CC BY
7ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МИКРОБНЫХ БИОПРЕПАРАТОВ ПРИ
ЛЕЧЕНИИ И ПРОФИЛАКТИКЕ ОЖИРЕНИЯ И СВЯЗАННОЙ С НИМ НЕИНФЕКЦИОННОЙ ПАТОЛОГИИ 1Элова Н.А., 2Амирсаидова Д.А.
^Институт микробиологии Академии Наук Республики Узбекистан https://doi.org/10.5281/zenodo. 8372399
Аннотация. Ожирение и расстройства, связанные с ожирением, представляют собой серьезную проблему общественного здравоохранения во всем мире. Помимо лекарственных препаратов для похудения, микробные препараты являются перспективными в качестве потенциальных профилактических и терапевтических средств против ожирения. показали многообещающие результаты в доклинических моделях ожирения и связанных с ним заболеваний. расстройства. Предлагаемые механизмы действия микробных препаратов включают модуляцию кишечной флоры и улучшение кишечной флоры, улучшение барьерной функции кишечника, уменьшение хронического вялотекущего воспаления и модуляция секреции кишечных пептидов.
Ключевые слова: индекс массы тела, микробиом; ожирение; хроническая эндотоксемия; лакто- и бифидобактерии; пробиотики нового поколения.
Annotatsiya. Semizlik va semirish bilan bog'liq kasalliklar butun dunyo bo'ylab sog'liqni saqlashning asosiy muammosidir. Og'irlikni yo'qotadigan dorilarga qo'shimcha ravishda, mikrobial preparatlar semirishga qarshi potentsial profilaktika va terapevtik vositalar sifatida istiqbolli. semizlik va u bilan bog'liq kasalliklarning preklinik modellarida istiqbolli natijalarni ko'rsatdi. buzilishlar. Mikrobialpreparatlarning tavsiya etilgan ta'sir mexanizmlari orasida ichak florasini modulyatsiya qilish va ichak florasini yaxshilash, ichakning to'siq funktsiyasini yaxshilash, surunkali indolent yallig'lanishni kamaytirish va ichak peptid sekretsiyasini modulyatsiya qilish kiradi.
Kalit so^zlar: tana vazni indeksi; ichak mikrobiomi; surunkali endotoksemiya; lakto- va bifidobakteriyalar; yangi avlod probiotiklari;
Abstract. Obesity and obesity-related disorders are a major public health problem worldwide. In addition to weight loss drugs, microbial drugs are promising as potentialpreventive and therapeutic agents against obesity. have shown promising results in preclinical models of obesity and related diseases. disorders. Proposed mechanisms of action of microbial preparations include modulation of intestinal flora and improvement of intestinal flora, improvement of intestinal barrier function, reduction of chronic indolent inflammation, and modulation of intestinal peptide secretion.
Keywords: body mass index, microbiome; obesity; chronic endotoxemia; lacto- and bifidobacteria; next generation probiotics.
Ожирение — заболевание, при котором в организме человека образуется избыток липидной массы. Причины ожирения не всегда являются следствием нездорового образа жизни, они могут быть генетически обусловленными, но чаще всего заболевание развивается на фоне неправильного подхода к питанию.
Количество людей с избыточным весом и пациентов с диагнозом ожирение растет с каждым годом. Особенно опасно ожирение в детском возрасте, т.к. провоцирует раннее развитие болезней сердечно-сосудистой системы, ортопедических проблем и
психологических расстройств. Кроме того, избыточный вес у детей напрямую влияет на социальную и психологическую адаптацию подрастающего поколения в обществе.
Вследствие ожирения возникают болезни сердца и сосудов (ишемия, инсульт, инфаркт и другие), трудности с усвоением глюкозы, в том числе диабет второго типа, остеоартрит, остеопороз и другие заболевания опорно-двигательной системы. Чрезмерное содержание в организме липидной ткани провоцирует возникновение онкопатологий, в частности раковых заболеваний печени, поджелудочной железы, желчного пузыря и др.
Причины ожирения. В зависимости от предпосылок развития заболевания и механизма возникновения выделяют первичное, вторичное и эндокринное ожирение:
1. Алиментарно-обменный тип заболевания развивается из-за высокого количества в рационе быстрых углеводов, сахаров, жиров животного происхождения. Данный тип заболевания связывают с гиподинамией, при этом он бывает обусловлен семейной предрасположенностью.
2. Симптоматический (гипоталамический, вторичный) тип. Возникает на фоне наследственных синдромов и церебральных поражений.
3. Эндокринный тип. Является следствием заболеваний желез внутренней секреции, таких как дефицит тиреоидных гормонов, гипогонадизм (недостаток тестостерона), синдром Иценко-Кушинга (избыток кортизола в коре головного мозга) и др [1; 2].
Известно, что при одинаковом потреблении пищи и режиме физических нагрузок отмечается разная восприимчивость к увеличению или снижению массы тела [3; 4]. Возможной причиной служит различная метаболическая активность микробиома человека, в том числе различный состав микрофлоры кишечника. Доказано влияние кишечной микрофлоры на развитие атеросклероза, ожирения, метаболического синдрома (МС), сахарного диабета (СД), неалкогольной жировой болезни печени (НАЖБП), синдрома раздраженного кишечника [5].
Микробиом представляет собой совокупность всех микроорганизмов, населяющих организм человека. Микроорганизмы находятся в тесной симбиотической связи с человеком, что подразумевает общность метаболических путей и реакций. Биомасса микробов, заселяющих кишечник человека, составляет примерно 5% от массы тела. Число генов кишечной микрофлоры в 100—150 раз превышает собственный геном человека [6]. Основными представителями кишечной микрофлоры являются бактерии типа Firmicutes (грамположительные бактерии), Bacteroidetes (грамотрицательные) и Actinobacteria (грамположительные). К Firmicutes, которые составляют 60% от всей микрофлоры, относятся классы бактерий Mycoplasma, Bacillus и Clostridium, Bacteroidetes и Actinobacteria — каждый тип по 10% от микрофлоры кишечника. В общей сложности в кишечнике насчитывается более 1000 различных видов микроорганизмов. Это своеобразная постоянно меняющаяся система, отдельный орган с множеством функций: формирование защитного барьера, участие в иммунных реакциях, регуляция водно-солевого обмена, поддержание гомеостаза, синтез витаминов, детоксикация ксенобиотиков, регуляция определенных генов, осуществление процессов пищеварения и др [6].
Современная модель патогенеза ожирения и ассоциированных заболеваний на фоне нарушений кишечного микробиома. Как известно, что при ожирении отмечается хроническое системное воспаление, которое связывают с секрецией провоспалительных
цитокинов (интерлейкины — ИЛ, С-реактивной белок, а-фактор некроза опухоли — а-ФНО и др.) из висцеральной жировой ткани. Нарушения в составе кишечной микрофлоры приводят к усилению эффекта системного воспаления. Хроническая эндотоксемия связана с увеличением концентрации бактериальных липополисахаридов (ЛПС), которые способствуют продукции провоспалительных цитокинов: ИЛ -1, ИЛ-6, а-ФНО. ЛПС связываются с рецепторами 4-го типа CD14 и Toll-like (TLR4) макрофагов, что приводит к выделению провоспалительных цитокинов из макрофагов. Провоспалительные цитокины способствуют снижению чувствительности к инсулину, усилению липогенеза в печени, воспалению с развитием стеатогепатита, инсулинорезистентности (ИР), воспалению в жировой ткани [7].
Хроническая эндотоксемия способствует развитию метаболических нарушений, в том числе ожирения, ИР, СД, НАЖБП. Выраженность эндотоксемии положительно коррелирует с уровнем инсулина натощак, глюкозы, общего ХС, триглицеридов (ТГ) у больных СД 2-го типа [8]. ЛПС через TLR4 нарушает функцию Р-клеток поджелудочной железы, способствует ИР через подавление зависимой от глюкозы секреции инсулина. Выявлено, что запуск неалкогольного стеатогепатита во многом связан с влиянием бактериального ЛПС на купферовские клетки печени [9].
Пробиотики — непатогенные для человека бактерии, обладающие антагонистической активностью в отношении патогенных и условно-патогенных бактерий, обеспечивающие восстановление нормальной микрофлоры. Пробиотики могут быть включены в состав различных пищевых продуктов, включая лекарственные препараты и пищевые добавки, оказывающие положительное влияние на функции микрофлоры. В качестве пробиотиков чаще всего используются штаммы лакто - и бифидобактерий, а также пивоваренные дрожжи и некоторые штаммы кишечной палочки. Высокая концентрация в кишечнике бифидо- и лактобактерий приводит к позитивным изменениям липогенеза в печени и отложения ТГ. Доказано, что бифидобактерии повышают активность 11111 -1 и пептида PYY, которые подавляют аппетит, снижают ИР. Кроме того, доказано, что стимуляция роста бифидобактерий на фоне приема пребиотиков стимулирует синтез ГПП -2 в L-клетках кишечника, тем самым усиливает выработку муцина и повышает барьерную функцию кишечных эпителиоцитов [11]. Продемонстрировано, что количество бифидобактерий у детей отрицательно коррелирует с риском развития ожирения в детстве. Низкий уровень бифидобактерий регистрируется у лиц с ожирением и СД 2-го типа по сравнению с пациентами с нормальной или пониженной массой тела. Доказано, что применений бифидобактерий снижает уровень инсулина и нарушенную толерантность к глюкозе [12]. Использование Lactobacillus rhamnosus PL60, вырабатывающих конъюгированную линолевую кислоту, у мышей с ожирением, индуцированным диетой, способствовало сокращению жировых депо. После 8 нед приема L. rhamnosus PL60 мыши теряли массу тела без изменений в потреблении энергии, причем снижение массы белой жировой ткани наблюдалось в основном за счет уменьшения количества адипоцитов, а не их размеров. Доказано, что применение Lactobacillus у мышей с СД приводило к снижению уровня глюкозы в крови, уменьшению ожирения, замедлению атеросклероза, уменьшению воспаления (снижение продукции T-лимфоцитов CD4+, интерферона-а и ИЛ-2) [13]. Штаммы Lactobacillus rhamnosus GG и Lactobacillus sakei NR28 при приеме в течение 3 нед также способствовали уменьшению ожирения, выраженности эндотоксемии [ 14].
Бактерии, выделенные из нормофолоры, Akkermansia muciniphila, Faecalibacterium prausnitzii, Anaerobutyricum hallii, Bacteroides uniformis, Bacteroides coprocola, Parabacteroides distasonis, Parabacteroides goldsteinii, Hafnia alvei, Odoribacter laneus и Christensenella minuta показали многообещающие результаты в доклинических моделях ожирения и расстройств, связанных с ожирением. Предлагаемые механизмы включают модуляцию кишечной флоры и уменьшение кишечного дисбактериоза, улучшение барьерной функции кишечника, уменьшение хронического вялотекущего воспаления и модуляцию секреции кишечных пептидов. Akkermansia muciniphila и Hafnia alvei уже применялись у пациентов с избыточным весом/ожирением с обнадеживающими результатами. Однако вопросы безопасности и строгие правила должны постоянно внедряться и обновляться. В этом обзоре мы стремимся изучить (1) современные знания о NGP; (2) их полезность при ожирении и расстройствах, связанных с ожирением; (3) их профиль безопасности; и (4) их терапевтический потенциал у людей с избыточным весом/ожирением.
В настоящий момент имеется множество данных, подтверждающих эффективность применения бактериальных препаратов в профилактике и лечении ожирения. Однако патогенетические звенья влияний состава бактериальных препаратов на развитие эндокринных заболеваний еще не до конца изучены. Многообещающие результаты научных исследований указывают на преимущества включения в схемы лечения пациентов с избыточной массой тела бактериальных препаратов на основе пробиотических бактерий.
REFERENCES
1. Hales CM, Carroll MD, Fryar CD, et al: Prevalence of obesity and severe obesity among adults: United States, 2017-2018. NCHS Data Brief, no 360. Hyattsville, MD: National Center for Health Statistics, 2020.
2. Tappy L. Metabolic consequences of overfeeding in humans. Curr Opin Clin Nutr Metab Care. 2004;7(6):623-62.
3. Бойцов С.А., Баланова Ю.А., Шальнова С.А., Деев А.Д., Артамонова Г.в., Гатагонова Т.М. и др. Артериальная гипертония среди лиц 25—64 лет: распространенность, осведомленность, лечение и контроль. По материалам исследования ЭССЕ. Кардиоваскулярная терапия и профилактика. 2014;13(4):4-14. doi:10.15829/1728-8800-2014-4-4-14.
4. Cani PD, Delzenne NM. Gut microflora as a target for energy and metab olic homeostasis//C urr Opin Clin Nutr Metab Care. 2007;10(6):729-734. doi:10.1097/MCO.0b013e3282efdebb
5. Xu J, Gordon JI. Inaugural Article: Honor thy symbionts. Proc Natl Acad Sci USA. 2003;100(18):10452-10459. doi:10.1073/pnas.1734063100
6. Leser TD. Better living through microbial action: the benefits of the mammalian gastrointestinal microbiota on the host. Environ Microbiol. 2009;11:2194-2206. doi:10.1111/j.1462-2920.2009.01941.
7. Драпкина О.М., Корнеева О.Н. Кишечная микробиота и ожирение. Патогенетические взаимосвязи и пути нормализации кишечной микрофлоры // Терапевтический архив 9, 2016. С. 135-142.
8. Драпкина О.М., Корнеева О.Н., Ивашкин В.Т. Микрофлора кишечника и ожирение. Российские медицинские вести. 2014;19 (2): 12-16. doi: http: //medlib.dp.gov.ua:8087/jirbis2/images/fond_publications/rossiyskie_medicinskie_vesti/rmv 214.pdf
9. Al-Attas O, Al-Daghri N, Al-Rubeaan K. Changes in endotoxin levels in T2 DM subjects on anti-diabetic therapies. Cardiovasc Diabet. 2009;8:20-29. doi:10.1186/1475-2840-8-20
10. Rodes L, Khan A, Paul A, Coussa-Charley M, Marinescu D, Tomaro-Duchesneau C et al. Effect of probiotics Lactobacillus and Bifidobacteriumon gut-derived lipopolysaccharides and inflammatory cytokines: an in vitro study using a human colonic microbiota model. J Microbiol Biotechnol. 2013;23:518-526. doi:10.4014/jmb.1205.05018.
11. Cani PD, Delzenne NM. The role of the gut microbiota in energy metabolism and metabolic disease. Curr Pharm Des. 2009;15:1546- 1558. doi:10.2174/138161209788168164
12. Tsukumo DM, Carvalho BM, Carvalho-Filho MA, Saad MJ. Translational research into gut microbiota: new horizons in obesity treatment. Arq Bras Endocrinol Metab. 2009;53(2):139-144. doi:10.1590/S0004-27302009000200004
13. Lee HY, Park JH, Seok SH et al. Human originated bacteria, Lactobacillus rhamnosus PL60, produce conjugated linoleic acid and show anti-obesity effects in diet-induced obese mice. Biochim Biophys Acta. 2006;1761(7):736-744. doi:10.1590/s0004-27302009000200004
14. Lee SJ, Bose S, Seo JG, Chung WS, Lim CY, Kim H. The effects of co-administration of probiotics with herbal medicine on obesity, metabolic endotoxemia and dysbiosis: A randomized doubleblind controlled clinical trial. Clin Nutr. 2014;33(6)973-81. doi:10.1016/j.clnu.2013.12.006.
15. Lee SJ, Bose S, Seo JG, Chung WS, Lim CY, Kim H. The effects of co-administration of probiotics with herbal medicine on obesity, metabolic endotoxemia and dysbiosis: A randomized doubleblind controlled clinical trial. Clin Nutr. 2014;33(6)973-81. doi:10.1016/j.clnu.2013.12.006.
16. Vallianou N.G., Kounatidis D., Tsilingiris D, Panagopoulos F, Christodoulatos G. S., Evangelopoulos A., Karampela I., Dalamaga M. The Role of Next-Generation Probiotics in Obesity and Obesity-Associated Disorders: Current Knowledge and Future Perspectives// Int. J. Mol. Sci. 2023, 24, 6755. https//doi.org/10.3390/ijms24076755.
