Тема: КЛИНИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ КИШЕЧНОЙ МИКРОБИОТЫ У БОЛЬНЫХ С МЕТАБОЛИЧЕСКИМИ НАРУШЕНИЯМИ

Метаболические заболевания являются глобальной проблемой последнего столетия во всем мире. Так, распространенность ожирения в некоторых развитых странах достигает характера пандемии, а для сахарного диабета 2 типа (СД) отмечается ежегодный прогрессирующий рост заболеваемости.
Что касается метаболического синдрома (МС), то по оценкам, он распространен, по крайней мере, у четверти взрослого населения в мире и с каждым годом становится серьезной проблемой общественного здравоохранения, особенно в городских районах. Помимо генетической предрасположенности, существуют различные современные факторы внешней среды, такие как гиподинамия, диета, гигиена, которые благоприятствуют развитию метаболических нарушений [1].
За последние годы было проведено множество молекулярно-генетических исследований, результаты которых указывают на непосредственную связь между качественными и количественными изменениями в составе микробиоты кишечника и развитием ожирения, а также сопутствующих ему заболеваний, в первую очередь сахарного диабета 2 типа [2].
Микробиота кишечника, обладающая обширным и уникальным геномом, глубоко влияет на метаболизм человека. Во-первых, она помогает функционировать метаболическим путям организма человека через синтез необходимых витаминов (особенно группы В); во-вторых, бактерии толстой кишки, через ферментацию неперевариваемых углеводов, содержащихся в рационе питания, обеспечивают организм человека такими соединениями, как короткоцепочечные жирные кислоты (КЦЖК), которые либо являются источником энергии для организма человека, либо сигнализируют через мембранные рецепторы для интеграции метаболических функций [3].
Считается, что диеты европейского стиля, богатые насыщенными жирами, простыми углеводами и лишенные пищевых волокон, изменяют структуру микробиоты кишечника, что приводит к неблагоприятному влиянию на проницаемость кишечника и его колонизацию кишечными бактериями, вызывающими нарушение обмена веществ. Одним из таких негативных метаболических изменений является дисфункция инсулинового пути, которая в свою очередь, приводит к гиперинсулинемии и стимулирует выработку фактора некроза опухоли – α (ФНО-α) в жировой ткани. Это приводит к усилению липолиза и увеличению свободных жирных кислот (СЖК) и глицерина. Высокий уровень СЖК способен индуцировать дисфункцию β-клеток поджелудочной железы, что в будущем приводит к развитию гипергликемии, окислительному стрессу и инсулинорезистентности [3,4].
Кроме того, целый ряд экспериментальных данных свидетельствует о том, что грамотрицательные бактерии толстой кишки играют определенную роль в возникновении метаболических заболеваний отчасти из-за высвобождения липополисахарида (ЛПС), который вызывает развитие метаболической эндотоксемии и активирует хроническую воспалительную реакцию, приводящую к инсулинорезистентности [5,6].
Наряду с новыми работами [1-3, 35-37], предоставляющими доказательства связи кишечной микробиоты и метаболических нарушений, появляется все больше исследований, стремящихся использовать эти факты в терапевтических целях. Основными терапевтическими стратегиями в этой области являются изменение диеты (увеличение доли клетчатки), использование пребиотиков, пробиотиков, антибиотиков, поиск новых соединений с прицельным механизмом действия, использование трансплантации фекальной микробиоты. Результаты исследований, однако, зачастую противоречивы, и необходимы мультицентровые крупные исследования с использованием унифицированных протоколов и одинаковых по составу пре-/пробиотиков [7].
Цель исследования: клиническая оценка состава кишечной микробиоты у пациентов с метаболическими нарушениями для формирования новых терапевтических стратегий, направленных на снижение и предупреждение развития и прогрессирования метаболических заболеваний.
Задачи исследования:
1. Определить распространённость метаболических нарушений в зависимости от состава кишечной микробиоты.
2. Изучить особенности метаболического профиля обследуемых пациентов.
3. Провести сравнительную оценку влияния пола, возраста и ИМТ на возникновение метаболических нарушений и состав кишечной микробиоты.
4. Исследовать качественное и количественное соотношение бактерий толстой кишки у пациентов с метаболическими нарушениями с помощью полимеразной цепной реакции в режиме реального времени (ПЦР-РВ) и метода метагеномного исследования с анализом последовательностей генов 16S рРНК.
5. Оценить уровень С-реактивного белка, как маркера воспаления, у обследуемых пациентов и уточнить его связь с нарушением состава кишечной микробиоты.
Практическая значимость результатов данного исследования реализуется в необходимости разработки эффективных лечебных мероприятий для реальной клинической практики с целью контроля метаболических заболеваний и снижения риска развития сахарного диабета, ожирения и, в целом, метаболического синдрома в ближайшем будущем.
Область применения: терапия, гастроэнтерология, эндокринология, кардиология.
Купить

Цель данного исследования заключалась в клинической оценке состава микробиоты кишечника у пациентов с метаболическими нарушениями для возможного дальнейшего применения полученных знаний в области профилактики и лечения метаболических заболеваний.
Был собран и проанализирован материал от 56 пациентов, разделенных на 2 группы: первую (основную) группу (n=38) составили пациенты с избыточной массой тела и ожирением (ИМТ > 25,0) и метаболическими нарушениями (средний возраст пациентов – 58,29±1,53 лет). Вторую (контрольную) группу (n=18) составили пациенты с нормальной массой тела (18,5< ИМТ <25,0) и без метаболических нарушений (средний возраст пациентов составил 54,94±1,78 лет). Группы были сопоставимы по возрасту и полу.
Критериями исключения пациентов из исследования было наличие онкопатологии, тиретоксикоза или гипотиреоза, хронической болезни почек 3b стадии и более, беременности и лактации, инфекционных заболеваний, заболеваний, требующих приема глюкокортикостероидов, а также прием антибактериальных препаратов, пробиотиков за 30 дней до сбора материала.
Для оценки метаболических и микробиотических нарушений пациенты были обследованы: выполнялся биохимический анализ крови (глюкоза, общий холестерин, триглицериды, ЛПВП, ЛПНП, C-реактивный белок), проводилась антропометрия с расчетом индекса массы тела, оценивался уровень артериального давления. Всем пациентам выполнялось исследование микробиоценоза толстого кишечника с помощью ПЦР-РВ кала. Десяти пациентам из основной группы (1 группа) было проведено исследование микробиоты толстого кишечника методом метагеномного исследования с анализом последовательностей генов 16S рРНК.
В ходе исследования были оценены особенности метаболического профиля у пациентов с повышенным ИМТ: обнаружена разница между уровнем ЛПВП при разных значениях ИМТ. При избыточной массе тела и ожирении I степени уровень ЛПВП достоверно выше, чем при наличии ожирения II или III степени (p <0,05). Данная связь ИМТ и ЛПВП подтвердилась и при проведении корреляционного анализа Спирмена, позволившего получить слабую отрицательную корреляционную связь между величиной ИМТ и уровнем ЛПВП. Аналогичная корреляция получена между уровнями ЛПВП и общего холестерина. Кроме того, получена положительная корреляционная связь средней силы (r= 0,673, p<0,05) между величиной ИМТ и уровнем глюкозы крови (рис. 1).
Полученные при корреляционном анализе Спирмена положительные связи средней силы между уровнем ТГ и глюкозы, глюкозы и ИМТ, ЛПВП и СРБ, СРБ и ТГ подтверждают доказанную взаимосвязь обмена холестерина с уровнем гликемии и системным воспалением [64].
При анализе связи биохимических показателей метаболического синдрома с бактериями толстой кишки в основной группе обратили на себя внимание род Enterococcus spp. и соотношение родов Enterobacter spp. / Citrobacter spp. С данными показателями микробиоты выявлены корреляции (r = 0,3-0,5) с рядом cоставляющих биохимического профиля пациентов. Слабая отрицательная связь получена между количеством Enterococcus spp и уровнем триглицеридов и ЛПВП, а также между значением Enterobacter spp. / Citrobacter spp и уровнем ХС. Положительная же корреляция наблюдалась между уровнями триглицеридов, ЛПВП, СРБ и значением Enterobacter spp. / Citrobacter spp. (рис. 2).
При сравнении состава кишечной микробиоты у пациентов двух основных групп достоверно чаще в группе контроля обнаруживается большее значение общей бактериальной массы, большее количество Bifidobacterium spp., Bacteroides fragilis group и Faecalibacterium prausnitzii, нежели в группе метаболических нарушений, что соответствует уже существующим представлениям о связи бактериального состава кишечника с массой тела и системными метаболическими нарушениями [65, 66, 67, 68, 69, 70]. Именно увеличение количества вышеназванных бактерий в контрольной группе, а не их меньшее значение в группе пациентов с метаболическими нарушениями можно объяснить большей бактериальной массой именно в группе контроля. Следует отметить, что эти различия в составе микробиоты наблюдались между пациентами с нормальной массой тела и пациентами с избыточной массой тела/ожирением I степени, а при сравнении с пациентами, страдающими ожирением II-III степени, достоверных различий не выявлено. Полученные данные об изменении бактериального состава микробиоты кишечника при метаболическом синдроме наводят на мысль о ее значимой роли в развитии метаболических нарушений на этапе набора веса при ИМТ< 35.
Проведение корреляционного анализа по критерию Спирмена между ИМТ и количеством бактерий толстой кишки подтвердило отрицательную связь между ИМТ и количеством общей бактериальной массы, Bacteroides fragilis group и Faecalibacterium prausnitzii, однако, корреляция не сильна (r = - 0,3). Но имеющие место положительные корреляционные связи между общей бактериальной массой, Bacteroides fragilis group и Faecalibacterium prausnitzii высокой силы (r = 0,7-0,8), а также между общей бактериальной массой и Bifidobacterium spp средней силы (r = 0,6) все-таки указывают на взаимную связь данных показателей кишечной микробиоты и их положительное влияние на метаболические процессы и избыток массы тела.
Помимо вышеописанных бактерий обращает на себя внимание Parvimonas micra, повышенное количество которой чаще встречается у лиц с ожирением I степени в сравнении с пациентами с нормальной массой тела. Эти данные подтверждаются положительной корреляционной связью средней силы (r= 0,516, p<0,01) между величиной ИМТ и количеством Parvimonas micra (рис. 3). Также получена положительная корреляция средней силы (r= 0,408, p<0,05) с уровнем глюкозы, что тоже подтверждает связь Parvimonas micra с метаболическими нарушениями (рис. 4).
Bacteroides thetaiotaomicron также имеет слабую положительную корреляционную связь с биохимическими показателями (ТГ, СРБ) и достоверно в меньшем количестве наблюдается у пациентов с избыточной массой тела, нежели у пациентов с ожирением I степени.
В работе проведена сравнительная оценка влияния пола на состав микробиоты кишечника. Сравнивались группы, состоявшие из 27 женщин и 29 мужчин. Среди женщин достоверно чаще встречается большее общее количество бактерий, повышенное количество Bacteroides fragilis group и Faecalibacterium prausnitzii. Учитывая имеющиеся в настоящей работе данные о связи вышеназванных бактерий с метаболическими нарушениями, а именно, их меньшее количество при наличии тех или иных компонентов метаболического синдрома, можно сделать вывод, что женщины в данном исследовании были менее подвержены обменным нарушениям, нежели мужчины. При проведении корреляционного анализа по критерию Спирмена в основной и контрольной группах у женщин выявлена отрицательная корреляционная связь средней силы между ИМТ и общей бактериальной массы (r= -0,430, p<0,01), а также количеством Faecalibacterium prausnitzii (r= -0,502, p<0,01). Среди женщин с ожирением I степени связь ИМТ и общей бактериальной массы не вызывает сомнений, учитывая коэффициент корреляции равный -1 (рис. 6).
Также в подтверждение известным данным о связи Candida spp с метаболическими нарушениями [71] получена положительная корреляционная связь (r= 0,395, p<0,05) между величиной ИМТ и количеством Candida spp.
В свою очередь у мужчин выявлена отрицательная корреляционная связь средней силы (r= -0,425, p<0,05) между величиной ИМТ и количеством Bacteroides fragilis group (рис. 8), что в совокупности с вышеописанными данными наводит на мысль о роли в развитии метаболических нарушений как женщин, так и мужчин, таких вышеупоминавшихся бактерий, как Faecalibacterium prausnitzii, Bacteroides fragilis. Данные выводы подтверждаются сильной отрицательной корреляцией (r= -0,878, p<0,01) между величиной ИМТ и соотношением Bacteroides fragilis group/Faecalibacterium prausnitzii среди мужчин с избыточной массой тела (рис. 9), а также связью между ИМТ и количеством Bacteroides fragilis group с коэффициентом корреляции равном -1 среди женщин с ожирением I степени (рис. 7).
Кроме того, среди мужчин с ожирением II и III степени выявлена полная взаимосвязь (r= 1,000, p<0,01) между величиной ИМТ и количеством E.coli (рис. 10).
Интересный факт был установлен насчет влияния возраста на состав кишечной микробиоты и возникновение метаболических нарушений. Так, в основной группе определялась отрицательная корреляционная связь средней силы (r= -0,561, p<0,01) между возрастом и уровнем ЛПВП. Кроме того, в той же группе пациентов была замечена положительная корреляционная связь средней силы (r= 0,438, p<0,01) между возрастом и количеством Enterococcus spp. (рис. 5).
В ходе метагеномного исследования с анализом последовательностей генов 16S рРНК были рассмотрены особенности кишечной микробиоты у пациентов основной группы (1 группа) с сахарным диабетом 2 типа и метаболическим синдромом по сравнению со здоровыми пациентами. На уровне филумов образцы микробиоты пациентов с диабетом существенно различались по составу. Так, у пациентов с сахарным диабетом и метаболическим синдромом по сравнению со здоровыми пациентами была снижена доля Tenericutes. А у пациентов с метаболическим синдромом по сравнению с двумя другими группами в среднем была повышена доля Actinobacteria (рис. 11) [72].
На уровне рода у пациентов с сахарным диабетом была повышена доля Achromobacter и снижена доля Dialister. У группы с метаболическим синдромом относительно двух других групп была повышена доля Lachnospira (рис. 12) [72, 73].
Альфа-разнообразие в группе сахарного диабета обладало самым значительным разбросом и в среднем было несколько ниже, чем в группах здоровых добровольцев и пациентов с метаболическим синдромом (рис. 14).
Для дальнейшего исследования особенностей микробиоты у пациентов с сахарным диабетом и метаболическим синдромом потребуется увеличить число образцов.
Купить