ПРЕБИОТИК МОЖЕТ ИЗМЕНИТЬ КИШЕЧНЫЙ МИКРОБИОМ ПРИ ОЖИРЕНИИ И ЗАЩИТИТЬ ОТ ОСТЕОАРТРИТА

Нарушения в Вашем кишечнике могут сделать вас слабыми в коленях

Согласно новому исследованию, опубликованному в американском журнале JCI Insight, бактерии в кишечнике, известные как кишечный микробиом, могут быть причиной артрита и болей в суставах, которые отравляют жизнь людям, страдающим ожирением.

Остеоартрит – это общий побочный эффект тучности и самая большая причина инвалидности в США, затрагивающая 31 миллион американцев. Иногда называемый “изнашивающим” артритом, остеоартрит у людей, страдающих ожирением, долгое время считался просто следствием чрезмерной нагрузки на суставы. Но исследователи из медицинского центра университета Рочестера (URMC - University of Rochester Medical Center) предоставили первые доказательства того, что бактерии в кишечнике – управляемые диетой – могут быть ключевой движущей силой остеоартрита.

Прим. ред.: Остеоартритом  называют деформирующий остеоартроз, являющийся распространенным видом артрита. Заболевание относится к хроническим, т. е. поражение костной и суставной структуры человеческого скелета происходит медленно и необратимо. При остеоартрите происходит разрушение мышечных тканей в основных суставах, к которым относятся те, которые сильнее всего подвержены нагрузке: коленные, тазобедренные, позвоночник и кисти рук.

Ученые установили, что у мышей с ожирением по сравнению с худыми мышами в кишках было обнаружено больше вредных бактерий, которые вызывали воспаление по всему телу, что приводило к очень быстрому ухудшению состояния суставов. В то время как общая пребиотическая добавка не помогла мышам сбросить вес, она полностью обратила другие симптомы, сделав кишки и суставы мышей с ожирением неотличимыми от нежирных мышей.

Что может сделать Западная, жирная диета

Команда URMC, возглавляемая Майклом Зускиком (Michael Zuscik), доктором наук, доцентом ортопедии в центре опорно-двигательного аппарата (CMSR), Робертом Муни (Robert Mooney), доктором наук, профессором патологии и лабораторной медицины, и Стивеном Гиллом (Steven Gill), доктором наук, доцентом микробиологии и иммунологии, кормила мышей с ожирением, специальной диетой, схожей с западной диетой (т.н. «чизбургер и молочный коктейль»).

Всего 12 недель диеты с высоким содержанием жира почти в два раза увеличили процент жира в организме тучных (диабетических) мышей по сравнению с мышами, которых кормили здоровым питанием с низким содержанием жира. В их кишечниках преобладали провоспалительные бактерии и почти полностью отсутствовали определенных полезные, пробиотические бактерии, таких как Бифидобактерии.

Изменения в микробиомах кишечника мышей совпали с признаками воспаления всего тела, в том числе в коленях, где исследователи индуцировали остеоартрит с менисковым разрывом, общей спортивной травмой, которая, как известно, вызывает остеоартрит. Сравненный к сухопарым мышам, остеоартрит развил очень более быстро в брюзгливых мышах, при почти вся из их хрящевины исчезая не познее 12 недели разрыва.

Изменения в кишечных микробиомах мышей совпали с признаками воспаления всего тела, в том числе в коленях, где исследователи вызвали остеоартроз с менисковым разрывом, общей спортивной травмой, вызвавшей остеоартрит. По сравнению с нежирными мышами, остеоартрит прогрессировал гораздо быстрее у мышей с ожирением, почти все их хрящи исчезали в течение 12 недель после менискового разрыва.

Прим. ред.: Хрящ (лат. cartilago) — один из видов соединительной ткани, отличается плотным, упругим межклеточным веществом, образующим вокруг клеток-хондроцитов и групп их особые оболочки, капсулы.

"Хрящ - это и подушка, и смазка, поддерживающая движения суставов без трения", - сказал Майкл Зускик. "Когда вы теряете это, то это кость на кости, камень на скале. Это конец линии связи, и вы должны заменить весь сустав. Мы, как исследователи остеоартрита, стремимся предотвратить это, чтобы сохранить этот хрящ."

Вы можете съесть свой торт и тоже защитить суставы?

Удивительно, но эффекты ожирения, влияющие на кишечные бактерии, воспаление и остеоартрит были полностью предотвращены, когда высокожирная диета мышей была дополнена общим пребиотиком, называемым олигофруктозой (oligofructose). Коленные хрящи тучных мышей, которые дополнительно ели добавку олигофруктозы, стали неотличимы от хрящей нежирных мышей.

Прим. ред.: Олигофруктоза относится к фруктоолигосахаридам (второе название). Фруктоолигосахариды – это сахара (фруктоза и глюкоза), связанные между собой в виде цепей (коротких и средних). Относятся к классу низкокалорийных неусваиваемых углеводов (водорастворимое пищевое волокно). Не расщепляются в верхних отделах желудочно-кишечного тракта; необходимы для стимуляции работы кишечника и являются источником питания для кишечных бактерий (толстый кишечник).

Пребиотик, как олигофруктоза, не может быть усвоен грызунами или людьми, но они полезны для питания некоторых типов полезных кишечных бактерий, таких как бифидобактерии. Колонии этих бактерий росли и размножались, захватывая кишки толстых мышей и вытесняя плохих микробов, таких как провоспалительные бактерии. Это, в свою очередь, уменьшило системное воспаление и замедлило нервное расстройство хрящевины в коленях мышей с остеоартритом.

Олигофруктоза даже сделала мышей с ожирением менее диабетическими, но была одна вещь, которую пищевая добавка не изменила: вес тела.

Ожирение мышей, которым дали олигофруктозу, оставалось ожирением, несущим ту же нагрузку на их суставы, но их суставы были здоровее. Просто уменьшения воспаления было достаточно, чтобы защитить суставной хрящ от дегенерации. Это поддерживает идею о том, что воспаление, а не биомеханические силы, приводит к остеоартрозу и дегенерации суставов.

"Это усиливает идею о том, что остеоартрит является еще одним вторичным осложнением ожирения, как диабет, болезни сердца или инсульт, которые имеют воспаление как часть своей причины", - сказал Роберт Муни. "Возможно, все они имеют один и тот же корень, и микробиом может быть этим общим корнем."

Репрезентативные микробные анализаы rDNA фекальных образцов нормальных и тучных мышей, чьи диеты были дополнены целлюлозой (C) или олигофруктозой (OF):

Рис.1. Олигофруктоза преобразовывает микробиом кишки при ожирении к нормальному профилю разнообразности (обозн. для мышей: Lean - нежирные , Obese - тучные)

(С) Среднее относительное обилие типов в каждой экспериментальной группе (п = 3 в каждый момент времени) изображается в виде диаграммы. Для каждой группы было рассчитано и усреднено соотношение относительной численности Бактероидов (Bacteriodetes) и Фирмикутов (Firmicutes) по всем ненулевым временным точкам, а также процентное содержание наиболее распространенных типов (D).

Рис.2. Бифидобактерии являются ключевыми микробами, потерянными у мышей при ожирении и восстановленными после приема пребиотической добавки.

(А) средняя численность видов была определена в фекальных пробах, собранных в различных временных точках (п = 3/момент времени), при этом относительная средняя численность обнаруженных видов была показана на гистограмме.

(B) была построена тепловая карта, сравнивающая обилие видов, которые были либо уменьшены при ожирении и значительно восстановлены после приема олигофруктозы (верхний сегмент), либо увеличены при ожирении и значительно подавлены после приема олигофруктозы (нижний сегмент).

Прежде чем отправиться в магазин здорового питания

Хотя существуют параллели между мышиными и человеческими микробиомами, бактерии, защищающие мышей от остеоартрита, связанного с ожирением, могут отличаться от бактерий, которые могут помочь людям. Ученые собираются сотрудничать с исследователями из MVM (Military and Veteran Microbiome): Консорциума по исследованиям и образованию при Министерстве по делам ветеранов США, чтобы переместить это исследование на людей.

Команда надеется сравнить ветеранов, у которых есть остеоартрит, связанный с ожирением, с теми, кто не идентифицирует связи между микробами кишечника и здоровьем суставов. Они также надеются испытать, могут ли пребиотические или пробиотические добавки, которые формируют микробиом кишечника, иметь аналогичные эффекты у ветеринаров, страдающих остеоартритом, как у мышей.

"Нет методов лечения, которые могут замедлить прогрессирование остеоартрита – и, безусловно, ничто не отменяет его", - сказал первый Автор Эрик Шотт (Eric Schott), доктор наук и постдокторант в URMC и вскоре будущий ученый-клиницист Solarea Bio, Inc. "Но это исследование создает почву для разработки методов лечения, которые нацелены на микробиом и фактически лечат болезнь.”

Источник: Материалы, предоставленные  University of Rochester Medical Center. 

Статья в журнале: Eric M. Schott, et al. Targeting the gut microbiome to treat the osteoarthritis of obesity. JCI Insight, 2018; 3 (8)

Дополнительно см.: Взаимосвязь между диетическим дисбиозом и остеоартритом кисти