ООО "ПРОПИОНИКС"
пн-пт с 09:00 до 18:00 | +7 (966) 348-80-35 |
Микробиота может быть хорошим инструментом вмешательства в управлении пациентами с нервной анорексией
Резюме: кишечная микробиота состоит из различных микроорганизмов, которые играют важную роль в хозяине. Новое исследование, опубликованное в журнале Microorganisms показывает, что двунаправленная связь происходит между кишечной микробиотой и мозгом, которая известна как ось "кишечник-мозг". Это общение является значительным и может иметь отрицательный или положительный эффект в зависимости от состояния кишечной микробиоты. Нервная анорексия (АН - anorexia nervosa) - это психическое заболевание, связанное с метаболическими, иммунологическими, биохимическими, сенсорными нарушениями и чрезвычайно низкой массой тела. Различные исследования показали дисбактериоз у пациентов с АН. Из-за оси «кишечник-мозг» было замечено, что некоторые симптомы могут быть улучшены у этих пациентов путем улучшения их кишечной микробиоты. В этой статье приводятся некоторые свидетельства, связывающие роль микробиоты в возникновении АН и прогрессировании заболевания. Наконец, сделано предложение включить анализ микробиоты в протокол восстановления, используемый для лечения пациентов с АН. При проведении клинических исследований кишечной микробиоты у пациентов с аномалией, дисбактериоз должен быть обнаружен. Тогда можно было бы предложить рецепт персонализированного лечения, богатого пребиотиками и пробиотиками, для устранения дисбактериоза.
Вступление
В кишечнике находится большое сообщество микроорганизмов, называемых микробиотой, которые живут в симбиозе с хозяином. Микробиота состоит из: архей, простейших, вирусов и, прежде всего, бактерий, которые превышают количество клеток человека. Состав микробиоты подобен отпечатку пальца, уникален и специфичен для каждого человека [1]. Микробиота меняет количество и вид микроорганизмов в кишечнике, а АН их плотность и состав влияют химические, пищевые и иммунологические факторы. Например, тонкая кишка содержит повышенные уровни кислот и кислорода, и быстрое время прохождения из-за перистальтических движений. Эти факторы ограничивают рост бактерий, поэтому только быстрорастущие бактерии смогут прилипать к эпителию слизистой оболочки. В толстой кишке условия окружающей среды разные, и поэтому в нем могут обитать большие сообщества бактерий, особенно анаэробов. АН самом деле, большинство этих бактериальных сообществ находится именно в толстой кишке [2].
Нервная анорексия (АН) - это психическое заболевание, которое угрожает жизни тех, кто страдает от него. В соответствии с критериями Диагностического и статистического руководства по психическим расстройствам (Diagnostic НАd Statistical MНАual of Mental Disorders или DSM-V) пациенты, которые придерживаются диетических ограничений в отношении своих энергетических потребностей, имеют значительно меньший вес, чем ожидалось (в зависимости от их возраста, пола, развития и состояния здоровья), или у них диагностируется интенсивный страх набора веса, который может быть классифицирован как ограничивающий (самоиндуцированная рвота, слабительное злоупотребление, диуретики или клизмы в течение последних трех месяцев) или компульсивный (переедание / прочищение) [3]. Кроме того, АН связана с метаболическими, иммунологическими, биохимическими, сенсорными нарушениями и чрезвычайно низкой массой тела [4,5,6]. У пациентов наблюдаются изменения в восприятии их веса или телесного силуэта, преувеличение важности питания или отрицание опасности, которую подразумевает низкий вес. Восстановление веса у пациентов с АН имеет важное значение для профилактики соматических и психологических последствий, таких как остеопороз, бесплодие или депрессия [7].
Рис.1. Анорексия - симптомы и последствия для здоровья
Ось мозга и кишечника и возможные последствия для нервной анорексии
Ось «мозг-кишка» - это двунаправленная система связи между кишкой и мозгом хозяина, которая регулируется нервной, эндокринной и иммунологической системами и в которой микробиота играет ключевую роль [8,9]. Связь между мозгом и микробиотой сложна и осуществляется несколькими способами. Одним из них является связь с нервной системой через кишечную нервную систему (ENS). Эти соединения координируют и контролируют секрецию, подвижность, транспорт слизистой оболочки и кровоток желудочно-кишечного тракта, которые непосредственно влияют АН состав кишечной микробиоты. Система работает с помощью моторных нейронов, расположенных в их ганглиях, которые действуют как эффекторные клетки желудочно-кишечного тракта [10]. ENS соединяется с центральной нервной системой (ЦНС) посредством блуждающего нерва, создавая прямые нейрохимические сигналы от микробиоты кишечника к мозгу [11] и от нервной системы к микробиоте кишечника [12].
Существует множество молекул, которые соединяют мозг и кишечную микробиоту. В исследованиях АН животных было обнаружено, что отсутствие микробиоты провоцирует аномальное развитие оси гипоталамус-гипофиз-надпочечник (ось HPA), которая контролирует высвобождение кортизола, который является гормоном, вызванным стрессом [13]. Микробиота кишечника также воздействует АН эндокринные железы, которые производят половые и щитовидные гормоны, и участвует в регуляции высвобождения пептидов и гормонов, участвующих в энергетическом балансе массы тела и поведении при кормлении [14]. Было высказано предположение, что определенные микроорганизмы могут оказывать влияние (положительное или отрицательное) на пищевые привычки хозяина и эмоциональное поведение посредством секреции молекул [15]. С другой стороны, бактерии имеют рецепторы этих гормонов, поэтому они могут связываться с мозгом хозяина [16]. Например, лактобациллы и бифидобактерии способны синтезировать нейромедиаторную гамма-аминомасляную кислоту (ГАМК), которая уменьшает беспокойство и стресс, в то время как Escherichia, Bacillus, and Saccharomyces производят норадреналин [17]. Серотонин был выделен из Candida, Streptococcus, Escherichia and Enterococcus, дофамин, - главное активное вещество системы поощрения в мозгу человека и животных. [18], является одним из конечных продуктов метаболизма Бацилл (Bacillus) и Серраций (Serratia) [19]. Кроме того, кишечная микробиота также продуцирует масляную кислоту (бутират), которая может оказывать многочисленные полезные эффекты в мозге [20], но также высвобождает липополисахарид (LPS) в кровоток, который пересекает гематоэнцефалический барьер и может вызывать нейровоспаление с участием микроглии 21,22]. Таким образом, микроорганизмы, которые составляли микробиоту, по-видимому, являются рекрутерами для двунаправленной коммуникации между кишечником и нервной системой и для модуляции развития мозга, его функций и поведения [23]. Было даже высказано предположение, что кишечная микробиота контролирует наш аппетит и предпочтение продуктов, которые служат им в качестве субстрата [24].
Иммунная система также связывает мозг и микробиоту [12]. Что касается связи с иммунным ответом и его взаимосвязи с микробиотой, мы можем классифицировать взаимосвязь в трех терминах: (1) когда мозг-гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) поврежден и позволяет молекулам, прямо или косвенно, продуцироваться микробиотой, в качестве LPS или воспалительного интерлейкина IL-6, для преодоления барьера, вызывающего нейровоспаление (теория «дырявой кишки»); (2) участие микроглии в нейродегенерации и нейровоспалении; и (3) созревание и функция иммунных Т и В-клеток (а также их Ig продукция) находятся под контролем микробиоты [25]. Как описано LiНАg et al. все перечисленные факторы могут оказывать влияние АН [26].
Хотя патофизиологические механизмы, лежащие в основе НА, еще предстоит выяснить, нейропептидная и нейроэндокринная дисрегуляция обычно обнаруживается при расстройствах пищевого поведения [27]. При АН наблюдается нарушение регуляции эндокринной системы, включая гормоны гипоталамо-гипофизарной оси, адипокины и гормоны, регулирующие аппетит [28]. Новые данные указывают АН нарушение регуляции серотониновых путей в корковых и лимбических структурах, что может быть связано с тревогой, поведенческим торможением и искажениями образа тела, которые происходят у пациентов с диагнозом АН [29]. Тревога и стресс, связанные с расстройством АН, могут быть важными факторами, влияющими АН микробиоту, поскольку длительный психологический стресс вызывает изменения в микробиоте кишечника и связанных с ними метаболитах [30]. Была продемонстрирована обратная связь между стрессом и обилием Lactobacillus [31] и положительная связь между Campylobacter и стрессом [32]. По-видимому, стресс-индуцированный дисбактериоз является ключом между хроническими психологическими стрессорами и системным воспалением у человека [33].
Дисбактериоз у пациентов с нервной анорексией
Кишечная микробиота может играть жизненно важную роль при расстройствах пищевого поведения. Диета является наиболее влиятельным внешним фактором для состава кишечной микробиоты, и голодание и эмоциональный дисбаланс, возникающие при АН, могут вызывать некоторые изменения в кишечной микробиоте. Имеющиеся данные показывают заметные различия в микробиоте пациента с АН по сравнению с индивидуумами с нормальным весом. Микробиота кишечника у пациентов с нервной анорексией имеет более низкое микробное разнообразие, затрагивающее все таксономические уровни [34], и существует разрастание некоторых семейств, таких как Enterobacteriaceae и археон Methanobrevibacter smithii (M. smithii) [35,36,37]. Кроме того, было замечено, что существуют различия в микробиоте между рестриктивной анорексией и компульсивной анорексией [38]. Некоторые из таксонов, недостаточно представленных в кишечной микробиоте пациентов с АН, являются производителями короткоцепочечных жирных кислот (SCFA), и наблюдается отрицательная корреляция между выработкой бутирата и уровнями тревожности [36]. Разнообразие и состав кишечной микробиоты также были связаны с симптомами депрессии, тревоги и расстройства пищевого поведения [30]. Современные исследования подтверждают, что уменьшение Firmicutes по отношению к Bacteroidetes вместе с увеличением архей M. smithii и Proteobacteria может быть признаком микробиоты, ассоциированной с АН [38,39]. Этот археон играет важную роль, удаляя избыток водорода при бактериальной ферментации в кишечнике. Его присутствие, по-видимому, связано с оптимизацией использования энергии в гипокалорийных диетах, которым следуют пациенты с АН. Присутствие M. smithii коррелировало с 22 бактериальными таксонами, в основном с клостридиалами (clostridiales), создавая нишу бактериальных партнеров с синтрофическими взаимоотношениями [40]. Borgo et al. сообщали о повышении уровня M. smithii, уменьшении количества розбурии (Roseburia), руминококка (Ruminococcus) и клостридий (Clostridium), а затем о снижении производства бутирата, возможно, из-за уменьшения количества производителей бутирата розебурии и клостридий. Они также наблюдали увеличение энтеробактерий, которое обычно связано с воспалением кишечника и может продуцировать бактериальную пептидную казеинолитическую протеазу b (ClpB), антиген, имитирующий a-MSH (α-меланоцитстимулирующий гормон), который подавляет аппетит посредством активации анорексигенных нейронов [36]. Пациенты женского пола с расстройствами пищевого поведения имели повышенные уровни ClpB, что положительно коррелировало с показателем 2 инвентарного расстройства пищевого поведения - Eating Disorder Inventory - 2 (EDI-2) [41]. Эта работа будет указывать, что бактериальные пептиды могут играть роль в расстройствах пищевого поведения. С другой стороны, секреция антибактериальных пептидов, таких как дефензины или иммуноглобулин А (IgA), которые играют важную роль в здоровье хозяина, поддерживая симбиоз и избегая колонизации патогенами, может быть изменена дисбактериозом кишечника АН [42]. В настоящее время в литературе нет работ, посвященных изменениям секреции антибактериальных пептидов при дисбактериозе кишечника, который возникает у пациентов с АН.
Диета формирует состав кишечной микробиоты, определяя, какие микроорганизмы колонизируют, растут, сохраняются или уменьшаются, и, следовательно, также влияет АН здоровье хозяина [43,44]. Отсутствие приема пищи при АН может значительно изменить микробиоту кишечника хозяина. Фактически, микробиота недоедающих детей имеет незрелый профиль и может быть следствием их задержки роста [45,46]. Нехватка пищи может повлиять АН популяцию Lactobacillus, которая обычно живет в богатой питательными веществами среде и вступает в стационарную фазу роста, когда не хватает питательных веществ [47]. Существует несколько популяций бактерий (Bifidobacterium, Bacteroides и Verrucomicrobia), которые питаются неусваиваемыми углеводами, содержащимися в рационе, и которые при их отсутствии могут использовать гликаны хозяина, в частности муцины, которые составляют защитный слой кишечника [ 48,49,50]. Из-за своей близости к иммунной системе бактерии, разлагающие муцины, находятся в отличном месте для воздействия АН иммунный ответ хозяина и могут объяснить повышенный риск развития оппортунистических инфекций, которым страдают пациенты с АН [51]. Бактероиды синтезируют свои мембранные экзополисахариды (EPS) из гликанов-хозяев. Эти EPS делают их более устойчивыми и, в свою очередь, укрепляют иммунную систему хозяина [49]. Если в периоды голодания при АН существует ассоциация или конкуренция и исключение видов, которые питаются муцинами (таких как Bifidobacterium, Bacteroides и Verrucomicrobia), это то, что до сих пор неизвестно сегодня. Mack et al. [38] обнаружили повышенный уровень Verrucomicrobia phylum и меньшую распространенность рода Bacteroides у пациентов с АН. Когда пациенты набирают вес, бактериальное разнообразие увеличивается, но многие из возникающих нарушений сохраняются [38,52]. (Таблица 1).
Таблица 1. Различия микробиоты кишечника при сравнении пациентов и контроля.
год публикации
|
Результаты в пациентах
|
Ссылка
|
2009
|
-
Отсутствие изменений в Bacteroidetes, Firmicutes или Lactobacillus
-
Увеличение Methanobrevibacter smithii
|
[35]
|
2013
|
-
Более высокие уровни кишечной палочки (Escherichia coli)
-
Более низкие уровни Lactobacillus reuteri
-
Увеличение Methanobrevibacter smithii
|
[37]
|
2015
|
-
Более низкое Альфа-разнообразие
-
Большие уровни бацилл (Bacill)i и неуточненных родов в Кориобактериях (Coriobacteriales)
-
Снижение уровня клостридий (Clostridia) , Анаэростипов (Anaerostipes) и Фекалибактерий (Faecalibacterium)
|
[30]
|
-
Снижение общего количества бактерий и уменьшение рода Streptococcus, группы Clostridium coccoides, подгруппы Clostridium leptum, группы Bacteroides fragilis и Lactobacillus plantarum
|
[15]
|
|
2016
|
-
Нет различий в разнообразии и богатстве
-
Уменьшение Бактериоидетов (Bacteroidetes ) и увеличение Firmicutes
-
Более высокие уровни муцин-деградеров (Verrucomicrobia, Bifidobacteria, Anaerotruncus) и членов кластеров клостридия I, XI и XVIII
-
Снижение обилия бутират-продуцирующих бактерий (Roseburia spp. и Gemminger spp.)
|
[38]
|
2017
|
-
Более низкое Альфа-разнообразие
-
Увеличение Coriobacteriaceae
|
[34]
|
-
Снижение Firmicutes
-
Увеличение энтеробактерий (Enterobacteriaceae ) и Methanobrevibacter smithii
-
Уменьшение Роузбурии (Roseburia), Руминококка (Ruminococcus) и клостридий (Clostridium)
|
[36]
|
|
2018
|
-
Более низкое Альфа-разнообразие
-
Снижение: Эубактерии (Eubacterium), Роузбурия (Roseburia), Анаэростипы (Anaerostipes) и пептострептококки (Peptostreptococcaceae)
-
Увеличение: Turicibacter, Anaerotruncus, Salmonella и Klebsiella
|
[51]
|
Роль образа жизни в паттернах микробиоты
Этиология АН сложна. Динамика микробиоты зависит от сложных взаимодействий между генетикой и факторами окружающей среды, а микробиом необходим для поддержания здорового состояния. Данные предполагают, что экологические и психологические факторы могут вызывать проявление генетического риска, вызывающего расстройство пищевого поведения [53]. Что касается окружающей среды, то влияние диетических и не диетических факторов образа жизни АН кишечную микробиоту хорошо известно, но для пациентов с АН имеется немного данных. Кажется, это является прямым следствием неупорядоченного пищевого поведения, такого как рвота или слабительные практики, как части нездорового образа жизни. Дискуссия о том, могут ли некоторые случаи АН рассматриваться как следствие неправильного образа жизни или поведения при кормлении, всегда витает в воздухе, например, исследование про-анских (Pro-ANA) поведений, группы людей, обсуждающих анорексию в социальных сетях, определяют содержание определенных моделей образа жизни, которые сохраняют навязчивую идею получения очень низкого веса [54]. Действительно, для пациентов с АН характерно избегать углеводов в рационе и увеличивать потребление белка животного происхождения. При получении меньшего количества клетчатки образуется меньшее количество короткоцепочечных жирных кислот, и производство жирных кислот с разветвленной цепью увеличивается, изменяя состав микробиоты. Это изменение типа жирных кислот может иметь отношение к расстройствам пищевого поведения при нарушении обмена веществ и резистентности к инсулину [55].
У людей с аномалией обычно наблюдается сопутствующее тревожное расстройство [56]. Исследования АН мышах anx−/anx+ породили новые теории, которые указывают АН эту сопутствующую патологию при воспалении. Более того, некоторые паттерны микробиоты в воспалительных ситуациях связаны с реакцией оси гипоталамус-гипофиз-надпочечник (HPA) АН стрессоры [13]. Некоторые стрессоры могут способствовать микробной транслокации, усиливая воспаление кишечника, которое в конечном итоге считается связующим звеном между изменениями микробиоты во время АН и ее началом [57]. Фактически, хотя анализ многих биомаркеров воспаления в крови не выявил изменений у пациентов с тяжелыми симптомами АН [58], комменсальная микробиота, связанная с воспалением, страдает изменениями у пациентов с АН [55]. Кроме того, диеты, которые используются для восстановления АН основе продуктов животного происхождения, могут привести к развитию микробиоты с воспалительным профилем [7].
Паттерны микробиоты при АН и ее изменения от начала до первых стадий, вероятно, могут дать нам информацию об отдельных случаях и последствиях различных факторов в развитии расстройства пищевого поведения. Сообщалось, что нарушения в раннем возрасте могут повлиять АН развитие нервной системы и быть ответственными за психические проблемы, которые возникли в более позднем возрасте, так как оба, кажется, развиваются параллельно. Это тот момент, когда необходимо учитывать терапевтическое вмешательство АН основе образа жизни для борьбы с будущими нарушениями головного мозга [59].
Управление микробиотой при нервной анорексии
Существует два способа манипулирования микробиотой: манипулирование содержимым после введения про / пребиотиков или прямой перенос кишечной микробиоты из другого организма (FMT - Fecal microbiota transplant). Лечение расстройств пищевого поведения включает психологическую / психиатрическую терапию и реабилитацию питания с учетом потребностей пациента. Тем не менее, биологическая часть паттерна АН обычно не рассматривается для лечения, так как нет биологических биомаркеров, которые можно использовать в качестве предикторов для возникновения и развития АН. До сих пор неясно, играет ли кишечная микробиота роль в возникновении и развитии расстройства, но терапевтический потенциал диеты, богатой пробиотиками и пребиотиками, или комплементация с некоторыми пробиотическими штаммами выглядят многообещающими [60].
Международная научная ассоциация по пробиотикам и пребиотикам (ISAPP) определяет пробиотики как живые микроорганизмы, которые при введении в адекватных количествах приносят пользу для здоровья хозяина [61]. ISAPP поддерживает общие преимущества пробиотиков для кишечной микробиоты, подтверждая, что они помогают оздоравливать пищеварительный тракт. В ISAPP также упоминается о растущих исследованиях, касающихся их использования для улучшения репродуктивного тракта, полости рта, легких, кожи и оси микробиота-кишка-мозг [61]. Некоторые пробиотики были описаны в качестве добавок, улучшающих эмоции [62], а некоторые штаммы Lactobacillus улучшали поведенческие нарушения [63]. Более того, было предложено использовать пробиотический штамм Bacteroides fragilis для коррекции желудочно-кишечной функции, и это, по-видимому, связано с восстановлением производства серотонина [64]. Некоторыми другими примерами штаммов, изученных для общей пользы для здоровья, являются бифидобактерии (B. adolescentis, B. НАimalis, B. bifidum, B. brevis и B. longum) и лактобактерии (L. acidophilus, L. casei, L. fermentum, L. gasseri, L. johnsonii, L. paracasei, L. plНАtarum, L. rhamnosus и L. salivarius). Недавно было высказано предположение, что добавление пробиотического штамма Lactobacillus plantarum P8 ослабляет стресс и тревожные паттерны, которые могут быть связаны с НА, как мы указывали выше [65].
Эти процедуры должны соответствовать восстановлению питания с целью восстановления физиологических функций путем устранения недоедания. Следует подчеркнуть, что пациенты могут реагировать на них необычным образом [66]. Использование штамма пробиотиков при АН следует тщательно контролировать из-за риска бактериальных инфекций. Хотя эти инфекции не распространены, условно-патогенные микроорганизмы могут использовать преимущество заражения иммуносупрессивных пациентов с привычками недоедания [51]. Имеются некоторые данные о пациентах с кишечной микробиотой с АН, позволяющие предположить, что повторное кормление увеличивает микробное разнообразие кишечника [30]. По этой причине следует также учитывать характеристику популяции бактерий по альфа- и бета-разнообразиям пациентов.
Кроме того, сообщается, что метаболиты пребиотической ферментации, особенно метаболиты SCFA, такие как ацетат, пропионат, бутират и лактат, полезны для здоровья [67]. Что касается пребиотиков, исследования АН мышах показывают, что использование фруктанов в качестве пребиотиков снижает ожирение, диабет, стеатоз печени, воспаление и резистентность к инсулину и в то же время способствует секреции пептидов YY и GLP1 (глюкагоноподобных пептидов 1) [66]. Открыты дебаты относительно классификации волокон в качестве пребиотика: не все волокна могут быть классифицированы как таковые, и единственные, которые соответствуют этой категории, это фруктоолигосахариды (FOS) и галактоолигосахариды (GOS) [68]. Инулин является наиболее известным типом ФОС. Было показано, что инулин может ингибировать колонизацию кишечника от патогенов, обеспечивая защитный эффект против острых или хронических нарушений кишечника [67].
Затем, принимая во внимание управляемую информацию, можно рассмотреть протокол, включающий исследование микробиоты и возможное вмешательство для замены поврежденной микробиоты при дисбактериозе. Некоторые из интересных параметров для изучения микробиоты суммированы в трех аспектах, которые могут быть включены в протокол: (1) проверить состояние питания, рацион питания и потребление клетчатки; (2) анализ микробиоты, сфокусированный АН изучении разнообразия бактерий, оценке отношения Firmicutes-Bacteroidetes и общего количества Proteobacteria и M. smithii с помощью метагеномных исследований; и (3) в случае неадекватных привычек питания скорректировать диету, увеличив потребление клетчатки и подумать о добавлении пробиотиков или пищи, богатой пробиотиками.
Выводы
Изменения микробиоты кишечника зависят от привычек питания. Кроме того, у пациентов с АН были обнаружены увеличенными М. smithii, которые могут считаться маркером начала и прогрессирования заболевания. Более того, потеря разнообразия и изменения в составе бактериального сообщества из-за дисбиоза и наличия неадекватных привычек питания могут быть признаком того, чтобы начать с обработки микробиоты у пациентов с АН. Вмешательство может включать восстановление нарушенной микробиоты с помощью различных инструментов, таких как прием про / пребиотиков или FMT.
Таким образом, учитывая имеющиеся данные и, в отсутствие хороших биомаркеров для исследования АН, микробиота может быть хорошей точкой вмешательства в ведении пациентов с АН. Этот протокол должен согласовываться с контролируемым повторным кормлением, повышением уровня пищевых волокон и использованием определенных пробиотиков и пребиотиков, которые могли бы дать нам шаг вперед в познании сложного сценария, обнаруженного у пациентов с АН.
Источник: Vanessa Mendez-Figueroa, et al.Can Gut Microbiota and Lifestyle Help Us in the Handling of Anorexia Nervosa Patients? Microorganisms 2019, 7(2), 58
К разделу: Ось "Кишечник-Мозг"
См. также: Вкусовые ощущения и микробиота
Литература
Комментариев пока нет