CC BY
260
МИКРОБИОТА ТОЛСТОЙ КИШКИ И СОСТАВЛЯЮЩИЕ МЕТАБОЛИЧЕСКОГО СИНДРОМА
Л. Б. Лазебник, Ю. В. Конев
COLON MICROBIOTA AND CONSTITUENTS OF METABOLIC SYNDROME
Lazebnik L. B., Konev Yu. V.
Кафедра терапии, гериатрии и профилактики Московского
государственного медико-
стоматологического
университета
им. А. И. Евдокимова
В вышедшей в 1907 году книге «Этюды оптимизма» (за год до получения вместе с Паулем Эрлихом в 1908 г. Нобелевской премии, присужденной за исследование фагоцитоза) заместитель директора Института Луи Пастера в Париже выдавленный из России русский исследователь Илья Ильич Мечников предположил, что преждевременное и болезненное старение человека зависят от отравления тканей ядами, вырабатываемыми преимущественно некоторыми кишечными микробами. Все, что препятствует кишечному гниению, и, в частности, болгарская палочка (Lactobacillus delbrueckii ssp bulgaricus), должно улучшить здоровье и отдалить старость [1]. Илья Ильич высказал идею о возможности продления жизни через оперативное удаление из организма толстой кишки.
Продолжающаяся эпидемия ожирения, поразившая к этому году более 500 миллионов человек, нарастает такими темпами, что по прогнозам к 2020 году коснется более уже миллиарда населения планеты.
Традиционно понимаемые методы снижения или ограничения прироста массы тела, как то сбалансированное питание с ограничением калоража и изменением характера потребляемой пищи, интенсификация физических нагрузок, лечебное голодание, понижающие аппетит или «сжигающие калории» лекарственные препараты и биологически активные добавки большей частью оказывают, к сожалению, лишь временное воздействие. Помимо всего, как показывает практика, социально-бытовые и лич-ностно-характерологические причины привычно измененного в патологическую сторону пищевого поведения препятствуют реализации волевого компонента жесткого соблюдения ограничений пищевого режима и проведения изнуряющих физических тренировочных нагрузок.
Причины состоят из внешних факторов (малоподвижный образ жизни, высокоэнергитичная легко доступная пища) и лишь небольшая часть обусловлена генетическими факторами. Значительное число исследований проведенных в последнее время,
«Смерть человека начинается с его кишки»
Гиппократ
указывают, что изменения в геноме микробиоты, т. е. глобального генома всех микроорганизмов, которые сосуществуют с нами внутри нас, может иметь больше значение в инициации ожирения, чем вариации в собственном геноме человека [2].
Новое понимание роли кишечной микробиоты, формируемое в последнее время, в осуществлении регуляции иммунной системы может сыграть ключевую роль в решении некоторых из наиболее серьезных проблем со здоровьем, с которыми сталкиваются люди во всем мире сегодня. Аутоиммунные болезни, проявления клинической депрессии, преждевременного старения, и конечно же ожирение могут быть, в действительности связаны с иммунной дисфункций, которая очень часто начинается с несостоятельности кишечной микрофлоры человека. На интенсивность данного процесса влияют как состояние микробиоценозов (плотность микробных популяций, скорость их размножения), так и уровень естественной резистентности организма хозяина, а также дополнительные факторы, влияющие на микробные сообщества (прежде всего, антимикробная и иммуномодули-рующая терапия). [3,4]
Микрофлора кишечника защищает человека от колонизации экзогенными патогенными микроорганизмами и подавляет рост уже имеющихся в кишечнике патогенных микроорганизмов за счет конкуренции за питательные вещества и участки связывания, а также выработки определенных инги-бирующих рост патогенов субстанций. Кроме того, бактерии участвуют в реализации иммунологических защитных механизмов.
Одна из основных функций микробиоты — им-мунотропная, заключающаяся в стимуляции синтеза иммуноглобулинов, потенцировании механизмов неспецифической резистентности, системного и местного иммунитета, пропердина, комплемента, лизоцима, а также в стимуляции созревания системы фагоцитирующих мононуклеаров и лимфоидного аппарата кишечника.
Микробиота активирует не только местный иммунитет кишечника, но и иммунную систему всего организма, что подтверждается в опытах на безмикробных животных.
Основные направления деятельности индиген-ной (нормальной) микрофлоры в обеспечении нормального иммунного ответа: изменение имму-ногенности чужеродных белков путем протеолиза; снижение секреции медиаторов воспаления в кишечнике; снижение интестинальной проницаемости; направление антигена к пейеровым бляшкам. Эти же эффекты реализуются пробиотическими препаратами.
В кишечнике бактерии являются важнейшей составной частью биопленки: гликокаликс — слизь — IgA (иммуноглобулин А) — нормофлора.
Биопленка покрывает слизистую кишечника изнутри, занимает все выпуклости, образуемые энте-роцитами, и защищает слизистую оболочку от дегидратации, физической и химической агрессии, а также от атак микроорганизмов, бактериальных токсинов, паразитов.
На фоне снижения содержания бифидо- и лакто-бактерий повышается проницаемость эпителиального барьера кишечника для макромолекул пищи и дефицит секреторного IgA. В свою очередь, дефицит секреторного IgA может приводить к развитию заболеваний кишечника и к частым синубронхи-альным инфекциям, а в конечном итоге — к предрасположенности к атопии и прогрессированию аутоиммунного компонента заболеваний.
В проведенном японскими исследователями исследовании, опубликованном в «Nature» от 26 июня 2013 г. была показана четкая корреляция между определенным типом кишечных бактерий, ожирением и раком печенина моделей мышей. ЭтоМетаболит, производимый кишечными бактериями, повышает уровень DCA (деоксихолевой кислоты), что приводит к повреждению ДНК [5]
Кишечная микробиота худых и полных имеет значительные отличия по составу, что было продемонстрировано как в экспериментах на животных, так и в клинических наблюдениях за людьми.
Когортное исследование пар близнецов, проведенное в США, показало, что филогенетический состав микрофлоры кишечника и экспрессия микробных генов, вовлеченных в разные метаболические процессы, отличаются у стройных и страдающих ожирением пар [6].
Микробиота слепой кишки мышей с ожирением, изученная с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР) по последовательности генов 16S рРНК, отличалась от особей с нормальным весом, несмотря на одинаковое питание. У ожиревших мышей было на 50% снижено количество Bacteroidetes при соответственно более высоком количестве Fermicutes, при этом количество отдельных представителей данных классов внутри групп животных существенно не отличалось [7].
Серийный мониторинг состояния фекальной микробиоты у 12 пациентов с ожирением на фоне диетической программы, направленной на похудание, был проведен в течение года R. E. Ley и соавт. [8]. Диета предусматривала снижение содержания полисахаридов и мукополисахаридов. B. Longum обладает,
в основном, негативной регуляцией: 62 из 83 ее регуляторов транскрипции репрессивны.
Таким образом в последние годы доказано — развитие ожирения связано с изменением кишечного биоценоза, что подтверждено результатами молеку-лярно-генетических исследований. Эксперименты по колонизации животных-гнотобионтов позволили раскрыть некоторые механизмы, в результате которых становится очевидным, что кишечная микробиота может способствовать развитию ожирения, и участвует в инициации большинства неинфекционных, да и инфекционных заболеваний. Доказано участие микробиоты в энергетическом обмене и переваривании полисахаридов, активация ряда ферментов, способствующих липогенезу и отложению жира в адипоцитах, регуляции уровня гастроинтестинальных гормонов и лептина. Кроме этого ожирение сопровождается хроническим воспалением слабой степени, которое обусловлено повышенной проницаемостью кишечного барьера и активацией отдельными компонентами микробных клеток и их метаболитами иммунной системы. Инсулинорезистентность и метаболический синдром тесно связаны с этим механизмом. Ранние этапы становления кишечной микробиоты имеют значение в профилактике ожирения, поскольку способствуют формированию иммунологической толерантности, которая прежде всего обусловлена бифидобактери-ями младенческих штаммов. Понимание этих механизмов дает перспективы для ранней профилактики ожирения.
Известно, что с самого рождения наша кишечная микрофлора представляет собой сугубо личную структуру, например такую, как как дактилоскопический отпечаток.
Сам процесс становления и развития нормальной микрофлоры в раннем возрасте может участвовать в профилактике ожирения. Первичная колонизация желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) новорожденного происходит при прохождении через родовые пути матери. После рождения ребенок подвергается воздействию множества микробов окружающей среды, получаемых из внешней среды. В том числе, например, с женским молоком, поэтому в первые дни в кишечнике новорожденных доминируют аэробные протеобактерии. Данные свидетельствуют, у этих микроорганизмов имеется провоспалительный потенциал, колонизация ими сопровождается развитием слабого воспаления в кишечнике ребенка. Под влиянием грудного вскармливания и содержащихся в молоке микробов, прежде всего ББ младенческих штаммов, уже к 5 - 10-му дню доминирующими представителями кищечной микробиоты новорожденного становятся бифидобактерии. Они составляют от 60 до 91% микробиоты детей на грудном вскармливании и около 50% — на искусственном [9]. Их уникальные свойства способствуют формированию иммунологической толерантности, снижению активности воспаления, укреплению кишечного защитного барьера. В отличие от детей на грудном вскармливании, кишечная микробиота детей на искусственном вскармливании более вариабельна, у них более длительно персистируют энтеробактерии и энтерококки. После введения прикорма состав кишечной микробиоты постепенно приобретает
черты микробиоценоза взрослого типа. Возрастает количество облигатных анаэробов, в частности, бактероидов.
Симбиотные взаимоотношения бифидобакте-рий и бактероидов, позволяют взаимовыгодно сосуществовать бактериям основных классов без образования избыточной энергии, и в то же время сохраняя необходимый толерогенный потенциал, свойственный бифидобактериям. Это предотвращает развитие и поддержание хронического воспаления и эндотоксемии, играющих важную роль в развитии инсулинорезистентрости (ИР) и метаболического синдрома (МС). Недостаток ББ, сложившийся на самых ранних этапах формирования кишечной микробиоты, может оказывать влияние на метаболические и иммунологические процессы, способствуя формированию ожирения.
Ранее мы уже показали, насколько отличается кишечная флора у тучных и худых людей.
Недавнее исследование A. Schwiertz и соавт. [10] микробиоты 98 человек по данным ПЦР в реальном времени выявило скорее тенденцию к увеличению Bacteroidetes у людей с избыточным весом и снижение соотношения Fermicutes/ Bacteroidetes с 3,3 у стройных против 1,2 у тучных. При этом отмечено снижение метанопродуцентов (Methanobrevibacter с 8,0 до 6,2) и ББ (с 8,7 до 8,3).
Это означает, что значение отдельных штаммов не столь велико, основную роль играет бактериальный симбиоз.
Конечным результатом измененных биоценозов при избыточном весе и ожирении становится увеличение извлечения энергии из пищи. Это исследование показало, что общий уровень короткоцепочечных жирных кислот (КЦЖК) возрастает с 84,6 ммоль/л в норме до 103,9 ммоль/л при ожирении, меняется соотношение КЦЖК с относительным увеличением доли пропионата (на 41%) и значительно меньшим нарастанием ацетата (18%). Известно, что ацетат является основным продуктом метаболизма и может отражать качественное изменение микробного содружества с относительным снижением количества бифидобактерий (ББ).
В последнее время на роль главного борца с ожирением среди кишечных микроорганизмов предлагаются бактерии рода Akkermansia muciniphila.
В норме на них приходится 3 - 5% микрофлоры. Они уже были использованы для лечения ожирения и диабета 2 типа у животных, в частности у мышей. Бактерии провоцировали увеличение толщины слизистого барьера в кишечнике — этот барьер не дает некоторым веществам всасываться в кровь. Еще они изменяли химические сигналы (напр., эндоканаби-оидной системы системы), поступавшие от пищеварительного тракта. В итоге замедлялось усвоение жира, подключались другие пути его трансформации в организме [11].
Комментарий Европейского Общества Атеросклероза к статье от мая 2013 года в New England Journal of Medicine «Кишечные бактерии: экологический фактор риска сердечно-сосудистых заболеваний». [12] звучит следующим образом:
«Хроническое воспаление, связанное с большинством болезней, которые убивают людей в развитых странах мира сегодня — заболевания сердца, рак,
диабет — может начаться с неблагополучия кишечной микрофлоры».
Значительная часть патофизиологических воспалительных реакций инициируется липополисахарид-ным комплексом грамнегативных бактерий — эндотоксином. Затем происходит связывание эндотоксина с плазменным белком (Lipopolysaccharide Binding Protein — LBP), который обладает высоким аффинитетом к липиду А и опосредует взаимодействие эндотоксина с мембраносвязывающим рецептором CD14 и TLR4 (toll-like receptor 4) на клетках моноцитарно-макрофагального ряда и потенцирует выработку этими клетками провоспалительных цитокинов. Известно 11 типов TLR, каждый из которых распознает определенный микробный паттерн. TLR4 распознают липополисахариды (ЛПС), наиболее свойственные аэробным грамотрицательным бактериям, другие TLR активируются микробными липопротеинами, флагеллинами, РНК, ДНК. Метаболические и иммунные процессы также взаимосвязаны.
Имеется достаточно четко выраженная специфичность реакций TLR с различными структурами. Так, TLR4 играет важную роль в ответе клеток макроорганизма на ЛПС грамотрицательных бактерий, Кроме того, он распознает белок теплового шока р60, пептиды фибронектина и некоторые другие компоненты. TLR2 образует димеры с TLR1 и TLR6 и распознает пептидогликан грамположительных бактерий, липо-тейхоевую кислоту, зимозан, диациловый липопеп-тид, белок теплового шока р70 и другие структуры. TLR5 связывает флагеллины грамположительных и грамотрица-тельных бактерий. Рецепторы TLR3, 7, 8, 9 распознают бактериальную и вирусную ДНК, вирусную двунитевую РНК и некоторые неметили-рованные дезоксиолигонуклеотидные последовательности.
Такая специфичность реакций TLR позволила определить их функции и роль в патогенезе некоторых патологических процессов. Так, при мутации в гене tlr4, который кодирует синтез рецептора TLR4, отменяется ответ на ЛПС, резко возрастает чувствительность к инфекциям, вызванным грам-отрицательными бактериями, но снижается риск развития атеросклероза и инфаркта миокарда. При этом наблюдается также снижение концентрации циркулирующих провоспалительных цитокинов, фибриногена и растворимых адгезинов, вовлекаемых в формирование атеросклеротических бляшек на стенках сосудов и прогрессирование атеросклероза. Следовательно, получены доказательства важной роли TLR4 в патогенезе атеросклероза, а также значимости ЛПС, одного из основных лигандов TLR4, как причинного фактора, запускающего реакции, способные в конечном итоге вызвать формирование атеросклеротических поражений сосудистой стенки [13,14].
LBP имеет массу около 60 kDa и связывает ли-пиды/фосфолипиды, а также протеины с довольно широкой специфичностью. Его первичной ролью в отношении эндотоксина, как полагают, является связывание мономеров эндотоксина от бактериальной мембраны или от скопления циркулирующего эндотоксина, с последующим взаимодействием с TLR4 и CD14, которое приводит к целевой клеточной активации.
Во многих исследованиях показано, что эндоте-лиальные клетки испытывают недостаток в mCD14 и отвечают на эндотоксин прежде всего через растворимую форму (sCD14) этого рецептора [15,16,17].
Таким образом, к гуморальным, неспецифическим механизмам индукции антиэндотоксинового иммунитета можно отнести TLR4 и sCD14.
При ожирении в сыворотке крови повышен уровень свободных ЖК (СЖК), которые активируют провоспалительный ответ [18]. Однако до недавнего времени было неизвестно, как СЖК активируют внутриклеточный воспалительный сигнал в разных тканях. H. Shi и соавт. [19] обнаружили, что СЖК активируют TLR4 в адипоцитах и макрофагах. То есть, ожирение вызывает повышение СЖК, а они, в свою очередь, активируют TLR4 и индуцируют метаболическое воспаление.
Известно, что мыши с дефектом TLR4 устойчивы к развитию хронического воспаления и ИР, несмотря на употребление большого количества жиров, что подтверждает важную роль ЛПС и грамотри-цательной микрофлоры в генезе метаболического синдрома (МС).
В последних исследованиях доказано что TLR4 участвует в развитии стресса эндоплазматического ретикулума, лежащего в основе большинства патологических процессов. [20]
Мыши с генетически детерминированным дефектом TLR5 (распознающим флагеллины), напротив, страдают гиперфагией и развивают МС [21]. Это сочетается с изменением характера кишечной микрофлоры, а трансплантация этой флоры от TLR5-дефицитных мышей к обычным гнотоби-онтам способствует развитию у них ожирения и ИР. Эти данные подтверждают возможность влияния иммунной системы на метаболизм через микробиоту.
Ожирение сопровождается повышением уровня маркеров воспаления в жировой ткани и повышением в крови уровня провоспалительных цитокинов (IL1, IL6, TNFa, IL17, IFNy).
В отличие от ожиревших особей, в жировой ткани тощих мышей обнаруживаются лишь популяции иммуносупрессивных Treg-клеток, которые препятствуют развитию воспаления [22]. Животные, дефицитные по СС-хемокиновому рецептору 2 (Ccr2), с ожирением, индуцированным потреблением высококалорийной богатой жирами пищей, не развивают выраженной макрофагальной инфильтрации жировой ткани и при этом имеют лучшую толерантность к глюкозе, чем мыши с ожирением из группы контроля [23]. Блокада TNFa или расходование Treg-клеток, используя анти-CD3 моноклональные антитела, предотвращает развитие ассоциированной с ожирением ИР у мышей с ожирением, индуцированным диетой.
Если учесть, что хроническое системное воспаление, лежащее в основе МС реализуется микробиотой посредством различных механизмов и в частности, через систему образраспознающих эпителиальных рецепторов (TLR), то становится понятным её постоянное взаимодействие с иммунной системой кишечника.
Не удивительно, что гнотобионты имеют более низкий уровень провоспалительных цитокинов в крови и низкую инфильтрацию жировой ткани макрофагами, а также лучшую толерантность к глюкозе [24].
В настоящее время известно существование двух механизмов поступления эндотоксина из кишечника в кровь
1) интрацеллюлярно — в составе хиломикрон;
2) парацеллюлярно — через межклеточные промежутки. Оба эти механизма отнюдь не исключают друг друга и могут сосуществовать. Всасывание хиломикрон усиливается при стимуляции ЖК, уровень которых повышен при ожирении и употреблении избыточного количества жиров [25].
Парацеллюлярный транспорт ЛПС усиливается при хроническом воспалении и нарушении защитного кишечного барьера. Снижение электрического сопротивления кишечного эпителия и уровня белков, обеспечивающих плотность межклеточных соединений (окклюдина и зонулина 1), наблюдается у мышей с генетически детерминированным ожирением [26], это коррелирует с уровнем эндотоксемии. Назначение антибиотиков и пребиотиков приводило к улучшению показателей проницаемости кишечного эпителия, снижению уровня ЛПС, провоспалительных цитокинов в крови и признаков стеатогепатита у экспериментальных животных [27].
После высвобождения ЛПС связывается с сывороточными белками и образует комплекс «ЛПС-протеин» LPB, конъюгирующий со всеми доступными клеточными рецепторами СД14, расположенными на мембранах макрофагов, полиморфноядерных лейкоцитов, эндотелиоцитов, активирует их, стимулируя выработку этими клетками цитокинов и других медиаторов воспалительной реакции — комплемента, вазоактивных медиаторов, метаболитов ара-хидоновой кислоты, адгезинов, кининов, факторов активации тромбоцитов, гистамина, эндотелинов, факторов коагуляции, активных кислородных радикалов и оксида азота (NO).
Этот медиатор наделён главными патологическими полномочиями при формировании эн-дотелиальной дисфункции в любых ситуациях. Синтезированный NO оказывает как аутокринное, так и паракринное действие, т. е. влияет на метаболические процессы как в самих клетках, так и в расположенных по соседству. Клеточными мишенями NO являются железосодержащие ферменты и белки (гуанилатциклаза, NO-синтетаза, митохондри-альные дыхательные ферменты, ферменты цикла Кребса, ферменты синтеза белка и ДНК); белковые SH-группы и др. Связываясь с кислородом, NO образует чрезвычайно токсичные соединения — перокси-нитриты. Образование NO и L-циррулина катализируется ферментом синтетазой (NOS) из L-аргинина. Известны три типа NOS: нейрональная (nNOS), эндотелиальная (eNOS) и индуцибельная (iNOS). В физиологических условиях синтез NO обеспечивают nNOS и eNOS синтетазы, а синтез iNOS увеличивается только в ответ на действие патогенных стимулов: экспрессию гена iNOS индуцируют ин-терлейкин -1 (ИЛ-1), интерферон-g, фактор некроза опухоли (ФНО-а) и эндотоксин грамнегативных бактерий.
В физиологических условиях эти механизмы с участием NO используются макрофагами для уничтожения опухолевых клеток, которые не только сами производят NO, но и секретируют ФНО-а, индуцируя тем самым синтез в них iNOS. Помимо
проапоптической роли, активация iNOS важна для поддержания иммунитета при остром и хроническом воспалении.
Расширяются наши знания о том, что хроническое воспаление низкой степени активности является основной причиной развития ИР. P. D. Cani и соавт. [28,29] выдвинули гипотезу, согласно которой ЛПС грамотрицательных кишечных бактерий действуют как триггеры этого воспаления, способствуя развитию МС на фоне богатой жирами «западной» диеты. В серии экспериментов на мышах, получавших богатую жирами пищу, эти авторы показали, что:
1) жирная пища усиливает эндотоксемию и определяет, какая микробная популяция будет доминировать в кишечнике, при этом отмечается повышение соотношения грамотрицательных к грамположи-тельным микробам;
2) подкожное введение ЛПС в течение 4 недель повышает уровень инсулина и глюкозы в крови, аналогично таковым при употреблении жирной пищи, то есть, также индуцирует развитие ожирения, ИР и сахарного диабета 2-го типа;
3) уровень ЛПС в крови коррелирует с уровнем инфильтрации жировой ткани макрофагами и ин-сулинемии.
Ограничение патологического действия NO и его инактивация осуществляются с помощью суперок-сидрадикала О2, увеличение продукции которого в кровеносной системе фагоцитирующими или эн-дотелиальными клетками в то же время провоцирует спазм и является основой развития последующей эн-дотелиальной дисфункции. Аналогичным действием обладают окисленные и гликозилированные формы липопротеидов низкой плотности (ЛПНП), они ин-гибируют еNOS в макрофагах и эндотелиоцитах [30].
Однако, механизмы повреждающего действия эндотоксина на клетки эндотелия ясны недостаточно. Конечно это действие опосредуется через полиморф-ноядерные лейкоциты. В настоящее время известны несколько видов взаимодействия ЛПС с ПЯЛ и макрофагами: а) ЛПС связывается с рецепторным белком СД18, причем такое связывание не является необходимым для активации лейкоцитов; б) ЛПС связывается сначала с белком LBP плазмы, а затем в комплексе с этим белком реагирует с рецептором СД14, что ведет к активации лейкоцитов; в) неспецифическое взаимодействие ЛПС с мембранами клеток. К этому следует добавить также описанное Fc-зависимое связывание ЛПС клетками, армированными антиэндотоксиновыми антителами. Вклад этих видов связывания в проективную и патогенетическую роли гранулоцитов пока еще не изучен. По-видимому, исход взаимодействия ЛПС с лейкоцитами и свойства ПЯЛ, индуцированные ЛПС, зависят от концентрации эндотоксина: при относительно низких концентрациях имеет место активация и положительный (физиологический) эффект, при высоких концентрациях — гиперактивация, перегрузка лейкоцитов эндотоксином и патологический эффект (развитие поражения органов и систем). При гиперактивации лейкоцитов и их разрушении в окружающую среду выбрасывается много ферментов, в частности, эластаза и другие лизосомальные ферменты, которые могут оказывать повреждающее действие на клетки эндотелия [31].
К гуморальным механизмам деактивации эндотоксина можно отнести естественные антиэндоток-синовые антитела. Известно, что важную роль в клиренсе липополисахарида (ЛПС) как непосредственно в слизистых, так и в кровотоке играют антиэндо-токсиновые антитела. Более того, антитела к консервативным частям молекулы эндотоксин можно рассматривать как универсальный интегральный маркер, одновременно отражающий реакцию организма на поступление ЛПС и характеризующий врожденный и приобретенный иммунитет к грамо-трицательным микроорганизмам.
Проведенные нами исследования позволили установить тот факт, что в крови лиц старших возрастных групп содержится достаточно высокие титры антигликолипидных антител. Тот факт, что с увеличением возраста титр антител практически не изменялся, позволяет утверждать, что в инволюционном возрасте сохраняется синтез собственных антител к эндотоксину, что так же косвенно подтверждает универсальное действие эндотоксина на организм человека [32].
Кроме этого у пожилых с явлениями атеросклероза нами был обнаружен феномен ослабленности гранулоцитраного звена антиэндотоксиновой защиты. При исследовании в мазках крови с помощью ЛПС-теста выявлено практически полное отсутствие не только резервов связывания эндотоксина грану-лоцитами, но и так же недостаточное значение или полное отсутствие ЛПС-позитивных лейкоцитов в крови. Связывание эндотоксина гранулоцитами является очень важным звеном антиэндотоксиновой защиты и ЛПС-элиминирующей функции. Кроме того, акцепция эндотоксина гранулоцитами обусловливает активацию антимикробного потенциала этих клеток и является важным звеном общей антибактериальной резистентности организма в целом. Снижение нативных ЛПС-позитивных Полиморфоядер-ный нейтрофил (ПЯЛ) в системном кровотоке лиц старших возрастных групп, по-видимому, является следствием определенной возрастной неполноценности этой популяции клеток, которые как известно, выполняют функции первого антибактериального барьера. Наверное именно этим обстоятельством объясняется подверженность организма лиц старших возрастных групп к неблагоприятному течению осложнений атеросклероза в особенности бактериальных инфекций [33].
Используя костномозговые химеры, М. Saberi и соавт. [34] показали, что активация необходима для привлечения макрофагов в жировую ткань и развития ИР. Воспаление способствует развитию ИР за счет фосфорилирования инсулинорецептора 1 при активации посредством ТОТа протеин-киназы ЩК1 и, возможно, ШБ-киназы-р (ЖК-р), протеин-киназы-С и шТОЯ. Прерывание в эксперименте сигнального пути с участием ЩК1 и №-кБ предотвращает развитие ИР [35].
Но это не исключает возможности существования других сигнальных механизмов. Другие про-воспалительные молекулы микробного происхождения, например, пептидогликаны, липопротеины или флагеллины, могут связываться с другими распознающими рецепторами. Так, недавно было продемонстрировано значение петидогликанов
кишечной микрофлоры и распознающих их NOD1 рецепторов в активации нейтрофилов, что не исключает их участия в развитии МС. Эти данные подтверждают, что кишечная микрофлора в зависимости от состава может либо способствовать, либо препятствовать воспалительному иммунному ответу, который, в свою очередь, инициирует метаболические дисфункции.
Снижение ЛПС-позитивных гранулоцитов, описанное нами около двадцати лет назад, в общем кровотоке лиц старших возрастных групп, при наличии достаточно высоких титров антигликоли-пидных антител, свидетельствует на наш взгляд, и о некоторой неспособности ПЯЛ у лиц старшего и пожилого возраста к Fc-связыванию вообще (т. е. и иных антигенов), что безусловно свидетельствует об определенной возрастной «дефектности» системы полимофрноядерных лейкоцитов у лиц инволюционного периода [36].
Под действием избытка эндотоксина в лейкоцитах активируются и ферменты перекисного окисления липидов, конечные продукты которого также могут вызывать повреждения эндотелия.
В действие эндотоксина на эндотелий может вовлекаться также система комплемента, которая активируется эндотоксином. В частности, с ЛПС взаимодействует фракция комплемента С5а.
Наконец, возможен еще один механизм действия эндотоксина на эндотелий. На поверхности клеток эндотелия находится фибронектин, который играет важную роль во взаимодействии клетка-клетка и в прикреплении клетки к подслою. Фибронектин плазмы антигенно идентичен фибронектину на поверхности клеток и также участвует в прикреплении клеток друг к другу и к базальной мембране. При эндотоксинемии фибронектин плазмы может разрушаться лейкоцитарными протеазами и расходоваться в качестве опсонина, что может приводить к его вымыванию с поверхности клеток эндотелия
Литература
1. О дтэтическомъ значенш «кислаго молока» проф. Мечникова. Клиничесюя наблюдешя из СПБ морского госпиталя доктора Г. А. Макарова. Издаше К. Л. Риккерса Невский пр. 14. 1907 г.
2. Звенигородская Л. А., Конев Ю. В., Ефремов Л. И. Эволюция представлений о метаболическом синдроме Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология № 7, 2010 4 - 8
3. M. Simren, J. Dore Gut Microbiota for Health — Current Insights and Understanding. European Gastroenterology & Hepatology Review, 2012
4. J. Dore, M. Simren, L. Buttle, F. Guarner Hot topics in gut microbiota. United European Gastroenterology Journal, 2013, 1 (5) 311 - 313
5. Hutchinson L. Liver cancer: Gut microbiota feeds obesity-induced liver cancer. Nat Rev Clin Oncol. 2013 Aug; 10 (8):428.
6. Muegge B. Diet drives convergence in gut microbiome functions across mammalian phylogeny and within humans. Science. 2011; 332: 970 - 974.
7. Ley RE, Backhed F, Turnbaugh PJ, et al. Obesity alters gut microbial ecology. Proc. Nat. Acad. Sci. USA. 2005; 102 (31): 11070 - 11075.
8. Ley RE, Turnbaugh PJ, Klein S, Gordon JI. Microbial ecology human gut microbes associated with obesity. Nature. 2006; 444 (7122): 1022 - 1023.
и их слущиванию. После введения эндотоксина клетки эндотелия обнаруживаются в кровотоке у 88% подопытных животных, тогда как до введения Э они обнаруживались лишь у 12% здоровых животных [37].
Таким, образом ожирение сопровождается не просто отложением жира, но и слабо выраженным хроническим воспалением и развитием инсулинорези-стентности.
Эта триада, возможно, может быть откорректирована через воздействие на кишечную микробиоту.
Как известно, существует два основных способа коррекции микробиоты: применение про- и пре-биотиков.
Переосмысливание значения нашей микробиоты для жизни может привести к формированию новых представлений и использованию в качестве лекарственных средств пре и пробиотиков.
Мы более двадцати лет говорим, что здравоохранение будущего (а может быть было бы правомочнее его назвать здравосохранением), скорее всего будет включать в себя персонализированную диагностику микробиоты человека, для определения состава пребиотиков или пробиотиков необходимых для обеспечения баланса между макро- и микроорганизмов [38].
Хроническое воспаление, лежит в основе большинства патофизиологических реакций, инициирующих развитие и способствующих хронизации болезней.
Некоторые молекулярко-клеточные механизмы, связанные с каскадом реакций, инициированных эндотоксинами грамотрицательных или грампо-ложительных бактерий и представляющие собой систему врожденной антимикробной резистентности организма млекопитающих составляют важное звено патогенеза значительной части неинфекционных заболеваний, в том числе и метаболического синдрома.
9. Donovan SM. Promoting bifidobactera in the human infant intestine: why, how and which? J. Ped. Gasroenterol. Nutr. 2011; 52 (6): 648 - 650.
10. Schwiertz A, Taras D, Schafer K, et al. Microbiota and SCFA in lean and overweight healthy subjects. Obesity. 2010; 18 (1): 190 - 195.
11. Everard A, Belzer C, Geurts L, Ouwerkerk JP, Druart C, Bindels LB, Guiot Y, Derrien M, Muccioli GG, Delzenne NM, de Vos WM, Cani PD. Cross-talk between Akkermansia mu-ciniphila and intestinal epithelium controls diet-induced obesity. Proc Natl Acad Sci U S A. 2013 May 28;110 (22):9066 - 71.
12. Stock J. Gut microbiota: an environmental risk factor for cardiovascular disease. Atherosclerosis. 2013 Aug; 229 (2) : 440 - 2.
13. Akira S, Sato S. Toll-like receptors and their signaling mechanisms. Scand J Infect Dis. 2003;35 (9):555 - 62. Review.
14. Fraunberger P, Gröne E, Gröne HJ, Walli AK. Simvastatin reduces endotoxin-induced nuclear factor kappaB activation and mortality in guinea pigs despite lowering circulating low-density lipoprotein cholesterol. Shock. 2009 Aug; 32 (2):159 - 63.
15. ЛиходедВ. Г., Бондаренко В. М. Микробный фактор и toll-подобные рецепторы в патогенезе атеросклероза Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии, 2009.-N 6.-С. 107 - 112
16. Satoh M., Shimoda Y., Akatsu T. Memon R. F. et al. Elevated drculating levels of heat shock protein 70 are related to systemic inflammation reaction through monocyte Toll signal in patients with heart failure after acute myocardial infarction. Eur. Soc. Cardiol. 2006, 8: 810 - 815.
17. Бондаренко В. М., Лиходед В. Г., Яковлев М. Ю. Определение эндотоксина грамотрицательных бактерий в крови человека. Журн. микробиол. 2002, 2:83 - 89.
18. Reinhardt C Reigstad CS, Backhed F. Intestinal microbiota during infancy and its implications for obesity. J. Ped. Gastroenterol. Nutrition. 2009;48: 249 - 256.
19. Shi H, Kokoeva MV, Inouye K, et al. TLR4 links innate immunity and fatty acid-induced insulin resistance. J. Clin. Invest. 2006; 116: 3015 - 3025.
20. Pierre N, Deldicque L, Barbé C, Naslain D, Cani PD, Fran-caux M. Toll-like receptor 4 knockout mice are protected against endoplasmic reticulum stress induced by a high-fat diet. PLoS One. 2013 May 31;8 (5).
21. Caesar R, Fak F, Backhed F. Effects of gut microbiota on obesity and atherosclerosis via modulation of inflammation and lipid metabolism. J. Intern. Med. 2010; 268: 320 - 328.
22. Feuerer M. Lean, but not obese, fat is enriched for a unique population of regulatory T cells that affect methabolic parameters. Nature Med. 2009; 15: 930 - 939.
23. Gregor MF, Hotamisligil GS. Inflammatory mechanisms in obesity. Annu. Rev. Immunol. 2011; 29: 415 - 445.
24. Reigstad CS, Lunden GO, Felin J, Backhed F. Regulation of serum amyloid A3 (SAA3) in mouse colonic epithelium and adipose tissue by the intestinal microbiota. PloS ONE. 2009; 4: 5842.
25. Ghoshal S, Witta J, Zhong J, et al. Chilomicrons promote intestinal absorption of lipopolysaccharides. J. Lipid Res. 2009; 50: 90 - 97.
26. Brun P, Castagliolo I, Leo VD, et al. Increased intestinal permeability in obese mice: new evidence in the pathogenesis of nonalcoholic steatohepatitis. Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. 2007; 292: G518-525.
27. Cani PD, Possemiers S, Van de Wiele T, et al. Changes in gut microbiota control inflammation in obese mice through
a mechanism involving GLP-2-driven improvement of gut permeability. Gut. 2009; 58: 1091 - 1103.
28. Cani PD, Everard A, Duparc T. Gut microbiota, enteroen-docrine functions and metabolism. Curr Opin Pharmacol. 2013 Sep 24. doi: pii: S1471-4892 (13) 00168 - 9.
29. Cani PD. Gut microbiota and obesity: lessons from the microbiome. Brief Funct Genomics. 2013 Jul; 12 (4):381 - 7. doi: 10.1093/bfgp/elt014. Epub 2013 Apr 24.
30. Cook D. N., Pisetsky D. S, SchwartzD. A. Toll-like receptors in the pathogenesis of human disease. Nature Immunol. 2004, 5 (10): 975 - 979.
31. Бондаренко В. М., Гинцбург А. Л., Лиходед В. Г. Роль инфекционного фактора в патогенезе атеросклероза. Эпидемиология и инфекционные болезни № 1 2011 стр.7 - 12
32. Конев Ю. В., Лазебник Л. Б. Метаболизм эндотоксина в организме и его роль в процессах инволюции Клиническая геронтология том 15., 1., 2009 с 39 - 46
33. Конев Ю. В. Эндотоксин (ЛПС) и атеросклероз Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология № 11,2011 с. 24 - 32
34. Saberi M, Woods NB, de Luca C, et al. Hematopoetic cell-specific deletion of toll-like receptor 4 ameliorates hepatic and adipose tissue insulin resistance in high-fat-fed mice. Cell Metab. 2009; 10: 419 - 429.
35. Caesar R, Fak F, Backhed F. Effects of gut microbiota on obesity and atherosclerosis via modulation of inflammation and lipid metabolism. J. Intern. Med. 2010; 268: 320 - 328.
36. Бондаренко В. М., Грачева Н. М., Мацулевич Т. В. Дис-бактериозы кишечника у взрослых. КМК Scientific Press, Москва 2003, 220с.
37. Яковлев М. Ю., Лиходед В. Г., Пермяков Н. К., Конев Ю. В. Эндотоксининдуцированные повреждения эндотелия Архив патологии 1996,2, т. 58 с. 41 - 47
38. Конев Ю. В. Эндотоксин и метаболический синдром Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология № 11,2012 с. 26 - 34.
