CC BY
11
УДК 616.34-008.87-06:[616-008.9-056.257+616.379-008.64 DOI: http://doi.org/10.30978/CEES-2019-2-37
Частота и особенности кишечного дисбиоза у больных ожирением и сахарным диабетом 2 типа
С. М. Ткач, Т. Ю. Юзвенко
Украинский научно-практический центр эндокринной хирургии, трансплантации эндокринных органов и тканей МЗ Украины, Киев
В настоящее время установлено, что немаловажную роль в патогенезе ожирения и сахарного диабета (СД) 2 типа играют различные нарушения кишечной микробиоты (КМ), состоящей из 2000— 4000 различных видов. Из них 80 % не культивировано и может быть определено только молеку-лярно-генетическими методами [2]. Среди 10 ос -новных бактериальных филотипов, обнаруженных в кишечнике, преобладают грамположительные Firmicutes (наиболее распространенный филотип) и грамотрицательные Bacteroidetes, на которые приходится более 90 % бактерий, в меньшем количестве представлены Actinobacteria и Proteobacteria [1, 2, 17].
Установленные существенные различия состава КМ у здоровых индивидуумов, пациентов с ожирением и больных СД позволили предположить, что кишечный дисбиоз может способствовать развитию как ожирения, так и СД 2 типа и его последствий. Тем не менее вопрос относительно того, являются ли эти изменения КМ причиной или следствием ожирения и СД 2 типа, пока открыт. Также не понятно, являются эти изменения состава КМ первичными или вторичными по отношению к нарушениям гастроинтестинальной моторики и избыточному бактериальному росту (ИБР) в тонкой кишке, часто наблюдаемым при СД 2 типа [5, 9, 22].
Несмотря на данные о нарушении количественного и качественного состава КМ у больных ожирением и СД 2 типа, вопрос патогенетически обоснованной коррекции кишечного дисбиоза у данного контингента больных все еще открыт. Учитывая многогранные функциональные особенности КМ, нами проведено сравнительное изучение количественного и качественного состава КМ, частоты и особенностей кишечного дисбиоза и синдрома избыточного бактериального роста (СИБР) в тонкой кишке у больных ожирением и СД 2 типа различной степени тяжести.
Цель работы — изучение частоты и особенностей кишечного дисбиоза, а также синдрома избыточного бактериального роста у больных ожирением и сахарным диабетом 2 типа различной степени тяжести.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Обследовано 97 пациентов, из них 33 с ожирением (ИМТ свыше 30), составивших 1 группу, и 64 пациента с СД 2 типа (29 мужчин и 35 женщин) в возрасте от 30 до 72 лет (средний возраст — 47,3 года ± 8,9 года), составивших 2 группу, а также 30 здоровых добровольцев (группа контроля). У 23 больных было ожирение 2 степени (ИМТ — 37,1 ± 2,3). В зависимости от тяжести течения СД выделено 3 подгруппы. Первую подгруппу 2А
Ткач Серий Михайлович, д. мед. н., проф. 01021, м. Ки'Гв, Кловський узвв, 13-А; Юзвенко Тетяна Юрй'вна, д. мед. н., ст. наук. швр., заст. директора з науковоТ' робота
Характеристика больных
Базовые характеристики Ожирение (n = 33) СД (n = 64) Контрольная группа (n = 30)
2А (n = 22) 2Б (n = 22) 2В (n = 20)
Пол (муж/жен) 16/17 10/12 12/10 7/13 10/20
Возраст, годы 48,2 ± 8,8 47,1 ± 12,1 49,4 ± 11,3 42,3 ± 10,4 43,2 ± 15,2
Длительность заболевания, годы 6,7 ± 1,6 3,4 ± 0,9 6,8 ± 2,5 10,1 ± 3,9 —
НЬА1с, % 5,5 ± 0,9 6,8 ± 0,8 8,1 ± 1,4 11,2 ± 2,0 4,9 ± 0,8
Наличие ангиопатии 1 (3 %) 1 (4,5 %) 19 (86,4 %) 20 (100 %) —
Курение 16 (48,5 %) 10 (45,5 %) 12 (54,5 %) 6 (30 %) 13 (43,3 %)
Индекс массы тела (ИМТ) 37,1 ± 2,3 27,9 ± 2,8 32,5 ± 2,9 34,1 ± 3,1 25,1 ± 2,0
(22 пациента) составили больные с легким течением СД, вторую — 2Б (22 пациента) — больные с СД средней тяжести, третью — 2В (20 больных) — с тяжелым течением СД (табл. 1). Тяжесть течения СД устанавливали на основании клинико-лабора-торных данных. Кроме того, в зависимости от уровня гликированного гемоглобина (HbAlc) выделяли группы с компенсацией, субкомпенсацией и декомпенсацией СД.
У всех больных на основании результатов бактериологического исследования кала оценивали количественный и качественный состав микробиоценоза толстой кишки по Эпштейн-Литвак Р. В. и Вильшанской Ф. Л. При этом определяли содержание основных представителей облигатной микрофлоры (бифидо- и лактобактерии, кишечные палочки с неизмененными биологическими свойствами, фекальные стрептококки), а также изучали спектр условно-патогенных микроорганизмов (УПМ) и различных видов грибов Candida. Диагностика дисбиоза кишечника проведена согласно Отраслевому стандарту «Дисбактериоз кишечника. Протокол ведения больных» (ОСТ 91500.11.0004-2003: утвержден приказом от 09.06.2003 МЗ № 231). При этом в фекалиях количественно определяли содержание бифидобакте-рий, лактобацилл, энтеробактерий и их гемолитических вариантов, «пара кишечных» (лак то зоде -фицитных) палочек, протея, энтерококка, золотистого стафилококка, синегнойной палочки, кандид. Согласно классификации выделяли 4 степени кишечного дисбиоза.
Микробный состав на уровне основных микробных филотипов проводили путем идентификации общего количества бактериальной ДНК, а ДНК Fir-
тсМез, БасТегоШеТез и ЛсЛтоЬасЛвпа определяли с помощью количественной ПЦР в режиме реального времени ^Т-РСР), используя ген-нацеленные прай-меры [10].
Состояние микробиоты тонкой кишки определяли косвенно по наличию избыточного бактериального роста (ИБР) в тонкой кишке, диагностируемого при помощи Н2-лактулозного дыхательного теста (Н2-ЛДТ). Для этого образцы выдыхаемого воздуха собирали перед приемом 10 г лак-тулозы в 250 мл воды и после ее приема с интервалами в 15 мин в течение 2 ч. измеряли Н2 в выдыхаемом воздухе на газоанализаторе (Ьас1о-fan 2, НБИегСтЬХ, Германия), результаты оценивали в частях на миллион (ррт). Положительными результатами считали уровень Н2 в выдыхаемом воздухе более 20 ррт при наличии двойного пика уровней водорода, ранее увеличение (в пределах 90 мин) более 20 ррт или устойчивый рост более чем на 12 ррт по сравнению с исходным уровнем водорода в течение первых 40—60 мин [5].
Для анализа результатов исследования использовали методы вариационной статистики с расчетом частотных характеристик исследуемых показателей, средних величин (средней арифметической и средней ошибки соответствующего показателя) и оценкой их вариабельности. Для оценки статистической значимости разницы между группами использовали корреляционный анализ с вычислением коэффициента линейной корреляции Пирсона (г). Статистическую обработку всех параметров проводили при помощи пакета статистических программ Б1а1м51:ка 7.0.
Примечание. * Разница статистически достоверна относительно контрольной группы (р < 0,05).
Частота и степень выраженности кишечного дисбиоза у больных
Степень дисбиоза Ожирение (n = 33) СД (n = 64) Контрольная группа
2А (n = 22) 2В (n = 22) 2С (n = 20)
1-я (n = 35) 14 (50 %) 8 (44,4 %) 3 (13,6 %)* — 12 (40 %)
2-я (n = 65) 10 (35,7 %) 8 (44,4 %) 12 (54,5 %)* 12 (60 %)* —
3-я (n = 27) 4 (14,3 %) 2 (11,1 %) 7 (31,8 %)* 8 (40 %)* —
Всего 28 (84,8 %) 18 (81,8 %) 22 (100 %)* 20 (100 %)* 12 (40 %)**
Примечание. * Между группами 2Б и 2В и группами 1 и 2А р < 0,05; ** между контрольной и другими группами р < 0,05.
Таблица 3
Частота высевания и количество (М ± т, 1д КУО/г) разных видов КМ у больных, %
Микроорганизмы 1-я группа (n = 33) 2-я группа (n = 64) Контрольная группа (n = 30) '
% lg КУО/г % lg КУО/г % lg КУО/г
E. coli 93,9 5,7 ± 0,3* 95,3 5,7 ± 0,2* 100 8,0 ± 0,6
E. coli с измененными ферментативними свойствами 21,2 6,1 ± 0,4* 21,9 6,0 ± 0,4* 6,7 4,5 ± 0,4
E. coli лактозо (-) 12,1 7,1 ± 0,3* 12,5 7,2 ± 0,3* 7,5 3,0 ± 0,4
E. coli (гем+) 24,2 6,8 ± 0,2 25,0 7,0 ± 0,2 — —
Klebsiella spp. 30,3 6,9 ± 0,7* 34,4 7,2 ± 0,6* 10 4,0 ± 0,2
Citrobacter spp. 9,1 7,0 ± 0,3* 9,4 7,2 ± 0,2* 4 3,0 ± 0,2
Proteus spp. 15,2 6,7 ± 0,3 15,6 6,8 ± 0,4 — —
Enterobacter spp. 21,2 6,5 ± 0,4* 21,9 6,7 ± 0,3* 6,7 3,0 ± 0,2
S. aureus 33,3 5,2 ± 0,3* 34,4 5,03 ± 0,2* 6,7 3,0 ± 0,4
S. epidermidis (гем +) 33,3 5,2 ± 0,3* 32,8 5,1 ± 0,4* 3,3 3,0 ± 0,5
S. epidermidis (гем -) 12,1 3,1 ± 0,5 12,5 3,0 ± 0,5 23,3 3,3 ± 0,3
S. saprophyticus 9,1 3,2 ± 0,3 10,9 3,1 ± 0,2 26,7 3,4 ± 0,4
S. faecalis 12,1 4,5 ± 0,3* 12,5 4,8 ± 0,3* 70 6,1 ± 0,3
Грибы рода Candida 42,4 5,9 ± 0,4* 48,4 6,01 ± 0,4* 13,3 3,1 ± 0,2
Biphidobacterium spp. 87,8 6,8 ± 0,5* 81,3 6,2 ± 0,4* 100 10,2 ± 0,3
Lactobacillus spp. 75,8 6,1 ± 0,3* 71,9 5,8 ± 0,2* 100 8,0 ± 0,4
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
У большинства пациентов с ожирением и СД 2 типа зарегистрированы изменения качественного и количественного состава микрофлоры кишечника, которые зависели от ИМТ, а также степени тяжести ЦД (табл. 2).
Кишечный дисбиоз различной выраженности выявлен у 28 (84,8 %) больных ожирением и 60 больных СД (93,8 %), что достоверно превышало его частоту в контрольной группе (40 %). Тяжесть кишечного дисбиоза коррелировала с
наличием ожирения и тяжестью СД. Так, частота кишечного дисбиоза любой степени у пациентов с ожирением и легким течением СД достоверно не отличалась, хотя была достоверно выше, чем в контрольной группе. Кишечный дисбиоз 2-й и 3-й степени у больных со среднетяжелым и тяжелым течением СД фиксировали достоверно чаще, чем у больных с легким течением СД и ожирением без СД.
Качественный анализ КМ показал более высокую частоту высевания из фекалий больных
Содержание основных филотипов микроорганизмов у здоровых, пациентов с ожирением и больных СД 2 типа различной степени тяжести, %
Микробный филотип Контроль Больные ожирением Больные СД р
Легкое течение Средней тяжести Тяжелое течение
Firmicutes 35 (22—37) 46 (30—58) 34 (30—45) 50 (35—58) 54 (38—58) 0,010
Bacteroidetes 47 (35—54) 39 (23—45) 40 (32 44) 36 (27—45) 31 (23—36) 0,018
Отношение F/B 0,7 (0,6—0,7) 1,2 (0,7—2,2) 0,85 (0,7—1,0) 1,3 (0,7—2,0) 1,7 (1,1—2,2) 0,005
Actinobacteria 5 (3—7) 6 (4—11) 6 (4—8) 6 (3,5—8) 6 (4—11) 0,707
Примечание. Представлены медианы и межквартильные интервалы.
ожирением и СД 2 типа по сравнению с контрольной группой различных видов стафилококков с патогенными свойствами (S. aureus и S. epidermidis (гем+), а также E. coli (гем +), лактозо-негативной E. coli, Klebsiella spp., Proteus spp. и Enterobacter spp.). Частота высевания грибов Candida из кишечника 48,4—42,4 % (табл. 3).
Бактериологическое исследование испражнений кишечника здоровых людей свидетельствует о низкой частоте выявления условно-патогенных энтеро-бактерий и стафилококков. Enterobacter spp. высевался у 2 (6,7 %) обследованных, E. coli с измененными ферментативными свойствами — у 2 (6,7 %), Klebsiella spp. — у 3 (10 %). Proteus spp. и E. coli (гем +) у здоровых людей не регистрировали. S. aureus высевался у 2 (6,7 %), а S. epidermidis (гем +) — у 1 (3,3 %) обследованных. Количественный уровень обсеме-ненности кишечника условно-патогенными энтеро-бактериями в контрольной группе составлял lg (3,0 ± 0,2) КОЕ/г. Стафилококки с патогенными свойствами высевали также в малом количестве — (3,0 ± 0,4) КОЕ/г. Грибы рода Candida контаминовали кишечник здоровых людей только в 4 случаях (13,3 %) в низкой концентрациии lg (3,1 ± 0,2) КОЕ/г и были представлены только грибами Candida albi-cans. Качественный анализ показателей биоценоза кишечника у здоровых людей свидетельствует о высокой частоте высева из испражнений нормальной микрофлоры. Так, Lactobacillus spp. и Biphi-dobacterium обнаружены у 100% обследованных в значительных концентрациях (Biphidobacterium spp. — lg (10,2 ± 0,3) КОЕ/г, Lactobacillus spp. — lg (8,0 ± 0,4) КУО/г.
У большинства пациентов выявлено существенное уменьшение количества микрофлоры: Biphido-bacterium spp. — у 29 (87,8 %), Lactobacillus spp. — у
25 (75,8 %), в то время как в контрольной группе они были у всех. Количественные показатели высева из испражнений Lactobacillus spp. составляли lg (6,1 ± 0,3) КОЕ/г (р < 0,05), Biphidobacterium spp. — lg (6,8 ± 0,5) КОЕ/г (р < 0,05). Данные показатели статистически достоверно отличались от полученных при обследовании группы контроля. Не достигала нормы и концентрация S. faecalis — lg (4,5 ± 0,3) КОЕ/г (р < 0,05). Изучение количественного уровня условно-патогенной микрофлоры свидетельствует об активной контаминации кишечника, прежде всего различными видами Enterobacterspp. у данного контингента. Концентрация этих микроорганизмов существенно превышала показатели нормы и находилась на уровне lg (6,5 ± 0,4) КОЕ/г (р < 0,05).
У больных СД 2 типа (2-я группа) также выявлено существенное снижение количественного уровня Biphidobacterium spp. (81,3 %) и Lactobacillus spp. (71,9 %), а также повышение количественных показателей поражения кишечника условно-патогенными грамположительными кокками: S. aureus — lg (5,03 ± 0,2) КОЕ/г, S. epidermidis (гем +) — lg (5, 1 ± 0,4) КОЕ/г (р < 0,05). Концентрация грибов рода Candida превышала показатели здоровых людей и составляла lg (6,01 ± 0,4) КОЕ/г (р < 0,05). Отрицательное значение имело повышение уровня высева эшерихий с измененными биологическими свойствами: (E. coli (гем +) — lg (7,0 ± 0,2) КОЕ/г, E. coli лактозонегативные — lg (7,2 ± 0,3) КОЕ/г (р < 0,05).
Таким образом, выявлены значительные нарушения микробиоценоза кишечника в группах больных СД 2 типа и ожирением.
Также изучено содержание основных филотипов КМ у больных ожирением и СД 2 типа при различной тяжести его течения. Для этого у всех больных определяли микробный состав на уровне основного микроб-
ного филотипа путем идентификации ДНК Firmicutes, Bacteroidetes и Actinobacteria при помощи количественной ПЦР в режиме реального времени, с использованием ген-нацеленные праймеры (табл. 4).
Установлено, что относительное содержание основных микробных филотипов существенно отличалось у здоровых добровольцев по сравнению с больными ожирением и СД, а также при разных степенях тяжести СД. Так, содержаниие Firmicutes у больных ожирением и СД было достоверно выше, а уровень Bacteroidetes достоверно меньше по сравнению с нормой. По мере утяжеления течения СД содержание Firmicutes также достоверно увеличивалось, а Bacteroidetes — снижалось, соответственно увеличивалось и соотношение F/B. Относительное количество Actinobacteria было небольшим (5—6 %) и сопоставимым во всех группах.
По результатам Н2-ЛДТ ИБР был зафиксирован у 10 (30,3 %) больных ожирением, 29 (45,3 %) СД и 2 (6,6 %) субъектов из группы контроля, при этом средние показатели концентрации Н2 у больных СД были достоверно выше, чем в группе контроля (26,6 ± 2,9 и 13,5 ± 1,2; р < 0,05). СИБР достоверно чаще отмечался у больных с анамнезом СД более 10 лет, с декомпенсацией СД и диабетической автономной нейропатией.
Наши данные согласуются с результатами других исследований. В частности, Cani и соавт. показали, что снижение разнообразия грамположительных бутират-продуцирующих анаэробных бактерий ассоциируется с эндотоксемией, хроническим воспалением и развитием инсулинорезистентности у мышей [6, 7]. Karlsson F. и соавт. и Qin J. и соавт. независимо друг от друга обнаружили снижение разнообразия бутират-продуцирующих бактерий (Rose-buria и Faecalibacterium prausnitzii) в КМ пациентов с СД 2 типа по сравнению со здоровыми [13, 15]. Кроме того, увеличение фекальной концентрации Lactobacillus gasseri и Streptococcus mutans, обитающих в проксимальных отделах кишечника, так же как и Escherichiacoli, были предикторами развития инсулинорезистентности у женщин с ожирением в постменопаузу [1]. При сравнении филотипов КМ у диабетиков и недиабетиков с помощью ПЦР в реальном времени выявлены увеличение количества Betaproteobacteria и снижение количества Firmicutes (Clostridia), Bifidobacterium и Bacteroides vulgatus, Akkermansia muciniphila, Faecalibacterium prausnitzii и Bacteroides у предиабетиков по сравнению с больными СД [3, 4, 11, 12, 14, 16, 20, 21].
Каким образом изменения КМ влияют на метаболизм и способствуют развитию и прогрессированию СД, до конца еще не ясно. Предполагают, что КМ может провоцировать хроническое низкоинтенсивное системное воспаление и воспаление жировой ткани, способствующие развитию инсулинорезистентности и СД 2 типа. Эта гипотеза подтверждается выявлением липополисахаридов грамнегативных бактерий в крови пациентов с метаболическим синдромом и СД 2 типа [3, 4]. Липополисахариды, продуцируемые в кишечнике при лизисе грамнегативных бактерий, активизируют провоспалительные цитокины, которые приводят к развитию инсулинорезистентности и СД 2 типа как у мышей, так и людей. Колонизация кишечника «стерильных» мышей бактерией E. coliспо-собствовала накоплению макрофагов и повышению регуляции провоспалительных цитокинов, что проявлялось раз витием вялотекущего воспаления. Ме -ханизм, путем которого липополисахариды перемещаются в плазму крови, может быть как непрямым (за счет транспорта пищевых хиломикронов), так и прямым (за счет непосредственной «утечки» вследствие снижения барьерной функции кишечника). Таким образом, изменения состава КМ могут влиять на метаболизм организма-хозяина посредством нарушения кишечного барьера и эндотоксемии [6—8, 18].
ВЫВОДЫ
Исследования последних лет показали, что состав кишечной микробиоты играет определенную роль в регуляции углеводного обмена, а кишечный дисбиоз может выступать как существенный фактор риска развития ожирения, инсулинорезистентности и сахарного диабета 2 типа. Можно сделать вывод о том, что определенные нарушения состава кишечной микробиоты, в частности снижение общего количества Bacteroidetes, повышение уровня Firmicutes и увеличение соотношения F/B, могут играть патогенетическую роль не только в развитии сахарного диабета 2 типа, но и способствовать ухудшению его течения и компенсации. У больных ожирением зафиксированы снижениеуровней Biphidobacterium spp. и Lactobacillus spp. (соответственно 87,8 и 75,8 % больных), а также активная контаминация кишечника различными видами Enterobacter spp. У больных сахарным диабетом 2 типа также существенно снижено количество Biphidobacterium spp. (81,3 % больных) и Lactobacillus spp. (71,9 %), а также повышены количественные показатели поражения ки шеч ника условно-патогенными грамположитель ны ми кокками,
такими как S. aureus и S. Epidermidis, грибами рода Candida и эшерихиями с изменен ными биологическими свойствами, такими как E. coli (гем +) и лакто-зонегативные. У многих больных ожирением (30,3 %) и сахарным диабетом 2 типа (45,3 %) результаты Н2-ЛДТ были положительными, что указывало на сопутствующий СИБР, который чаще отмечался при длительном течении сахарного диабета 2 типа, его суб- и декомпенсации, а также при диабетической автономной нейропатии. Таким образом, можно сделать вывод, что при ведении больных с ожирением и сахарным диабетом 2 типа необходимо изучать особенности кишечного дисбиоза и наличие СИБР, а также эффективность различных методов модификации кишечной микробиоты (применение пре-и пробиотиков, эубиотиков, трансплантация кишечной микробиоты).
Проведение данного исследования соответствует общим положениям Хельсинкской декларации и одобрен локальной этической комиссией Научно-практического центра эндокринной хирургии, трансплантации эндокринных органов и тканей МЗ Украины. Все больные, задействованные в исследовании, дали информированное согласие на его проведение. Конфликт интересов отсутствует. Участие авторов: набор клинического материала, написание статьи — С. М. Ткач; статистическая обработка материала, редактирование статьи — Т. Ю. Юзвенко
ЛИТЕРАТУРА/REFERENCES
1. Amar J, Serino M, Lange C. Involvement of tissue bacteria in the onset ofdiabetes in humans: evidence for a concept. Diabetologia. 2011;54:3055-61.
2. Arumugam M, Raes J, Pelletier E. et al. MetaHIT Consortium. Enterotypes of the human gut microbiome. Nature 2011;473:174-180.
3. Baothman OA, Zamzami M, Taher I. et al. The role of gut mic-robiota in the development of obesity and diabetes. Lipids Health Dis. 2016;15:108. doi: 10.1186/s12944-016-0278-4.
4. Bouter K, van Raalte D, Groen A, Nieuwdorp M. Role of the Gut Microbiome in the Pathogenesis of Obesity and Obesity-Related Metabolic Dysfunction. Gastroenterology. 2017;152:1671-8.
5. Bures J, Cyrany J, Kohoutova D. et al. Small intestinal bacterial overgrowth syndrome. World J. Gastroenterol. 2010;16: -2978-90.
6. Cani PD. et al. Metabolic endotoxemia initiates obesity and insulin resistance. Diabetes. 2007;56:1761-72.
7. Cani PD, Everard A, Duparc T. Gut microbiota, entero-endocrine functions and metabolism. Current opinion in pharmacology. 2013 Dec;13:935-40.
8. Cani PD, Osto M, Geurts L, Everard A. Involvement of gut microbiota in the development of low-grade inflammation and type 2 diabetes associated with obesity. Gut microbes. 2012 Jul 1;3.
9. Cuoco L, Montalto M, Jorizzo RA, Santarelli L, Arancio F, Cammarota G, Gasbarrini G. Eradication of small intestinal bacterial overgrowth and oro-cecal transit in diabetics. Hepatogastroenterology. 2002;49:1582-6.
10. De Gregoris TB, Aldred N, Clare AS, Burgess JG. Improvement of phylum- and class-specific primers for realtime PCR quantification of bacterial taxa. J. Microbiol. Meth. 2011;86:351-6.
11. Everard A, Cani PD. Diabetes, obesity and gut microbiota. Best practice & research Clinical. gastroenterology. 2013 Feb;27:73-83.
12. Hartstra A, Bouter K, Backhed F, Nieuwdorp M. Insights Into the Role of the Microbiome in Obesity and Type 2 Diabetes. Diabetes Care. 2015;38:159-65.
13. Karlsson FH. et al. Gut metagenome in European women with normal, impaired and diabetic glucose control. Nature. 2013;498:99-103.
14. Kootte RS, Vrieze A, Holleman F. et al. The therapeutic potential of manipulating gut microbiota in obesity and type 2 diabetes mellitus. Diabetes Obes Metab. 2012;14:112- 20.
15. Qin J. et al. A metagenome-wide association study of gut microbiota in type 2 diabetes. Nature. 2012; 490:55-60.
16. Larsen N, Vogensen FK, van den Berg FW. Gut microbiota in humanadults with type 2 diabetes differs from non-diabetic adults. PLoS One. 2010;5:e9085.
17. Musso G, Gambino R, Cassader M. Obesity, diabetes, and gut microbiota: the hygiene hypothesis expanded? Diabetes Care. 2010;33:2277-84.
18. Pussinen PJ, Havulinna AS, Lehto M, Sundvall J, Salo-maa V. Endotoxemiais associated with an increased risk of incident diabetes. Diabetes Care. 2011;34:392-7.
19. Saad RJ, Chey WD. Breath teststing for small intestinal bacterial overgrowth. Clinical Gastroenterology and Hepatology. 2014;12:1964-72.
20. Wu X, Ma C, Han L. Molecular characterisation of the faecal microbiotain patients with type II diabetes. Curr Microbiol. 2010;61:69-78.
21. Zhang X, Shen D, Fang Z. Human gut microbiota changes reveal theprogression of glucose intolerance. PLoS One. 2013;8:71-108.
22. Zietz B, Lock G, Straub RH, Braun B, Scholmerich J, Palitzsch KD. Small-bowel bacterial overgrowth
in diabetic subjects is associated with cardiovascular autonomic neuropathy. DiabetesCare. 2000;23:1200-1.
РЕЗЮМЕ
Частота и особенности кишечного дисбиоза у больных ожирением и сахарным диабетом 2 типа
С. М. Ткач, Т. Ю. Юзвенко
Украинский научно-практический центр эндокринной хирургии, трансплантации эндокринных органов и тканей МЗ Украины, Киев
Актуальность темы. Установлена существенная разница в составе кишечной микробиоты (КМ) здоровых людей, пациентов с ожирением и больных сахарным диабетом (СД), что позволяет предположить, что кишечный дисбиоз может играть значительную роль в развитии как ожирения, так и СД 2 типа, его осложнений и последствий. Тем не менее вопрос о том, являются ли эти изменения КМ причиной или следствием ожирения и СД, пока еще остается открытым.
Цель работы — изучение частоты и особенностей кишечного дисбиоза, а также синдрома избыточного бактериального роста (СИБР) у больных ожирением и СД 2 типа различной степени тяжести.
Материалы и методы. Обследовано 97 пациентов, из них 33 больных ожирением (1-я группа), 64 пациента с СД 2 типа (2-я группа) в возрасте от 30 до 72 лет, а также 30 здоровых людей, составивших контрольную группу (3-я группа). У всех больных на основании данных бактериологического исследования кала оценивали количественный и качественный состав КМ толстой кишки по Эпштейн-Литвак Р. В. и Вильшанской Ф. Л. При этом в кале изучали количественное содержание бифидобакте-рий, лактобацилл, энтеробактерий, протея, стафилококка, кандид и т. п. и выделяли 4 степени кишечного дисбиоза. Микробный состав на уровне основных микробных филотипов изучали путем идентификации общего количества ДНК, а ДНК Firmicutes, Bacteroidetes и Actinobacteria — с помощью количественной РНК в режиме реального времени. Состав КМ тонкой кишки определяли косвенно по наличию СИБР, диагностируемого с помощью Н2-лактулозного дыхательного теста.
Результаты и обсуждение. У большинства больных ожирением и СД 2 типа зарегистрированы
изменения количественного и качественного состава КС, они зависели от индекса массы тела и степени тяжести СД. Так, кишечный дисбиоз различной степени был обнаружен у 84,8 % больных ожирением и 93,8 % больных СД, что достоверно превышало его частоту в контрольной группе (40 %). Тяжесть кишечного дисбиоза коррелировала с наличием ожирения и степенью тяжести СД. Так, кишечный дисбиоз 2 и 3 степени у больных СД средней тяжести и тяжелым фиксировали значительно чаще, чем у больных СД легкой степени и ожирением без СД. Относительное содержание основных микробных филотипов существенно отличалось у здоровых людей по сравнению с больными ожирением и СД, а также при разной степени тяжести СД. Так, содержание Firmicutes у больных ожирением и СД было достоверно выше, а содержание Bacteroidetes — достоверно ниже по сравнению с нормой. По мере увеличения степени тяжести СД количество Firmicutes также достоверно возрастало, а содержание Bacteroidetes— достоверно снижалось. СИБР был зафиксирован в 30,3 % больных ожирением, 45,3 % больных СД и 6,6 % здоровых лиц. СИБР достоверно чаще фиксировали при анамнезе СД более 10 лет, декомпенсации СД и наличии автономной диабетической нейропатии.
Выводы. Нарушения состава КМ, в частности увеличение содержания Firmicutes и уменьшение содержания Bacteroidetes, могут играть патогенетическую роль не только в развитии СД, но и способствовать ухудшению его компенсации и течения. У многих больных ожирением и СД имеет место кишечный дисбиоз и СИБР, что также может способствовать суб- и декомпенсации СД и развитию автономной диабетической нейропатии.
Ключевые слова: кишечная микробиота, Firmi-cutes, Bacteroidetes, ожирение, сахарный диабет 2 типа, синдром избыточного бактериального роста.
РЕЗЮМЕ
Частота та особливосп кишкового дисбюзу у хворих на ожиршня та цукровий д1абет 2 типу С. М. Ткач, Т. Ю. Юзвенко
УкраУнський науково-практичний центр ендокринноУ х/рург/У, трансплантац/У ендокринних орган/в / тканин МОЗ УкраУни, КиУв
Актуальшсть теми. Встановлена ¡стотна рвниця у склад¡ кишковоТ мкробюти (КМ) у здорових оаб,
пац\ент\в з ожир\нням та цукровим д\абетом (ЦД), що дае змогу припустити, що кишковий дисб\оз може в\д\гравати значну роль у розвитку як ожир\н-ня, так \ ЦД 2 типу, його ускладнень та насл\дк\в. Однак питання щодо того, чи е ц\ зм\ни КМ причиною або насл\дком ожиршня та ЦД, поки що залиша-еться в\дкритим.
Мета роботи — вивчення частоти та особли-востей кишкового дисб\озу, а також синдрому надлишкового бактер\ального росту (СНБР) у хво-рих на ожиршня та ЦД 2 типу р\зного ступеня тяжкост\.
Матер1али та методи. Обстежено 97 пац\ент\в, з них 33 хворих на ожиршня (1-ша група), 64 пац\енти з ЦД 2 типу (2-га група) у в\ц\ в\д 30 до 72 рок\в, а також 30 здорових людей, що склали контрольну групу (3-тя група). У вс\х хворих на п\дстав\ бактер\о-лог\чного досл\дження калу оц\нювали к\льк\сний та як\сний склад КМ товстоТ кишки за Епштейн-Лит-вак Р. В. та В\льшанською Ф. Л. При цьому у кал\ вивча-ли к\льк\сний вм\ст б\ф\добактер\й, лактобацил, енте-робактер\й, протея, стаф\лококу, кандид тощо та вид\ляли 4 ступен\ кишечного дисб\озу. М\кробний склад на р1вн1 основних м\кробних ф\лотип\в вивчали шляхом ¡дентиф\кац\Т загальноТ к\лькост\ ДНК, а ДНК Т1гткиТв$, БаавгоШеХвв та АсИпоЬаавпа — за до-помогою к\льк\сноТ РНК у режим\ реального часу. Склад КМ тонкоТ кишки визначали опосередковано за наявн\стю СНБР, який д\агностували за допомогою Н2-лактулозного дихального тесту.
Результати та обговорення. У б\льшост\ хворих на ожир\ння та ЦД 2 типу зареестровано зм\ни к\ль-к\сного та як\сного складу КМ, що залежали в\д ¡ндексу маси т\ла та ступеня тяжкост\ ЦД. Так, кишеч-ний дисб\оз р\зного ступеня був виявлений у 84,8 % хворих на ожир\ння та 93,8 % хворих на ЦД, що достов\рно перевищувало його частоту у контрольна груп\ (40 %). Тяжк\сть кишечного дисб\озу корелювала з наявн\стю ожир\ння та ступенем тяж-кост\ ЦД. Так, кишечний дисб\оз 2 та 3 ступеня у хворих на ЦД середньоТ тяжкост\ та тяжкий ф\ксува-ли значно част\ше, н\ж у хворих на ЦД легкого ступеня та ожир\нням без ЦД. В\дносний вм\ст основних м\кробних ф\лотип\в ¡стотно в\др\знявся у здорових людей пор\вняно з хворими на ожир\ння та ЦД, а також при р\зному ступен\ тяжкост\ ЦД. Так, вм\ст ПгтсМвз у хворих на ожир\ння та ЦД був достов\р-но вищим, а вм\ст БаавгоШеХвв — достов\рно ниж-чим пор\вняно з нормою. По м\р\ зб\льшення ступеня тяжкост\ ЦД вм\ст ПгтсМвз також достов\рно
збшьшувався, а вмкт Bacteroidetes достов1рно зни-жувався. СНБР було заф^совано у 30,3 % хворих на ожиршня, 45,3 % хворих на ЦД та 6,6 % здорових оаб. СНБР достов1рно часпше фксували при анамнез! ЦД бшьше 10 рок1в, декомпенсацГГ ЦД та наяв-ност! автономно!' д1абетичноТ нейропатп.
Висновки. Порушення складу КМ, зокрема збтьшення вм1сту Firmicutes та зменшення вмкту Bacteroidetes, можуть в1д1гравати патогенетичну роль не ттьки у розвитку ЦД, а й сприяти попр-шенню його компенсацГ'' та переб1гу. У багатьох хворих на ожиршня та ЦД мае мкце кишковий дисбюз та СНБР, що також може сприяти суб- та декомпенсацГ'' ЦД та розвитку автономно!' д1абе-тично!' нейропатГ'.
Ключов1 слова: кишкова мкробюта, Firmicutes, Bacteroidetes, ожир1ння, цукровий д1абет 2 типу, синдром надлишкового бактер1ального росту.
SUMMARY Frequency and features of gut dysbiosisin patients with obesity and diabetes mellitus type 2 S. M. Tkach, T. Yu. Yuzvenko
Ukrainian Scientific and Practical Center of Endocrine Surgery, Transplantation of Endocrine Organs and Tissues of the Ministry of Health Care of Ukraine, Kyiv
Background. A large difference in the composition of gut microbiota (GM) in healthy people, obese patients and patients with diabetes mellitus (DM) suggestsgut dysbiosis can have a significant role in the development of both obesity and type 2 diabetes and its complications and consequences. Nevertheless, the question of whether these changes in GM cause or result of obesity and diabetes is still open.
The aim study was to examine the prevalence and characteristics of gut dysbiosis, as well as small intestinal bacterial overgrowth syndrome (SIBO) in patients with obesity and type 2 diabetes of varying degrees of severity.
Material and methods. 97 patients were examined, of which 33 with obesity (1 group), 64 patients with type 2 diabetes (group 2) aged 30—72 years, and 30 healthy controls (group 3). In all patients, based on the bacteriological examination of the feces, the quantitative and qualitative composition of colon microbiotawas evaluated by Epstein-Litwak R. V. and Vilshansky O. F. method. At the same time, in the feces, the quantitative content of Bifidobacteria, Lactobacilli, Enterobacteria, Proteus, Staphylococci, Candida, etc.
were studied, with stratification ofdysbiosis on 4 degrees of severity. The microbial composition at the level of the main microbial phylotypes was studied by identifying the total amount of DNAs, with DNAs of Firmicutes, Bacteroidetes, and Actinobacteria were quantified based on RNA in real-timePCR. The composition of the small intestine microbiotawas determined indirectly by the presence of SIBO, diagnosed with the H2-lactulose breath test.
Results and discussion. In majority of patients with obesity and type 2 diabetes, changes in quantitative and qualitative composition of GM were noted, depending on body mass index and severity of diabetes. Thus, gut dysbiosis of varying degrees was found in 84.8 % of obese patients and 93.8 % of patients with diabetes, which is believed to exceed its frequency in the control group (40 %). The severity of gut dysbiosis correlated with the presence of obesity and the severity of diabetes. Thus, gut dysbiosis of the 2nd and 3rd degree in patients with moderate-to-severe diabetes was present more often than in patients with mild diabetes or obesity without diabetes. Relative content of the main microbial phylotypes significantly differs in healthy people compared with obese and diabetes
patients, as well as at varying degrees of severity of diabetes. Thus, Firmicutes content in obese and diabetic patients was significantly higher, and the Bacteroidetes content was significantly lower than normal. As the severity of diabetes increased, Firmicutes content also increased significantly, while the content of Bacteroidetessignificantly declined. SIBO was detected in 30.3% of obese patients, 45.3% of patients with diabetes and 6.6% of healthy individuals. SIBO were more likely to be detected with a history of diabetes for more than 10 years, decompensation of diabetes and the presence of autonomous diabetic neuropathy.
Conclusions. Abnormalities of GM, in particular, increase of Firmicutes and decline of Bactero idetes content, can have pathogenic role in the development of diabetes, and also contribute to worsening of its compensation and natural course. In many patients with obesity and DM, there is gut dysbiosis and SIBO which may also contribute to the sub-and decompensation of diabetes and the development of auto-nomic diabetic neuropathy.
Key words: gut microbiota, Firmicutes, Bacteroidetes, obesity, type 2 diabetes mellitus, bacterial overgrowth syndrome.
flama HadxodxeHHn do pedant 09.04.2019 p.
