Роль микробиоты в развитии ожирения
КЛЮЧЕВЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
В ряде доклинических и клинических исследований установлена взаимосвязь изменения микрофлоры кишечника с ожирением:
В ряде доклинических и клинических исследований установлена взаимосвязь изменения микрофлоры кишечника с ожирением:
- У человека при избыточной массе тела или ожирении наблюдали увеличение соотношения микроорганизмов Firmicutes к представителям Bacteroidetes, при этом различия со здоровыми субъектами зависели от величины индекса массы тела.
- В доклинических исследованиях показали, что микробиота кишечника способна усиливать захват свободных жирных кислот адипоцитами, а также подавлять β-окисление жирных кислот в печени и мышечной ткани.
- Такие продукты метаболизма бактерий микробиома кишечника, как короткоцепочечные жирные кислоты и моносахариды, могут усиливать липогенез и глюконеогенез и становиться субстратами этих метаболических процессов.
ВВЕДЕНИЕ(1)
Ожирение является одной из ключевых проблем для здравоохранения: ожирением или избыточной массой тела в настоящее время страдает до 1,9 млрд взрослых, что составляет около 40% взрослого населения.
При этом увеличение ИМТ[1] ассоциировано с линейным увеличением риска смерти от всех причин.
В исследованиях у человека и животных показали способность представителей микробиома кишечника влиять на воспаление и метаболизм организма хозяина, что может быть ассоциировано с развитием ожирения.
В данном материале рассмотрены клинические доказательства изменения микробиоты кишечника у больных ожирением, а также патофизиологические механизмы, которые могут лежать в основе влияния микрофлоры ЖКТ[2] на развитие заболевания.
[1] — Индекс массы тела
[2] — Желудочно-кишечный тракт
При этом увеличение ИМТ[1] ассоциировано с линейным увеличением риска смерти от всех причин.
В исследованиях у человека и животных показали способность представителей микробиома кишечника влиять на воспаление и метаболизм организма хозяина, что может быть ассоциировано с развитием ожирения.
В данном материале рассмотрены клинические доказательства изменения микробиоты кишечника у больных ожирением, а также патофизиологические механизмы, которые могут лежать в основе влияния микрофлоры ЖКТ[2] на развитие заболевания.
[1] — Индекс массы тела
[2] — Желудочно-кишечный тракт
ИЗМЕНЕНИЯ МИКРОБИОМА КИШЕЧНИКА
ПРИ ОЖИРЕНИИ(1)
ПРИ ОЖИРЕНИИ(1)
Castaner et al. (2018) провели систематический обзор исследований, в которых оценивали характеристики кишечной микробиоты при ожирении.
Проанализированные исследования
В систематический обзор включили результаты 11 одномоментных клинических исследований, в 8 из которых изучали изменения микробиоты у взрослых. Большинство исследований провели на европейской популяции (75%).
Основные методы анализа включали электрофорез в геле с денатурирующим градиентом, флуоресцентную in situ гибридизацию, метагеномное секвенирование и полимеразную цепную реакцию в реальном времени.
Связь микробиоты с ожирением
По сравнению с пациентами с нормальной массой тела у больных с ожирением или избыточной массой тела (ИМТ ≥25 кг/м2) отмечали существенно более выраженное разнообразие кишечной микрофлоры, при этом микроорганизмы типа Firmicutes преобладали над представителями Bacteroidetes, при этом представительство бактероидов снижалось при увеличении ИМТ.
Также ассоциацию с ожирением продемонстрировали для Lactobacillus reuteri.
Важно отметить, что полученные результаты справедливы для оценки микрофлоры толстого кишечника, однако в тонкой и двенадцатиперстной кишке значительных различий состава микрофлоры у пациентов с ожирением или без него не наблюдали.
Таким образом можно заключить, что у пациентов с избыточной массой тела или ожирением качественный и количественный состав кишечной микрофлоры может в значительной степени различаться.
Проанализированные исследования
В систематический обзор включили результаты 11 одномоментных клинических исследований, в 8 из которых изучали изменения микробиоты у взрослых. Большинство исследований провели на европейской популяции (75%).
Основные методы анализа включали электрофорез в геле с денатурирующим градиентом, флуоресцентную in situ гибридизацию, метагеномное секвенирование и полимеразную цепную реакцию в реальном времени.
Связь микробиоты с ожирением
По сравнению с пациентами с нормальной массой тела у больных с ожирением или избыточной массой тела (ИМТ ≥25 кг/м2) отмечали существенно более выраженное разнообразие кишечной микрофлоры, при этом микроорганизмы типа Firmicutes преобладали над представителями Bacteroidetes, при этом представительство бактероидов снижалось при увеличении ИМТ.
Также ассоциацию с ожирением продемонстрировали для Lactobacillus reuteri.
Важно отметить, что полученные результаты справедливы для оценки микрофлоры толстого кишечника, однако в тонкой и двенадцатиперстной кишке значительных различий состава микрофлоры у пациентов с ожирением или без него не наблюдали.
Таким образом можно заключить, что у пациентов с избыточной массой тела или ожирением качественный и количественный состав кишечной микрофлоры может в значительной степени различаться.
МЕХАНИЗМЫ ВЛИЯНИЯ МИКРОБИОТЫ
НА РАЗВИТИЕ ОЖИРЕНИЯ(2)
НА РАЗВИТИЕ ОЖИРЕНИЯ(2)
Преобладающим типом ожирения считают алиментарный, таким образом основной причиной ожирения в мире является нарушения баланса между поступлением и утилизацией энергетических субстратов.
В соответствии с современными представлениями влияние микробиоты кишечника на метаболизм человека может быть обусловлено несколькими основными механизмами:
Влияние на энергетический баланс
Одним из ключевых факторов, предотвращающих алиментарное ожирение, является FIAF[1]. FIAF – ингибитор липопротеинлипазы, который синтезируется тонкой кишкой, печенью и жировой тканью. В экспериментах на мышах со стерильным кишечником показали, что определенные типы колонизации кишечника снижают секрецию FIAF. Низкая активность FIAF приводит к увеличению активности липопротеинлипазы адипоцитов, что вызывает усиление захвата и накопления свободных жирных кислот (Рисунок 1).
[1] - Жировой фактор, индуцируемый голоданием (fasting-induced adipose factor)
В соответствии с современными представлениями влияние микробиоты кишечника на метаболизм человека может быть обусловлено несколькими основными механизмами:
- Влияние на энергетический баланс;
- Ферментация пищевых субстратов.
Влияние на энергетический баланс
Одним из ключевых факторов, предотвращающих алиментарное ожирение, является FIAF[1]. FIAF – ингибитор липопротеинлипазы, который синтезируется тонкой кишкой, печенью и жировой тканью. В экспериментах на мышах со стерильным кишечником показали, что определенные типы колонизации кишечника снижают секрецию FIAF. Низкая активность FIAF приводит к увеличению активности липопротеинлипазы адипоцитов, что вызывает усиление захвата и накопления свободных жирных кислот (Рисунок 1).
[1] - Жировой фактор, индуцируемый голоданием (fasting-induced adipose factor)
Рисунок 1 Регуляция аккумуляции и окисления свободных жирных кислот при участии микробиоты
Другим возможным механизмом влияния микробиоты на метаболизм является изменение активности AMPK[1] (Рисунок 1). У стерильных мышей отмечают повышение содержания фосфорилированной AMPK в мышцах и печени. При этом фермент активирует катаболизм свободных жирных кислот митохондриями.
Колонизация кишечника мышей приводила к снижению активности AMPK мышц и печени.
Ферментация пищевых субстратов
Ряд микроорганизмов, помимо синтеза витаминов и некоторых аминокислот, осуществляет ферментацию продуктов, которые неспособны переварить ферменты человека.
Ферментация сложных углеводов микробиотой приводит к образованию КЦЖК[2]и моносахаридов. При этом КЦЖК являются важным источником энергии для кишечного эпителия, а также выступают в роли сигнальных молекул.
Кроме того, всасывание и транспортировка КЦЖК в печень приводит к активации липогенеза de novo и глюконеогенеза (Рисунок 2).
Сигналлинг КЦЖК в кишечном эпителии обусловлен рецепторами, связанными с G-белком, выключение которых у трансгенных мышей приводило к предотвращению алиментароного ожирения.
[1] - Протеинкиназа, активируемая аденозинмонофосфатом
[2] - Короткоцепочечные жирные кислоты
Колонизация кишечника мышей приводила к снижению активности AMPK мышц и печени.
Ферментация пищевых субстратов
Ряд микроорганизмов, помимо синтеза витаминов и некоторых аминокислот, осуществляет ферментацию продуктов, которые неспособны переварить ферменты человека.
Ферментация сложных углеводов микробиотой приводит к образованию КЦЖК[2]и моносахаридов. При этом КЦЖК являются важным источником энергии для кишечного эпителия, а также выступают в роли сигнальных молекул.
Кроме того, всасывание и транспортировка КЦЖК в печень приводит к активации липогенеза de novo и глюконеогенеза (Рисунок 2).
Сигналлинг КЦЖК в кишечном эпителии обусловлен рецепторами, связанными с G-белком, выключение которых у трансгенных мышей приводило к предотвращению алиментароного ожирения.
[1] - Протеинкиназа, активируемая аденозинмонофосфатом
[2] - Короткоцепочечные жирные кислоты
Рисунок 2 Влияние КЦЖК на метаболизм организма-хозяина
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, в исследованиях у пациентов с ожирением и избыточной массой тела показали, что эти состояния ассоциированы со значительным изменением количественного и качественного состава кишечной микробиоты.
При этом в исследованиях на моделях стерильных животных показали, что нормальная микрофлора оказывает значительное влияние на захват свободных жирных кислот жировой тканью, утилизацию жирных кислот, а продукты жизнедеятельности бактерий включаются в глюконеогенез и липогенез.
При этом в исследованиях на моделях стерильных животных показали, что нормальная микрофлора оказывает значительное влияние на захват свободных жирных кислот жировой тканью, утилизацию жирных кислот, а продукты жизнедеятельности бактерий включаются в глюконеогенез и липогенез.
Использованные источники:
1. Castaner O, Goday A, Park YM, Lee SH, Magkos F, Shiow SATE, et al. The Gut Microbiome Profile in Obesity: A Systematic Review. Int J Endocrinol. 2018;2018:4095789.
2. Kobyliak N, Virchenko O, Falalyeyeva T. Pathophysiological role of host microbiota in the development of obesity. Nutr J. 2016 Apr 23;15:43.
1. Castaner O, Goday A, Park YM, Lee SH, Magkos F, Shiow SATE, et al. The Gut Microbiome Profile in Obesity: A Systematic Review. Int J Endocrinol. 2018;2018:4095789.
2. Kobyliak N, Virchenko O, Falalyeyeva T. Pathophysiological role of host microbiota in the development of obesity. Nutr J. 2016 Apr 23;15:43.
Дата публикации: 15.05.2023