ООО "ПРОПИОНИКС"
пн-пт с 09:00 до 18:00 | +7 (966) 348-80-35 |
Резюме
Неалкогольная жировая болезнь печени (НАЖБП) является ведущей причиной цирроза печени и гепатоцеллюлярной карциномы. НАЖБП связана с метаболическими нарушениями, такими как ожирение, инсулинорезистентность, дислипидемия, стеатогепатит и фиброз печени. Резиденты печени (клетки Купфера) и рекрутированные макрофаги способствуют хроническому воспалению низкой степени в различных тканях, модулируя поляризацию макрофагов, которая участвует в патогенезе метаболических заболеваний. Нарушения в кишечной среде (микробиота кишечника и метаболиты) и иммунная система, также участвуют в патогенезе и развитии НАЖБП. Активация печеночных макрофагов вызывается проникновением антигенов, эндотоксинов и других провоспалительных веществ в кровоток в результате повышенной кишечной проницаемости. Следовательно, важно понимать роль оси кишечник – печень во влиянии на активность макрофагов, которая играет центральную роль в патогенезе НАЖБП и неалкогольного стеатогепатита (НАСГ). Не только пробиотики, но и биогеники (молочнокислые бактерии, убитые нагреванием) эффективны в улучшении прогрессирования НАСГ. Здесь мы рассматриваем влияние печеночных макрофагов / клеток Купфера, других иммунных клеток, кишечной проницаемости и иммунитета на НАЖБП и НАСГ, а также влияние пробиотиков, пребиотиков и биогенеза на эти заболевания.
Неалкогольная жировая болезнь печени (НАЖБП) является одним из наиболее распространенных хронических заболеваний печени во всем мире, и его распространенность увеличивается [1,2]. НАЖБП характеризуется поражением печени, вызванным стеатозом без вторичных причин (например, прием лекарств, чрезмерное употребление алкоголя или определенные наследственные состояния), которое может прогрессировать до неалкогольного стеатогепатита (НАСГ), фиброза, цирроза и гепатоцеллюлярной карциномы [3]. НАСГ имеет несколько гистологических признаков, таких как стеатоз, гепатоцеллюлярное раздувание (увеличения объема гепатоцитов – ред.), лобулярное (дольковое) воспаление и фиброз [4,5].
Несколько поперечных клинических исследований были сосредоточены на патогенезе НАСГ. Кроме того, мышиные модели НАСГ имитируют патогенез ожирения, вызванного диетой, и связанных с ним метаболических нарушений, включая НАЖБП и НАСГ [6,7,8,9,10]. Развитие и прогрессирование НАЖБП тесно связано с метаболическим синдромом, инсулинорезистентностью и сахарным диабетом 2 типа (СД2) [11,12,13,14,15,16]. НАЖБП - это заболевание, связанное с генетически-экологическим и метаболическим стрессом, с неясным патогенезом. Гипотеза двух ударов объясняет прогрессирование НАСГ от НАЖБП. Первый удар - это инсулинорезистентность и избыток жирных кислот, которые вызывают простой стеатоз печени. Второй удар - это окислительный стресс, перекисное окисление липидов, активные формы кислорода (АФК) и дисфункция митохондрий. Более того, недавние открытия подтверждают гипотезу множественных поражений патогенеза НАЖБП, которая затрагивает изменения печени, кишечного тракта и жировой ткани [17,18,19] (Рисунок 1). Важно оценить роль воспалительных иммунных клеток и окислительного стресса в индукции воспаления или избыточной продукции АФК при дисфункции митохондрий печени, основного патогенного фактора НАСГ [20,21]. Нарушение регуляции и поляризация макрофагов (воспалительные макрофаги M1 и противовоспалительные макрофаги M2) в печени способствуют развитию и прогрессированию НАЖБП и НАСГ [22,23,24]. Стресс эндоплазматического ретикулума (ER), вызванный окислительным стрессом, приводит к повышенной регуляции липогенных стеролов в печени, что приводит к стеатозу печени. Более того, активация окислительно-восстановительного ядерного фактора-κB (NF-κB) окислительным стрессом вызывает увеличение экспрессии фактора некроза опухоли-α (TNF-α), интерлейкина IL-1β и IL-6 [25]. Нарушение дыхательной цепи митохондрий, вызванное окислительным стрессом и перекисным окислением кардиолипина (димерный фосфолипид во внутренней митохондриальной мембране), увеличивает выработку митохондриальных АФК и способствует повреждению митохондрий [26]. Кроме того, кишечный барьер, иммунные клетки и состав микробиоты также вовлечены в развитие НАЖБП и НАСГ [27,28,29,30]. Здесь мы обсуждаем патогенез НАЖБП и НАСГ, а также возможности лечения пробиотиками, пребиотиками и биогениками.
Рисунок 1. Гипотеза множественных параллельных попаданий в прогрессирование НАЖБП / НАСГ. Переедание или гиподинамия вызывают гипертрофию и дисфункцию адипоцитов. Увеличение жировой ткани проявляется хроническим воспалением и резистентностью к инсулину в результате инфильтрации активированных макрофагов и Т-клеток. Адипокины, такие как интерлейкин-6 (IL-6) и фактор некроза опухоли-α (TNF-α), и хемокины, включая CCL2, продуцируемые адипоцитами, вызывают накопление жира в гепатоцитах, воспаление печени и резистентность к инсулину. Перегрузка триглицеридами, свободными жирными кислотами и свободным холестерином вызывает стресс эндоплазматического ретикулума (ER) и окислительный стресс, что приводит к воспалению печени, дисфункции митохондрий, фиброгенезу и, в конечном итоге, к стеатозу печени. Напротив, микробный дисбиоз приводит к образованию молекулярных структур, связанных с патогенами (PAMPs), и молекулярных структур, связанных с повреждениями (DAMPs), вызывая воспалительную реакцию в гепатоцитах, клетках Купфера и звездчатых клетках печени через каскад Toll-подобных рецепторов (TLRs), что приводит к повреждению печени. На рисунке: LP - собственная платинка, LPS - липополисахарид, NKT - естественные клетки-киллеры, Treg - регуляторные Т-клетки, Th17 - Т-хелпер 17, IL-10 - интерлейкин-10, IL-1β - интерлейкин 1-бета
Врожденные иммунные ответы НАЖБП и НАСГ включают резидентные клетки Купфера, рекрутированные макрофаги, происходящие из клеток костного мозга, нейтрофилы и естественные Т-клетки-киллеры. Эти клетки способствуют прогрессированию НАСГ, вызывая воспаление, способствуя выработке цитокинов, хемокинов, эйкозаноидов, оксида азота и АФК. Кроме того, избыток свободных жирных кислот (FFAs) и холестерина вызывает липотоксичность печени и стимулирует активацию макрофагов и выработку провоспалительных цитокинов [31]. Пальмитат в сыворотке FFAs был повышен у пациентов с НАСГ [32]. Повышенные уровни пальмитиновой кислоты и ее метаболитов, таких как фосфолипиды, диацилглицерин и церамиды, активируют LPS-опосредованный Toll-подобный рецептор TLR-4, PKCs и стресс ER и увеличивают продукцию АФК, вызывая дисфункцию митохондрий. ER-стресс и АФК активируют NLRP3-инфламмасому и NF-κB, и увеличивают продукцию провоспалительных цитокинов и хемокинов [33]. Более того, хемокин 2 с мотивом C-C (CCL2, также известный как MCP-1), IL-1β, IL-18 и TNF-α привлекают макрофаги костного мозга к активированным звездчатым клеткам печени и вызывают повреждение печени. Этот раздел посвящен макрофагам / клеткам Купфера и хемокинам, которые играют важную роль в прогрессировании НАЖБП в НАСГ.
2.1. Макрофаги и клетки Купфера
Макрофаги печени составляют несколько популяций и играют ключевую роль в иммунном гомеостазе печени и патогенезе заболеваний печени [34]. Клетки Купфера происходят из желточного мешка и образуют самообновляющийся пул резидентных макрофагов, независимых от миелоидных моноцитарных клеток [35]. Макрофаги, рекрутируемые во время воспаления, дифференцируются от циркулирующих моноцитов, происходящих из клеток костного мозга [36]. Хотя популяции макрофагов и их регуляторы транскрипции адекватно охарактеризованы у мышей, различие между субпопуляциями макрофагов у людей неясно [37,38,39,40].
Клетки Купфера (KCs) и рекрутированные макрофаги регулируют иммунный гомеостаз печени и развитие заболеваний печени. Клетки Купфера привлекают дополнительные иммунные клетки, включая нейтрофилы и лимфоцитарный антиген 6C-high (Ly6Chi), воспалительные моноциты крови. Последние дифференцируются в CD11b+F4/80+ воспалительные макрофаги (M1-тип), которые обладают фагоцитарной активностью и секретируют провоспалительные цитокины, такие как TNF-α, IL-6 и IL-1β, а также АФК [41,42]. Активация клеток Купфера способствует начальному отложению липидов в печени и повреждению печени [10]. Макрофаги типа клеток M1 / Купфера секретируют медиаторы воспаления, такие как TNF-α, интерлейкины IL-1β и IL-6, что приводит к системной инсулинорезистентности и НАСГ [43]. Макрофаги M1 стимулируются лигандами Toll-подобного рецептора (TLR), такими как липополисахарид (LPS) и интерферон-гамма (IFN-γ). Напротив, в репаративной фазе НАЖБП и НАСГ наблюдается альтернативная активация макрофагов LY6ClowF4/80+ (M2-типа) с иммунодепрессивным профиброгенным фенотипом. Макрофаги M2-типа секретируют высокие уровни IL-13 и трансформирующего фактора роста-β1 (TGFβ1), что приводит к прогрессирующему фиброзу [44,45,46]. Макрофаги M2 уменьшают алкогольную жировую болезнь печени и НАЖБП, вызывая апоптоз макрофагов M1 [23]. Следовательно, патология НАЖБП связана с динамическими изменениями поляризации макрофагов - макрофаги M1 инициируют и поддерживают воспаление, а макрофаги M2 ослабляют хроническое воспаление [23,24].
2.2. Хемокины и моноциты
Хемокины привлекают и активируют моноциты и играют важную роль в прогрессировании хронического воспаления при ожирении, которое лежит в основе воспаления жировой ткани, инсулинорезистентности и НАЖБП [47]. Хемокины, такие как лиганд с мотивом C-C (CCL2), продуцируются KCs и рекрутированными макрофагами. CCL2 связывается с рецептором C-хемокина (CCR), и образующийся комплекс CCL2-CCR2 вызывает рекрутирование макрофагов в жировую ткань и печень, что приводит к стеатозу печени и инсулинорезистентности у пациентов с ожирением [48,49]. Однако дефицит CCL2 не влияет на инфильтрацию макрофагов или чувствительность к инсулину, предполагая, что передача сигналов CCL2-CCR2 не критична для набора макрофагов, вызванного ожирением, или системной инсулинорезистентности [50,51]. Вместо этого другие хемокины, участвующие в ожирении, могут способствовать рекрутированию макрофагов и инсулинорезистентности. Дефицит CCR5 ослабляет инсулинорезистентность и накопление жирных кислот в печени путем модуляции рекрутирования макрофагов и поляризации M1 / M2 [52].
Существует две основных подгруппы моноцитов мышей: дифференцировка в макрофаги M1 или M2, что важно в патогенезе НАЖБП и НАСГ. Эти подмножества моноцитов отличаются экспрессией CCR2 и CX3C хемокинового рецептора 1 (CX3CR1) и включают моноциты CCR2+ Ly6Chi и CX3CR1+ Ly6C-. В условиях воспаления моноциты CCR2+ Ly6Chi трансмигратируют и дифференцируются в макрофаги M1. В устойчивом состоянии моноциты CX3CR1+ Ly6C- дифференцируются в противовоспалительные макрофаги M2 и опосредуют восстановление тканей [53]. У мышей с ожирением, вызванных диетой с высоким содержанием жиров (HF), которые проявляют признаки НАЖБП, жировая ткань демонстрирует значительно увеличенную инфильтрацию макрофагами, воспаление и ремоделирование тканей. Кроме того, моноциты CCR2+ Ly6Chigh рекрутируются в жировую ткань и дифференцируются в макрофаги M1. Моноциты CX3CR1+ Ly6C- накапливаются в жировой ткани и классифицируются как макрофаги M2 [54]. У мышей DIO наблюдается увеличение макрофагов M1 и уменьшение макрофагов M2 по сравнению с худыми мышами, что приводит к сдвигу к фенотипу доминирующих макрофагов M1 и вызывает воспаление и инсулинорезистентность [52]. В самом деле, дефицит CCR2 снижает стеатоз печени у мышей DIO за счет подавления рекрутирования CCR2+ Ly6Chigh моноцитов [48,49]. Более того, потеря CX3CR1 у мышей DIO усугубила инсулинорезистентность, воспаление и стеатогепатит, вызывая сдвиг в макрофаги M1 в жировой ткани [55]. С другой стороны, другое исследование с использованием другого штамма мышей с дефицитом Cx3cr1 не обнаружило изменений в вызванном ожирением воспалении, инсулинорезистентности и накоплении жировых макрофагов по сравнению с контрольными мышами [56]. Взаимосвязь между экспрессией CX3CR1 в иммунных клетках и патогенезом различается для разных органов [57,58]. При воспалении и фиброзе печени, вызванном тетрахлорметаном и перевязкой желчных протоков, у CX3CR1-дефицитных мышей наблюдалось повышенное накопление воспалительных моноцитов Ly6C+ [59]. Более того, CX3CR1 способствует поляризации печеночных макрофагов и облегчает стеатогепатит, контролируя барьерную функцию кишечника и дисбактериоз [60]. CX3CR1 и CCR2 могут независимо регулировать фенотип моноцитов и поляризацию макрофагов, а также способствовать воспалению жировой ткани и инсулинорезистентности, а также прогрессированию НАЖБП.
Повышенная распространенность НАЖБП может быть связана с повышенным потреблением энергии, вызванным изменениями в питании, такими как повышенное потребление углеводов (мука и зерновые продукты), жиров и фруктозы. Более того, повышенное использование кукурузного сиропа или фруктозы в качестве подсластителей и сукралозы в качестве некалорийного искусственного подсластителя может повлиять на развитие НАЖБП [61,62,63]. Эти изменения в диете могут изменить микробиоту кишечника, кишечную иммунную систему и кишечную барьерную функцию, способствуя метаболической эндотоксемии и низкоуровневому воспалению печени, тем самым способствуя развитию НАЖБП и НАСГ. Воспаление печени из-за изменения пищевых привычек может быть связано с изменениями в кишечной среде. Понимание взаимосвязи между диетой и осью кишечник – печень важно для лечения и профилактики НАЖБП и НАСГ [64].
3.1. Кишечная проницаемость и микробиота
На печень и кишечник воздействуют питательные вещества и микробиом через желчные пути, воротную вену и системные медиаторы. Повреждение печени, вызванное нарушением микробиома кишечника, его метаболитов и иммунной системы кишечника, вовлечено в патогенез инсулинорезистентности, вызванной ожирением, и НАЖБП. Печень подвергается воздействию продуктов портальной системы, таких как молекулярные структуры, связанные с патогенами (PAMPs) и молекулярные структуры, связанные с повреждениями (DAMPs), и на нее сильно влияет дисбактериоз, вызванный диетой. PAMPs и DAMPs вызывают воспалительную реакцию в гепатоцитах, клетках Купфера и звездчатых клетках печени (HSCs) за счет каскада Toll-подобных рецепторов (TLRs), усиливая высвобождение цитокинов и хемокинов (таких как TNFα, IL-1, IL-6, IL-8 и IFN-γ), что приводит к повреждению печени. У мышей, которых кормили HF или диетой с дефицитом холина, и пациенты с НАЖБП имели повышенную кишечную проницаемость [30,65,66], что запускало провоспалительный каскад, который усиливает воспаление печени, облегчая приток метаболитов, полученных из микробиома, в печень [66,67]. (Рисунок 2). Проницаемость кишечника регулируется плотными контактами эпителия, которые состоят из нескольких интегральных мембранных белков, таких как zonula occludens (ZO), окклюдин, соединительная молекула адгезии-A (JAM-A) и клаудины [68]. У мышей, которых кормили HF-диетой, наблюдалось снижение количества белков плотных контактов и слабое воспаление кишечника в результате аномалий микробиома. То есть кишечный барьер и сосудистый барьер кишечника нарушаются вызванными диетой изменениями микробиома, способствующими портальному притоку бактериальных продуктов, тем самым усугубляя непеченочное воспаление и метаболические нарушения (Рисунок 1). Более того, измененная микробиота разрушает кишечные эпителиальные и сосудистые барьеры, приобретая способность преодолевать кишечный эпителиальный барьер у мышей, получавших HF-диету [30]. Неизвестно, является ли способность пересекать поврежденный эпителий кишечника активным механизмом или результатом повышенной проницаемости кишечника, вызванной снижением экспрессии белков плотного соединения.
Рис. 2. Взаимодействие между нарушением слизистой оболочки кишечника, вызванным дисбактериозом, и прогрессированием НАСГ. Дисфункция плотного соединения индуцируется липополисахаридами (LPS), а провоспалительные цитокины продуцируются интраэпителиальными лимфоцитами (IELs) и собственной пластинкой (LP), повышая проницаемость кишечного эпителия и вызывая метаболическую эндотоксемию с последующим воспалением печени, стеатозом и фиброзом. Кишечный IL-17 защищает плотные контакты в кишечнике, и уровень IL-17 в сыворотке повышен у пациентов с НАСГ. Секреция IL-17 клетками Th17 стимулирует моноциты, клетки Купфера, билиарные эпителиальные клетки и звездчатые клетки к секреции провоспалительных цитокинов и хемокинов, вызывая воспаление в печени.
Несколько клинических исследований подтвердили связь между микробиотой кишечника (например, избыточным бактериальным ростом в тонком кишечнике и микробным дисбиозом) и патогенезом НАЖБП, но причинно-следственная связь не установлена [69]. Метагеномное секвенирование с дробовиком показало связь между сигнатурой микробиома, характеризующейся повышенным содержанием Escherichia coli и Bacteroides vulgatus, и выраженным фиброзом у пациентов с НАЖБП [70]. Распространенность Escherichia была выше у детей с ожирением и НАСГ по сравнению с детьми с ожирением [71]. Более того, Bacteroides и Ruminococcus были значительно увеличены, а Prevotella снизилась у пациентов с НАСГ (стадия фиброза ≥ 2) по сравнению с пациентами без НАСГ, что показало секвенирование ампликона 16S [72]. Этот вывод согласуется с доказательствами того, что Bacteroides и Prevotella являются конкурентами в кишечной микробиоте, в зависимости от состава рациона [73].
3.2. Кишечная иммунная система
Иммунные клетки кишечника способствуют созданию барьера слизистой оболочки кишечника. Эти клетки классифицируются как интраэпителиальные клетки и клетки собственной пластинки. Интраэпителиальные клетки включают кишечные интраэпителиальные лимфоциты (IELs), включающие несколько подмножеств T-клеточных рецепторов (TCRs), положительных и отрицательных. TCR+ и TCR- IELs имеют разные подтипы в зависимости от условий развития: TCR+ IELs индуцируются после того, как встречаются антигены, естественные TCRαβ+ IELs подвергаются селекции агонистов тимуса, TCRγδ + IELs дифференцируются интратимически или внетимически, и развитие TCR- IELs аналогично таковой у периферических врожденных лимфоцитов [74,75]. IELs продуцируют провоспалительные цитокины I типа (IL-1β, IL-1α, IL-12, TNF-α и GFAP), являются цитолитическими и высвобождают антимикробные пептиды при активации цитокинами, высвобождаемыми эпителиальными клетками кишечника, или при участии активирующих рецепторов естественных киллерных (NK) клеток [75]. IELs и интраэпителиальные мононуклеарные фагоциты борются с инфекцией и вызывают толерантность к пищевым и микробным антигенам. В собственной пластинке (LP) иммунные клетки действуют как вторая линия защиты и способствуют регенерации поврежденной ткани. Популяция иммунных клеток в LP включает T-лимфоциты (в основном CD4+), NK-T-лимфоциты, дендритные клетки, макрофаги, ILCs, IgA+ плазматические клетки, IgG+ и IgM+ плазматические клетки и B-лимфоциты [76,77]. CD4+ Т-клетки в LP включали в основном Т-хелперные Th-17-клетки и регуляторные Treg-клетки. Клетки Th17 выделяют IL-17A, IL-17F и IL-22, предотвращая распространение бактерий, индуцируя экспрессию и секрецию антимикробных пептидов [78]. IL-17A поддерживает кишечную проницаемость, регулируя белок плотных контактов окклюдин в модели повреждения декстрансульфатом натрия [79]. Уменьшение доли Th17-клеток в тонком кишечнике мышей с ожирением вызывало увеличение веса и ухудшало непереносимость глюкозы и инсулинорезистентность [80]. Напротив, IL-17 способствует дисфункции кишечного барьера, нарушая структуру плотных контактов и способствуя распространению бактерий в моделях сепсиса [28]. Примечательно, что уровень IL-17 в кишечнике был повышен у мышей со стеатогепатитом, а количество Th17-клеток было увеличено среди мононуклеарных клеток периферической крови у пациентов с НАСГ [29,81]. Клетки Th17 кишечника мигрируют в печень и секретируют IL-17, чтобы стимулировать моноциты, клетки Купфера, билиарные эпителиальные клетки и звездчатые клетки, а также секретировать провоспалительные цитокины и хемокины, вызывая воспаление в печени [82]. Эффект IL-17 в кишечном тракте может различаться в зависимости от заболевания и является важной терапевтической мишенью для НАЖБП и НАСГ.
Многие фармакотерапевтические стратегии использовались для лечения НАСГ, который может прогрессировать до цирроза. Сенсибилизаторы инсулина, такие как метформин или пиоглитазон, изучались для лечения НАСГ. Кроме того, витамин E, пищевой ингредиент с антиоксидантными свойствами, также изучался на предмет его терапевтического воздействия на НАСГ [83,84]. В исследовании TONIC (метформин и витамин E) и исследовании PIVENS (пиоглитазон и витамин E) метформин, пиоглитазон и витамин E улучшали стеатоз и воспаление, но не фиброз. Однако пиоглитазон приводил к значительному увеличению веса [85,86]. Клинические исследования и исследования на животных оценили терапевтическое действие пробиотиков, пребиотиков и биогеников на НАЖБП и НАСГ. Было показано, что они улучшают НАЖБП и НАСГ, но существуют проблемы в разработке методов оценки клинических исследований и соответствующих биомаркеров для прогноза и диагностики.
4.1. Молочнокислое брожение и контроль микробиома кишечника
Исследования изучали способность функциональных продуктов питания, таких как молочнокислые бактерии, улучшать микробиом кишечника при НАСГ и НАЖБП. Функциональные продукты питания классифицируются как пробиотики, пребиотики и биогеники в зависимости от их механизмов действия [87]. На консультации экспертов Всемирной организации здравоохранения / Продовольственной и сельскохозяйственной организации (ВОЗ / ФАО) в 2001 г. пробиотики были определены как «живые микроорганизмы, которые при введении в адекватных количествах приносят пользу для здоровья хозяина». Пробиотики положительно изменяют кишечную микробиоту и иммунную систему. Пробиотики должны способствовать выживанию и оказывать иммуномодулирующее действие в желудочно-кишечном тракте, подавлять патогенные бактерии, быть безопасными и не иметь генов устойчивости к антибиотикам [88]. Микроорганизмы, используемые в качестве пробиотиков, включают Lactobacillus, Streptococcus, Lactococcus, Enterococcus, Bifidobacterium, Bacillus и Clostridium. Эти пробиотики способствуют созданию противовоспалительной среды, росту и выживанию кишечного эпителия, а также противодействуют патогенным бактериям, модулируя иммунитет. Пребиотики были определены Gibson et al. в 1995 г. как «Неперевариваемый пищевой ингредиент, который благотворно влияет на хозяина, избирательно стимулируя рост и / или активность одной или ограниченного числа бактерий в толстой кишке, и, таким образом, улучшает здоровье хозяина» [89].
Пребиотики включают олигосахариды и пищевые волокна. Олигосахариды включают фруктоолигосахариды и галактозы, такие как лактулоза, которые обладают высокой избирательной доступностью для бифидобактерий и способствуют их росту. Термин «синбиотик» относится к комбинации пробиотиков и пребиотиков, как определено Gibson et al.
Термин биогеники (Biogenics) был предложен Mitsuoka et al. и применяется к пищевым ингредиентам, которые содержат биологически активные пептиды и иммунопотенциаторы (модификаторы биологического ответа), прямо или косвенно продуцируемые путем модуляции микрофлоры кишечника [90]. Биогеники включают в себя различные биологически активные пептиды, полифенолы растений, докозагексаеновую кислоту, эйкозапентаеновую кислоту, витамины и другие пищевые компоненты, связанные с биологической регуляцией, биологической защитой, профилактикой заболеваний, функциональным восстановлением и контролем старения. Инактивированные нагреванием пробиотические бактерии также считаются биогенными. Пробиотики или биогенные вещества поглощаются М-клетками в Пейеровских бляшках и переносятся в субэпителиальные дендритные клетки, снижая экспрессию провоспалительных цитокинов у мышей [91].
4.2. Терапевтические эффекты пробиотиков, пребиотиков и биогеников на НАЖБП и НАСГ
Несколько исследований на животных моделях и клинических испытаний сообщили о преимуществах. Например, VSL#3 и модифицированный VSL#3 представляют собой смесь нескольких пробиотических бактерий из родов Lactobacillus, Bifidobacterium и Streptococcus или только Lactobacillus. VSL#3 защищал от инсулинорезистентности и НАЖБП путем ингибирования воспалительной передачи сигналов, таких как N-терминальная киназа c-Jun (JNK) и ядерный фактор-κB (NF-κB), и восстановления уменьшенного количества естественных Т-киллеров печени, вызванного HF-диетой [92,93]. Напротив, VSL#3 не влиял на стеатоз печени или воспаление, вызванный диетой с добавлением метионина и холина (MCS), но уменьшал фиброз печени за счет негативной регуляции передачи сигналов TGF-β у мышей [94]. Другие исследования на животных моделях показали, что пробиотики улучшают состав микробиоты кишечника и поддерживают плотные контакты, восстанавливая барьер слизистой оболочки кишечника и подавляя уровни липополисахарида (LPS) в сыворотке крови. Воспалительные маркеры печени (например, АЛТ, АСТ, печеночные ТГ и провоспалительные цитокины) были снижены за счет снижения сывороточных уровней LPS и TLR4 мРНК в печени [95, 96]. Lactobacillus plantarum NA136, выделенный из ферментированной пищи, подавлял увеличение массы тела и уменьшал массу жировых тканей у мышей, получавших HF-диету, и мышей, получавших фруктозу (модель NAFLD); уровни липидов, АСТ и АЛТ также были снижены. L. plantarum NA136 уменьшал липогенез de novo и увеличивал окисление жирных кислот за счет активации пути AMPK для фосфорилирования ACC и подавления передачи сигналов SREBP-1 / FAS в модели НАСГ. Кроме того, L. plantarum NA136 снижает окислительный стресс в печени за счет активации пути фактора 2, связанного с AMPK / NF-E2 (Nrf2), в модели НАЖБП. Эти эффекты привели к тому, что L. plantarum NA136 ослаблял НАЖБП [97]. Более того, Lactobacillus paracasei снижал экспрессию TLR-4, CCL2 и TNF-α и ослаблял стеатоз печени. L. paracasei уменьшал долю клеток M1 Купфера и увеличивал долю M2, что приводило к M2-доминантному сдвигу в печени на животной модели НАСГ [98]. Влияние водной суспензии пробиотиков (SymproveTM, содержащей Lactobacillus acidophilus NCIMB 30175, Lactobacillus plantarum NCIMB 30173, Lactobacillus rhamnosus NCIMB 30174 и Enterococcus faecium NCIMB 30176) на состав кишечной микробиоты человека изучали с использованием системы M-SHIME ® на модели кишечника человека in vitro. Три пробиотика показали колонизацию и рост в просвете и слизистой оболочке проксимального и дистального отделов толстой кишки, а также рост в просвете проксимального отдела толстой кишки. Это увеличивало концентрацию лактата в проксимальном и дистальном отделах толстой кишки. Лактат стимулировал рост бактерий, потребляющих лактат, что приводило к увеличению производства короткоцепочечных жирных кислот (SCFAs), особенно бутирата. Кроме того, пробиотики проявляли иммуномодулирующие эффекты, такие как увеличение выработки противовоспалительных цитокинов (IL-10 и IL-6) и снижение выработки провоспалительных хемокинов (IL-8, CXCL 10 и MCP-1) [99]. Мета-анализ воздействия пробиотиков на пациентов с НАЖБП / НАСГ показал улучшение сывороточных уровней аминотрансфераз печени, общего холестерина и TNF-α, а также улучшение инсулинорезистентности. Однако эти данные трудно согласовать, учитывая использование различных штаммов и доз пробиотиков, длительность лечения и индексы результатов [100].
Пребиотики могут благотворно влиять на НАЖБП и НАСГ. В моделях на животных пребиотики изменяли состав микробиоты кишечника и повышали уровень глюкагоноподобного пептида-2 (GLP-2) в плазме, улучшая барьерную функцию кишечника. Более того, пребиотики уменьшали воспаление печени и улучшали метаболические нарушения при ожирении и диабете [101]. Кроме того, пребиотики, включая инулин и олигофруктозу, контролировали рост Faecalibacterium prausnitzii и Bifidobacterium и снижали уровень эндотоксина в плазме за счет увеличения секреции GLP-1, а также трофического эффекта GLP-2 на целостность кишечного барьера [102]. У людей добавление олигофруктозы улучшало толерантность к глюкозе и способствовало снижению веса за счет регулирования экспрессии гормонов, участвующих в потреблении энергии, таких как грелин и пептид YY, при ожирении [103]. Более того, метаанализ пробиотической, пребиотической и синбиотической терапии НАЖБП показал значительное снижение ИМТ, АЛТ и АСТ. Синбиотики, но не пребиотики или пробиотики, не снижали уровень липидов в сыворотке [104].
Убитые нагреванием молочнокислые бактерии (биогеники), с которыми легче обращаться по сравнению с живыми молочнокислыми бактериями, использовались в исследованиях НАЖБП и НАСГ. Убитые нагреванием Lactobacillus reuteri GMNL-263 (Lr263) снижали фиброз в печени и сердце за счет подавления TGF-β у мышей, получавших HF-диету [105]. Сходным образом, живой штамм Lr263 улучшал воспаление, инсулинорезистентность и стеатоз печени у крыс, получавших много фруктозы [106]. Кроме того, термически убитая Lactobacillus plantarum L-137 (HK L-137), которая выделена из ферментированных блюд из рыбы и риса, ослабляет жировую ткань и воспаление печени у крысы DahlS Z-Leprfa / Leprfa (DS/obese) как модели метаболического синдрома [107]. Живой и убитый нагреванием штамм Lactobacillus pentosus S-PT84, выделенный из солений Киото (сибадзуке), по сообщениям, усиливает активность естественных киллеров селезенки и продукцию интерферона-γ у мышей [108,109]. Убитый нагреванием штамм Lactobacillus pentosus S-PT84 частично восстановил экспрессию ZO-1, окклюдина и кслаудина-3, но не восстановил изменение профиля микробиоты в модели НАСГ. Убитый нагреванием S-PT84 подавлял метаболическую эндотоксемию, поддерживая кишечный барьер и кишечную проницаемость, а также подавляя накопление IL-17-продуцирующих Th17-клеток в LP кишечника. Напротив, убитый нагреванием S-PT84 не влиял на количество NK-клеток в печени. Однако убитый нагреванием S-PT84 ослабляет воспаление и фиброз печени за счет уменьшения соотношения макрофагов M1 / M2 в печени. Эти результаты показали, что убитый нагреванием S-PT84 ослабляет индуцированную липотоксичностью резистентность к инсулину печени и стеатогепатит на животной модели НАСГ [110]. Напротив, живая Lactobacillus pentosaceus LP28 (LP28), выделенная из плодов лонгана (Euphoria longana), показала снижение прироста массы тела, триглицеридов в печени и холестерина у мышей, получавших HF-диету. Однако убитый нагреванием LP28 не предотвращал метаболический синдром [111]. Убитые нагреванием молочнокислые бактерии в качестве биогенных веществ также могут улучшить НАЖБП и НАСГ, как и некоторые живые молочнокислые бактерии. Тем не менее, убитые нагреванием молочнокислые бактерии будут продолжать изучаться в клинических исследованиях и исследованиях на животных из-за их иммуномодулирующего действия, длительного срока хранения, простоты хранения и транспортировки.
Пробиотическое, пребиотическое и биогенное лечение НАЖБП и НАСГ является новым и находится в стадии разработки, и эти агенты регулируют микробиоту кишечника и иммунитет. Например, многие пробиотики не регулируют кишечную среду и не улучшают симптомы острого панкреатита или болезни Крона. Например, введение Lactobacillus plantarum 299 v в течение по крайней мере 1 недели до операции в течение послеоперационного периода у плановых хирургических пациентов не влияло на бактериальную транслокацию, колонизацию желудка или частоту послеоперационных септических заболеваний [112, 113]. Метаанализ шести рандомизированных контролируемых исследований с участием 536 взрослых с тяжелым острым панкреатитом показал, что пробиотики по сравнению с контролем существенно не влияли на частоту инфицирования поджелудочной железы, общее число инфекций, частоту операций, продолжительность пребывания в больнице или смертность [114,115]. Однако пробиотики не усугубляли эти заболевания, и поэтому опасения по поводу безопасности маловероятны. Было показано, что пробиотики, пребиотики и биогеники эффективны, но являются пока вспомогательными, а не лечебными для НАЖБП и НАСГ. Иными словами, активные компоненты и молекулярные механизмы терапевтических эффектов пробиотиков, пребиотиков и биогеников пока неясны, и необходимы дальнейшие исследования.
Рисунок 3. Схематическое изображение положительного воздействия пробиотиков, пребиотиков (например, олигофруктозы) и биогеников (убитых нагреванием молочнокислых бактерий) на прогрессирование НАЖБП и НАСГ путем регулирования кишечной среды и уменьшения воспаления в печени, накопления липидов и фиброза. При НАЖБП и НАСГ пробиотики, пребиотики и биогеники подавляют дисфункцию плотных контактов и нормализуют проницаемость кишечного эпителия. Повышенная кишечная проницаемость или «дырявый кишечник» приводит к метаболической эндотоксемии, за которой следует воспаление печени слабой степени. Пробиотики, пребиотики и биогеники улучшают НАЖБП и НАСГ, предотвращая повышенную кишечную проницаемость и метаболическую эндотоксемию из-за дисфункции плотных контактов, а также подавляя окислительный стресс, воспаление и фиброз печени.
НАЖБП - распространенное хроническое заболевание печени во всем мире, и его распространенность увеличивается. Более того, его связь с ожирением, сахарным диабетом 2 типа, инсулинорезистентностью, метаболическим синдромом и прогрессированием до цирроза и карциномы печени увеличивает его клиническое значение. Патогенез НАСГ и НАЖБП сложен и включает не только механизмы иммунной системы печени (поляризация моноцитов или макрофагов), но и адипокины, продуцируемые жировой тканью, а также микробиом. Более того, измененный состав микробиоты кишечника и иммунитет кишечника связаны с заболеванием печени и важны для прогрессирования НАЖБП в НАСГ. В исследованиях НАЖБП и НАСГ на людях и животных пробиотики, пребиотики и биогеники снижали сывороточные уровни аминотрансфераз печени, воспалительных цитокинов и хемокинов, а также улучшали резистентность к инсулину и стеатоз печени (рис. 3). Пробиотики, пребиотики и биогеники улучшают НАЖБП и НАСГ, регулируя кишечную среду и иммунитет; следовательно, их эффективность основана на оси кишечник – печень. Хотя пробиотики, пребиотики и биогеники считаются безопасными, их безопасность следует продолжать оценивать. Кроме того, будущие исследования методов лечения НАЖБП и НАСГ на людях должны включать стандартизованные штаммы и дозы пробиотиков, продолжительность лечения и показания к исходу, а также использование передовых методов, таких как технологии омикс. Необходимы дальнейшие исследования эффективности, безопасности и молекулярных механизмов пробиотиков, пребиотиков и биогеников при НАЖБП и НАСГ.
Литература
Комментариев пока нет