Роль пищевых волокон и модуляции кишечного микробиома в прогрессировании хронической болезни почек

Хроническая болезнь почек, микробиом кишечника и пищевые волокна

Роль пищевых волокон и модуляции кишечного микробиома в прогрессировании хронической болезни почек

Резюме

Питание является одним из основных подходов к профилактике всех видов заболеваний, особенно заболеваний почек. Пищевые волокна составляют важный аспект почечного питания при лечении хронической болезни почек (ХБП). Потребление пищевых волокон влияет на состав и метаболизм микробиома кишечника с доказанной ролью в снижении выработки уремических токсинов, сохранении функции почек и замедлении прогрессирования ХБП посредством механизмов регуляции метаболических, иммунологических и воспалительных процессов. Понимание патогенеза и механистического действия пищевых волокон в модулировании взаимодействия хозяина и микробиома обеспечивает потенциальную дополнительную терапевтическую цель для профилактики, контроля и лечения пациентов с ХБП. В связи с этим рекомендации по адекватному и надлежащему потреблению пищевых волокон для восстановления полезного состава микробиоты кишечника могут снизить риски и осложнения, связанные с ХБП. В этом мини-обзоре обобщаются имеющиеся данные о роли потребления пищевых волокон в модулировании микробиома кишечника для улучшения здоровья почек.

1. Введение

Растущее признание того, что образ жизни и пищевые привычки играют роль в профилактике и развитии заболеваний и поддержании здоровья, продолжает стимулировать исследовательский интерес к выяснению течения и патогенеза клинических состояний, таких как сердечно-сосудистые заболевания, ожирение, диабет, рак и заболевания почек [1]. Хотя польза для здоровья от пробиотического вмешательства при хронической болезни почек (ХБП) хорошо известна, недавние обзоры и данные о роли пищевых волокон в укреплении здоровья почек все еще развиваются [2]. Эта важная роль добавок пищевых волокон или продуктов естественного происхождения в укреплении здоровья и борьбе с болезнями усилила огромный исследовательский интерес к модуляции микробиома кишечника для клинического применения и потенциальных терапевтических целей путем изучения оси «кишечник–почки» при ХБП [2,3]. Важность питания для предотвращения и замедления прогрессирования ХБП давно признана, при этом традиционные и первичные подходы к диетическому лечению включают преимущественно ограничение белка, адекватное потребление калорий и коррекцию нарушений электролитного баланса [2,4]. Помимо специфического диетического вмешательства, в различных исследованиях сообщалось о роли микробиоты кишечника в снижении выработки уремических токсинов, сохранении функции почек и замедлении прогрессирования ХБП [4]. Высокое потребление пищевых волокон модулирует микробиом кишечника пациентов с ХБП посредством сложного регулирующего воздействия на метаболические и иммунологические процессы организма, что связано с улучшением общего состояния здоровья и почечных исходов [4]. В этом мини-обзоре резюмируется важная роль потребления пищевых волокон в улучшении здоровья почек за счет модуляции микробиома кишечника и то, как их клиническое применение может быть потенциально экономически эффективным дополнительным лечением к существующим стандартам лечения пациентов с ХБП.

2. Что такое пищевые волокна

Термин «волокно» имеет широкое и гибкое значение в зависимости от страны, определения и классификации пищевой и фармацевтической промышленности. Независимо от определения, пищевые волокна обычно относятся к углеводам, ферментируемым кишечной микробиотой, что приносит пользу для здоровья хозяина. В то же время неферментируемые остатки выполняют функцию наполнения или важны для перистальтики кишечника [4]. Волокна традиционно классифицируют по их физико-химическим характеристикам растворимости; следовательно, список пищевых волокон Европейского агентства по безопасности пищевых продуктов (EFSA) включает неперевариваемые и неусвояемые углеводные полимеры, которые, как доказано, имеют научные доказательства пользы для здоровья [5]. Большинство стран приняли всеобъемлющее определение Комиссии США Codex Alimentarius от 2009 г., которое определило пищевые волокна как съедобные углеводные полимеры с тремя или более мономерными звеньями, устойчивыми к эндогенным пищеварительным ферментам и не всасываемыми в тонком кишечнике. Эти пищевые волокна далее подразделяются на (I) съедобные углеводные полимеры, встречающиеся в природе в пищевых продуктах, таких как фрукты, овощи, бобовые и злаки, (II) съедобные углеводные полимеры с доказанной физиологической пользой, полученные из пищевого сырья физическими, ферментативными и химическими средствами и (III) синтетические углеводные полимеры с доказанной физиологической пользой [6,7]. В результате этих разнообразных источников пищевых волокон классификация, основанная только на растворимости, не может предсказать функциональные свойства, поскольку большинство потребляемых продуктов представляют собой сложные смеси, а приготовление пищи может повлиять на доступность компонентов клетчатки [6,7]. Текущая классификация зависит от нескольких критериев, включая основной источник пищи, химическую структуру, растворимость в воде, вязкость и способность к брожению [7]. На основе неуглеводных компонентов и мономерных звеньев пищевые волокна бывают растворимыми и нерастворимыми. Фрукты и овощи являются богатыми источниками растворимых волокон (пектин, инулин), в то время как пшеничные отруби, овес и ячмень содержат больше нерастворимых пищевых волокон целлюлозы или гемицеллюлозы (см. рисунок 1). Бактерии толстой кишки ферментируют растворимые волокна, причем метаболиты оказывают более благотворное метаболическое действие по сравнению с плохо или неферментируемыми нерастворимыми волокнами с преобладающей набухающей или слабительной функцией в толстой кишке [8]. В дополнение к растворимости и способности к брожению вязкость растворимых волокон, таких как олигосахариды, влияет на всасывание потребляемых питательных компонентов в кишечнике [8,9]. Таким образом, польза пищевых волокон для здоровья объясняется их физико-химическими характеристиками растворимости в воде, вязкости и способности к брожению с регулирующим воздействием на метаболизм организма, ожирение, гипертонию, рак, а также иммунологические и воспалительные процессы [6,10].

Рис. 1. Классификация пищевых волокон по их физико-химическим характеристикам. (Источник: Arranz, S, Remom, AM, Raventro RM et al. (2012). Effects of Dietary Fiber intake on Cardiovascular risk factors. Recent Adv in CVS Risk Factors. Intech open Science/open minds, 978, pp. 59–488) [11].

3. Польза для здоровья от пищевых волокон

Полезная роль пищевых волокон в профилактике заболеваний частично объясняется их модуляцией кишечного микробиома в контроле сытости и массы тела, регуляции метаболизма липидов и желчных кислот, снижении риска рака и сердечно-сосудистых заболеваний [12,13,14]. Другими известными эффектами пищевых волокон на микробиоту кишечника являются регуляция воспаления, что наблюдается при снижении маркера С-реактивного белка (СРБ) в экспериментальной модели мышей с ХБП, получавших диету с высоким содержанием жиров после приема клетчатки [15]. Пищевые волокна регулируют гомеостаз глюкозы и энергии через гипоталамический путь, модулируя нейропептиды кишечника, контролирующие глюконеогенез в головном мозге и кишечнике [16]. Кроме того, потребление клетчатки задерживает опорожнение желудка и увеличивает выработку гормонов насыщения, тем самым создавая чувство сытости, опосредованное секрецией инкретинового гормона кишечника L-клетками кишечника [17]. Эти инкретиновые гормоны кишечника отвечают за секрецию инсулина и гомеостаз глюкозы [17,18]. В других исследованиях сообщалось о связи между высоким потреблением пищевых волокон и снижением риска развития колоректального рака [19]. Все эти полезные эффекты объясняются способностью пищевых волокон изменять микробиоту кишечника у населения в целом, предотвращая возникновение и леча различные заболевания. Проблема с пищевыми волокнами заключается в отсутствии базы данных о питании для характеристики различных источников пищи и количественного определения классов волокон, необходимых в качестве терапевтических вмешательств, направленных на микробиом кишечника [20,21].

Недавно обновленные Руководящие принципы клинической практики KDIGO 2020 года по питанию при ХБП рекомендовали адекватное потребление пищевых волокон из натуральных источников (овощей и фруктов) в связи с сообщениями о снижении контроля массы тела, артериального давления и выработки чистой кислоты на 3-5 стадиях ХБП и улучшении липидного профиля у реципиентов после трансплантации [22]. Аналогичным образом, при диабетической болезни почек адекватное потребление пищевых волокон на ранних стадиях ХБП было связано с улучшением общего состояния здоровья и почечных исходов [23].

Рекомендуемый показатель потребления клетчатки при здоровом питании среди населения в целом составляет 20-35 г/сут, что эквивалентно 14 г/1000 ккал [20]. Руководство США рекомендует среднее потребление клетчатки в 17 г / день, но только 5% населения могут выполнить эту рекомендацию. Помимо общего количества клетчатки, в рекомендации не содержалось дополнительных указаний относительно конкретных видов или пропорций различных продуктов, содержащих клетчатку, необходимых или необходимых для адекватного потребления. Заметив этот пробел, некоторые исследователи предположили, что любая рекомендация по пищевым волокнам должна включать доступные для микробиоты углеводные компоненты, которые могут метаболизироваться микробиотой толстой кишки для получения пользы для здоровья. Доступные для микробиоты углеводы - это углеводы, полученные из растительных или животных тканей, устойчивые к перевариванию и всасыванию ферментами хозяина, а также могут быть получены из выделений слизи в кишечнике хозяина [21].

То, как пищевые волокна способствуют общему здоровью, было объяснено с помощью нескольких механизмов, таких как улучшение времени прохождения толстой кишки, изменение микробного состава толстой кишки и выработка метаболитов, выработка короткоцепочечных жирных кислот и абсорбция липидов и глюкозы в тонком кишечнике [24]. Выработка короткоцепочечных жирных кислот (SCFAs) уменьшает воспаление, изменяет метаболизм липидов и глюкозы, что ингибирует канцерогенез, влияет на сердечно-сосудистые и метаболические нарушения и потенциально снижает риск и прогрессирование ХБП [24,25].

4. Состав здоровой микробиоты кишечника

Микробиота здорового кишечника представляет собой живые микроорганизмы, образующие симбиотические отношения с хозяином, преимущественно виды бактерий, включая вирусы, археи, грибы и одноклеточные эукариоты [26]. Кишечник человека содержит около одного триллиона этих микроорганизмов, состоящих из тысяч различных видов, кодирующих около трех миллионов генов, по сравнению с геномом человека, состоящим из 23 000 генов [27]. Таксономически кишечные микробные бактерии классифицируют по типам, классам, отрядам, семействам, родам и видам. В здоровой микробиоте толстой кишки существует пять типов: Firmicutes и Bacteroidetes (составляют 90%), за которыми следуют Actinobacteria, Verrucomicrobia и небольшая часть Proteobacteria [28]. Тип Firmicutes насчитывает более 200 родов, таких как Clostridium, Lactobacillus, Enterococcus и Ruminococcus; в типе Bacteroidetes преобладают роды Bacteroides и Prevotella, тогда как род Bifidobacterium представляет тип актинобактерий [29] (рис. 2). Состав, разнообразие и функции микробиома различаются у всех в зависимости от различных факторов, таких как географическое положение, возраст, пол, раса, образ жизни, использование антибиотиков и диета. Тип диетического питания является основным фактором, определяющим изменения в составе кишечного микробиома, причем некоторые из этих изменений наблюдаются уже через неделю после перехода людей с растительного на животный белок [30]. При деградации пищевых волокон образуются короткоцепочечные жирные кислоты и витамины, метаболизируются конъюгированные желчные кислоты и регулируется иммунная система [4,30]. Высокое потребление пищи на основе животного белка в сочетании с низким потреблением пищевых волокон вызывает обилие бактерий Bacteroidetes и Actinobacterium, которые продуцируют триметиламин (ТМА), предшественник уремического токсина триметиламин-N-оксида (ТМАО), вовлеченного в хроническое системное воспаление и сердечно-сосудистые заболевания (ССЗ) [31,32]. Другие преимущества для здоровья, предоставляемые микробиомом кишечника хозяину, включают обеспечение питательными веществами, защиту от патогенных организмов посредством конкурентного исключения, выработку антимикробных веществ, развитие слизистой оболочки кишечника и поддержание целостности эндотелия, иммунную модуляцию, защиту от заболеваний сердечно-сосудистой системы и снижение риска рака [29].

Рисунок 2. Классификация типов микробиома кишечника здорового человека (источник: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/, по состоянию на 24.02.2022 г).

5. Влияние потребления пищевых волокон на микробиом кишечника

Введение пищевых волокон изменяет микробную экосистему кишечника, обеспечивая субстраты для роста микробов и расширения различных видов бактерий, которые используют различные источники клетчатки. Преобладающий состав микробиоты и изменения, вызванные потреблением пищевых волокон, специфичны для бактериальных таксонов и видов [33]. Способность микробиома кишечника к деградации включает 130 гликозидгидролаз, 22 полисахаридлиазы и 16 семейств углеводных эстераз, обеспечивая возможность гибкого переключения между различными источниками энергии клетчатки [7]. Преобладающие виды Firmicutes и Actinobacteria играют значительную роль в деградации сложных субстратов либо в качестве первичных, либо вторичных разрушителей волокон [7]. Эти наблюдаемые изменения фекального микробиома в результате длительного потребления субстрата и последующих микробных изменений в целом не применимы, поскольку они зависят от индивидуальных факторов человека-хозяина [34]. Основным путем микробного метаболизма пищевых волокон является ферментативное расщепление сложных углеводов как источника энергии, приводящее к образованию SCFAs. SCFAs состоят из ацетата, пропионата и бутирата, которые регулируют метаболический процесс, выработку и секрецию кишечной слизи, иммуномодуляцию и пролиферацию клеток [35]. При низком потреблении пищевых волокон наблюдается сокращение микробного разнообразия и продукции SCFAs, что приводит к смещению микробной утилизации как пищевых, так и эндогенных белков, включая муцины хозяина, что приводит к образованию метаболитов, связанных с развитием хронических заболеваний [6,35]. Полезная роль высокого потребления пищевых волокон была приписана стимулированию микробной сахаролитической ферментации в толстой кишке и наблюдалась в процессе противодействия протеолитической ферментации жиров и белков, которые, как известно, вредны для здоровья [6].

Другой важной полезной для здоровья ролью пищевых волокон является вклад в созревание и развитие иммунной системы посредством механизма модуляции с помощью SCFAs регуляторных Т-клеток толстой кишки посредством рецепторов, связанных с G-белком (GPR43, GPR41) и посредством усиления ацетилирования гистона H3. Этот иммуномодулирующий процесс исходил из регуляторной активности систем врожденного и адаптивного иммунитета [6].

Помимо этого пути ферментации пищевых волокон, зависящего от SCFAs, микробный метаболизм также происходит путем, не связанным с SCFA, например, бактериальными видами, такими как Lactobacillus fermentum, которые метаболизируют клетчатку на основе зерновых отрубей с образованием феруловой кислоты, которая модулирует физиологию кишечника и, как обнаружено, обладает антиоксидантными и антивоспалительными свойствами с потенциальными терапевтическими преимуществами при многих хронических заболеваниях [36]. Кроме того, пищевые волокна могут связывать ионы различных макро- и микроэлементов, таких как витамины, медь, кальций и цинк, транспортировать их в дистальный отдел кишечника, высвобождать и поглощать, когда кишечные бактерии метаболизируют волокна [37].

6. Роль пищевых волокон в прогрессировании хронической болезни почек

ХБП - это глобальная проблема здравоохранения, затрагивающая более 9% населения земного шара и имеющая высокую распространенность в США (15%), связанная с высокими затратами на здравоохранение, заболеваемостью и смертностью. Повышенный риск смерти от ХБП объясняется хроническим воспалением, окислительным стрессом, недостаточным питанием, высокой распространенностью гипертонии, диабета и сердечно-сосудистых заболеваний. При снижении функции почек накапливаются молекулы, удерживающие уремию, в частности индоксилсульфат (IS), п-крезилсульфат (PCS), триметиламин-N-оксид (TMAO), азот мочевины крови (АМК) и креатинин, которые, как известно, связаны с прогрессирующим снижением функции почек, нарушением минерального состава костей, сердечно-сосудистыми заболеваниями и повышенной смертностью [38]. Взаимодействие между микробиотой кишечника и ХБП является двунаправленной взаимосвязью, поскольку ХБП вызывает изменение состава здорового микробиома кишечника в направление дисбаланса между здоровыми и патогенными бактериями, называемое дисбактериозом кишечника. Этот дисбактериоз кишечника нарушает целостность эпителия кишечника, усиливает воспалительные и иммунологические процессы из-за эндотоксемии, кишечных уремических токсинов и ацидоза, что приводит к прогрессированию и осложнениям [30]. Другие факторы, способствующие сохранению дисбактериоза, включают снижение потребления пищевых волокон, частое применение антибиотиков, медленное время прохождения толстой кишки, метаболический ацидоз, перегрузку объемом, отек стенки кишечника и пероральное железо [30,39]. Экспериментальное обнаружение влияния пищевых волокон на дисбактериоз у мышей на модели ХБП, которых кормили диетой с высоким содержанием резистентного крахмала, показало снижение микробного разнообразия, увеличение соотношения полезных родов Bifidobacteria и Bacteroidetes к типу Firmicutes [39]. Аналогичное исследование при ХБП 3-4 стадии у человека показало увеличение количества видов бифидобактерий и лактобацилл после кратковременного приема лактулозы [40]. Тщательно подобранное введение пищевых волокон было признано целесообразным и эффективным для снижения уремических токсинов у пациентов с ХБП с использованием волокон, содержащих резистентный крахмал, арабино-ксило-олигосахарид, камедь акации и ксило-олигосахарид [41]. В другом исследовании пациентов, находящихся на гемодиализе (HD), прием добавок резистентного крахмала снижал уровни индоксилсульфата (IS) в плазме крови, в то время как диета, обогащенная олигофруктозой, инулином, снижала уровни PCS в сыворотке крови [42]. Эти наблюдения за снижением уровня уремических токсинов в плазме крови после вмешательств с различными типами пищевых волокон были связаны с различиями в эффективности модуляции микробиома кишечника для выработки достаточного количества SCFAs для восстановления целостности кишечного барьера [43]. Следовательно, исследования рекомендовали пациентам с ХБП увеличить адекватное потребление диетической многоволоконной и растительной диеты для восстановления целостности кишечника, улучшения метаболического профиля, предотвращения сопутствующих заболеваний и замедления прогрессирования ХБП [44]. Из-за ограничений в питании у пациентов с ХБП дополнительная диетическая мультиволоконная добавка является поддерживающей диетотерапией на всех стадиях ХБП для улучшения выведения уремических токсинов, связанных с сердечно-сосудистыми осложнениями [45]. Высокое потребление клетчатки в качестве рекомендуемой диеты для почек при ХБП остается проблемой из-за опасений высокого уровня калия и фосфора. Чтобы преодолеть эти опасения, следует отдавать предпочтение клетчатке из натуральных пищевых источников (фруктов, овощей, цельного зерна) в качестве рациона на растительной основе из-за лучшего состава питательных веществ и относительно более низкой биодоступности калия и фосфора [46].

7. Пищевые волокна в почечной диете

Традиционный план диеты для пациентов с ХБП включает ограничение потребления белка и увеличение количества сложных углеводов с предпочтением растительных, а не животных источников этих продуктов [46,47]. Эти сложные, богатые клетчаткой углеводы в сочетании с диетой с низким содержанием белка способствуют здоровому составу кишечной микробиоты, что приводит к метаболизму и уменьшению содержания азотистых отходов [47]. Пищевые волокна являются субстратом для сахаролитической ферментации, в результате которой образуются короткоцепочечные жирные кислоты, обладающие противовоспалительной функцией, регулирующие иммунную функцию и сохраняющие целостность кишечного барьера. Азот мочевины крови (АМК), который диффундирует из системного кровообращения в просвет кишечника, гидролизуется до гидрохлорида аммония уреазоположительными видами и вызывает повреждение эпителия кишечника, увеличивает проницаемость кишечника и, таким образом, диффузию бактериальных токсинов в кровоток [48]. Следовательно, вызывает локальное и системное воспаление, приводящее к дальнейшему повреждению эпителия кишечника и прогрессированию почечной недостаточности [49].

Напротив, животные компоненты почечной диеты способствуют образованию продуктов протеолитической ферментации, таких как фенолы, индол, амины и аммиак, которые являются токсичными метаболитами, которые, как было установлено, снижают уровни SCFAs и тем самым противодействуют полезной роли в поддержании целостности кишечника [49,50]. Пребиотические пищевые волокна, содержащие фруктоолигосахариды (ФОС) и гидролизованный продукт инулина, использовались для модулирования микробиома кишечника путем стимулирования роста полезных видов, таких как Bifidobacterium и Lactobacillus, посредством сахаролитического метаболического пути [50]. Ограниченное потребление белковой диеты на преддиализных стадиях может вызвать недостаточность питания. Добавление пищевых волокон с добавлением незаменимых аминокислот рекомендуется для уменьшения уремических токсинов и снижения смертности и заболеваемости при ХБП. В случае диализных пациентов предпочтительна растительная диета с большей потребностью в белке из растительных источников, которая также содержит пищевые волокна, чтобы избежать недоедания, а не обычно рекомендуемое высокое потребление животного белка, который увеличивает выработку кишечных уремических токсинов (IS, PCS, TMAO) с ассоциированной высокой смертностью от сердечно-сосудистых заболеваний [51]. Исследования показали, что увеличение потребления инулина, богатого олигосахаридами, в течение четырех недель у пациентов, находящихся на гемодиализе, снижает уровень PCS из-за микроорганизмов, продуцирующих SCFAs [52]. Аналогичные результаты были получены при недиабетическом перитонеальном диализе, где дополнительное потребление пищевых волокон снижало смертность и сердечно-сосудистые осложнения [53]. Недавние обзоры пищевых продуктов с растительными волокнами показали их полезную роль в первичной и вторичной профилактике ХБП, уменьшении осложнений ХБП, таких как гиперфосфатемия, гипертония, метаболический ацидоз, уремическая токсемия, гиперлипидемия, диабет, камни в почках и смертность от всех причин [54].

Почечные диеты, обогащенные пищевыми волокнами, улучшат текущее потребление клетчатки с низким содержанием клетчатки у пациентов с ХБП / ТХПН с 11-12 г/сут до рекомендуемых 25 г/сут для женщин и 38 г/сут для мужчин, что эквивалентно 14 г/ 1000 ккал/сут, рекомендуемым для населения в целом [55].

8. Выводы

Адекватное потребление пищевых волокон способствует хорошему здоровью, предотвращает и замедляет развитие различных хронических заболеваний, особенно хронической болезни почек. Повышенное потребление клетчатки с пищей или добавки с клетчаткой снижают прогрессирование ХБП и такие риски, как гипертония, диабет, ожирение, дислипидемия и развитие рака толстой кишки [56]. Признание пищевых волокон либо в качестве пребиотических добавок, либо в качестве натуральных продуктов питания для здоровья и болезней в равной степени повысило интерес широкой общественности, поскольку опубликованная в научном отчете New York Times статья о преимуществах продуктов, богатых клетчаткой, создала настоятельную необходимость в дополнительных исследованиях в области модуляции микробиома кишечника [57]. Эти преимущества для здоровья связаны с влиянием пищевых волокон на модуляцию кишечного микробиома, чтобы регулировать метаболизм хозяина, энергетический гомеостаз и иммунную систему. Основной механизм действия заключается в укреплении здоровья кишечника за счет сбалансированной иммунной функции, выработки кишечной слизи и целостности мембран, тем самым предотвращая рост патогенных микробов и заболевания. Основным полезным эффектом потребления пищевых волокон является модулирование кишечного микробиома посредством кишечной ферментации и продукции SCFAs. SCFAs через клеточные и сигнальные механизмы играют важную роль в регуляции метаболических, иммунологических и воспалительных процессов хозяина. Влияние потребления ферментируемой клетчатки заключается в коррекции дисбактериоза, связанного с ХБП, что способствует росту полезных кишечных бактерий, уменьшает кишечные уремические токсины, воспаление и окислительный стресс, а также улучшает метаболический профиль, что приводит к замедлению прогрессирования ХБП и развития сопутствующих заболеваний, связанных с ХБП (см. рис. 3). Этот обзор показал растущую роль пищевых волокон в профилактике и укреплении здоровья в контексте хронической дисфункции почек посредством модуляции кишечной микробиоты. Это потенциально экономически эффективный подход для консервативного ведения пациентов на поздних стадиях ХБП, которые клинически не подходят или отказались от заместительной почечной терапии. Будущей задачей является скрининг и идентификация новых волокон из пищевых, модифицированных или синтетических источников, которые могут быть сформулированы как пребиотики или синбиотики, нацеленные на специфическую кишечную микробиоту, связанную с хроническими заболеваниями почек, в качестве дополнительной терапии к стандартному лечению. Следовательно, Чжао и соавт. [58] в недавнем обзоре предположили, что комплексный подход к этим специфическим изменениям микробиоты кишечника при ХБП заключается в характеристике разнообразия, бактериальных таксонов, кишечных метаболитов и проницаемости кишечника, которые могут помочь выявить участников патогенеза или прогрессирования ХБП. Необходимы дальнейшие исследования для изучения сложных взаимодействий между специфическими пищевыми волокнами и микробиотой кишечника для разработки индивидуальной диетотерапии для отдельных лиц, направленной на снижение частоты и последствий хронического заболевания почек.

Рисунок 3. Возможное влияние пищевых волокон на микробиом кишечника для замедления прогрессирования хронической болезни почек. Ключевые слова: AGEs — конечные продукты продвинутого гликирования; BP — артериальное давление; СКФ — скорость клубочковой фильтрации; MAC-fiber — доступная для микробиома углеводная клетчатка.

Дополнительная информация:

• Острое повреждение почек и дисбактериоз кишечника
• Кишечный микробиом и заболевания почек
• Связь между хронической болезнью почек и микробиотой кишечника
• Микробиом-метаболомный признак острого повреждения почек
• Дисбиоз кишечника и хроническая болезнь почек
• Микробиота кишечника и фиброз органов

Литература

1. Mandaliya, D.; Patel, S.; Seshadri, S. Fiber in our diet and its role in health and disease. In Functional Food and Human Health; Springer: Singapore, 2018; pp. 247–255. Available online: https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-981-13-1123-9_12 (accessed on 15 November 2021).
2. Anderson, J.W.; Baird, P.; Davis, R.H.; Ferreri, S.; Knudtson, M.; Koraym, A.; Williams, C.L. Health benefits of dietary fiber. Nutr. Rev. 2009, 67, 188–205. Available online: https://academic.oup.com/nutritionreviews/article (accessed on 15 November 2021). [CrossRef] [PubMed]
3. Khoury, T.; Tzukert, K.; Abel, R.; Abu Rmeileh, A.; Levi, R.; Ilan, Y. The gut-kidney axis in chronic renal failure: A new potential target for therapy. Hemodial. Int. 2017, 21, 323–334. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
4. Smith, C.E.; Tucker, K.L. Health benefits of cereal fiber: A review of clinical trials. Nutr. Res. Rev. 2011, 24, 118–131. [Google Scholar] [CrossRef]
5. Su, G.; Qin, X.; Yang, C.; Sabatino, A.; Kelly, J.T.; Avesani, C.M.; Carrero, J.J. Fiber intake and health in people with chronic kidney disease. Clin. Kidney J. 2021, 2021, 169. Available online: https://academic.oup.com/ckj/advance-article/doi/10.1093/ckj/sfab169 (accessed on 9 February 2022). [CrossRef] [PubMed]
6. Makki, K.; Deehan, E.C.; Walter, J.; Bäckhed, F. The impact of dietary fiber on gut microbiota in host health and disease. Cell Host Microbe 2018, 23, 705–715. Available online: https://www.sciencedirect.com (accessed on 15 November 2021). [CrossRef] [PubMed]
7. Deehan, E.C.; Duar, R.M.; Armet, A.M.; Perez-Muñoz, M.E.; Jin, M.; Walter, J. Modulation of the gastrointestinal microbiome with nondigestible fermentable carbohydrates to improve human health. Microbiol. Spectr. 2017, 5, 5. Available online: https://journals.asm.org/doi/full/10.1128 (accessed on 15 November 2021). [CrossRef]
8. Cronin, P.; Joyce, S.A.; O’Toole, P.W.; O’Connor, E.M. Dietary Fiber Modulates the Gut Microbiota. Nutrients 2021, 13, 1655. Available online: https://www.mdpi.com/2072-6643/13/5/1655 (accessed on 9 February 2022). [CrossRef]
9. Lovegrove, A.; Edwards, C.H.; De Noni, I.; Patel, H.; El, S.N.; Grassby, T.; Shewry, P.R. Role of polysaccharides in food, digestion, and health. Crit. Rev. Food Sci. Nutr. 2017, 57, 237–253. Available online: https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/10408398.2014.939263 (accessed on 15 November 2021). [CrossRef]
10. Ma, Y.; Griffith, J.A.; Chasan-Taber, L.; Olendzki, B.C.; Jackson, E.; Stanek, E.J., III; Ockene, I.S. Association between dietary fiber and serum C-reactive protein. Am. J. Clin. Nutr. 2006, 83, 760–766. Available online: https://academic.oup.com/ajcn/article/83/4/760/4649102 (accessed on 15 November 2021). [CrossRef]
11. Arranz, S.; Remon, A.M.; Raventos, R.M.; Estruch, R.L. Effects of dietary fiber intake on cardiovascular risk factors. In Recent Advances in Cardiovascular Risk Factors; Intech Open Science/Open Minds: London, UK, 2021; Volume 978, pp. 459–488. [Google Scholar]
12. Othman, R.A.; Moghadasian, M.H. Beyond cholesterol-lowering effects of plant sterols: Clinical and experimental evidence of anti-inflammatory properties. Nutr. Rev. 2011, 69, 371–382. Available online: https://academic.oup.com/nutritionreviews/article/69/7/371/1937270 (accessed on 20 November 2021). [CrossRef]
13. Tuan, J.; Chen, Y.X. Dietary and lifestyle factors associated with colorectal cancer risk and interactions with microbiota: Fiber, red or processed meat and alcoholic drinks. Gastrointest. Tumors 2016, 3, 17–24. Available online: https://www.karger.com/Article/Abstract/442831 (accessed on 20 November 2021). [CrossRef] [PubMed]
14. Rajput, P.; Prajapati, B.; kumar Jena, P.; Seshadri, S. The role of gut microbiota produced Short Chain Fatty Acids (SCFAs) in adiposity and inflammation in obesity and type 2 Diabetes. In Proceedings of the 6th World Congress of Biotechnology, Newq Delhi, India, 5–7 October 2015; Available online: https://www.researchgate.net/profile/Parth- (accessed on 20 November 2021).
15. Mattace Raso, G.; Simeoli, R.; Russo, R.; Iacono, A.; Santoro, A.; Paciello, O.; Meli, R. Effects of sodium butyrate and its synthetic amide derivative on liver inflammation and glucose tolerance in an animal model of steatosis induced by high fat diet. PLoS ONE 2013, 8, e68626. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
16. De Vadder, F.; Kovatcheva-Datchary, P.; Goncalves, D.; Vinera, J.; Zitoun, C.; Duchampt, A.; Mithieux, G. Microbiota-generated metabolites promote metabolic benefits via gut-brain neural circuits. Cell 2014, 156, 84–96. Available online: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S009286741301550X (accessed on 20 November 2021). [CrossRef]
17. Anderson, J.W.; Pasupuleti, V.; Anderson, J. Dietary fiber and associated phytochemicals in prevention and reversal of diabetes. In Nutraceuticals Glycemic Health Type 2 Diabetes; John Wiley & Sons: Hoboken, NJ, USA, 2008; Chapter 7; pp. 97–125. [Google Scholar]
18. Frost, G.; Sleeth, M.L.; Sahuri-Arisoylu, M.; Lizarbe, B.; Cerdan, S.; Brody, L.; Bell, J.D. The short-chain fatty acid acetate reduces appetite via a central homeostatic mechanism. Nat. Commun. 2014, 5, 3611. Available online: https://www.nature.com/articles/ncomms4611 (accessed on 20 November 2021). [CrossRef] [PubMed]
19. O’Keefe, S.J.; Li, J.V.; Lahti, L.; Ou, J.; Carbonero, F.; Mohammed, K.; Zoetendal, E.G. Fat, fibre and cancer risk in African Americans and rural Africans. Nat. Commun. 2015, 6, 6342. Available online: https://www.nature.com/articles (accessed on 20 November 2021). [CrossRef] [PubMed]
20. Gill, S.K.; Rossi, M.; Bajka, B.; Whelan, K. Dietary fiber in gastrointestinal health and disease. Nat. Rev. Gastroenterol. Hepatol. 2021, 18, 101–116. Available online: https://www.nature.com/articles/s41575-020-00375-4 (accessed on 9 February 2022). [CrossRef]
21. Patterson, M.A.; Maiya, M.; Stewart, M.L. Resistant starch content in foods commonly consumed in the United States: A narrative review. J. Acad. Nutr. Diet. 2020, 120, 230–244. Available online: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2212267219315540 (accessed on 20 November 2021). [CrossRef]
22. Kizler, T.A.; Burrowes, J.D.; Byham-Gray, L.D.; Campbell, K.L.; Carrero, J.J.; Chan, W.; Cuppari, L. KDOQI clinical practice guideline for nutrition in CKD: 2020 update. Am. J. Kidney Dis. 2020, 76, S1–S107. [Google Scholar] [CrossRef]
23. De Boer, I.H.; Caramori, M.L.; Chan, J.C.; Heerspink, H.J.; Hurst, C.; Khunti, K.; Rossing, P. KDIGO 2020 clinical practice guideline for diabetes management in chronic kidney disease. Kidney Int. 2020, 98, S1–S115. [Google Scholar] [CrossRef]
24. Tan, J.; McKenzie, C.; Potamitis, M.; Thorburn, A.N.; Mackay, C.R.; Macia, L. The role of short-chain fatty acids in health and disease. Adv. Immunol. 2014, 121, 91–119. Available online: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/B9780128001004000039 (accessed on 30 November 2021).
25. Yang, H.L.; Feng, P.; Xu, Y.; Hou, Y.Y.; Ojo, O.; Wang, X.H. The Role of Dietary Fiber Supplementation in Regulating Uremic Toxins in Patients with Chronic Kidney Disease: A Meta-Analysis of Randomized Controlled Trials. J. Ren. Nutr. 2021, 31, 438–447. Available online: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1051227620302910 (accessed on 9 February 2022). [CrossRef] [PubMed]
26. Kim, S.M.; Han Song, I. The clinical impact of gut microbiota in chronic kidney disease. Korean J. Intern. Med. 2020, 35, 1305. Available online: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7652652/ (accessed on 30 November 2021). [CrossRef] [PubMed]
27. Rooks, M.G.; Garrett, W.S. Gut microbiota, metabolites and host immunity. Nat. Rev. Immunol. 2016, 16, 341–352. Available online: https://www.nature.com/articles/nri.2016.42 (accessed on 30 November 2021). [CrossRef]
28. Eckburg, P.B.; Bik, E.M.; Bernstein, C.N.; Purdom, E.; Dethlefsen, L.; Sargent, M.; Relman, D.A. Diversity of the human intestinal microbial flora. Science 2005, 308, 1635–1638. Available online: https://www.science.org/doi/abs/10.1126/science.1110591 (accessed on 30 November 2021). [CrossRef] [PubMed]
29. Rinninella, E.; Raoul, P.; Cintoni, M.; Franceschi, F.; Miggiano, G.; Gasbarrini, A.; Mele, M.C. What is the Healthy Gut Microbiota Composition? A Changing Ecosystem across Age, Environment, Diet, and Diseases. Microorganisms 2019, 7, 14. Available online: https://doi.org/10.3390/microorganisms7010014 (accessed on 30 November 2021). [CrossRef]
30. Kanbay, M.; Onal, E.M.; Afsar, B.; Dagel, T.; Yerlikaya, A.; Covic, A.; Vaziri, N.D. The crosstalk of gut microbiota and chronic kidney disease: Role of inflammation, proteinuria, hypertension, and diabetes mellitus. Int. Urol. Nephrol. 2018, 50, 1453–1466. Available online: https://link.springer.com/article/10.1007/s11255-018-1873-2 (accessed on 30 November 2021). [CrossRef]
31. Dominguez-Bello, M.G.; Blaser, M.J.; Ley, R.E.; Knight, R. Development of the human gastrointestinal microbiota and insights from high-throughput sequencing. Gastroenterology 2011, 140, 1713–1719. Available online: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0016508511001600 (accessed on 30 November 2021). [CrossRef]
32. Cho, I.; Blaser, M.J. The human microbiome: At the interface of health and disease. Nat. Rev. Genet. 2012, 13, 260–270. Available online: https://www.nature.com/articles/nrg3182 (accessed on 6 January 2022). [CrossRef]
33. Walker, A.W.; Ince, J.; Duncan, S.H.; Webster, L.M.; Holtrop, G.; Ze, X.; Flint, H.J. Dominant and diet-responsive groups of bacteria within the human colonic microbiota. ISME J. 2011, 5, 220–230. Available online: https://www.nature.com/articles/ismej2010118 (accessed on 6 January 2022). [CrossRef]
34. Martínez, I.; Kim, J.; Duffy, P.R.; Schlegel, V.L.; Walter, J. Resistant starch types 2 and 4 have differential effects on the composition of the fecal microbiota in human subjects. PLoS ONE 2010, 5, e15046. Available online: https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0015046 (accessed on 6 January 2022). [CrossRef]
35. Koh, A.; De Vadder, F.; Kovatcheva-Datchary, P.; Bäckhed, F. From dietary fiber to host physiology: Short-chain fatty acids as key bacterial metabolites. Cell 2016, 165, 1332–1345. Available online: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S009286741630592X (accessed on 6 January 2022). [CrossRef] [PubMed]
36. Tomaro-Duchesneau, C.; Saha, S.; Malhotra, M.; Coussa-Charley, M.; Kahouli, I.; Jones, M.L.; Prakash, S. Probiotic ferulic acid esterase active Lactobacillus fermentum NCIMB 5221 APA microcapsules for oral delivery: Preparation and in vitro characterization. Pharmaceuticals 2012, 5, 236–248. Available online: https://www.mdpi.com/1424-8247/5/2/236 (accessed on 6 January 2022). [CrossRef] [PubMed]
37. Baye, K.; Guyot, J.P.; Mouquet-Rivier, C. The unresolved role of dietary fibers on mineral absorption. Crit. Rev. Food Sci. Nutr. 2017, 57, 949–957. Available online: https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/10408398.2014.953030 (accessed on 6 January 2022). [CrossRef] [PubMed]
38. Kim, K.M.; Oh, H.J.; Choi, H.Y.; Lee, H.; Ryu, D.R. Impact of chronic kidney disease on mortality: A nationwide cohort study. Kidney Res. Clin. Pract. 2019, 38, 382. Available online: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6727899 (accessed on 11 January 2022). [CrossRef]
39. Mafra, D.; Borges, N.; Alvarenga, L.; Esgalhado, M.; Cardozo, L.; Lindholm, B.; Stenvinkel, P. Dietary components that may influence the disturbed gut microbiota in chronic kidney disease. Nutrients 2019, 11, 496. Available online: https://www.mdpi.com/2072-6643/11/3/496 (accessed on 11 January 2022). [CrossRef]
40. Tayebi-Khosroshahi, H.; Habibzadeh, A.; Niknafs, B.; Ghotaslou, R.; Sefidan, F.Y.; Ghojazadeh, M.; Parkhide, S. The effect of lactulose supplementation on fecal microflora of patients with chronic kidney disease; a randomized clinical trial. J. Ren. Inj. Prev. 2016, 5, 162. Available online: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5040005 (accessed on 11 January 2022). [CrossRef]
41. Poesen, R.; Evenepoel, P.; de Loor, H.; Delcour, J.A.; Courtin, C.M.; Kuypers, D.; Meijers, B. The influence of prebiotic arabinoxylan oligosaccharides on microbiota derived uremic retention solutes in patients with chronic kidney disease: A randomized controlled trial. PLoS ONE 2016, 11, e0153893. [Google Scholar] [CrossRef]
42. Meijers, B.K.; De Preter, V.; Verbeke, K.; Vanrenterghem, Y.; Evenepoel, P. p-Cresyl sulfate serum concentrations in hemodialysis patients are reduced by the prebiotic oligofructose-enriched inulin. Nephrol. Dial. Transplant. 2010, 25, 219–224. Available online: https://academic.oup.com/ndt/article/25/1/219/1909853 (accessed on 11 January 2022). [CrossRef]
43. pChiavaroli, L.; Mirrahimi, A.; Sievenpiper, J.L.; Jenkins, D.J.A.; Darling, P.B. Dietary fiber effects in chronic kidney disease: A systematic review and meta-analysis of controlled feeding trials. Eur. J. Clin. Nutr. 2015, 69, 761–768. Available online: https://www.nature.com/articles/ejcn2014237 (accessed on 11 January 2022). [CrossRef]
44. Markowiak, P.; Śliżewska, K. Effects of probiotics, prebiotics, and synbiotics on human health. Nutrients 2017, 9, 1021. Available online: https://www.mdpi.com/2072-6643/9/9/1021 (accessed on 11 January 2022). [CrossRef]
45. D’Alessandro, C.; Piccoli, G.B.; Calella, P.; Brunori, G.; Pasticci, F.; Egidi, M.F.; Cupisti, A. “Dietaly”: Practical issues for the nutritional management of CKD patients in Italy. BMC Nephrol. 2016, 17, 102. Available online: https://bmcnephrol.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12882-016-0296-5 (accessed on 11 January 2022). [CrossRef] [PubMed]
46. Joshi, S.; McMacken, M.; Kalantar-Zadeh, K. Plant-based diets for kidney disease: A guide for clinicians. Am. J. Kidney Dis. 2021, 77, 287–296. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
47. Ramezani, A.; Raj, D.S. The gut microbiome, kidney disease, and targeted interventions. J. Am. Soc. Nephrol. 2014, 25, 657–670. Available online: https://jasn.asnjournals.org/content/25/4/657.short (accessed on 11 January 2022). [CrossRef] [PubMed]
48. Lau, W.L.; Vaziri, N.D. The leaky gut and altered microbiome in chronic kidney disease. J. Ren. Nutr. 2017, 27, 458–461. Available online: https://www.sciencedirect.com/science/article (accessed on 11 January 2022). [CrossRef] [PubMed]
49. Hobby, G.P.; Karaduta, O.; Dusio, G.F.; Singh, M.; Zybailov, B.L.; Arthur, J.M. Chronic kidney disease and the gut microbiome. Am. J. Physiol. Ren. Physiol. 2019, 316, F1211–F1217. Available online: https://journals.physiology.org/doi/full (accessed on 11 January 2022). [CrossRef]
50. Koppe, L.; Fouque, D.; Soulage, C.O. The role of gut microbiota and diet on uremic retention solutes production in the context of chronic kidney disease. Toxins 2018, 10, 155. Available online: https://www.mdpi.com/2072-6651/10/4/155/htm (accessed on 11 January 2022). [CrossRef]
51. Garneata, L.; Stancu, A.; Dragomir, D.; Stefan, G.; Mircescu, G. Ketoanalogue-supplemented vegetarian very low–protein diet and CKD progression. J. Am. Soc. Nephrol. 2016, 27, 2164–2176. Available online: https://jasn.asnjournals.org/content/27/7/2164 (accessed on 11 January 2022). [CrossRef]
52. Sirich, T.L.; Plummer, N.S.; Gardner, C.D.; Hostetter, T.H.; Meyer, T.W. Effect of increasing dietary fiber on plasma levels of colon-derived solutes in hemodialysis patients. Clin. J. Am. Soc. Nephrol. 2014, 9, 1603–1610. Available online: https://cjasn.asnjournals.org/content/9/9/1603 (accessed on 11 January 2022). [CrossRef]
53. Xu, X.; Li, Z.; Chen, Y.; Liu, X.; Dong, J. Dietary fibre and mortality risk in patients on peritoneal dialysis. Br. J. Nutr. 2019, 122, 996–1005. [Google Scholar] [CrossRef]
54. Adair, K.E.; Bowden, R.G. Ameliorating chronic kidney disease using a whole food plant-based diet. Nutrients 2020, 12, 1007. [Google Scholar] [CrossRef]
55. King, D.E.; Mainous III, A.G.; Lambourne, C.A. Trends in dietary fiber intake in the United States, 1999–2008. J. Acad. Nutr. Diet. 2012, 112, 642–648. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
56. Camerotto, C.; Cupisti, A.; D’Alessandro, C.; Muzio, F.; Gallieni, M. Dietary fiber and gut microbiota in renal diets. Nutrients 2019, 11, 2149. Available online: https://www.mdpi.com/2072-6643/11/9/2149 (accessed on 11 January 2022). [CrossRef] [PubMed]
57. Zimmer, C. Fiber Is Good for You. Now Scientists May Know Why. The New York Times, 2018. Available online: https://www.nytimes.com/2018/01/01/science/food-fiber-microbiome-inflammation.html(accessed on 11 January 2022).
58. Zhao, J.; Ning, X.; Liu, B.; Dong, R.; Bai, M.; Sun, S. Specific alterations in gut microbiota in patients with chronic kidney disease: An updated systematic review. Ren. Fail. 2021, 43, 102–112. Available online: https://www.tandfonline.com/doi/epub/10.1080/0886022X.2020.1864404 (accessed on 24 February 2022). [CrossRef] [PubMed]

Будьте здоровы!