keane, F.B.; Tanner, W.A. Gut barrier failure in experimental obstructive jaundice. J. Surg. Res. 1996, 62, 11–16. [Google Scholar] [CrossRef]
  87. Gutzeit, C.; Magri, G.; Cerutti, A. Intestinal IgA production and its role in host-microbe interaction. Immunol. Rev. 2014, 260, 76–85. [Google Scholar] [CrossRef]
  88. Luck, H.; Khan, S.; Kim, J.H.; Copeland, J.K.; Revelo, X.S.; Tsai, S.; Chakraborty, M.; Cheng, K.; Tao Chan, Y.; Nøhr, M.K.; et al. Gut-associated IgA+ immune cells regulate obesity-related insulin resistance. Nat. Commun. 2019, 10, 3650. [Google Scholar] [CrossRef]
  89. Damms-Machado, A.; Louis, S.; Schnitzer, A.; Volynets, V.; Rings, A.; Basrai, M.; Bischoff, S.C. Gut permeability is related to body weight, fatty liver disease, and insulin resistance in obese individuals undergoing weight reduction. Am. J. Clin. Nutr. 2017, 105, 127–135. [Google Scholar] [CrossRef]
  90. Teixeira, T.F.S.; Souza, N.C.S.; Chiarello, P.G.; Franceschini, S.C.C.; Bressan, J.; Ferreira, C.L.L.F.; Maria do Carmo, G.P. Intestinal permeability parameters in obese patients are correlated with metabolic syndrome risk factors. Clin. Nutr. Edinb. Scotl. 2012, 31, 735–740. [Google Scholar] [CrossRef]
  91. Luther, J.; Garber, J.J.; Khalili, H.; Dave, M.; Bale, S.S.; Jindal, R.; Motola, D.L.; Luther, S.; Bohr, S.; Jeoung, S.W.; et al. Hepatic Injury in Nonalcoholic Steatohepatitis Contributes to Altered Intestinal Permeability. Cell. Mol. Gastroenterol. Hepatol. 2015, 1, 222–232. [Google Scholar] [CrossRef]
  92. Genser, L.; Aguanno, D.; Soula, H.A.; Dong, L.; Trystram, L.; Assmann, K.; Salem, J.-E.; Vaillant, J.-C.; Oppert, J.-M.; Laugerette, F.; et al. Increased jejunal permeability in human obesity is revealed by a lipid challenge and is linked to inflammation and type 2 diabetes. J. Pathol. 2018, 246, 217–230. [Google Scholar] [CrossRef]
  93. Devriese, S.; Van den Bossche, L.; Van Welden, S.; Holvoet, T.; Pinheiro, I.; Hindryckx, P.; De Vos, M.; Laukens, D. T84 monolayers are superior to Caco-2 as a model system of colonocytes. Histochem. Cell Biol. 2017, 148, 85–93. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  94. Ahmad, R.; Rah, B.; Bastola, D.; Dhawan, P.; Singh, A.B. Obesity-induces Organ and Tissue Specific Tight Junction Restructuring and Barrier Deregulation by Claudin Switching. Sci. Rep. 2017, 7, 5125. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  95. Brun, P.; Castagliuolo, I.; Di Leo, V.; Buda, A.; Pinzani, M.; Palù, G.; Martines, D. Increased intestinal permeability in obese mice: New evidence in the pathogenesis of nonalcoholic steatohepatitis. Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. 2007, 292, G518–G525. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  96. Lin, S.; Thomas, T.C.; Storlien, L.H.; Huang, X.F. Development of high fat diet-induced obesity and leptin resistance in C57Bl/6J mice. Int. J. Obes. 2000, 24, 639–646. [Google Scholar] [CrossRef]
  97. Friedman, J.M.; Halaas, J.L. Leptin and the regulation of body weight in mammals. Nature 1998, 395, 763–770. [Google Scholar] [CrossRef]
  98. Siegmund, B.; Sennello, J.A.; Jones-Carson, J.; Gamboni-Robertson, F.; Lehr, H.A.; Batra, A.; Fedke, I.; Zeitz, M.; Fantuzzi, G. Leptin receptor expression on T lymphocytes modulates chronic intestinal inflammation in mice. Gut 2004, 53, 965–972. [Google Scholar] [CrossRef]
  99. Sitaraman, S.; Liu, X.; Charrier, L.; Gu, L.H.; Ziegler, T.R.; Gewirtz, A.; Merlin, D. Colonic leptin: Source of a novel proinflammatory cytokine involved in IBD. FASEB J. 2004, 18, 696–698. [Google Scholar] [CrossRef]
  100. Ziegler, J.F.; Böttcher, C.; Letizia, M.; Yerinde, C.; Wu, H.; Freise, I.; Rodriguez-Sillke, Y.; Stoyanova, A.K.; Kreis, M.E.; Asbach, P.; et al. Leptin induces TNFα-dependent inflammation in acquired generalized lipodystrophy and combined Crohn’s disease. Nat. Commun. 2019, 10, 1–11. [Google Scholar] [CrossRef]
  101. Kang, K.; Reilly, S.M.; Karabacak, V.; Gangl, M.R.; Fitzgerald, K.; Hatano, B.; Lee, C.-H. Adipocyte-derived Th2 cytokines and myeloid PPARdelta regulate macrophage polarization and insulin sensitivity. Cell Metab. 2008, 7, 485–495. [Google Scholar] [CrossRef]
  102. Gerriets, V.A.; Danzaki, K.; Kishton, R.J.; Eisner, W.; Nichols, A.G.; Saucillo, D.C.; Shinohara, M.L.; MacIver, N.J. Leptin directly promotes T-cell glycolytic metabolism to drive effector T-cell differentiation in a mouse model of autoimmunity. Eur. J. Immunol. 2016, 46, 1970–1983. [Google Scholar] [CrossRef]
  103. White, R.H.; Frayn, K.N.; Little, R.A.; Threlfall, C.J.; Stoner, H.B.; Irving, M.H. Hormonal and metabolic responses to glucose infusion in sepsis studied by the hyperglycemic glucose clamp technique. JPEN J. Parenter. Enteral Nutr. 1987, 11, 345–353. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  104. Majdalawieh, A.; Ro, H.-S. LPS-induced suppression of macrophage cholesterol efflux is mediated by adipocyte enhancer-binding protein 1. Int. J. Biochem. Cell Biol. 2009, 41, 1518–1525. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  105. Csak, T.; Velayudham, A.; Hritz, I.; Petrasek, J.; Levin, I.; Lippai, D.; Catalano, D.; Mandrekar, P.; Dolganiuc, A.; Kurt-Jones, E.; et al. Deficiency in myeloid differentiation factor-2 and toll-like receptor 4 expression attenuates nonalcoholic steatohepatitis and fibrosis in mice. Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. 2011, 300, G433–G441. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  106. Thuy, S.; Ladurner, R.; Volynets, V.; Wagner, S.; Strahl, S.; Königsrainer, A.; Maier, K.-P.; Bischoff, S.C.; Bergheim, I. Nonalcoholic fatty liver disease in humans is associated with increased plasma endotoxin and plasminogen activator inhibitor 1 concentrations and with fructose intake. J. Nutr. 2008, 138, 1452–1455. [Google Scholar] [CrossRef]
  107. Lassenius, M.I.; Pietiläinen, K.H.; Kaartinen, K.; Pussinen, P.J.; Syrjänen, J.; Forsblom, C.; Pörsti, I.; Rissanen, A.; Kaprio, J.; Mustonen, J.; et al. Bacterial endotoxin activity in human serum is associated with dyslipidemia, insulin resistance, obesity, and chronic inflammation. Diabetes Care 2011, 34, 1809–1815. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  108. Pussinen, P.J.; Havulinna, A.S.; Lehto, M.; Sundvall, J.; Salomaa, V. Endotoxemia is associated with an increased risk of incident diabetes. Diabetes Care 2011, 34, 392–397. [Google Scholar] [CrossRef]
  109. Cox, A.J.; Zhang, P.; Bowden, D.W.; Devereaux, B.; Davoren, P.M.; Cripps, A.W.; West, N.P. Increased intestinal permeability as a risk factor for type 2 diabetes. Diabetes Metab. 2017, 43, 163–166. [Google Scholar] [CrossRef]
  110. Ruiz, A.G.; Casafont, F.; Crespo, J.; Cayón, A.; Mayorga, M.; Estebanez, A.; Fernadez-Escalante, J.C.; Pons-Romero, F. Lipopolysaccharide-binding protein plasma levels and liver TNF-alpha gene expression in obese patients: Evidence for the potential role of endotoxin in the pathogenesis of non-alcoholic steatohepatitis. Obes. Surg. 2007, 17, 1374–1380. [Google Scholar] [CrossRef]
  111. Ortiz, S.; Zapater, P.; Estrada, J.L.; Enriquez, P.; Rey, M.; Abad, A.; Such, J.; Lluis, F.; Francés, R. Bacterial DNA translocation holds increased insulin resistance and systemic inflammatory levels in morbid obese patients. J. Clin. Endocrinol. Metab. 2014, 99, 2575–2583. [Google Scholar] [CrossRef]
  112. Trøseid, M.; Nestvold, T.K.; Rudi, K.; Thoresen, H.; Nielsen, E.W.; Lappegård, K.T. Plasma lipopolysaccharide is closely associated with glycemic control and abdominal obesity: Evidence from bariatric surgery. Diabetes Care 2013, 36, 3627–3632. [Google Scholar] [CrossRef]
  113. Nádházi, Z.; Takáts, A.; Offenmüller, K.; Bertók, L. Plasma endotoxin level of healthy donors. Acta Microbiol. Immunol. Hung. 2002, 49, 151–157. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  114. Elsbach, P.; Weiss, J. The bactericidal/permeability-increasing protein (BPI), a potent element in host-defense Against gram-negative bacteria and lipopolysaccharide. Immunobiology 1993, 187, 417–429. [Google Scholar] [CrossRef]
  115. Hurley, J.C. Concordance of endotoxemia with gram-negative bacteremia in patients with gram-negative sepsis: A meta-analysis. J. Clin. Microbiol. 1994, 32, 2120–2127. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  116. Peng, L.; Li, Z.-R.; Green, R.S.; Holzman, I.R.; Lin, J. Butyrate enhances the intestinal barrier by facilitating tight junction assembly via activation of AMP-activated protein kinase in Caco-2 cell monolayers. J. Nutr. 2009, 139, 1619–1625. [Google Scholar] [CrossRef]
  117. Kelly, C.J.; Zheng, L.; Campbell, E.L.; Saeedi, B.; Scholz, C.C.; Bayless, A.J.; Wilson, K.E.; Glover, L.E.; Kominsky, D.J.; Magnuson, A.; et al. Crosstalk between Microbiota-Derived Short-Chain Fatty Acids and Intestinal Epithelial HIF Augments Tissue Barrier Function. Cell Host Microbe 2015, 17, 662–671. [Google Scholar] [CrossRef]
  118. Suzuki, T.; Yoshida, S.; Hara, H. Physiological concentrations of short-chain fatty acids immediately suppress colonic epithelial permeability. Br. J. Nutr. 2008, 100, 297–305. [Google Scholar] [CrossRef]
  119. Plöger, S.; Stumpff, F.; Penner, G.B.; Schulzke, J.-D.; Gäbel, G.; Martens, H.; Shen, Z.; Günzel, D.; Aschenbach, J.R. Microbial butyrate and its role for barrier function in the gastrointestinal tract. Ann. N. Y. Acad. Sci. 2012, 1258, 52–59. [Google Scholar] [CrossRef]
  120. Lewis, K.; Lutgendorff, F.; Phan, V.; Söderholm, J.D.; Sherman, P.M.; McKay, D.M. Enhanced translocation of bacteria across metabolically stressed epithelia is reduced by butyrate. Inflamm. Bowel Dis. 2010, 16, 1138–1148. [Google Scholar] [CrossRef]
  121. Ortega, F.J.; Sabater, M.; Moreno-Navarrete, J.M.; Pueyo, N.; Botas, P.; Delgado, E.; Ricart, W.; Frühbeck, G.; Fernández-Real, J.M. Serum and urinary concentrations of calprotectin as markers of insulin resistance and type 2 diabetes. Eur. J. Endocrinol. 2012, 167, 569–578. [Google Scholar] [CrossRef]
  122. Tamboli, C.P.; Richard, F.; Colombel, J.-F. Fecal calprotectin in Crohn’s disease: New family ties. Gastroenterology 2003, 124, 1971–1974. [Google Scholar] [CrossRef]
  123. Kanda, T.; Nakatomi, Y.; Ishikawa, H.; Hitomi, M.; Matsubara, Y.; Ono, T.; Muto, T. Intestinal fatty acid-binding protein as a sensitive marker of intestinal ischemia. Dig. Dis. Sci. 1992, 37, 1362–1367. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  124. Kanda, T.; Fujii, H.; Tani, T.; Murakami, H.; Suda, T.; Sakai, Y.; Ono, T.; Hatakeyama, K. Intestinal fatty acid-binding protein is a useful diagnostic marker for mesenteric infarction in humans. Gastroenterology 1996, 110, 339–343. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  125. Thuijls, G.; van Wijck, K.; Grootjans, J.; Derikx, J.P.M.; van Bijnen, A.A.; Heineman, E.; Dejong, C.H.C.; Buurman, W.A.; Poeze, M. Early diagnosis of intestinal ischemia using urinary and plasma fatty acid binding proteins. Ann. Surg. 2011, 253, 303–308. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  126. Hawkesworth, S.; Moore, S.E.; Fulford, A.J.C.; Barclay, G.R.; Darboe, A.A.; Mark, H.; Nyan, O.A.; Prentice, A.M. Evidence for metabolic endotoxemia in obese and diabetic Gambian women. Nutr. Diabetes 2013, 3, e83. [Google Scholar] [CrossRef]
  127. Wang, W.; Uzzau, S.; Goldblum, S.E.; Fasano, A. Human zonulin, a potential modulator of intestinal tight junctions. J. Cell Sci. 2000, 113 Pt 24, 4435–4440. [Google Scholar]
  128. Wang, L.; Llorente, C.; Hartmann, P.; Yang, A.-M.; Chen, P.; Schnabl, B. Methods to determine intestinal permeability and bacterial translocation during liver disease. J. Immunol. Methods 2015, 421, 44–53. [Google Scholar] [CrossRef]
  129. Wyatt, J.; Vogelsang, H.; Hübl, W.; Waldhöer, T.; Lochs, H. Intestinal permeability and the prediction of relapse in Crohn’s disease. Lancet 1993, 341, 1437–1439. [Google Scholar] [CrossRef]
  130. Bosi, E.; Molteni, L.; Radaelli, M.G.; Folini, L.; Fermo, I.; Bazzigaluppi, E.; Piemonti, L.; Pastore, M.R.; Paroni, R. Increased intestinal permeability precedes clinical onset of type 1 diabetes. Diabetologia 2006, 49, 2824–2827. [Google Scholar] [CrossRef]
  131. Mooradian, A.D.; Morley, J.E.; Levine, A.S.; Prigge, W.F.; Gebhard, R.L. Abnormal intestinal permeability to sugars in diabetes mellitus. Diabetologia 1986, 29, 221–224. [Google Scholar] [CrossRef]
  132. Wilbrink, J.; Bernards, N.; Mujagic, Z.; van Avesaat, M.; Pijls, K.; Klaassen, T.; van Eijk, H.; Nienhuijs, S.; Stronkhorst, A.; Wilms, E.; et al. Intestinal barrier function in morbid obesity: Results of a prospective study on the effect of sleeve gastrectomy. Int. J. Obes. 2020, 44, 368–376. [Google Scholar] [CrossRef]
  133. Horton, F.; Wright, J.; Smith, L.; Hinton, P.J.; Robertson, M.D. Increased intestinal permeability to oral chromium (51 Cr) -EDTA in human Type 2 diabetes. Diabet. Med. J. Br. Diabet. Assoc. 2014, 31, 559–563. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  134. Moreno-Navarrete, J.M.; Sabater, M.; Ortega, F.; Ricart, W.; Fernández-Real, J.M. Circulating zonulin, a marker of intestinal permeability, is increased in association with obesity-associated insulin resistance. PLoS ONE 2012, 7, e37160. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  135. Zak-Gołąb, A.; Kocełak, P.; Aptekorz, M.; Zientara, M.; Juszczyk, L.; Martirosian, G.; Chudek, J.; Olszanecka-Glinianowicz, M. Gut microbiota, microinflammation, metabolic profile, and zonulin concentration in obese and normal weight subjects. Int. J. Endocrinol. 2013, 2013, 674106. [Google Scholar] [CrossRef]
  136. Cani, P.D.; Amar, J.; Iglesias, M.A.; Poggi, M.; Knauf, C.; Bastelica, D.; Neyrinck, A.M.; Fava, F.; Tuohy, K.M.; Chabo, C.; et al. Metabolic endotoxemia initiates obesity and insulin resistance. Diabetes 2007, 56, 1761–1772. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  137. Pedersen, L.; Nybo, M.; Poulsen, M.K.; Henriksen, J.E.; Dahl, J.; Rasmussen, L.M. Plasma calprotectin and its association with cardiovascular disease manifestations, obesity and the metabolic syndrome in type 2 diabetes mellitus patients. BMC Cardiovasc. Disord. 2014, 14, 196. [Google Scholar] [CrossRef]
  138. DeFronzo, R.A. From the Triumvirate to the Ominous Octet: A New Paradigm for the Treatment of Type 2 Diabetes Mellitus. Diabetes 2009, 58, 773–795. [Google Scholar] [CrossRef]
  139. Kawano, Y.; Nakae, J.; Watanabe, N.; Kikuchi, T.; Tateya, S.; Tamori, Y.; Kaneko, M.; Abe, T.; Onodera, M.; Itoh, H. Colonic Pro-inflammatory Macrophages Cause Insulin Resistance in an Intestinal Ccl2/Ccr2-Dependent Manner. Cell Metab. 2016, 24, 295–310. [Google Scholar] [CrossRef]
  140. Biswas, S.K.; Bonecchi, R. Colonic Macrophages “Remote Control” Adipose Tissue Inflammation and Insulin Resistance. Cell Metab. 2016, 24, 196–198. [Google Scholar] [CrossRef]
  141. Vila, I.K.; Badin, P.-M.; Marques, M.-A.; Monbrun, L.; Lefort, C.; Mir, L.; Louche, K.; Bourlier, V.; Roussel, B.; Gui, P.; et al. Immune cell Toll-like receptor 4 mediates the development of obesity- and endotoxemia-associated adipose tissue fibrosis. Cell Rep. 2014, 7, 1116–1129. [Google Scholar] [CrossRef]
  142. Creely, S.J.; McTernan, P.G.; Kusminski, C.M.; Fisher, M.; Da Silva, N.F.; Khanolkar, M.; Evans, M.; Harte, A.L.; Kumar, S. Lipopolysaccharide activates an innate immune system response in human adipose tissue in obesity and type 2 diabetes. Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 2007, 292, E740–E747. [Google Scholar] [CrossRef]
  143. Vitseva, O.I.; Tanriverdi, K.; Tchkonia, T.T.; Kirkland, J.L.; McDonnell, M.E.; Apovian, C.M.; Freedman, J.; Gokce, N. Inducible Toll-like receptor and NF-kappaB regulatory pathway expression in human adipose tissue. Obesity 2008, 16, 932–937. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  144. Ilan, Y. Leaky gut and the liver: A role for bacterial translocation in nonalcoholic steatohepatitis. World J. Gastroenterol. 2012, 18, 2609–2618. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  145. Wiest, R.; Lawson, M.; Geuking, M. Pathological bacterial translocation in liver cirrhosis. J. Hepatol. 2014, 60, 197–209. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  146. Bauer, T.M.; Schwacha, H.; Steinbrückner, B.; Brinkmann, F.E.; Ditzen, A.K.; Aponte, J.J.; Pelz, K.; Berger, D.; Kist, M.; Blum, H.E. Small intestinal bacterial overgrowth in human cirrhosis is associated with systemic endotoxemia. Am. J. Gastroenterol. 2002, 97, 2364–2370. [Google Scholar] [CrossRef]
  147. Bergheim, I.; Weber, S.; Vos, M.; Krämer, S.; Volynets, V.; Kaserouni, S.; McClain, C.J.; Bischoff, S.C. Antibiotics protect against fructose-induced hepatic lipid accumulation in mice: Role of endotoxin. J. Hepatol. 2008, 48, 983–992. [Google Scholar] [CrossRef]
  148. Mizrahi, M.; Shabat, Y.; Ben Ya’acov, A.; Lalazar, G.; Adar, T.; Wong, V.; Muller, B.; Rawlin, G.; Ilan, Y. Alleviation of insulin resistance and liver damage by oral administration of Imm124-E is mediated by increased Tregs and associated with increased serum GLP-1 and adiponectin: Results of a phase I/II clinical trial in NASH. J. Inflamm. Res. 2012, 5, 141–150. [Google Scholar]
  149. Shen, J.; Sakaida, I.; Uchida, K.; Terai, S.; Okita, K. Leptin enhances TNF-alpha production via p38 and JNK MAPK in LPS-stimulated Kupffer cells. Life Sci. 2005, 77, 1502–1515. [Google Scholar] [CrossRef]
  150. Balzan, S.; de Almeida Quadros, C.; de Cleva, R.; Zilberstein, B.; Cecconello, I. Bacterial translocation: Overview of mechanisms and clinical impact. J. Gastroenterol. Hepatol. 2007, 22, 464–471. [Google Scholar] [CrossRef]
  151. Mattijssen, F.; Alex, S.; Swarts, H.J.; Groen, A.K.; van Schothorst, E.M.; Kersten, S. Angptl4 serves as an endogenous inhibitor of intestinal lipid digestion. Mol. Metab. 2013, 3, 135–144. [Google Scholar] [CrossRef]
  152. Oresic, M.; Simell, S.; Sysi-Aho, M.; Näntö-Salonen, K.; Seppänen-Laakso, T.; Parikka, V.; Katajamaa, M.; Hekkala, A.; Mattila, I.; Keskinen, P.; et al. Dysregulation of lipid and amino acid metabolism precedes islet autoimmunity in children who later progress to type 1 diabetes. J. Exp. Med. 2008, 205, 2975–2984. [Google Scholar] [CrossRef]
  153. King, C.; Sarvetnick, N. The incidence of type-1 diabetes in NOD mice is modulated by restricted flora not germ-free conditions. PLoS ONE 2011, 6, e17049. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  154. Greiner, T.U.; Hyötyläinen, T.; Knip, M.; Bäckhed, F.; Orešič, M. The Gut Microbiota Modulates Glycaemic Control and Serum Metabolite Profiles in Non-Obese Diabetic Mice. PLoS ONE 2014, 9, e110359. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  155. Amyot, J.; Semache, M.; Ferdaoussi, M.; Fontés, G.; Poitout, V. Lipopolysaccharides impair insulin gene expression in isolated islets of Langerhans via Toll-Like Receptor-4 and NF-κB signalling. PLoS ONE 2012, 7, e36200. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  156. Kristensen, S.L.; Rørth, R.; Jhund, P.S.; Docherty, K.F.; Sattar, N.; Preiss, D.; Køber, L.; Petrie, M.C.; McMurray, J.J.V. Cardiovascular, mortality, and kidney outcomes with GLP-1 receptor agonists in patients with type 2 diabetes: A systematic review and meta-analysis of cardiovascular outcome trials. Lancet Diabetes Endocrinol. 2019, 7, 776–785. [Google Scholar] [CrossRef]
  157. Badman, M.K.; Flier, J.S. The gut and energy balance: Visceral allies in the obesity wars. Science 2005, 307, 1909–1914. [Google Scholar] [CrossRef]
  158. Holst, J.J. The physiology of glucagon-like peptide 1. Physiol. Rev. 2007, 87, 1409–1439. [Google Scholar] [CrossRef]
  159. Eissele, R.; Göke, R.; Willemer, S.; Harthus, H.P.; Vermeer, H.; Arnold, R.; Göke, B. Glucagon-like peptide-1 cells in the gastrointestinal tract and pancreas of rat, pig and man. Eur. J. Clin. Invest. 1992, 22, 283–291. [Google Scholar] [CrossRef]
  160. Wichmann, A.; Allahyar, A.; Greiner, T.U.; Plovier, H.; Lundén, G.Ö.; Larsson, T.; Drucker, D.J.; Delzenne, N.M.; Cani, P.D.; Bäckhed, F. Microbial modulation of energy availability in the colon regulates intestinal transit. Cell Host Microbe 2013, 14, 582–590. [Google Scholar] [CrossRef]
  161. Ridlon, J.M.; Kang, D.-J.; Hylemon, P.B. Bile salt biotransformations by human intestinal bacteria. J. Lipid Res. 2006, 47, 241–259. [Google Scholar] [CrossRef]
  162. Katsuma, S.; Hirasawa, A.; Tsujimoto, G. Bile acids promote glucagon-like peptide-1 secretion through TGR5 in a murine enteroendocrine cell line STC-1. Biochem. Biophys. Res. Commun. 2005, 329, 386–390. [Google Scholar] [CrossRef]
  163. Albaugh, V.L.; Banan, B.; Antoun, J.; Xiong, Y.; Guo, Y.; Ping, J.; Alikhan, M.; Clements, B.A.; Abumrad, N.N.; Flynn, C.R. Role of Bile Acids and GLP-1 in Mediating the Metabolic Improvements of Bariatric Surgery. Gastroenterology 2019, 156, 1041–1051.e4. [Google Scholar] [CrossRef]
  164. Grasset, E.; Puel, A.; Charpentier, J.; Collet, X.; Christensen, J.E.; Tercé, F.; Burcelin, R. A Specific Gut Microbiota Dysbiosis of Type 2 Diabetic Mice Induces GLP-1 Resistance through an Enteric NO-Dependent and Gut-Brain Axis Mechanism. Cell Metab. 2017, 25, 1075–1090.e5. [Google Scholar] [CrossRef]
  165. Chimerel, C.; Emery, E.; Summers, D.K.; Keyser, U.; Gribble, F.M.; Reimann, F. Bacterial Metabolite Indole Modulates Incretin Secretion from Intestinal Enteroendocrine L Cells. Cell Rep. 2014, 9, 1202–1208. [Google Scholar] [CrossRef]
  166. Drucker, D.J.; Erlich, P.; Asa, S.L.; Brubaker, P.L. Induction of intestinal epithelial proliferation by glucagon-like peptide 2. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1996, 93, 7911–7916. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  167. Jeppesen, P.B. Clinical significance of GLP-2 in short-bowel syndrome. J. Nutr. 2003, 133, 3721–3724. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  168. Cani, P.D.; Possemiers, S.; Van de Wiele, T.; Guiot, Y.; Everard, A.; Rottier, O.; Geurts, L.; Naslain, D.; Neyrinck, A.; Lambert, D.M.; et al. Changes in gut microbiota control inflammation in obese mice through a mechanism involving GLP-2-driven improvement of gut permeability. Gut 2009, 58, 1091–1103. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  169. Thaiss, C.A.; Levy, M.; Grosheva, I.; Zheng, D.; Soffer, E.; Blacher, E.; Braverman, S.; Tengeler, A.C.; Barak, O.; Elazar, M.; et al. Hyperglycemia drives intestinal barrier dysfunction and risk for enteric infection. Science 2018, 359, 1376–1383. [Google Scholar] [CrossRef]
  170. Warram, J.H.; Martin, B.C.; Krolewski, A.S.; Soeldner, J.S.; Kahn, C.R. Slow glucose removal rate and hyperinsulinemia precede the development of type II diabetes in the offspring of diabetic parents. Ann. Intern. Med. 1990, 113, 909–915. [Google Scholar] [CrossRef]
  171. Hotamisligil, G.S.; Peraldi, P.; Budavari, A.; Ellis, R.; White, M.F.; Spiegelman, B.M. IRS-1-mediated inhibition of insulin receptor tyrosine kinase activity in TNF-alpha- and obesity-induced insulin resistance. Science 1996, 271, 665–668. [Google Scholar] [CrossRef]
  172. van der Crabben, S.N.; Blümer, R.M.E.; Stegenga, M.E.; Ackermans, M.T.; Endert, E.; Tanck, M.W.T.; Serlie, M.J.; van der Poll, T.; Sauerwein, H.P. Early endotoxemia increases peripheral and hepatic insulin sensitivity in healthy humans. J. Clin. Endocrinol. Metab. 2009, 94, 463–468. [Google Scholar] [CrossRef]
  173. Agwunobi, A.O.; Reid, C.; Maycock, P.; Little, R.A.; Carlson, G.L. Insulin resistance and substrate utilization in human endotoxemia. J. Clin. Endocrinol. Metab. 2000, 85, 3770–3778. [Google Scholar] [CrossRef]
  174. Van Cromphaut, S.J.; Vanhorebeek, I.; Van den Berghe, G. Glucose metabolism and insulin resistance in sepsis. Curr. Pharm. Des. 2008, 14, 1887–1899. [Google Scholar] [CrossRef]
  175. Virkamäki, A.; Yki-Järvinen, H. Mechanisms of insulin resistance during acute endotoxemia. Endocrinology 1994, 134, 2072–2078. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  176. Fowelin, J.; Attvall, S.; Von Schenck, H.; Smith, U.; Lager, I. Combined effect of growth hormone and cortisol on late posthypoglycemic insulin resistance in humans. Diabetes 1989, 38, 1357–1364. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  177. Fowelin, J.; Attvall, S.; von Schenck, H.; Smith, U.; Lager, I. Characterization of the insulin-antagonistic effect of growth hormone in man. Diabetologia 1991, 34, 500–506. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  178. Frost, R.A.; Nystrom, G.J.; Lang, C.H. Lipopolysaccharide regulates proinflammatory cytokine expression in mouse myoblasts and skeletal muscle. Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. 2002, 283, R698–R709. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  179. Liang, H.; Hussey, S.E.; Sanchez-Avila, A.; Tantiwong, P.; Musi, N. Effect of lipopolysaccharide on inflammation and insulin action in human muscle. PLoS ONE 2013, 8, e63983. [Google Scholar] [CrossRef]
  180. Frisard, M.I.; McMillan, R.P.; Marchand, J.; Wahlberg, K.A.; Wu, Y.; Voelker, K.A.; Heilbronn, L.; Haynie, K.; Muoio, B.; Li, L.; et al. Toll-like receptor 4 modulates skeletal muscle substrate metabolism. Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 2010, 298, E988–E998. [Google Scholar] [CrossRef]
  181. Nguyen, A.T.; Mandard, S.; Dray, C.; Deckert, V.; Valet, P.; Besnard, P.; Drucker, D.J.; Lagrost, L.; Grober, J. Lipopolysaccharides-mediated increase in glucose-stimulated insulin secretion: Involvement of the GLP-1 pathway. Diabetes 2014, 63, 471–482. [Google Scholar] [CrossRef]
  182. Dasu, M.R.; Devaraj, S.; Park, S.; Jialal, I. Increased toll-like receptor (TLR) activation and TLR ligands in recently diagnosed type 2 diabetic subjects. Diabetes Care 2010, 33, 861–868. [Google Scholar] [CrossRef]
  183. Manolakis, A.C.; Kapsoritakis, A.N.; Tiaka, E.K.; Sidiropoulos, A.; Gerovassili, A.; Satra, M.; Vamvakopoulou, D.; Tsiopoulos, F.; Papanas, N.; Skoularigis, I.; et al. TLR4 gene polymorphisms: Evidence for protection against type 2 diabetes but not for diabetes-associated ischaemic heart disease. Eur. J. Endocrinol. 2011, 165, 261–267. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  184. Holmes, E.; Li, J.V.; Athanasiou, T.; Ashrafian, H.; Nicholson, J.K. Understanding the role of gut microbiome-host metabolic signal disruption in health and disease. Trends Microbiol. 2011, 19, 349–359. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  185. Mayer, E.A.; Savidge, T.; Shulman, R.J. Brain-gut microbiome interactions and functional bowel disorders. Gastroenterology 2014, 146, 1500–1512. [Google Scholar] [CrossRef]
  186. Foster, J.A.; McVey Neufeld, K.-A. Gut-brain axis: How the microbiome influences anxiety and depression. Trends Neurosci. 2013, 36, 305–312. [Google Scholar] [CrossRef]
  187. Bliss, E.S.; Whiteside, E. The Gut-Brain Axis, the Human Gut Microbiota and Their Integration in the Development of Obesity. Front. Physiol. 2018, 9, 900. [Google Scholar] [CrossRef]
  188. Margolis, K.G.; Stevanovic, K.; Li, Z.; Yang, Q.M.; Oravecz, T.; Zambrowicz, B.; Jhaver, K.G.; Diacou, A.; Gershon, M.D. Pharmacological reduction of mucosal but not neuronal serotonin opposes inflammation in mouse intestine. Gut 2014, 63, 928–937. [Google Scholar] [CrossRef]
  189. Spohn, S.N.; Bianco, F.; Scott, R.B.; Keenan, C.M.; Linton, A.A.; O’Neill, C.H.; Bonora, E.; Dicay, M.; Lavoie, B.; Wilcox, R.L.; et al. Protective Actions of Epithelial 5-Hydroxytryptamine 4 Receptors in Normal and Inflamed Colon. Gastroenterology 2016, 151, 933–944. [Google Scholar] [CrossRef]
  190. O’Mahony, S.M.; Clarke, G.; Borre, Y.E.; Dinan, T.G.; Cryan, J.F. Serotonin, tryptophan metabolism and the brain-gut-microbiome axis. Behav. Brain Res. 2015, 277, 32–48. [Google Scholar] [CrossRef]
  191. Zheng, P.; Zeng, B.; Zhou, C.; Liu, M.; Fang, Z.; Xu, X.; Zeng, L.; Chen, J.; Fan, S.; Du, X.; et al. Gut microbiome remodeling induces depressive-like behaviors through a pathway mediated by the host’s metabolism. Mol. Psychiatry 2016, 21, 786–796. [Google Scholar] [CrossRef]
  192. Perry, R.J.; Peng, L.; Barry, N.A.; Cline, G.W.; Zhang, D.; Cardone, R.L.; Petersen, K.F.; Kibbey, R.G.; Goodman, A.L.; Shulman, G.I. Acetate mediates a microbiome–brain–β-cell axis to promote metabolic syndrome. Nature 2016, 534, 213–217. [Google Scholar] [CrossRef]
  193. Suez, J.; Korem, T.; Zeevi, D.; Zilberman-Schapira, G.; Thaiss, C.A.; Maza, O.; Israeli, D.; Zmora, N.; Gilad, S.; Weinberger, A.; et al. Artificial sweeteners induce glucose intolerance by altering the gut microbiota. Nature 2014, 514, 181–186. [Google Scholar] [CrossRef]
  194. Swithers, S.E. Artificial sweeteners are not the answer to childhood obesity. Appetite 2015, 93, 85–90. [Google Scholar] [CrossRef]
  195. Cani, P.D.; Delzenne, N.M. The role of the gut microbiota in energy metabolism and metabolic disease. Curr. Pharm. Des. 2009, 15, 1546–1558. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  196. Charpentier, J.; Waget, A.; Klopp, P.; Magnan, C.; Cruciani-Guglielmacci, C.; Lee, S.J.; Burcelin, R.; Grasset, E. Lixisenatide requires a functional gut-vagus nerve-brain axis to trigger insulin secretion in controls and type 2 diabetic mice. Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. 2018, 315, G671–G684. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  197. de Punder, K.; Pruimboom, L. Stress Induces Endotoxemia and Low-Grade Inflammation by Increasing Barrier Permeability. Front. Immunol. 2015, 6. [Google Scholar] [CrossRef]
  198. Castillo, D.J.; Rifkin, R.F.; Cowan, D.A.; Potgieter, M. The Healthy Human Blood Microbiome: Fact or Fiction? Front. Cell. Infect. Microbiol. 2019, 9. [Google Scholar] [CrossRef]
  199. McLaughlin, R.W.; Vali, H.; Lau, P.C.K.; Palfree, R.G.E.; De Ciccio, A.; Sirois, M.; Ahmad, D.; Villemur, R.; Desrosiers, M.; Chan, E.C.S. Are there naturally occurring pleomorphic bacteria in the blood of healthy humans? J. Clin. Microbiol. 2002, 40, 4771–4775. [Google Scholar] [CrossRef]
  200. Amar, J.; Serino, M.; Lange, C.; Chabo, C.; Iacovoni, J.; Mondot, S.; Lepage, P.; Klopp, C.; Mariette, J.; Bouchez, O.; et al. Involvement of tissue bacteria in the onset of diabetes in humans: Evidence for a concept. Diabetologia 2011, 54, 3055–3061. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  201. Amar, J.; Lange, C.; Payros, G.; Garret, C.; Chabo, C.; Lantieri, O.; Courtney, M.; Marre, M.; Charles, M.A.; Balkau, B.; et al. Blood microbiota dysbiosis is associated with the onset of cardiovascular events in a large general population: The D.E.S.I.R. study. PLoS ONE 2013, 8, e54461. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  202. Sato, J.; Kanazawa, A.; Ikeda, F.; Yoshihara, T.; Goto, H.; Abe, H.; Komiya, K.; Kawaguchi, M.; Shimizu, T.; Ogihara, T.; et al. Gut dysbiosis and detection of “live gut bacteria” in blood of Japanese patients with type 2 diabetes. Diabetes Care 2014, 37, 2343–2350. [Google Scholar] [CrossRef]
  203. Païssé, S.; Valle, C.; Servant, F.; Courtney, M.; Burcelin, R.; Amar, J.; Lelouvier, B. Comprehensive description of blood microbiome from healthy donors assessed by 16S targeted metagenomic sequencing. Transfusion 2016, 56, 1138–1147. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  204. Lelouvier, B.; Servant, F.; Païssé, S.; Brunet, A.-C.; Benyahya, S.; Serino, M.; Valle, C.; Ortiz, M.R.; Puig, J.; Courtney, M.; et al. Changes in blood microbiota profiles associated with liver fibrosis in obese patients: A pilot analysis. Hepatology 2016, 64, 2015–2027. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  205. Schierwagen, R.; Alvarez-Silva, C.; Madsen, M.S.A.; Kolbe, C.C.; Meyer, C.; Thomas, D.; Uschner, F.E.; Magdaleno, F.; Jansen, C.; Pohlmann, A.; et al. Circulating microbiome in blood of different circulatory compartments. Gut 2018. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  206. Gaiser, R.A.; Halimi, A.; Alkharaan, H.; Lu, L.; Davanian, H.; Healy, K.; Hugerth, L.W.; Ateeb, Z.; Valente, R.; Moro, C.F.; et al. Enrichment of oral microbiota in early cystic precursors to invasive pancreatic cancer. Gut 2019, 68, 2186–2194. [Google Scholar] [CrossRef]
  207. Ben-Jonathan, N.; Hugo, E.R.; Brandebourg, T.D. Effects of bisphenol A on adipokine release from human adipose tissue: Implications for the metabolic syndrome. Mol. Cell. Endocrinol. 2009, 304, 49–54. [Google Scholar] [CrossRef]
  208. Lee, Y.-M.; Kim, K.-S.; Jacobs, D.R.; Lee, D.-H. Persistent organic pollutants in adipose tissue should be considered in obesity research. Obes. Rev. 2017, 18, 129–139. [Google Scholar] [CrossRef]
  209. Burcelin, R.; Serino, M.; Chabo, C.; Garidou, L.; Pomié, C.; Courtney, M.; Amar, J.; Bouloumié, A. Metagenome and metabolism: The tissue microbiota hypothesis. Diabetes Obes. Metab. 2013, 15 (Suppl. 3), 61–70. [Google Scholar] [CrossRef]
  210. Lluch, J.; Servant, F.; Païssé, S.; Valle, C.; Valière, S.; Kuchly, C.; Vilchez, G.; Donnadieu, C.; Courtney, M.; Burcelin, R.; et al. The Characterization of Novel Tissue Microbiota Using an Optimized 16S Metagenomic Sequencing Pipeline. PLoS ONE 2015, 10, e0142334. [Google Scholar] [CrossRef]
  211. Zulian, A.; Cancello, R.; Cesana, E.; Rizzi, E.; Consolandi, C.; Severgnini, M.; Panizzo, V.; Di Blasio, A.M.; Micheletto, G.; Invitti, C. Adipose tissue microbiota in humans: An open issue. Int. J. Obes. 2005 2016, 40, 1643–1648. [Google Scholar] [CrossRef]
  212. Udayappan, S.D.; Kovatcheva-Datchary, P.; Bakker, G.J.; Havik, S.R.; Herrema, H.; Cani, P.D.; Bouter, K.E.; Belzer, C.; Witjes, J.J.; Vrieze, A.; et al. Intestinal Ralstonia pickettii augments glucose intolerance in obesity. PLOS ONE 2017, 12, e0181693. [Google Scholar] [CrossRef]
  213. Pedicino, D.; Severino, A.; Ucci, S.; Bugli, F.; Flego, D.; Giglio, A.F.; Trotta, F.; Ruggio, A.; Lucci, C.; Iaconelli, A.; et al. Epicardial adipose tissue microbial colonization and inflammasome activation in acute coronary syndrome. Int. J. Cardiol. 2017, 236, 95–99. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  214. Anhê, F.F.; Jensen, B.A.H.; Varin, T.V.; Servant, F.; Blerk, S.V.; Richard, D.; Marceau, S.; Surette, M.; Biertho, L.; Lelouvier, B.; et al. Type 2 diabetes influences bacterial tissue compartmentalisation in human obesity. Nat. Metab. 2020, 2, 233–242. [Google Scholar] [CrossRef]
  215. Massier, L.; Chakaroun, R.; Tabei, S.; Crane, A.; Didt, K.D.; Fallmann, J.; Von Bergen, M.; Haange, S.-B.; Heyne, H.O.; Stumvoll, M.; et al. Adipose Tissue Derived Bacteria are Associated with Inflammation in Obesity and Type 2 Diabetes. Gut. In press.
  216. Schierwagen, R.; Alvarez-Silva, C.; Servant, F.; Trebicka, J.; Lelouvier, B.; Arumugam, M. Trust is good, control is better: Technical considerations in blood microbiome analysis. Gut 2019. [Google Scholar] [CrossRef]
  217. Karstens, L.; Asquith, M.; Davin, S.; Fair, D.; Gregory, W.T.; Wolfe, A.J.; Braun, J.; McWeeney, S. Controlling for Contaminants in Low-Biomass 16S rRNA Gene Sequencing Experiments. mSystems 2019, 4. [Google Scholar] [CrossRef]
  218. Davis, N.M.; Proctor, D.M.; Holmes, S.P.; Relman, D.A.; Callahan, B.J. Simple statistical identification and removal of contaminant sequences in marker-gene and metagenomics data. Microbiome 2018, 6, 226. [Google Scholar] [CrossRef]
  219. Lauder, A.P.; Roche, A.M.; Sherrill-Mix, S.; Bailey, A.; Laughlin, A.L.; Bittinger, K.; Leite, R.; Elovitz, M.A.; Parry, S.; Bushman, F.D. Comparison of placenta samples with contamination controls does not provide evidence for a distinct placenta microbiota. Microbiome 2016, 4, 29. [Google Scholar] [CrossRef]
  220. Salter, S.J.; Cox, M.J.; Turek, E.M.; Calus, S.T.; Cookson, W.O.; Moffatt, M.F.; Turner, P.; Parkhill, J.; Loman, N.J.; Walker, A.W. Reagent and laboratory contamination can critically impact sequence-based microbiome analyses. BMC Biol. 2014, 12, 87. [Google Scholar] [CrossRef]
  221. Scarpellini, E.; Ianiro, G.; Attili, F.; Bassanelli, C.; De Santis, A.; Gasbarrini, A. The human gut microbiota and virome: Potential therapeutic implications. Dig. Liver Dis. 2015, 47, 1007–1012. [Google Scholar] [CrossRef]
  222. Nkamga, V.D.; Henrissat, B.; Drancourt, M. Archaea: Essential inhabitants of the human digestive microbiota. Hum. Microbiome J. 2017, 3, 1–8. [Google Scholar] [CrossRef]
  223. Manrique, P.; Dills, M.; Young, M.J. The Human Gut Phage Community and Its Implications for Health and Disease. Viruses 2017, 9, 141. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
  224. Whittle, E.; Leonard, M.O.; Harrison, R.; Gant, T.W.; Tonge, D.P. Multi-Method Characterization of the Human Circulating Microbiome. Front. Microbiol. 2018, 9, 3266. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]

Будьте здоровы!

 

ССЫЛКИ К РАЗДЕЛУ О ПРЕПАРАТАХ ПРОБИОТИКАХ

  1. ПРОБИОТИКИ
  2. ДОМАШНИЕ ЗАКВАСКИ
  3. БИФИКАРДИО
  4. КОНЦЕНТРАТ БИФИДОБАКТЕРИЙ ЖИДКИЙ
  5. ПРОПИОНИКС
  6. ЙОДПРОПИОНИКС
  7. СЕЛЕНПРОПИОНИКС
  8. МИКРОЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ
  9. ПРОБИОТИКИ С ПНЖК
  10. БИФИДОБАКТЕРИИ
  11. ПРОПИОНОВОКИСЛЫЕ БАКТЕРИИ
  12. ПРОБИОТИКИ И ПРЕБИОТИКИ
  13. СИНБИОТИКИ
  14. РОЛЬ МИКРОБИОМА В ТЕРАПИИ РАКА
  15. АНТИОКСИДАНТНЫЕ СВОЙСТВА
  16. АНТИОКСИДАНТНЫЕ ФЕРМЕНТЫ
  17. АНТИМУТАГЕННАЯ АКТИВНОСТЬ
  18. МИКРОФЛОРА КИШЕЧНОГО ТРАКТА
  19. МИКРОБИОМ ЧЕЛОВЕКА
  20. МИКРОФЛОРА И ФУНКЦИИ МОЗГА
  21. ПРОБИОТИКИ И ХОЛЕСТЕРИН
  22. ПРОБИОТИКИ ПРОТИВ ОЖИРЕНИЯ
  23. МИКРОФЛОРА И САХАРНЫЙ ДИАБЕТ
  24. ПРОБИОТИКИ и ИММУНИТЕТ
  25. МИКРОБИОМ И АУТОИММУННЫЕ БОЛЕЗНИ
  26. ПРОБИОТИКИ и ГРУДНЫЕ ДЕТИ
  27. ПРОБИОТИКИ, БЕРЕМЕННОСТЬ, РОДЫ
  28. ДИСБАКТЕРИОЗ
  29. ВИТАМИННЫЙ СИНТЕЗ
  30. АМИНОКИСЛОТНЫЙ СИНТЕЗ
  31. АНТИМИКРОБНЫЕ СВОЙСТВА
  32. СИНТЕЗ ЛЕТУЧИХ ЖИРНЫХ КИСЛОТ
  33. СИНТЕЗ БАКТЕРИОЦИНОВ
  34. ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ ПИТАНИЕ
  35. АЛИМЕНТАРНЫЕ ЗАБОЛЕВАНИЯ
  36. ПРОБИОТИКИ ДЛЯ СПОРТСМЕНОВ
  37. ПРОИЗВОДСТВО ПРОБИОТИКОВ
  38. ЗАКВАСКИ ДЛЯ ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
  39. НОВОСТИ