Помощь студентам в учебе
РОЛЬ МИКРОБИОТЫ В НАРУШЕНИИ ЛИПИДНОГО ОБМЕНА У БОЛЬНЫХ МЕТАБОЛИЧЕСКИМ СИНДРОМОМ
|
ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СИМВОЛОВ 3
ВВЕДЕНИЕ 4
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 7
1.1. Понятие о метаболическом синдроме 7
1.2. Микробиота и её составляющие в норме 13
1.3. Изменения кишечной микробиоты при метаболическом синдроме 16
1.3.1. Изменения кишечной микробиоты при нарушениях липидного обмена
1.4. Лечебные подходы к коррекции нарушений состава микробиоты 23
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ 25
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 31
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 47
ВЫВОДЫ 52
ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕКОМЕНДАЦИЯ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 54
ПРИЛОЖЕНИЯ………………………
ВВЕДЕНИЕ 4
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 7
1.1. Понятие о метаболическом синдроме 7
1.2. Микробиота и её составляющие в норме 13
1.3. Изменения кишечной микробиоты при метаболическом синдроме 16
1.3.1. Изменения кишечной микробиоты при нарушениях липидного обмена
1.4. Лечебные подходы к коррекции нарушений состава микробиоты 23
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ 25
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 31
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 47
ВЫВОДЫ 52
ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕКОМЕНДАЦИЯ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 54
ПРИЛОЖЕНИЯ………………………
Метаболический синдром является всемирной глобальной проблемой последнего столетия. Так, ожирение по оценкам Всемирной Организации Здравоохранения (ВОЗ) достигает уровня пандемии, а ежегодный рост заболеваемости сахарным диабетом 2 типа исчисляется в геометрической прогрессии[1].
Метаболический синдром полиэтиологичен и представлен различными патологиями, включающими висцеральное ожирение, гиперинсулинемию и артериальную гипертензию, а также нарушение липидного, углеводного и пуринового обменов. Двумя основными факторами развития МС, помимо генетической предрасположенности, является увеличение потребления высококалорийной пищи и снижение физической активности[2]. Популярна также в последние годы теория о взаимосвязи и влиянии на метаболические нарушения в организме человека его кишечной микробиоты.
Микробиота - это сложная экосистема микроорганизмов, состоящая из бактерий, вирусов, простейших и грибов, обитающих в различных частях человеческого тела, и на кишечник приходится более 70% всей микробной массы[18].
Бактерии играют важную роль во многих метаболических функциях, включая модуляцию гомеостаза глюкозы и липидов, выработку энергии и витаминов, кроме того, микробиота обладает важным антиканцерогенным и противовоспалительным действием. Согласно множеству исследований последних лет любые изменения в её составе могут привести к различным заболеваниям, таким, как ожирение, сахарный диабет, сердечно-сосудистые заболевания. Это связано с тем, что любые сдвиги в постоянстве бактериального фона могут вызывать инсулинорезистентность, воспаление, сосудистые и метаболические нарушения, в их числе и нарушения липидного обмена [3].
При исследовании взаимосвязи между составом микробиоты и изменениями в липидном профиле в различных работах были получены разные данные. Так, в работе ChenD. etcoпри кормлении мышей пищей, насыщенной жирами и простыми углеводами, у подопытных снижалось разнообразие состава микробиоты, увеличивалось содержание бактерий рода Firmicutes, что ученые связывали с повышением липопротеинов низкой и очень низкой плотности [4]. В другой же работе китайских ученых показана взаимосвязь бифидобактерий с уровнем ЛВП, которая была построена по принципу прямой связи и положительной корреляции[5].Но на данный момент подобные работы немногочисленны, проводятся в основном на животных и требуют дальнейших исследований.
Наряду с исследовательской деятельностью, всё больше ученых стремится применить накопленные знания о микробиоте и её взаимосвязи с обменными процессами организма в терапевтической практике. Основными стратегиями в данном случае являются поддержание диеты (уменьшение количества быстрых углеводов и жиров, увеличение содержания клетчатки), использование пребиотиков, пробиотиков, а также аутопробиотиков, выполнение трансплантации фекальной микробиоты. Однако, на данном этапе результаты исследований противоречивы и требуют дальнейших мультицентровых клинических испытаний с использованием унифицированных протоколов и одинаковой по составу препаратов терапии [6].
Цель исследования: клиническая оценка состава кишечной микробиоты и её влияние на липидный обмен у больных с метаболическим синдромом для формирования возможных новых методов, направленных на профилактику и лечение.
Задачи исследования:
1. Изучить особенности липидного профиля обследуемых пациентов.
2. Исследовать качественное и количественное соотношение бактерий толстой кишки у пациентов с метаболическими нарушениями с помощью полимеразной цепной реакции в режиме реального времени (ПЦР-РВ).
3. Оценить уровень маркера воспаления (С-реактивный белок) у обследуемых пациентов и уточнить его связь с нарушениями липидного обмена и составом кишечной микробиоты.
4. Изучить взаимосвязь веса, объема талии и ИМТ с составом кишечной микробиоты.
Практическая значимость результатов данного исследования объясняется в необходимости разработки эффективных лечебных подходов для реальной клинической практики с целью контроля течения метаболического синдрома.
Область применения: терапия, гастроэнтерология, эндокринология, кардиология.
Метаболический синдром полиэтиологичен и представлен различными патологиями, включающими висцеральное ожирение, гиперинсулинемию и артериальную гипертензию, а также нарушение липидного, углеводного и пуринового обменов. Двумя основными факторами развития МС, помимо генетической предрасположенности, является увеличение потребления высококалорийной пищи и снижение физической активности[2]. Популярна также в последние годы теория о взаимосвязи и влиянии на метаболические нарушения в организме человека его кишечной микробиоты.
Микробиота - это сложная экосистема микроорганизмов, состоящая из бактерий, вирусов, простейших и грибов, обитающих в различных частях человеческого тела, и на кишечник приходится более 70% всей микробной массы[18].
Бактерии играют важную роль во многих метаболических функциях, включая модуляцию гомеостаза глюкозы и липидов, выработку энергии и витаминов, кроме того, микробиота обладает важным антиканцерогенным и противовоспалительным действием. Согласно множеству исследований последних лет любые изменения в её составе могут привести к различным заболеваниям, таким, как ожирение, сахарный диабет, сердечно-сосудистые заболевания. Это связано с тем, что любые сдвиги в постоянстве бактериального фона могут вызывать инсулинорезистентность, воспаление, сосудистые и метаболические нарушения, в их числе и нарушения липидного обмена [3].
При исследовании взаимосвязи между составом микробиоты и изменениями в липидном профиле в различных работах были получены разные данные. Так, в работе ChenD. etcoпри кормлении мышей пищей, насыщенной жирами и простыми углеводами, у подопытных снижалось разнообразие состава микробиоты, увеличивалось содержание бактерий рода Firmicutes, что ученые связывали с повышением липопротеинов низкой и очень низкой плотности [4]. В другой же работе китайских ученых показана взаимосвязь бифидобактерий с уровнем ЛВП, которая была построена по принципу прямой связи и положительной корреляции[5].Но на данный момент подобные работы немногочисленны, проводятся в основном на животных и требуют дальнейших исследований.
Наряду с исследовательской деятельностью, всё больше ученых стремится применить накопленные знания о микробиоте и её взаимосвязи с обменными процессами организма в терапевтической практике. Основными стратегиями в данном случае являются поддержание диеты (уменьшение количества быстрых углеводов и жиров, увеличение содержания клетчатки), использование пребиотиков, пробиотиков, а также аутопробиотиков, выполнение трансплантации фекальной микробиоты. Однако, на данном этапе результаты исследований противоречивы и требуют дальнейших мультицентровых клинических испытаний с использованием унифицированных протоколов и одинаковой по составу препаратов терапии [6].
Цель исследования: клиническая оценка состава кишечной микробиоты и её влияние на липидный обмен у больных с метаболическим синдромом для формирования возможных новых методов, направленных на профилактику и лечение.
Задачи исследования:
1. Изучить особенности липидного профиля обследуемых пациентов.
2. Исследовать качественное и количественное соотношение бактерий толстой кишки у пациентов с метаболическими нарушениями с помощью полимеразной цепной реакции в режиме реального времени (ПЦР-РВ).
3. Оценить уровень маркера воспаления (С-реактивный белок) у обследуемых пациентов и уточнить его связь с нарушениями липидного обмена и составом кишечной микробиоты.
4. Изучить взаимосвязь веса, объема талии и ИМТ с составом кишечной микробиоты.
Практическая значимость результатов данного исследования объясняется в необходимости разработки эффективных лечебных подходов для реальной клинической практики с целью контроля течения метаболического синдрома.
Область применения: терапия, гастроэнтерология, эндокринология, кардиология.
Цель данного исследования заключалась в клинической оценке изменения состава микробиоты кишечника и её влияния на липидный профиль у больных с МС для возможных дальнейших разработок методов профилактики и лечения метаболических заболеваний.
Был собран и проанализирован материал от 32 пациентов, разбитых на 2 группы: первую (основную) группу (n=16) составили пациенты с избыточной массой тела и ожирением (ИМТ > 25,0), объемом талии более 80 см у женщин и более 94 у мужчин, что соответствует критериям метаболического синдрома (по критериям IDF 2005 года), с повышенными показателями липидограммы (ЛПНП 3,3±0,2, ТГ 2,7±0,2). Средний возраст в группе больных составил 45 лет(32; 58,3). Вторую группу составили пациенты (n=16) с нормальной массой тела (18,5 < ИМТ < 25,0), объемом талии менее 80 см у женщин и 94 у мужчин и показателями липидограммы в норме. Средний возраст обследованных пациентов составил 35 лет (30; 43,5).Группы были сопоставимы по возрасту и полу.
Критериями исключения пациентов из исследования было:
1. Онкологические заболевания;
2. Патология щитовидной железы;
3. Острые инфекционные заболевания;
4. ОНМК и ОИМ в анамнезе;
5. Хроническая болезнь почек 3bстадии и выше;
6. Период беременности и лактации;
7. Заболевания, предполагающие прием антибактериальных препаратов, гормонов или пробиотиков за последние 30 дней до сбора анализов.
Для оценки метаболических нарушений пациентам выполнялся биохимический анализ крови (общий холестерин, триглицериды, ЛПВП, ЛПНП, C-реактивный белок), а также выполнялись антропометрические измерения (рост, вес, объём талии и производился расчет ИМТ по индексу Кетле), оценивался уровень артериального давления. Для оценки микробиотических нарушений всем пациентам выполнялось исследование микробиоценоза кишечника методом ПЦР-РВ кала.
В ходе исследования были оценены особенности липидного профиля у пациентов с нарушениями в обмене. Была обнаружена разница между уровнем ЛПВП в двух группах. Так, в группе контроля ЛПВП был достоверно выше, нежели в группе больных метаболическим синдромом (р<0,05). Данная связь также подтвердилась при проведении корреляционного анализа Спирмана, позволившего получить отрицательную корреляционную связь средней силы(р=0,038)между величиной веса и уровнем ЛПВП в основной группе (рис. 1). Кроме того, при проведении корреляционного анализа по критерию Спирмана была установлена положительная корреляционная связь средней силы между объемом талии пациентов и уровнем ЛПНП в основной группе, что подтверждает современные представления о нарушениях липидного обмена при МС (рис. 2). Полученные данные сопоставимы с данными крупной работыWen-YuanJinetco. [51].
Полученные корреляции по критерию Спирмена между СРБ и количеством Lactobacillusspp. (сильная положительная связь) и количеством Faecalibacteriumprausnitzii(отрицательная корреляционная связь средней силы) в основной группе подтверждают взаимосвязь между изменениями микробиоценоза кишечника и формированием системного воспаления, лежащего в основе патофизиологии метаболического синдрома (рис. 3, 4).Данных в научной литературе, подтверждающих полученную взаимосвязь, найдено не было, требуются дальнейшие исследования вопроса о возможной роли лактобацилл в возникновении воспалительного процесса.
При корреляционном анализе взаимосвязи отклонений от нормы антропометрических данных с бактериями толстой кишки на себя обратили внимание отрицательные корреляции средней силы между весом и количеством общей бактериальной массы, а также количеством Bifidobacteriumspp. (рис. 6, 7), подтверждающие взаимосвязь между изменениями в кишечной микрофлоре и наличием метаболических нарушений. Этот же факт подтверждает и наличие отрицательной корреляции средней силы между объемом талии больных и общей бактериальной массой (рис. 8), что соответствует данным в крупном израильском когортном исследованииавторстваOferKoboet. co[52]. Также были получены корреляции между Lactobacillusspp. и ИМТ (положительная корреляция средней силы) (рис. 5) и между Lactobacillusspp. и весом в группе здоровых людей (положительная корреляция средней силы) (рис. 9) по критерию Спирмена. Полученные данные, согласноработеCrovesyL. etco[53] могут быть объяснены тем, что количество лактобацилл не всегда связано исключительно со снижением веса и в данном случае это зависит от конкретного штамма. Для уточнения результатов в дальнейшем необходим анализ большей выборки с использованием метагеномного анализа микробиоты.
При анализе связи липидных показателей метаболического синдрома с бактериями толстой кишкина себя обратили внимание представители родов Bacteroides, Klebsiella, Bifidobacterium и Akkermansiamuciniphila.С данными показателями микробиоты выявлены корреляции с рядом cоставляющих липидного профиля пациентов.
В основной группе была получена отрицательная сильная корреляция между уровнем ЛПВП и количеством бактерий рода Bacteroidesfragilisgroup (r= -0,757, р=0,018) с помощью корреляционного анализа по Спирману (рис. 10). Взаимосвязи данных показателей в научной литературе найдено не было, однако можно предположить, что она объясняется тем, что бактероиды в кишечнике выполняют функцию биотрансформации желчных кислот. При патологическом росте бактероидов происходит нарушение соотношения конъюгированных и деконъюгированных желчных кислот, что приводит к нарушению в обмене липидов и дислипидемии.
Также была получена отрицательная корреляция средней силы между уровнем ЛПНП и количеством Klebsiellapneumoniae (r=-0,641, р=0,025) в основной группе методом корреляционного анализа Спирмана (рис. 11, 12). Взаимосвязи данных показателей в научной литературе найдено не было, однако в работе ChristinaParvinderKauretco[54]говорится о причастности клебсиеллы к возникновениям различных болезней ЖКТ и печени. Таким образом, дальнейшее исследование вопроса требует большего числа пациентов и проведения метагеномного анализа.
В группе контроля методом корреляционного анализа Спирмана были получены следующие корреляции:
1) сильная отрицательная корреляция между уровнем триглицеридов и общей бактериальной массой (r=-0,861, р=0,003) (рис. 15). ЭтосоответствуетданнымработыMarcSchoeleretco [55]согласно которой между липидным профилем и количественным и качественным составом микробиоты есть прямая взаимосвязь, влияющая на липидный обмен, дислипидемию, гипертриглицеридемию.
2) высокая отрицательная корреляция между уровнем триглицеридов и количеством Bacteroidesspp. (r=-0,824, р=0,006) (рис. 16). В литературе были найдены положительные корреляции между описанными показателями, но они относятся к модельным опытам на мышах [56]. Таким образом, этот вопрос требует дальнейших исследований на большем числе пациентов, а также с использованием метагеномного и метаболомного методов исследования.
3) высокая положительная корреляция между уровнем ЛПНП и количеством Bacteroidesspp. (r=0,701, р=0,024) (рис. 17). Однако, в крупном китайском исследовании QiangZengetco [57]описывались отрицательные корреляции между данными показателями, и они использовались как прогностические признаки развития метаболического синдрома, что говорит о том, что для выполнения статистического анализа и уточнения результатов требуется более крупная выборка пациентов.
4)заметная отрицательная корреляция между уровнем ЛПНП и количеством Akkermansiamuciniphila (r=-0,693, р=0,026). Полученные данные подтверждения в научной литературе не нашли, для более глубокого изучения вопроса взаимосвязи Akkermansiam. и ЛПНП требуется большее количество пациентов и использование современных точных методов исследования.
Для дальнейшего исследования особенностей взаимного влияния липидного профиля и микробиоты у пациентов с метаболическим синдромом потребуется увеличить число образцов.
Был собран и проанализирован материал от 32 пациентов, разбитых на 2 группы: первую (основную) группу (n=16) составили пациенты с избыточной массой тела и ожирением (ИМТ > 25,0), объемом талии более 80 см у женщин и более 94 у мужчин, что соответствует критериям метаболического синдрома (по критериям IDF 2005 года), с повышенными показателями липидограммы (ЛПНП 3,3±0,2, ТГ 2,7±0,2). Средний возраст в группе больных составил 45 лет(32; 58,3). Вторую группу составили пациенты (n=16) с нормальной массой тела (18,5 < ИМТ < 25,0), объемом талии менее 80 см у женщин и 94 у мужчин и показателями липидограммы в норме. Средний возраст обследованных пациентов составил 35 лет (30; 43,5).Группы были сопоставимы по возрасту и полу.
Критериями исключения пациентов из исследования было:
1. Онкологические заболевания;
2. Патология щитовидной железы;
3. Острые инфекционные заболевания;
4. ОНМК и ОИМ в анамнезе;
5. Хроническая болезнь почек 3bстадии и выше;
6. Период беременности и лактации;
7. Заболевания, предполагающие прием антибактериальных препаратов, гормонов или пробиотиков за последние 30 дней до сбора анализов.
Для оценки метаболических нарушений пациентам выполнялся биохимический анализ крови (общий холестерин, триглицериды, ЛПВП, ЛПНП, C-реактивный белок), а также выполнялись антропометрические измерения (рост, вес, объём талии и производился расчет ИМТ по индексу Кетле), оценивался уровень артериального давления. Для оценки микробиотических нарушений всем пациентам выполнялось исследование микробиоценоза кишечника методом ПЦР-РВ кала.
В ходе исследования были оценены особенности липидного профиля у пациентов с нарушениями в обмене. Была обнаружена разница между уровнем ЛПВП в двух группах. Так, в группе контроля ЛПВП был достоверно выше, нежели в группе больных метаболическим синдромом (р<0,05). Данная связь также подтвердилась при проведении корреляционного анализа Спирмана, позволившего получить отрицательную корреляционную связь средней силы(р=0,038)между величиной веса и уровнем ЛПВП в основной группе (рис. 1). Кроме того, при проведении корреляционного анализа по критерию Спирмана была установлена положительная корреляционная связь средней силы между объемом талии пациентов и уровнем ЛПНП в основной группе, что подтверждает современные представления о нарушениях липидного обмена при МС (рис. 2). Полученные данные сопоставимы с данными крупной работыWen-YuanJinetco. [51].
Полученные корреляции по критерию Спирмена между СРБ и количеством Lactobacillusspp. (сильная положительная связь) и количеством Faecalibacteriumprausnitzii(отрицательная корреляционная связь средней силы) в основной группе подтверждают взаимосвязь между изменениями микробиоценоза кишечника и формированием системного воспаления, лежащего в основе патофизиологии метаболического синдрома (рис. 3, 4).Данных в научной литературе, подтверждающих полученную взаимосвязь, найдено не было, требуются дальнейшие исследования вопроса о возможной роли лактобацилл в возникновении воспалительного процесса.
При корреляционном анализе взаимосвязи отклонений от нормы антропометрических данных с бактериями толстой кишки на себя обратили внимание отрицательные корреляции средней силы между весом и количеством общей бактериальной массы, а также количеством Bifidobacteriumspp. (рис. 6, 7), подтверждающие взаимосвязь между изменениями в кишечной микрофлоре и наличием метаболических нарушений. Этот же факт подтверждает и наличие отрицательной корреляции средней силы между объемом талии больных и общей бактериальной массой (рис. 8), что соответствует данным в крупном израильском когортном исследованииавторстваOferKoboet. co[52]. Также были получены корреляции между Lactobacillusspp. и ИМТ (положительная корреляция средней силы) (рис. 5) и между Lactobacillusspp. и весом в группе здоровых людей (положительная корреляция средней силы) (рис. 9) по критерию Спирмена. Полученные данные, согласноработеCrovesyL. etco[53] могут быть объяснены тем, что количество лактобацилл не всегда связано исключительно со снижением веса и в данном случае это зависит от конкретного штамма. Для уточнения результатов в дальнейшем необходим анализ большей выборки с использованием метагеномного анализа микробиоты.
При анализе связи липидных показателей метаболического синдрома с бактериями толстой кишкина себя обратили внимание представители родов Bacteroides, Klebsiella, Bifidobacterium и Akkermansiamuciniphila.С данными показателями микробиоты выявлены корреляции с рядом cоставляющих липидного профиля пациентов.
В основной группе была получена отрицательная сильная корреляция между уровнем ЛПВП и количеством бактерий рода Bacteroidesfragilisgroup (r= -0,757, р=0,018) с помощью корреляционного анализа по Спирману (рис. 10). Взаимосвязи данных показателей в научной литературе найдено не было, однако можно предположить, что она объясняется тем, что бактероиды в кишечнике выполняют функцию биотрансформации желчных кислот. При патологическом росте бактероидов происходит нарушение соотношения конъюгированных и деконъюгированных желчных кислот, что приводит к нарушению в обмене липидов и дислипидемии.
Также была получена отрицательная корреляция средней силы между уровнем ЛПНП и количеством Klebsiellapneumoniae (r=-0,641, р=0,025) в основной группе методом корреляционного анализа Спирмана (рис. 11, 12). Взаимосвязи данных показателей в научной литературе найдено не было, однако в работе ChristinaParvinderKauretco[54]говорится о причастности клебсиеллы к возникновениям различных болезней ЖКТ и печени. Таким образом, дальнейшее исследование вопроса требует большего числа пациентов и проведения метагеномного анализа.
В группе контроля методом корреляционного анализа Спирмана были получены следующие корреляции:
1) сильная отрицательная корреляция между уровнем триглицеридов и общей бактериальной массой (r=-0,861, р=0,003) (рис. 15). ЭтосоответствуетданнымработыMarcSchoeleretco [55]согласно которой между липидным профилем и количественным и качественным составом микробиоты есть прямая взаимосвязь, влияющая на липидный обмен, дислипидемию, гипертриглицеридемию.
2) высокая отрицательная корреляция между уровнем триглицеридов и количеством Bacteroidesspp. (r=-0,824, р=0,006) (рис. 16). В литературе были найдены положительные корреляции между описанными показателями, но они относятся к модельным опытам на мышах [56]. Таким образом, этот вопрос требует дальнейших исследований на большем числе пациентов, а также с использованием метагеномного и метаболомного методов исследования.
3) высокая положительная корреляция между уровнем ЛПНП и количеством Bacteroidesspp. (r=0,701, р=0,024) (рис. 17). Однако, в крупном китайском исследовании QiangZengetco [57]описывались отрицательные корреляции между данными показателями, и они использовались как прогностические признаки развития метаболического синдрома, что говорит о том, что для выполнения статистического анализа и уточнения результатов требуется более крупная выборка пациентов.
4)заметная отрицательная корреляция между уровнем ЛПНП и количеством Akkermansiamuciniphila (r=-0,693, р=0,026). Полученные данные подтверждения в научной литературе не нашли, для более глубокого изучения вопроса взаимосвязи Akkermansiam. и ЛПНП требуется большее количество пациентов и использование современных точных методов исследования.
Для дальнейшего исследования особенностей взаимного влияния липидного профиля и микробиоты у пациентов с метаболическим синдромом потребуется увеличить число образцов.