ООО "ПРОПИОНИКС"
ИННОВАЦИОННЫЕ ПИЩЕВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 
+7(915)001-93-94
Кишечный микробиом и пробиотики при целиакии
МИКРОБИОМ, ПРОБИОТИКИ И ЦЕЛИАКИЯ
СОДЕРЖАНИЕ:
- Резюме
- Введение
- Рисунок 1. Различные продукты из злаков и воспаление кишечника у субъектов с целиакией
- Рисунок 2. Процесс воспаления и возможные пути пробиотического действия для улучшения прогноза целиакии
- Микробиота и целиакия
- Таблица 1. Основные результаты, связанные с составом микробиоты у пациентов с целиакией
- Пробиотики и целиакия
- Выводы и литература
- Доп. материал
- Предисловие
- 1. Вступление
- 2. Микробиота кишечника и риск развития целиакии
- 3. Микробиота у больного целиакией
- Таблица 1. Научные данные за последние 10 лет о микробиоте слюны, двенадцатиперстной кишки и кала у больных целиакией
- 4. Безглютеновая диета и кишечная микробиота
- 5. Пробиотические добавки
- Таблица 2. Основные данные по применению пробиотиков у больных целиакией
- 6. Выводы
- Рисунок 1. Механизм действия пробиотиков в контроле желудочно-кишечных симптомов у больных целиакией
- Литература
1. КИШЕЧНАЯ МИКРОБИОТА И ПРОБИОТИКИ ПРИ ЦЕЛИАКИИ
Прим. ред.: Целиакия - это аутоиммунное заболевание с преимущественной локализацией в тонком кишечнике
Целиакия (CD - celiac disease) - это распространенная хроническая аутоиммунная энтеропатия, вызванная приемом глютена. На сегодняшний день единственной терапией для CD является полное исключение из рациона источников зерна и любой пищи, содержащей глютен. Было выдвинуто предположение, что кишечная микробиота так или иначе участвует в CD. По этой причине пробиотики появляются в качестве интересного адъюванта в диетическом лечении CD. Целью данного обзора является обсуждение характеристик микробиоты у пациентов с CD и использования пробиотиков в качестве новой терапии для лечения CD. Сравнения между детьми с CD и контролем показывают, что их профили микробиоты различаются; у первых меньше лактобацилл и бифидобактерий. Было обнаружено, что специфические пробиотики переваривают или изменяют глютеновые полипептиды. Также было продемонстрировано, что некоторые виды бактерий, принадлежащие к родам Lactobacillus и Bifidobacterium, проявляют защитные свойства эпителиальных клеток от повреждения, вызванного глиадином.
Целиакия (CD, celiac disease) - это распространенная хроническая аутоиммунная энтеропатия на протяжении всей жизни, вызванная потреблением специфических белков генетически предрасположенными людьми (1, 2). Такие белки специфически присутствуют в злаках и получают конкретные названия в соответствии с источником пищи, такие как глиадин (присутствует в пшенице), гордеин (присутствует в ячмене) и секалин (присутствует в ржи) (рис. 1). Поскольку эти белки имеют структурное сходство, они все вместе известны как глютен (3, 4). Среди белков глютена можно выделить две основные фракции: растворимые глиадины и нерастворимые глютенины. Обе группы характеризуются высоким содержанием глютамина и пролина (5).
Рисунок 1. Различные продукты из злаков и воспаление кишечника у субъектов с целиакией. Потребление продуктов питания, содержащих пшеницу, ячмень и рожь лицами, генетически чувствительными к CD, приводит к атрофии ворсин, воспалению кишечника и разборке плотных соединений.
Генетическая предрасположенность является важным аспектом CD. Он связан главным образом с системой антигенов лейкоцитов человека (HLA-DQ), которая участвует в распознавании собственных и чужих молекул иммунной системой. Варианты HLA-DQ2 и / или -DQ8, а также HLA-DP и HLA-DR обычно наблюдаются у пациентов с CD (6, 7). Эти варианты генов продуцируют рецепторы, которые связываются с пептидами глиадина более плотно, чем другие формы антигенпрезентирующего рецептора. Это может увеличить вероятность активации иммунных клеток и аутоиммунитета. Кроме того, протеазы из кишечника пациентов с CD могут неэффективно расщеплять глютеновые пептиды, что повышает доступность целых пептидов. Таким образом, они могут транслоцироваться через эпителиальную слизистую оболочку кишечника посредством эпителиального трансцитоза или повышенной проницаемости эпителиального плотного соединения TJ (или плотных контактов) (2). В собственной пластинке молекулы HLA представляют глютеновые пептиды в CD4+ T-иммунных клетках (8), тем самым активируя секрецию цитокинов Th1, то есть гамма-интерферона (IFN-γ) и фактора некроза опухоли альфа (TNF-α), и матричных металлопротеиназ. Вместе этот ответ способствует деградации матрикса, ремоделированию слизистой оболочки, атрофии ворсин, гиперплазии клеток крипты и увеличению числа интраэпителиальных клеток (9).
Следовательно, перегрузка пептидов, таких как глютеновые пептиды, в собственной пластинке (lamina propria) слизистой оболочки может привести к потере толерантности к их эпитопам у предрасположенных субъектов. Транспортировка пептидов через слизистую оболочку кишечника, которая также регулируется сборкой плотного соединения TJ, может быть важным шагом в развитии CD (10). Таким образом, демонтаж TJ как следствие повышенная параклеточного транспорта могут способствовать перегрузка пептидов в собственной пластинке слизистой оболочки и иммунной дисрегуляции. Новые данные убедительно свидетельствуют о том, что усиленная проницаемость кишечника является одним из факторов, участвующих в развитии различных аутоиммунных расстройств, а также CD (11 - 14). Однако до сих пор не ясно, является ли измененная проницаемость кишечника основной причиной или следствием целиакии, а также вызвано ли это изменение самим глютеном, изменениями микробиоты или их сочетанием. Зонулин является белком, который обладает способностью обратимо модулировать межклеточные TJ (15). Глиадин активирует передачу сигналов зонулина у пациентов с целиакией, что приводит к увеличению проницаемости кишечника для макромолекул (16). Напротив, некоторые исследования показывают, что изменения в микробиоте кишечника также могут привести к увеличению кишечной проницаемости при заболеваниях, отличных от целиакии (17, 18).
В этом контексте было выдвинуто предположение, что микробиота каким-то образом участвует в CD. Кроме того, пробиотики, по-видимому, являются интересным адъювантом в диетическом лечении CD (рис. 2). Этот обзор направлен на обсуждение характеристик микробиоты пациентов с CD (целиакией) и применения пробиотиков в качестве новой терапии для CD.
Рисунок 2. Процесс воспаления и возможные пути пробиотического действия для улучшения прогноза целиакии. У пациентов с CD повышенная проницаемость эпителиального плотного соединения («дырявая кишка») способствует проникновению плохо усваиваемых глютеновых пептидов из просвета в собственную пластинку. Оказавшись там, они дезамидируются ферментом тканевой трансглутаминазы (tTG) и представляются иммунным клеткам CD4+ T иммунным клеткам человеческим лейкоцитарным антигеном (HLA) в антигенпрезентирующих клетках (APCs), которые у пациентов с CD часто относятся к гаплотипам DQ2 и DQ8. После этого запускаются иммунные ответы Th1 и Th2, что приводит к аутоиммунному заболеванию, воспалению слизистой оболочки и росту неблагоприятной микробиоты, что ухудшает прогноз заболевания. Три большие стрелки показывают, где могут действовать пробиотики.
Желудочно-кишечный тракт человека представляет собой сложную и динамичную среду, в которой содержится огромное количество и разнообразие комменсальных микроорганизмов (19). Эта сбалансированная микроэкосистема обеспечивает хозяину естественную защиту от проникновения потенциальных патогенов. В последнее время исследования были сосредоточены на важной роли кишечной микробиоты человека в здоровье и заболевании (20). Исследования роли кишечной микробиоты в патофизиологии CD все еще находятся на ранних стадиях. Основные результаты, связанные с составом микробиоты у пациентов с СД, приведены в таблице 1.
CD является распространенным заболеванием как у детей, так и у взрослых (21). Тем не менее, наши знания о кишечной микробиоте взрослых CD все еще скудны. Действительно, исследования, характеризующие микробиоту взрослых пациентов с целиакией, начались только в 2012 году (12, 22). Год спустя были опубликованы два исследования, касающиеся кишечной микробиоты и CD (23, 24). Исследования до 2012 года проводились в основном с детьми (13, 25 - 31). В одном исследовании как детей, так и взрослых сообщалось о незначительной разнице в процентах основных типов между субъектами, а также о более разнообразном профиле в биоптатах двенадцатиперстной кишки у взрослых (12). Фирмикуты (Firmicutes) являются наиболее распространенными бактериями у взрослых CD, в то время как протеобактерии (Proteobacteria) присутствуют в основном у детей CD. Другие типы, общие для взрослых CD и детей CD, относятся к Bacteroidetes и Actinobacteria. Что касается бактериальных родов, взрослые CD содержат большее количество Mycobacterium spp. и Methylobacterium spp., тогда как Neisseria spp. и Haemophilus spp. более распространены у детей CD. Будущие исследования должны сосредоточиться на сходстве между детьми и взрослыми с CD по сравнению со здоровыми контролями. Если цель состоит в установлении причинно-следственной связи, то можно ожидать, что определенная бактериальная группа будет патогенной как у взрослых, так и у детей.
До сих пор не ясно, может ли измененная микробиота у пациентов с CD быть причиной или следствием этого заболевания. Предполагается, что грамотрицательные бактерии у генетически восприимчивых людей могут способствовать потере толерантности к глютену. Если результатом этого заболевания является измененная микробиота, то разрушенная слизистая оболочка, покрытая незрелыми энтероцитами, может привести к условиям, благоприятствующим грамотрицательной, а не грамположительной бактериальной колонизации. Биопсия двенадцатиперстной кишки у нелеченных детей с CD показала более высокую общую и грамотрицательную популяции, чем у пациентов с CD и здоровых контрольных групп. Кроме того, количество грамположительных бактерий было снижено у детей с CD (без лечения и с лечением) по сравнению с контролем (26). Таким образом, пропорции грамотрицательных и грамположительных бактерий представляются важными.
Возможность того, что неблагоприятные бактерии могут колонизировать слизистую оболочку кишечника, указывает на необходимость оценки микробиоты с этого места. Отбор проб с помощью биопсии является инвазивным методом у здоровых людей, в то время как фекалии все еще остаются самым простым и неинвазивным источником сбора данных. Тем не менее, количество исследований CD с использованием образцов биопсии и исследований с использованием образцов фекалий для характеристики микробиоты до сих пор практически одинаково. В целом ожидаются четкие различия между микроорганизмами, ассоциированными со слизистой оболочкой, и фекальной микробиотой (32, 33). Действительно, Ouwehand и соавторы (33) обнаружили в 4 раза большее количество бифидобактерий в кале здоровых детей, чем в слизистой оболочке группы с ректальным кровотечением. Подтверждая этот вывод, Di Cagno и его коллеги (31) не обнаружили бифидобактерий в биоптатах пациентов с CD, но обнаружили их в фекальных пробах. Кроме того, эти авторы показали, что уровень разнообразия микробиоты был выше в образцах фекалий, чем в образцах биопсии (31). Collado et al. (28) показали высокий уровень корреляции между фекальным и биоптатным уровнями Bifidobacterium, Bacteroides, Staphylococcus, Clostridium coccoides, Clostridium leptum, Lactobacillus и Escherichia coli у нелеченных и пролеченных пациентов с CD и контрольной группой. Корреляция Akkermansia muciniphila обнаружена только в контрольной группе. Тем не менее, представленные данные свидетельствуют о том, что неопознанная часть микробиоты, особенно в слизистой оболочке, заслуживает большего внимания.
Сравнение детей CD и контролей показывает, что их профили микробиоты различаются. У детей с СД обнаружено более высокое количество бактероидов (Bacteroides) (13, 26), чем у контрольных. В частности, бактерии Bacteroides являются важной частью микробиоты кишечника человека, и было обнаружено, что некоторые виды, такие как B. vulgatus и B. fragilis, проявляют провоспалительные эффекты (34), что указывает на важность исследований этой группы на видовом уровне. Данные об уровнях Atopobium, Staphylococcus, E. coli, Eubacterium rectale-C. coccoides, группы Clostridium histolyticum, Clostridium lituseburense и сульфатредуцирующих бактерий все еще противоречивы, поскольку были сообщения, показывающие увеличение уровней у пациентов с CD (13) или отсутствие различий (26, 28, 30) по сравнению с контролем. Доклады о характеристике основных групп, содержащих пробиотические виды, такие как Lactobacillus и Bifidobacterium, представляют большой интерес. Поскольку эти бактерии связаны с защитными полезными механизмами хозяина и противовоспалительными эффектами, ожидается, что субъекты с CD будут иметь более низкие уровни лактобацилл и бифидобактерий. Действительно, их уровни, как правило, ниже у детей с CD, чем у здоровых детей (13). Было установлено, что соотношение полезных лактобацилл и бифидобактерий к возможным вредным грамотрицательным бактериям, таким как Bacteroides-Prevotella и E. coli, у контрольной группы было значительно выше, чем у детей с CD (26). Что касается бифидобактериального разнообразия у пациентов с CD, были получены противоречивые результаты: более низкое разнообразие у детей с CD (25) и более высокое разнообразие лактобацилл и бифидобактерий у взрослых с CD (22), чем у контролей. Было показано, что уровни специфических видов лактобацилл и бифидобактерий могут быть выше, ниже или не обнаруживаться у пациентов с CD по сравнению с контрольной группой (таблица 1). Однако точная ценность этой информации все еще остается неясной.
Таблица 1. Основные результаты, связанные с составом микробиоты у пациентов с целиакиейА
|
Субъекты
|
Тип образца
|
Метод
|
Основной вывод для сравнения между нелечнными и леченными субъектами по отношению к контролям
|
|
|
26 нелеченных детей с CD
и 23 контролей
|
Образцы фекалий
|
Культуральный
|
↑ Bacteroides, Clostridium и Staphylococcus (нелеченные по отношению к контролю)
|
13
|
|
|
↑ Bacteroides-Prevotella и Clostridium histolyticum (нелеченные по отношению к контролям); ↑ Eubacterium rectale-Clostridium coccoides, Atopobium, и сульфатредуцирующие бактерии (нелеченные по отношению к контролю); ↓ Bifidobacterium (нелеченные по отношению к контролю)
|
|||
|
10 нелеченных детей с CD
и 10 контролей
|
Образцы фекалий
|
↑ бактериальное разнообразие (нелеченные по отношению к контролю); ⇆ разнообразие Lactobacillus (нелеченные по отношению к контролю); ↓ разнообразие Bifidobacterium (нелеченные по отношению к контролям);
↑ распространенность Lactobacillus curvatus, Leuconostoc mesenteroides и Leuconostoc carnosum (нелеченные по отношению к контролю);
↓ распространенность бактерий группы Lactobacillus casei, включая L. casei, L. paracasei, L. rhamnosus или L. zeae (нелеченные по отношению к контролю); Bifidobacterium adolescentis не обнаруживается у детей CD
|
25
|
|
|
20 нелеченных детей с CD,
10 леченных детей с CD
и 8 контролей
|
Образцы биопсии
12-перстной кишки
|
FISH-FC
|
↑ total and Gram-negative bacteria (нелеченные и леченные по отношению к контролю); ↑ Bacteroides-Prevotella group and Escherichia coli (нелеченные по отношению к контролю); ↓ Lactobacillus-Bifidobacterium/Bacteroides-Prevotellaratio (нелеченные по отношению к контролю);
↓ грамположительные бактерии (нелеченные по отношению к контролю); ⇆ Atopobium, Eubacterium rectale-Clostridium coccoides, Clostridium histolyticum, Clostridium lituseburense, сульфатредуцирующие бактерии и Faecalibacterium prausnitzii (нелеченные по отношению к контролю)
|
26
|
|
30 нелеченных детей с CD,
18 леченных детей с CD
и 30 контролей
|
Образцы
фекалий
|
↑ распространенность Bifidobacterium adolescentis и Bifidobacterium breve у нелеченных детей;
↑ распространенность Bifidobacterium dentium (также найдены в контролях); ↓ Bifidobacterium catenulatum (нелеченные по отношению к контролю)
|
27
|
|
|
25 нелеченных детей с CD,
8 леченных детей с CD,
и 8 контролей
|
Образцы биопсии 12-перстной кишки
|
qPCR
|
Bifidobacterium longum, Bifidobacterium bifidum, и Bifidobacterium catenulatum обнаружен во всех образцах; Bifidobacterium dentium обнаруживается только у нелеченных и леченных детей CD; ↑ Bifidobacterium breve (нелеченные и леченные по отношению к контролю); ↓ Bifidobacterium lactis (нелеченные и леченные по отношению к контролю); ↓ Bifidobacterium catenulatum (нелеченные по отношению к контролю)
|
27
|
|
25 нелеченных детей с CD,
8 леченных детей с CD,
и 8 контролей
|
Образцы
фекалий
|
qPCR
|
↑ total bacteria (нелеченные по отношению к контролю); ↑ Bifidobacterium dentium (леченные по отношению к контролю); ↑ Bifidobacterium breve (нелеченные и леченные по отношению к контролю); ⇆ Bacteroides, Clostridium leptum, и Escherichia coli (нелеченные по отношению клеченным); ↑ Staphylococcus (нелеченные по отношению к леченным)
|
28
|
|
Образцы
биопсии
(биоптаты)
|
qPCR
|
↓ Clostridium coccoides (нелеченные по отношению к контролю); ↑ Lactobacillus group и Akkermansia
muciniphila (нелеченные и леченные по отношению к контролю); ↑ Staphylococcus (нелеченные по отношению к контролю); ⇆ Bacteroides, Clostridium leptum, and Escherichia coli (нелеченные по отношению к контролю)
|
||
|
7 нелеченных детей с CD,
7 леченных детей с CD,
и 7 контролей
|
Образцы
фекалий
|
Культуральный
|
↓ молочнокислые бактери, Bifidobacterium, и Staphylococcus-Micrococcus (нелеченные по отношению к контролю); ↑ Bacteroides и Clostridium (нелеченные по отношению к контролю); L. plantarum, L. paracasei, L. rhamnosus, и B. longum обнаружен во всех группах; L. brevis, L. rossiae, L. pentosus, и Bifidobacterium bifidum не встречается у нелеченных детей; L. fermentum, L. delbrueckii subsp. bulgaricus и L. gasseri обнаруживается только в контролях
|
29
|
|
24 нелеченных детей с CD,
18 леченных детей с CD,
и 20 контролей
|
Образцы
фекалий
|
IgA покрытие
|
↓ IgA-coated bacteria (нелеченные по отношению к контролю); ↓ тотальные грамм-положительные популяции (нелеченные по отношению к контролю); ↓ Bifidobacteriumproportions, C. histolyticum, группы C. lituseburense и Faecalibacterium prausnitzii (нелеченные по отношению к контролю); ↑ группа Bacteroides-Prevotella (нелеченные по отношению к контролю); ⇆ Escherichia coli, Staphylococcus, Lactobacillus-Enterococcus и сульфатредуцирующие бактерии (нелеченные по отношению к контролю)
|
30
|
|
19 леченных детей с CD
и 15 контролей
|
Образцы
фекалий
и биоптаты
|
DGGE
|
Профили DGGE фекальных образцов были богаче, чем у биоптатов; бифидобактерии не обнаружены в биоптатах CD
|
31
|
|
Образцы
фекалий
и биоптаты
|
Культуральный
|
↓ Lactobacillus, Enterococcus, и Bifidobacterium (леченные по отношению к контролю) в образцах фекалий; ↑ Bacteroides-Prevotella, Porphyromonas, и Staphylococcus (леченные по отношению к контролю) in fecal samples; ⇆ Salmonella, Shigella, Klebsiella, and Clostridium (леченные по отношению к контролю) в образцах фекалий
|
||
|
8 нелеченных детей с CD
и 5 контролей,
и 5 нелеченных взрослых с CD, 5 леченных взрослых с CD, и 5 контролей
|
Образцы
биопсии
12-перстной кишки
|
Секвенирование !6S рРНК
|
Firmicutes (38% vs 34% для больных CD взрослых и детей), Proteobacteria (29% vs 38%), Bacteroidetes (17% vs 13%), Actinobacteria (10% vs 4%), Fusobacteria (4% vs 2.9%), Deinicoccus-Thermus (0 vs 2.7%); для взрослых (61 разных родов) и детей (36 различных родов); ↑ Prevotella spp. и Streptococcus spp. (леченные по отношению к нелеченным) у взрослых; Mycobacterium spp. и Methylobacterium spp. (нелеченные по отношению к контролю) у взрослых; ↓ Streptococcus and Prevotella (нелеченные по отношению к контролю) у детей; ↑ Neisseria spp. и Haemophilus spp. (нелеченные по отношению к контролю) у детей
|
12
|
|
10 нелеченных взрослых с CD, 11 леченных взрослых с CD, 11 контролей, и 10 контролей на GFD (безглютеновой диете)
|
Образцы
фекалий
|
DGGE
|
↑ разнообразие групп Lactobacillus и Bifidobacterium (нелеченные и контроль по отношению к леченным); ↑ Lactobacillus sakei (нелеченные и контроль по отношению к леченным); ↑ Bifidobacterium bifidum и Bifidobacterium catenulatum (нелеченные по отношению к контролю)
|
22
|
|
10 нелеченных детей с CD,
6 леченных взрослых с CD
и 9 контролей
|
Образцы
биопсии
12-перстной
кишки
|
Microarray HITChip
|
⇆ в разнообразии (нелеченные по отношению к контролю)
|
23
|
|
33 нелеченных CD взрослых
и 18 контролей
|
Образцы
биопсии
12-перстной кишки
|
DGGE
|
↑ микробное разнообразие и богатство (нелеченные по отношению к контролю); ↑ преобладают состав и структура Proteobacteria (нелеченные по отношению к контролю)
|
24
|
АСодержание включает исследования, разработанные с использованием различных популяций, выборок и методологических подходов; ↑ выше; ↓ ниже; ⇆ без разницы. qPCR, количественная ПЦР, DGGE - метод денатурирующего градиентного гель-электрофореза; FISH-FC - метод флуоресцентной гибридизации in situ / проточной цитометрии; Microarray HITChip - метод филогенетических микрочипов (чипов кишечного тракта человека)
Поскольку потребление глютена является общей характеристикой целиакии во всем мире, было продемонстрировано, что существуют четкие различия в составе микробиоты, связанные с географическим положением (35 - 39). Для поиска сходства микробиоты среди пациентов с CD из разных регионов мира, может быть полезно выявить группы микробов, участвующих в развитии заболевания или ослаблении симптомов уже присутствующего CD.
Также важно отметить, что глютен не является проблемой только для пациентов с CD. В идеале, характеристика и сравнение микробиоты, генетического фона, кишечной проницаемости и иммунной функции субъектов, страдающих CD и другими связанными с глютеном расстройствами, такими как глютеновая атаксия, герпетиформный дерматит, аллергия на пшеницу и нецелиакальную чувствительность к глютену, могут улучшить знания для разработки вариантов лечения адекватных для каждого состояния.
Таким образом, низкие уровни лактобактерий и бифидобактерий являются наиболее последовательными результатами у детей с CD. Для изучения слизистой и люминальной (просветной) микробиоты пациентов с CD применялись различные методы, обеспечивающие количественные (флуоресцентная гибридизация in situ в сочетании с проточной цитометрией [FISH-FC] и ПЦР в реальном времени) и качественные (денатурирующий градиентный гель-электрофорез [DGGE] и HITChip [Human intestinal tract Chip]) результаты. Это может способствовать отсутствию единого мнения о точном содержании бактерий у пациентов с CD, а также о возрастном диапазоне пациентов, типе образца (образец биопсии или образец фекалий), малом количестве исследований и малом размере выборки.
ПРОБИОТИКИ и ЦЕЛИАКИЯ
См. дополнительно:
Бифидобактерии B. longum помогают при целиакии
На сегодняшний день единственной терапией для лечения CD является обязательное и полное исключение из рациона источников зерна и любой пищи, содержащей глютен (40, 41). Тем не менее, многие пациенты сталкиваются с трудностями при соблюдении безглютеновой диеты (GFD). Приверженность терапии широко варьируется: от 80% у пациентов с диагнозом до 4 лет до <40% у пациентов с диагнозом после 4 лет (42).
Последние достижения в области патофизиологии CD способствовали разработке новых и перспективных терапевтических решений. Таким образом, были определены многие другие методы лечения, такие как генетически модифицированный глютен, ингибиторы зонулина, терапевтические вакцины, ингибиторы тканевой трансглутаминазы и, в последнее время, пробиотики (43).
Согласно ФАО / ВОЗ (FAO / WHO) (44), пробиотик определяется как «живой микроорганизм, который при введении в адекватных количествах приносит пользу для здоровья хозяина». Нарушения в кишечном микробиоме у пациентов с CD привели к использованию пробиотиков как перспективной альтернативы.
Благоприятное влияние пробиотиков на здоровье кишечника хозяина может проявляться через (I) выработку ингибирующих веществ против патогенов (перекись водорода, бактериоцины и органические кислоты), (II) блокирование сайтов адгезии, (III) конкуренцию за питательные вещества (IV) деградации. токсиновых рецепторов и (V) регуляциию иммунитета (45). Молекулярные механизмы пробиотического действия еще предстоит охарактеризовать. Необходимы дополнительные исследования для оценки действия конкретных пробиотиков против конкретных патогенов и расстройств, а также для определения того, какое из этих действий может принести пользу пациентам с CD.
Было обнаружено, что некоторые пробиотики переваривают или изменяют глютеновые полипептиды. De Angelis и соавторы (37) проанализировали потенциальную роль специфического пробиотического препарата VSL # 3 (коктейль из восьми штаммов, принадлежащих к видам Bifidobacterium breve, B. longum, B. infantis, Lactobacillus plantarum, L. acidophilus, L. casei, L. delbrueckii subsp. Bulgaricus и Streptococcus thermophilus) в снижении токсических свойств пшеничной муки при длительной ферментации. Это исследование показало, что пробиотик VSL # 3 был очень эффективен в гидролизе полипептидов глиадина по сравнению с другими коммерческими пробиотическими продуктами, такими как Oxadrop (B. infantis, L. acidophilus, L. brevis и S. thermophilus), Florisia (L. brevis, L. salivariussubsp. Salicinius и L. plantarum) и Yovis (B. breve, B. infantis, B. longum, L. acidophilus, L. plantarum, L. casei, L. delbrueckii subsp. Bulgaricus, Streptococcus salivarius subsp. thermophilus и Enterococcus faecium). Кроме того, активность ферментов, расщепляющих пролин-богатые пептиды и аминопептидазы, которые регулируют гидролиз глиадиновых эпитопов, широко присутствовала в VSL # 3. Другие перечисленные коммерческие пробиотические продукты, по-видимому, не обладают такой же способностью расщеплять полипептиды глиадина. Интересно, что другое исследование De Angelis et al. (46) также показало, что способность VSL # 3 расщеплять глиадин была отключена, когда пробиотические штаммы тестировали по отдельности. Результаты показывают, что одного пробиотического штамма недостаточно для расщепления пептидов глиадина и, следовательно, его следует использовать вместе с другими штаммами для оказания положительного эффекта против CD. Таким образом, пробиотический препарат VSL # 3 может обеспечить лучшую эффективность при лечении CD, поскольку соблюдение безглютеновой диеты часто является серьезной проблемой для пациентов, например, из-за перекрестного загрязнения.
Было установлено, что специфические штаммы лактобацилл и бифидобактерий улучшают здоровье кишечника. De Palma и соавторы (30) оценивали in vitro иммуномодулирующие свойства штамма B. bifidumstrain IATA-ES2 и B. longum ATCC 15707 по сравнению со штаммом B. fragilis DSM2451, E. colistrain CBL2 и Shigella sp. штамм CBD8 на мононуклеарных клетках периферической крови (PBMCs), находящихся под действием глиадина и IFN-γ. Штамм B. bifidum IATA-ES2 и штамм B. longum ATCC 15707 способны индуцировать более низкие уровни секреции интерлейкина-12 (IL-12) и IFN-γ, чем E.coliCBL2 и Shigella sp. CBD8. Высвобождение TNF-α индуцировалось всеми протестированными штаммами, но его уровень был ниже у B. bifidum IATA-ES2, чем у B. fragilis DSM2451 и штамма Shigella CBD8. Самый высокий уровень секреции IL-10 наблюдался в присутствии B. longum ATCC 15707. По-видимому, грамотрицательные бактерии, такие как E.coli CBL2 и штамм Shigella CBD8, обычно запускают более высокие уровни продукции провоспалительных цитокинов, которые в свою очередь способствуют развитию болезней. С другой стороны, B. bifidum IATA-ES2 был способен улучшить проницаемость кишечного эпителия, поскольку он стимулировал самые низкие уровни продукции TNF-α и IFN-γ.
Lindfors и его коллеги (47) обнаружили, что B. lactis оказывает защитное действие на эпителиальные клетки против клеточного повреждения, вызванного инкубацией глиадина. Кроме того, было отмечено, что добавление 106 и 107 КОЕ/мл, но не 105 КОЕ/мл, B. lactis было в состоянии сохранить TJ (плотные соединения) по сравнению с эпителиальными клетками, поддерживаемыми в присутствии только глиадина. Введение L. fermentum в тестируемых концентрациях не могло стимулировать восстановление трансэпителиальной резистентности.
Недавно было проведено исследование с использованием модели животных с глиадин-индуцированной энтеропатией для наблюдения за тем, может ли B. longum CECT 7347 оказывать благотворное воздействие. Введение B. longum CECT 7347 увеличивало ширину ворсинок и высоту энтероцитов, что частично восстановило изменения у животных, сенсибилизированных IFN-γ и получавших глиадин. Кроме того, он также снижал уровни TNF-α и повышал уровни синтеза IL-10, демонстрируя его способность способствовать противовоспалительному ответу в слизистой оболочке кишечника. B. longum CECT 7347, введенный животным, получавшим глиадин, сенсибилизированным IFN-γ, был способен умеренно уменьшить некоторые изменения в структуре тощей кишки. Этот эффект, по-видимому, может способствовать улучшению барьерной функции кишечника и предотвращать перемещение глиадина в собственную пластинку слизистой оболочки (48). Как и в предыдущей работе, введение L. casei ATCC 9595 позволило значительно снизить уровни TNF-α и исправить повреждение кишечника, вызванное глиадином, у трансгенных мышей HLA-DQ8 при лечении индометацином (49).
Исследования пробиотиков и CD у людей очень скудны. В рандомизированном, двойном слепом, плацебо-контролируемом исследовании Smecuol и соавторы (50) оценили влияние пробиотического препарата B. infantis Natren Life Start (NLS) на проницаемость кишечника, возникновение симптомов и наличие воспалительных цитокинов у непролеченных взрослых пациентов с CD. Результаты показали, что введение пробиотика не могло изменить барьерную функцию кишечника, вероятно, из-за короткого времени лечения или неадекватной дозы. Через 3 недели от начала лечения B. infantis NLS отмечалось заметное улучшение пищеварения и уменьшение запора. Боль в животе и показатели симптомов диареи также были уменьшены, хотя и не имели значения. Кроме того, никаких различий в маркерах воспаления не наблюдалось ни в одной из групп. Хотя было небольшое улучшение пищеварительных симптомов, это заслуживающее внимания исследование демонстрирует, что B. infantis NLS superstrain может быть перспективным инструментом в терапии CD.
Целиакия (CD) - это аутоиммунная энтеропатия, запускаемая глютеновыми белками. Следовательно, часто происходит повреждение слизистой оболочки, сопровождающееся измененной кишечной микробиотой и повышенной проницаемостью эпителия. Причинно-следственная связь еще не определена. Было продемонстрировано, что уровни бифидобактерий и лактобацилл снижаются у пациентов с CD, и, таким образом, эти бактерии считаются многообещающими мишенями для пробиотической терапии. Тем не менее, все еще отсутствует консенсус в отношении изменений в составе бактерий, прежде всего на уровне видов. Таким образом, будущие исследования должны уделять особое внимание характеристике микробиоты с потенциальной пользой для здоровья кишечника. Считается, что штаммы, способные продуцировать ферменты, которые разлагают глиадиновые пептиды и вызывают противовоспалительные эффекты, лучше подходят для лечения этого расстройства. Кроме того, исследования, включающие больший размер выборки и в которых участвуют международные центры здравоохранения и исследований, будут способствовать разработке общих направлений и руководств по лечению CD и расширению знаний о важности микробиоты в развитии CD.
Источник: Luнs Fernando de Sousa Moraes, Lukasz Marcin Grzeskowiak, Tatiana Fiche de Sales Teixeira, Maria do Carmo Gouveia Peluzio. Intestinal Microbiota and Probiotics in Celiac Disease. Clinical Microbiology Reviews 27(3):482-489 July 2014
Дополнительная информация по теме
2. Пробиотики при целиакии
СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛА II:
- Предисловие
- 1. Вступление
- 2. Микробиота кишечника и риск развития целиакии
- 3. Микробиота у больного целиакией
- Таблица 1. Научные данные за последние 10 лет о микробиоте слюны, двенадцатиперстной кишки и кала у больных целиакией
- 4. Безглютеновая диета и кишечная микробиота
- 5. Пробиотические добавки
- Таблица 2. Основные данные по применению пробиотиков у больных целиакией
- 6. Выводы
- Рисунок 1. Механизм действия пробиотиков в контроле желудочно-кишечных симптомов у больных целиакией
- Литература
В последнее время интерес к человеческому микробиому и его взаимодействию с хозяином резко возрос и позволил по-новому взглянуть на его роль в обеспечении защиты хозяина и регуляции физиологии хозяина, включая правильное развитие иммунитета. Однако при наличии микробного дисбаланса и определенных генетических параметров микробиом может способствовать нарушению метаболизма и физиологии хозяина, приводя к патогенезу и / или прогрессированию ряда заболеваний. Целиакия (CD) является хронической аутоиммунной энтеропатией, вызванной воздействием диетического глютена у генетически предрасположенных людей. Несмотря на то, что установлено, что глютен является триггером при CD, данные свидетельствуют о том, что кишечная микробиота каким-то образом участвует в патогенезе, прогрессировании и клинической картине CD. Действительно, в нескольких исследованиях сообщалось о дисбалансах в кишечной микробиоте пациентов с CD, которые в основном характеризуются повышенным обилием бактероидов (Bacteroides spp.) и уменьшением бифидобактерий (Bifidobacterium spp.). Доказательства того, что некоторые из этих микробных дисбалансов все еще сохраняются, несмотря на строгую безглютеновую диету, и что пациенты с целиакией, страдающие постоянными желудочно-кишечными расстройствами, имеют более низкий состав микробиоты кишечника, дополнительно подтверждают тесную связь микробиома с CD. Все эти доказательства дают основание для гипотезы о том, что пробиотики могут играть определенную роль в этом состоянии. В этом обзоре мы описываем последние научные доказательства, связывающие микробиоту кишечника с CD, начиная с возможной роли микробов в патогенезе CD, попытки определить микробную подпись болезни, влияние безглютеновой диеты и генетических активов хозяина в отношении микробного состава, чтобы закончить исследование доказательства концепции использования пробиотиков на животных моделях до самого последнего клинического применения выбранных пробиотических штаммов.
1. Вступление
Целиакия (CD) - пожизненная иммуноопосредованная энтеропатия, инициированная воздействием диетического глютена у лиц, несущих человеческий лейкоцитарный антиген (HLA): DQ2 или DQ8 [1]. Потеря толерантности к глютену может произойти в момент его введения в рацион или в любой момент жизни, и основной механизм все еще находится в стадии исследования. Роль экологического компонента в патогенезе CD подтверждается: (а) гены HLA и non-HLA объясняют только 55% предрасположенности к заболеванию, (б) конкордантность целиакии у монозиготных близнецов составляет около 80%, и (в) частота встречаемости этого состояния быстро растет [2,3,4].
Кишечная микробиота может быть так или иначе вовлечена в патогенез CD и/или в его прогрессирование и/или в развитие клинических проявлений [5,6,7,8,9]. Вкратце, микробиота кишечника может влиять на патогенез CD различными способами: (а) модулируя переваривание пептидов клейковины, генерирующих токсические и/или толерогенные пептиды, которые могут влиять на приобретение пищевой толерантности к антигену, (б) влияя на проницаемость кишечника через высвобождение зонулина и экспрессию плотных соединений, (в) способствуя созреванию эпителия слизистой оболочки и (г) регулируя активность иммунной системы через экспрессию цитокинов и провоспалительных или противовоспалительных пептидов [10].
В последнее десятилетие в ряде исследований сообщалось о дисбалансах в кишечной микробиоте пациентов с CD, хотя в литературе показано, что однозначной микробной сигнатуры CD не существует [11]. Это также вопрос дебатов, играет ли дисбактериоз роль в патогенезе заболевания, или это просто следствие воспаления CD; однако дисбактериоз кишечника часто сохраняется независимо от приверженности к безглютеновой диете (GFD), и частично также связан с этой конкретной диетой. Наконец, идентификация дисбактериоза кишечника при CD с доказательствами, подтверждающими роль микробиоты кишечника в регуляции ключевых аспектов врожденного и адаптивного иммунитета и персистенции дисбиоза, несмотря на длительную GFD, привела к гипотезе, предполагающей клиническое применение пробиотиков.
Целью настоящего обзора является описание последних научных данных о роли микробиоты кишечника при CD и обоснование концепции применения пробиотиков у больных CD.
2. Микробиота кишечника и риск развития целиакии
Микробиота играет решающую роль в созревании иммунной системы, являясь ключевой для развития защитных / толерогенных иммунных реакций [12]. Современные данные показывают, что агенты окружающей среды и / или эндогенные сигналы могут вызывать дисбактериоз, который ответственен за нарушение иммунного гомеостаза и увеличение риска иммунных состояний, таких как CD, среди других [13].
Есть несколько ранних жизненных событий, которые могут привести к дисрегуляции микробиоты кишечника, начиная со способа родоразрешения. После вагинальных родов колонизация новорожденного характеризуется в основном лактобациллами (Lactobacilli), превотеллами (Prevotella), и бифидобактериями (Bifidobacteria) [14,15], в то время как после кесарева сечения на детскую флору в основном влияют экологические и материнские бактерии кожи [16]. Это может объяснить повышенный риск развития CD у младенцев, рожденных с помощью кесарева сечения, о чем сообщалось в предыдущих исследованиях [17,18].
Грудное вскармливание является вторым фактором, который может повлиять на состав микробиоты кишечника; действительно, присутствие материнских олигосахаридов человека поддерживает выживание и рост здоровой микробиоты. Ретроспективные исследования показали, что продолжительность грудного вскармливания и особенно введение глютена во время грудного вскармливания уменьшают или задерживают начало CD [19]. Однако оба эти доказательства были недавно подвергнуты сомнению и не подтверждены, поэтому этот вопрос все еще обсуждается [20,21,22], и этот вопрос может быть более сложным, чем первоначально предполагалось. De Palma и др. исследовали 164 новорожденных (родившихся в семье с родственником первой степени с CD), разделенных по генотипу HLA и способу вскармливания (грудное вскармливание против искусственного), и обнаружили различную колонизацию кишечника в зависимости от типа вскармливания. В целом, они показали, что носительство предрасположенности к HLA было связано с увеличением количества Bacteroides fragilis и Staphylococcus, а также уменьшением бифидобактерий, и что эти различия были увеличены при вскармливании молочной формулы (смеси) по сравнению с грудным вскармливанием. Эти результаты подтверждают идею о том, что состав микробиоты кишечника - это многопользовательская «игра», где как тип питания, так и генотип HLA являются ключевыми регуляторами [23]. Еще одна переменная может усложнить этот вопрос: данные о том, что образцы грудного молока от матерей с CD по сравнению с образцами без CD имеют более низкие титры интерлейкина 12p70, трансформирующего фактора роста бета 1 (TGF-β1) и секреторного иммуноглобулина А (IgA), а также уменьшение в группах Bifidobacterium и Bacteroides fragilis. Это исследование подтверждает гипотезу о том, что уменьшение количества иммунопротекторных соединений и видов бифидобактерий может уменьшить защиту, обеспечиваемую грудным вскармливанием, тем самым увеличивая риск развития CD у ребенка [24].
Прим. ред.: Интерлейкин (IL)-12p70, гетеродимерный цитокин, считается центральным для индукции Th1-ответов с помощью IL-18 и IL-27
То, что определенный генетический актив может играть определенную роль в формировании микробиоты кишечника в раннем возрасте, подтверждается недавним исследованием. De Palma и др. изучена фекальная микробиота 22 грудных детей (родившихся в семье с родственником первой степени с CD) и установлено, что носительство высокого (HLA-DQ2) по сравнению с низким генетическим риском (non-HLA-DQ2/8) сопровождалось наличием более высоких пропорций Firmicutes и Proteobacteria (Corynebacterium, Gemella, unclassified Clostridiaceae, unclassified Enterobacteriaceae и Raoultella) и более низких пропорций актинобактерий (Bifidobacterium и неклассифицированные bifidobacteriaceae). Эти результаты свидетельствуют о том, что специфический генотип хозяина может модулировать состав микробиоты кишечника детей раннего возраста и способствовать повышению риска развития заболеваний [25]. Возможность того, что тот или иной генотип может формировать микробный состав кишечника, подтверждается общегеномными ассоциативными исследованиями, которые выявили 39 локусов риска CD, отличных от HLA. Интересно, что некоторые из этих генов, связанных с иммунными функциями и бактериальной колонизацией и ассоциированным с болезнью однонуклеотидным полиморфизмом (SNPs), участвующим в регуляции обработки микробиоты, могут объяснить роль генов в составе микробиоты кишечника [26].
С целью изучения роли микробиоты кишечника (и их продуктов-метаболитов) как факторов, способствующих возникновению целиакии, в США, Италии и Испании проводится крупное международное исследование CDGEMM - «Геномное, Экологическое, Микробиомное и Метаболическое исследование Целиакии». CDGEMM является проспективным, продольным наблюдательным когортным исследованием младенцев с членом семьи первой степени с CD, целью которого является изучение того, участвуют ли время введения глютена, состав микробиоты и генетический актив в потере толерантности к глютену, а также выявление и проверка специфических профилей микробиоты и метаболических профилей, которые механистически связаны с функциями кишечника (включая проницаемость, иммунную функцию и биологию ниши стволовых клеток) и могут предвидеть потерю толерантности к глютену у генетически предрасположенных людей. Это исследование станет доказательством концепции планирования профилактических мероприятий для индуцирования иммунной толерантности к глютену и, возможно, профилактики CD [27].
3. Микробиота у больного целиакией
Как показано в Таблице 1, за последние 10 лет было проведено несколько исследований [28-51] по оценке микробиоты кала, слюнных желез и двенадцатиперстной кишки у больных CD. Интересно, что Collado et al. показана корреляция между бактериальными видами, обнаруженными как в биоптатах, так и в фекалиях больных CD, указывающая на то, что фекальная микробиота сопоставима с микробиотой тонкой кишки и может иметь диагностическое значение [31].
Таблица 1. Научные данные за последние 10 лет о микробиоте слюны, двенадцатиперстной кишки и кала у больных целиакией.
|
Популяция
|
Возраст
|
Слюна
|
Дуо-деналь-ная
биопсия
|
Фека-лии
|
Методы
|
Результаты
у пациентов
с целиакией
|
|
|
[28]
|
26 CD
vs. 23 HC
|
Дети
|
No
|
No
|
Yes
|
Культу-ральный
и FISH
|
↑ Bacteroides–Prevotella, Clostriudium hystoliticum, Eubacterium rectale–C. coccoides, Atopobium и Staphylococcus
|
|
[29]
|
10 CD
vs. 10 HC
|
Дети
|
No
|
No
|
Yes
|
Культу-ральный / DGGE
|
L. curvatus, Leuconostoc mesenteroides только при CD
|
|
[30]
|
20 CD
vs. 10 CD-GFD vs. 8 HC
|
Дети
|
No
|
Yes
|
No
|
FISH / Проточная
цитометрия
|
↓ Соотношение Lactobacillus–Bifidobacterium к
Bacteroides–E. coli
↑ Грам-отрицательные |
|
[31]
|
8 CD vs. 8 CD vs. 8 HC
|
Дети
|
No
|
Yes
|
Yes
|
qPCR
|
↑ Bacteroides, C. leptum,
E. coli, Staphylococcus
↓ Bifidobacteria |
|
[32]
|
7 CD
vs. 7 CD-GFD vs. 7 HC
|
Дети
|
No
|
No
|
Yes
|
qPCR /
DGGE
|
↓ Соотношение культивируемых
молочнокислых
бактерий и Bifidobacterium
к Bacteroides
и enterobacteria
↓ Lactobacillus |
|
[33]
|
45 CD
vs. 18 HC
|
Дети
|
No
|
Yes
|
No
|
секвени-рование 16S рДНК
|
↑ Haemophilus, Streptococcus, Neisseria
|
|
[34]
|
20 CD до и после GFD
vs. 10 HC
|
Дети
|
No
|
Yes
|
No
|
Секвени. 16S рДНК / TTGE
|
↑ Bacteroides vulgatus и Escherichia coli
|
|
[35]
|
24 CD
vs. 18 CD-GFD vs. 20 HC
|
Дети
|
No
|
No
|
Yes
|
FISH / Проточная
цитометрия
|
↓ Соотношение грамположительных и грамотрицательных бактерий
↓ Bifidobacterium, Clostridium histolyticum, C. lituseburense и Faecalibacterium prausnitzii ↑ Bacteroides–Prevotella |
|
[36]
|
20 CD
vs. 12 CD-GFD vs. 8 HC
|
Дети
|
No
|
Yes
|
No
|
DGGE
|
↑ Bacteroides dorei
↓ Bacteroides distasonis, Bacteroides fragilis /Bacteroides thetaiotaomicron, Bacteroides uniformis, и Bacteroides ovatus ↑ Bifidobacterium adolescentis Bifidobacterium animalis subsp lactis |
|
[37]
|
19 CD
vs. 15 HC
|
Дети
|
No
|
Yes
|
Yes
|
DGGE
|
↓ Lactobacillus, Enterococcus
и Bifidobacteria
|
|
[38]
|
10 CD
vs. 11 CD-GFD vs. 11 HC
|
Взросл.
|
No
|
No
|
Yes
|
DGGE
|
↑ B. bifidum и catenulatum
|
|
[39]
|
13 CD
vs. 5 CD-GFD vs. 10 HC
|
Дети Взросл.
|
No
|
Yes
|
No
|
Секвенир. гена
16S рРНК
|
↓ Streptococcus и Prevotella
|
|
[40]
|
20 CD
vs. 20 CD-GFD vs. 20 HC
|
Дети
|
No
|
No
|
Yes
|
ПЦР-секвенир.
ДНК
|
↑ Staphylococcus epidermidis Staphylococcus haemolyticus
↓ S. aureus |
|
[41]
|
35 CD
vs. 35 HC
|
Дети
|
Yes
|
No
|
No
|
CRT
Bacteria
|
↓ Слюнные мутантные стрептококки и лактобациллы
|
|
[42]
|
21 CD
vs. 21 HC
|
Дети
|
No
|
Yes
|
No
|
IS-pro
|
Нет разницы
|
|
[43]
|
32 CD
vs. 17 CD-GFD vs. 8 HC
|
Дети
|
No
|
Yes
|
No
|
Культу-ральный / Секвенир. гена 16S рРНК
|
↑ Proteobacteria, Enterobacteriaceae и Staphylococcaceae
↓ Streptococcaceae, Firmicutes |
|
[44]
|
33 CD
vs. 18 HC
|
Взросл.
|
No
|
Yes
|
No
|
Секвенир. гена 16S рРНК
|
↑ Proteobacteria, такие как Acinetobacter
и Neisseria, у пациента с GI симптомами.
↓ микробное разнообразие в GI симптомах
|
|
[45]
|
10 CD
vs. 9 HC
|
Дети
|
No
|
Yes
|
No
|
qRT-PCR
|
Нет различий
Haemophilus ssp. и Serratia ssp. имели относительно более высокое
содержание при CD
|
|
[46]
|
13 CD-GFD
vs. 13 HC
|
Дети
|
Yes
|
No
|
No
|
Секвенир. гена 16S рРНК
|
↑ Lachnospiraceae, Gemellaceae
и Streptococcus sanguinis Bacteroidetes
↓ Streptococcus thermophilus |
|
[47]
|
18 CD-GFD симптомно.
vs. 18 CD-GFD бессимптомно
|
Взросл.
|
No
|
Yes
|
No
|
Секвенир. гена 16S рРНК
|
↑ Proteobacteria
↓ Bacteroides и Firmicutes |
|
[48]
|
11 A-CD
vs. 11 HC
|
Дети
|
No
|
Yes
|
No
|
DGGE
|
Lactobacillus genus
|
|
[49]
|
20 A-CD
vs. 6 CD-GFD vs. 15 HC
|
Взросл.
|
No
|
Yes
|
No
|
Секвенир. гена 16S рРНК / мета-геномика
|
↑ Proteobacteria ↓ Firmicutes и Actinobacteria
↑ Neisseria genus (Neisseria flavescens) |
|
[50]
|
40 A-CD
vs. 16 HC
|
Дети
|
No
|
No
|
Yes
|
Секвенир. гена 16S рРНК / qPCR
|
↓ отношение
Firmicutes / Bacteroidetes,
↓ Actinobacteria и Euryarchaeota |
|
[51]
|
21 CD-GFD
vs. 8 RCD vs. 20 HC
|
Взросл.
|
Yes
|
No
|
No
|
Секвенир. гена 16S рРНК
|
Bacteroidetes (CD > RCD),
Actinobacteria (CD < RCD),
Fusobacteria (CD > RCD)
|
CD: целиакия; A-CD: активная целиакия, CD-GFD: целиакия на безглютеновой диете, HC: здоровый контроль, GI: желудочно-кишечный тракт, RCD: рефрактерная целиакия, FISH: флуоресцентная гибридизация in situ, TTGE: темпоральный градиентно-температурный гель-электрофорез, DGGE: денатурирующий градиентный гель-электрофорез; qPCR: метод количественной полимеразной цепной реакции; qRT-PCR: метод количественной полимеразной цепной реакции с обратной транскрипцией; IS-pro - метод бактериального профилирования, который обнаруживает бактериальную ДНК; CRT Bacteria - бактериальный тест на риск кариеса; ↓ Уменьшение; ↑ Повышение.
Среди различных исследованийрезультаты могут отличаться, что связано с огромными различиями с точки зрения микробиологических методов, размеров выборки и характеристик пациентов. Тем не менее, существует значительное согласие в отношении наличия дисбаланса между провоспалительными и противовоспалительными видами с преобладанием первых.
Мы исследовали фекальную микробиоту детей с активной формой CD (A-CD), после безглютеновой диеты GFD (T-CD) и здоровых детей (HC), демонстрируя снижение лактобацилл в A-CD, но не в T-CD, что было похоже на HC. Используя газохроматографический масс-спектрометрический твердофазный микроэкстракционный анализ, мы обнаружили глубокое изменение средних концентраций летучих органических соединений, причем короткоцепочечные жирные кислоты более представлены в НС [32]. В последующем исследовании мы проанализировали дуоденальную микробиоту 19 T-CD и 15 HC и обнаружили более высокое разнообразие эубактерий и более низкое количество бифидобактерий в T-CD по сравнению с детьми HC. Согласно последним научным данным, микробиота больных CD, по-видимому, характеризуется повышенным обилием Bacteroides spp., E. Coli, Proteobacteria и Staphylococcus и снижение Bifidobacterium spp. и Lactobacillus [52]. Этот результат подтверждает знание о том, что длительная GFD не полностью восстанавливала микробиоту детей с CD [37].
Исследование Wacklin и соавт. предположили, что микробиота может играть определенную роль в клиническом проявлении заболевания. Действительно, авторы продемонстрировали, что пациенты CD с желудочно-кишечными симптомами (ЖКС) по сравнению с пациентами CD без ЖКС имеют различный состав микробиоты: более распространенный в типах Proteobacteria / более распространенный в Firmicutesphylum, соответственно [44]. Кроме того, изменения микробиоты могут иметь патогенное значение, приводя к стойким желудочно-кишечным симптомам, несмотря на строгую GFD. Действительно, та же самая группа обнаружила, что пациенты с CD на GFD, которые все еще симптоматичны, имеют пониженное микробное богатство и различную колонизацию микробиоты двенадцатиперстной кишки по сравнению с бессимптомными пациентами (более высокое относительное обилие протеобактерий и более низкое обилие бактероидов и фирмикутов), показывая, что дисбактериоз кишечника может быть ответственен за персистирование симптомов, даже при соблюдении строгой GFD [47].
4. Безглютеновая диета и кишечная микробиота
В настоящее время строгая безглютеновая диета (GFD) является единственным доступным методом лечения [53] и, хотя имеются данные о сравнении микробиоты кишечника пациентов с CD на GFD или глютенсодержащей диете (GCD) и/или контроле, очень мало данных имеется у проспективно наблюдаемых пациентов с CD до и после GFD.
GFD только частично эффективна в восстановлении микробиоты кишечника: действительно, в то время как более высокие уровни энтеробактерий или стафилококков восстанавливаются, другие изменения, такие как снижение бифидобактерий и лактобацилл (а также увеличение бактериоидов, энтеробактерий и вирулентных кишечных палочек), все еще являются стойкими [54].
С другой стороны, GFD может сама влиять на состав микробиоты кишечника. De Palma и др. изучено влияние месячной GFD на состав микробиоты кишечника у 10 здоровых лиц, и установлено достоверное снижение количества Bifidobacterium, Clostridium lituseburense и Faecalibacterium prausnitzii, а также увеличение количества Enterobacteriaceae и Escherichia coli [54]. Анализ суточного потребления энергии и питательных веществ до и после GFD не выявил существенных различий в потреблении пищи, за исключением значительного снижения потребления полисахаридов, что привело авторов к выводу, что естественное снижение потребления полисахаридов (фруктанов), которые обладают пребиотическим действием и являются одним из основных источников энергии для комменсальных компонентов микробиоты кишечника [55], может объяснить сокращение популяций полезных бактерий кишечника. Таким образом, GFD сама по себе, а не CD может быть ответственным за дисбаланс микробиоты кишечника.
5. Пробиотические добавки
См. дополнительно:
Бифидобактерии B. longum помогают при целиакии
Большинство данных о влиянии пробиотиков на CD получено на животных моделях. Эксперименты с использованием трансгенных мышей без ожирения diabetic-DQ8 являются доказательством концепции, что микробиота формирует связанные с глютеном иммунные опосредованные повреждения слизистой оболочки. В условиях, свободных от микробов, у мышей развивается более агрессивная глютен-индуцированная патология по сравнению с мышами, колонизированными измененной флорой Шедлера (доброкачественная микробиота), которая лишена условно-патогенных микроорганизмов. Однако в присутствии микробиоты с условно-патогенными микроорганизмами или в случае возмущений, вторичных по отношению к применению антибиотиков, у мышей развивается тяжелая глютен-индуцированная патология. Эти результаты усиливают ключевой эффект микробиоты кишечника в воспалительной реакции, которая связана с приемом глютена [56].
Мышиные модели показали, что пробиотики могут модулировать врожденный и адаптивный иммунитет, а также снижать вызванное глиадином воспаление [57,58,59].
Lindfors K и соавт. изучено, способны ли Lactobacillus fermentum или Bifidobacterium lactis снижать токсическое действие пептидов глютенового происхождения в условиях культивирования клеток кишечника (Caco-2). Они показали, что Bifidobacterium lactis способен ингибировать вызванное глиадином нарушение проницаемости эпителия, и предположили, что этот пробиотик может противодействовать вредному воздействию токсичных глиадиновых эпитопов [60].
Papista с соавт. исследовали влияние пробиотиков на модели чувствительности к глютену (мыши BALB/c); авторы смогли показать, что штамм Saccharomyces boulardii KK1 гидролизует токсические пептиды глиадина, а его потребление сопровождается улучшением энтеропатии и снижением гистологического повреждения и продукции провоспалительных цитокинов [59].
Laparra J.M. и соавт. изучено применение Bifidobacterium longum CECT 7347 на животной модели глиадин-индуцированной энтеропатии. Авторы показали, что введение этого конкретного штамма снижает продукцию провоспалительных цитокинов и опосредованный иммунный ответ [61].
Идея о том, что эффект, который оказывают пробиотики, специфичен для штаммов, подтверждается работой D'Arienzo et al., которые изучали влияние штаммов Lactobacillus и Bifidobacterium lactis на трансгенных мышей, экспрессирующих человеческий DQ8, и обнаружили повышенную секрецию антиген-специфического фактора некроза опухоли (TNF), показывающую, что пробиотики могут оказывать провоспалительное, а не супрессивное действие [62].
Несмотря на обнадеживающие данные, полученные в исследованиях in vitro, мало данных in vivo о применении пробиотиков у пациентов с CD (Таблица 2).
Таблица 2. Основные данные по применению пробиотиков у больных целиакией
|
Автор
|
RCT1
|
Популяция
|
Используемый
штамм
|
Время
применения
|
Выводы в группе
пробиотиков
|
|
Smecuol et al. [63]
|
Yes
|
22 A-CD (12 пробиотик vs. 10 плацебо)
|
Bifidobacterium infantis Natren life start
|
3 недели
|
Улучшение симптомов в GL (расстройство желудка, запор и гастроэзофагеальный рефлюкс);
↓ Окончательные / базовые соотношения концентрации антител IgA tTG и IgA DGP; ↑ Сыворотка макрофагального воспалительного протеина-1β; Нет различий в проницаемости кишечника; Отсутствие существенных изменений в продукции цитокинов и хемокинов
|
|
Pinto-Sánchez et al. [64]
|
No
|
24 A-CD без лечения vs. 12 A-CD леченных
пробиотиком vs. 5 CD-GFD
|
Bifidobacterium infantis Natren life start
|
3 недели
|
↓ Количество клеток Панета
↓ Альфа-дефензин 5 |
|
Olivares et al. [65]
|
Yes
|
36 A-CD (18 B. longum + GFD vs. 18 плацебо + GFD)
|
Bifidobacterium longum
CECT 7347 |
3 месяца
|
↑ Повышение высоты процентиля;
↓ Концентрация периферических CD3 + Т-лимфоцитов; ↓ уровни TNF-α;
↓ Bacteroides fragilis и Enterobacteriaceae;
↑ Соотношение безвредных и потенциально вредных бактерий; Отсутствие различий в GL-симптомах |
|
Quagliarello et al. [50]
|
Yes
|
40 A-CD дети (20 пробиотик и 20 плацебо) vs. 16 HC
|
Bifidobacterium breve strains (B632 and BR03)
|
3 месяца
|
↑ Actinobacteria восстановление; Соотношение Firmicutes / Bacteroidetes.
|
|
Harnett et al. [66]
|
Yes
|
45 CD-GFD с симптомами (23 пробиотик и 22 плацебо)
|
Мультиштаммовый пробиотик VSL#3 (450 миллиардов жизнеспособных лиофилизированных бактерий Streptococcus thermophilus, Bifidobacterium breve, Bifidobacterium longum, Bifidobacterium infantis, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus paracasei и Lactobacillus delbrueckii subsp. Bulgaricus)
|
12 недели
|
Нет различий в количестве фекальной микробиоты;
Нет различий в тяжести симптомов
|
|
Klemenak et al. [67]
|
Yes
|
49 CD-GFD (24 пробиотик и 25 плацебо) 18 HC
|
Bifidobacterium breve strains (BR03 and B632)
|
3 месяца
|
↓ Уровни TNF-α (не стойкие)
|
|
Primec et al. [68]
|
Yes
|
40 CD (20 пробиотик и 20 плацебо) 16 HC
|
Bifidobacterium breve strains (BR03 and B632)
|
3 месяца
|
Отрицательная связь между Firmicutes и провоспалительным TNF-α.
|
|
Francavilla et al. [69]
|
Yes
|
109 CD-GFD с симптомом СРК (54 пробиотик vs. 55 плацебо)
|
смесь из 5 Lactobacillus casei LMG 101/37 P-17504 Lactobacillus plantarum CECT 4528, Bifidobacterium animalis subsp. lactis Bi1 LMG P-17502, Bifidobacterium breve Bbr8 LMG P-17501 Bifidobacterium breve Bl10 LMG P-17500
|
6 недель
|
Улучшение желудочно-кишечных симптомов;
↑ Bifidobacteria (персистентные) |
1RCT - рандомизированное контролируемое исследование; A-CD: активный целиакия; CD-GFD: целиакия на безглютеновой диете; HC: здоровый контроль; GI: желудочно-кишечный тракт; IgA l, IgA: иммуноглобулин A; tTG: антитрансглутаминаза; DGP: деамидированный глиадин пептид; TNF-α: фактор некроза опухоли-альфа ↓ Снижение; ↑ Увеличение
Smecuol et al. исследовали эффекты штамма Bifidobacterium infantis Natren life start (NLS-SS), рандомизировав 22 пациента с A-CD для получения пробиотика или плацебо во время GFD, показав, что этот пробиотик привел к значительному улучшению GL-симптомов. Однако они не обнаружили никакого влияния на цитокины и факторы роста, ни на серологию целиакии, ни на проницаемость кишечника [63].
Та же группа предположила, что наблюдаемый благоприятный эффект может быть обусловлен влиянием на врожденный иммунитет. Таким образом, они проверили влияние Bifidobacterium infantis NLS-SS путем оценки количества Панет-клеток и макрофагов и экспрессии человеческого α-дефензина 5 (HD5) в дуоденальных биоптатах пациентов с CD на GFD. Результаты этого второго исследования показали, что пациенты, принимавшие Bifidobacterium infantis NLS-SS, испытывают снижение экспрессии антимикробного пептида HD5, что сопровождается уменьшением количества клеток Панета [64].
В недавнем рандомизированном контрольном исследовании Olivares at al. продемонстрировано у детей с новым диагнозом CD, что введение Bifidobacterium longum CECT 7347 в течение трех месяцев, при сочетании с GFD, позволило определить повышение высоты процентиля по сравнению с плацебо, а также снижение периферической концентрации CD3+ Т лимфоцитов и незначительное снижение уровня TNF-α; кроме того, лечение препаратом Bifidobacterium longum CECT 7347 было связано со значительным снижением группы Bacteroides fragilis и Enterobacteriaceae и более высоким соотношением безвредных и потенциально вредных бактерий. Однако авторы не обнаружили улучшения желудочно-кишечных симптомов [65].
Quagliarello et al. было проведено рандомизированное контролируемое исследование у 49 детей с CD для оценки эффективности трехмесячного введения двух штаммов Bifidobacterium breve (B632 и BR03) в отношении восстановления эубиоза у детей с CD на GFD, продемонстрировав, что прием добавок индуцирует увеличение количества актинобактерий, а также восстановление соотношения Firmicutes/Bacteroidetes [50].
Напротив, Harnett et al. рандомизировали 45 пациентов с CD на GFD, с персистирующими симптомами, получавших VSL#3 (5 г) или плацебо, и не обнаружили различий в показателях фекальной микробиоты и тяжести симптомов после двух недель приема добавок [66].
Klemenak et al. исследовали влияние двух штаммов Bifidobacterium breve (BR03 и B632) на уровни интерлейкина-10 и TNF-α в сыворотке крови у 49 детей CD на GFD, демонстрируя более низкие уровни TNF-α после трех месяцев ежедневного применения; не было обнаружено различий в уровнях интерлейкина IL-10 [67].
В 2018 году Primec M. et al. проведено двойное слепое плацебо-контролируемое исследование с участием 40 CD и 16 здоровых детей. Дети с CD были рандомизированы для получения плацебо или смеси двух штаммов Bifidobacterium breve (DSM 16604 и DSM 24706) в течение трех месяцев. Авторы показали, что эта пробиотическая смесь способна модулировать продукцию уксусной кислоты и общих короткоцепочечных жирных кислот (SCFAs), способствуя потенциальной роли в восстановлении микробиома [68].
Наконец, наша группа недавно провела большое проспективное рандомизированное исследование у 109 пациентов с CD, строго придерживающихся GFD с симптомами синдрома раздраженного кишечника (СРК). Зарегистрированные пациенты были рандомизированы на пробиотики (смесь пяти штаммов молочнокислых бактерий и бифидобактерий: Lactobacillus casei LMG 101/37 P-17504 (5 Å~109 кое/саше), Lactobacillus plantarum CECT 4528 (5 Å~109 кое / саше), Bifidobacterium animalis subsp. lactis Bi1 LMG P-17502 (3.4 Å~109 кое/саше), Bifidobacterium breve Bbr8 LMG P-17501 (3.4 Å~109 кое/саше), Bifidobacterium breve Bl10 LMG P-17500 (3.4 Å~109 кое/саше)), или плацебо на протяжении шести недель, а затем наблюдались еще шесть недель. Наши результаты показали, что исследуемая пробиотическая смесь эффективна в улучшении тяжести симптомов СРК, измеряемых по шкале оценки тяжести СРК (IBS-SS). После шести недель лечения мы обнаружили значительно более высокую долю успеха лечения (снижение по крайней мере на 50% IBS-SS), как при намерении лечиться (14,8% против 3,6%; p < 0,04), так и при анализе протокола (15,3% против 3,8%; p < 0,04) [69]. Недавний метаанализ показал, что у больных CD с желудочно-кишечными симптомами наблюдается более высокая распространенность бактериального разрастания тонкой кишки (СИБР) по сравнению с контролем (28% против 10%), хотя разница не достигает статистической значимости, и на анализ влияет большая гетерогенность исследований [70]. В настоящее время не было проведено никаких исследований для изучения того, может ли введение пробиотиков оказывать влияние на СИБР у пациентов с CD, и мы не исследовали это в нашем исследовании. Тем не менее, мы смогли показать положительную модуляцию микробиоты кишечника с увеличением бифидобактерий, все еще обнаруживаемых через шесть недель после прекращения приема пробиотиков [69].
6. Выводы
Кишечная микробиота является важным медиатором здоровья, и за ее дисбалансом может последовать изменение функций микробиоты, что негативно влияет на здоровье. Исследования, проведенные за последние 10 лет, пролили новый свет на роль кишечной микробиоты при CD и сложную связь между ее составом, генетическим фоном, GFD и сохранением клинических симптомов. Хотя многие критические вопросы еще предстоит определить, некоторые аспекты теперь ясны: (а) Кишечная микробиота участвует и опосредует воспаление, связанное с глютеном; (b) На данный момент нет определенной микробной сигнатуры заболевания, хотя последовательно сообщается о некоторых микробных изменениях, как в биоптатах, так и в пробах кала (обилие Bacteroides spp., уменьшение количества Bifidobacterium spp.); (c) Некоторые изменения состава микробов кишечника возвращаются к нормальному состоянию, в то время как другие поддерживаются GFD и могут быть частично ответственны за сохранение симптомов в этой популяции; (d) Отдельные пробиотики с клинически доказанной эффективностью могут помочь в борьбе с глютен-опосредованным воспалением и ослаблении клинических симптомов (рис. 1).
Рисунок 1. Механизм действия пробиотиков в контроле желудочно-кишечных симптомов у больных целиакией. Недавние данные показали, что пациенты с целиакией (CD) имеют измененную микробиоту кишечника (GM), (1) и что носительство генетической предрасположенности (HLA-DQ-2 или DQ-8) может предрасполагать людей к состоянию дисбактериоза. (2) Пациенты с CD обычно имеют желудочно-кишечные симптомы, т.н. GI-симптомы (3), которые могут сохраняться на строгой безглютеновой диете (GFD); Более того, изменение GM может быть одной из главных причин персистирования GI-симптомов. (4) CD требует, чтобы пациент строго следовал GFD (5) и естественному сокращению потребления полисахаридов (фруктанов), которые обладают пребиотическим действием и являются одним из основных источников энергии для комменсалов GM, которые могут еще больше ухудшить дисбактериоз кишечника. (6) В свою очередь, это усиливает персистирование GI-симптомов. (7). Если учесть, что большинство переменных этого сложного уравнения фиксированы (генетическая предрасположенность, CD, потребность в GFD, наличие симптомов GI), единственной переменной, на которую мы можем оперировать, является GM: поэтому принятие пробиотической добавки, которая восстанавливает дисбаланс в GM пациента с целиакией, может быть разумным терапевтическим вариантом.
С ростом распространенности людей, которые принимают безглютеновый режим, необходимо определить тесную связь между микробиотой кишечника и нарушениями, связанными с глютеном, чтобы изучить новые возможные пути для предоставления действенного диетического консультирования этой расширяющейся популяции и, возможно, в будущем определить новые стратегии профилактики и лечения.
|
к разделу
"Пробиотики при целиакии"
|
|
|
Источник:
Luнs Fernando de Sousa Moraes, Lukasz Marcin Grzeskowiak, Tatiana Fiche de Sales Teixeira, Maria do Carmo Gouveia Peluzio.
Intestinal Microbiota and Probiotics in Celiac Disease.
Clinical Microbiology Reviews 27(3):482-489 July 2014
|
Источник:
Fernanda Cristofori, Flavia Indrio, Vito Leonardo Miniello, Maria De Angelis, Ruggiero Francavilla.
Probiotics in Celiac Disease.
Nutrients 2018, 10(12), 1824
|
Целиакия - это аутоиммунная энтеропатия, вторичная по отношению к приему глютена. Гистологически она характеризуется кишечной ворсинчатой атрофией и увеличением интраэпителиальных лимфоцитов. Целиакия поражает около 1% населения, но в последние годы наблюдается рост данной заболеваемости1. Глютен и кишечный эпителий Хотя патофизиология остается частично неизвестной, некоторые механизмы были определены: глиадиновые пептиды (глютеновые белки, ответственные за непереносимость) транспортируются трансклеточно через кишечный эпителий через рецептор CD71, который является рецептором трансферрина. После их дезамидирования эти пептиды активируют Т-клетки в хорионе и синтез интерферона-γ и интерлейкина-21, которые оказывают вредное действие на эпителий кишечника2. Связь с дисбактериозом Хотя влияние триггеров еще не выяснено, эпидемиологические данные свидетельствуют о том, что определенную роль играют бактериальные или вирусные инфекции (гастроэнтерит, вызванный ротавирусом3, инфекции Campylobacter jejuni4). Кишечная микробиота также, по-видимому, играет определенную роль в этой патофизиологии. Изменения в микробиоте наблюдались у больных целиакией, с обилием фирмикутов и протеобактерий, увеличением грамотрицательных бактерий (бактероидов и E. coli) и снижением противовоспалительных бактерий, таких как бифидобактерии4. Микробиота и пробиотики Состав микробиоты может влиять на индивидуальную реакцию организма. Наличие бифидобактерий может оказывать противовоспалительное действие, а также способствовать усвоению клейковины5,6. Наоборот, провоспалительные бактерии, такие как E. coli, могут индуцировать увеличение нейромедиаторов воспаления, активировать лимфоциты и облегчать транспорт глиадиновых пептидов4. Современные данные свидетельствуют о том, что целиакия является результатом комбинации факторов, включая генетический профиль хозяина, дисбиоз кишечника и эпигенетические изменения, которые до сих пор неизвестны7. Единственным современным лечением является полное искоренение глютена. Тем не менее, модуляция кишечной микробиоты с помощью пробиотиков в настоящее время рассматривается и изучается у больных целиакией7,8. Литература к дополнительному материалу: 1. Catassi C. et al. The new epidemiology of celiac disease. J Pediatr Gastroenterol Nutr. 2014 Jul;59 Suppl 1:S7-9. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24979197 2. Meresse B. et al. Celiac disease: an immunological jigsaw. Immunity 2012 ; 36 : 907-19. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22749351 3. Stene LC et al. Rotavirus infection frequency and risk of celiac disease autoimmunity in early childhood: a longitudinal study. Am J Gastroenterol 2006 ; 101 : 2333-40. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17032199 4. Verdu EF et al. Novel players in coeliac disease pathogenesis: role of the gut microbiota. Nat Rev Gastroenterol Hepatol 2015 ; 12 : 497-506. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/26055247 5. Laparra JM et al. Bifidobacteria inhibit the inflammatory response induced by gliadins in intestinal epithelial cells via modifications of toxic peptide generation during digestion. J Cell Biochem 2010 ; 109 : 801-7. 6. Cinova J et al. Role of intestinal bacteria in gliadin-induced changes in intestinal mucosa: study in germ-free rats. PLoS ONE 2011 ; 6 : e16169 7. Cenit MC et al. Intestinal Microbiota and Celiac Disease : Cause, Consequence or Co-Evolution? Nutrients. 2015 ; 7 : 6900-6923. doi:10.3390/nu7085314. 8. Olivares M et al. Double-blind, randomised, placebo-controlled intervention trial to evaluate the effects of Bifidobacterium longum CECT 7347 in children with newly diagnosed coeliac disease. Br J Nutr 2014 ; 112 : 30-40. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24774670 |
|
К разделу:
