Lijuan Sun

1 Държавна ключова лаборатория по биология на рака и Институт по храносмилателни болести Болница Xijing, Четвъртият военномедицински университет, Xi’an, 710032 Китай

2 Катедра по клинично хранене, болница Си Дзин, Четвърти военномедицински университет, Сиан, 710032 Китай

Ланджинг Ма

1 Държавна ключова лаборатория по биология на рака и Институт по храносмилателни болести Болница Xijing, Четвъртият военномедицински университет, Xi’an, 710032 Китай

Юбо Ма

3 Катедра по дерматология и венерология, Първа болница в Пекинския университет, Изследователски център по медицинска микология, Пекински университет, Пекин, 100034 Китай

Фаминг Джанг

4 Медицински център за храносмилателни болести, Втората свързана болница на Медицинския университет в Нанкин, Нанкин, 210001 Китай

Чанхай Джао

2 Катедра по клинично хранене, болница Си Дзин, Четвърти военномедицински университет, Сиан, 710032 Китай

Yongzhan Nie

1 Държавна ключова лаборатория по биология на рака и Институт по храносмилателни болести Болница Xijing, Четвъртият военномедицински университет, Xi’an, 710032 Китай

Загрижеността за рисковете за здравето, свързани с нарастващото затлъстяване, стана почти универсална, като средният индекс на телесна маса (ИТМ) и разпространението на хората със затлъстяване и наднормено тегло нараснаха значително в световен мащаб през предходните три десетилетия. За съжаление, превенцията и лечението на затлъстяването и свързаните с него усложнения се оказаха сложни и успешните стратегии за справяне с тази патология остават ограничени. Епидемиологичните проучвания подчертават потенциалните експозиции на околната среда, включително диета, енергийни разходи, влияния в ранния живот, лишаване от сън, ендокринни разрушители, хронично възпаление и микробиомен статус, допринасящи за по-висок риск от затлъстяване (Franks and McCarthy, 2016). Сред тях микробиомът е получил голямо внимание през предходното десетилетие.

Разнообразието в чревните микроорганизми може да играе важна роля в патогенезата на затлъстяването. Въпреки че съставът на чревната микробиота е много разнообразен при здрави индивиди, тези, които проявяват цялостно затлъстяване, инсулинова резистентност и дислипидемия, се характеризират с ниско бактериално богатство (Le Chatelier et al., 2013). Освен това съставът на чревната микробиота при индивиди със затлъстяване се различава от този при слаби индивиди, въпреки че са съобщени противоречиви промени. Разпространението на бактероидетите е по-ниско при затлъстелите хора, като този дял се увеличава заедно със загуба на тегло въз основа на нискокалорична диета (Ley et al., 2006a). Видовете Lactobacillus и Clostridium са свързани с инсулинова резистентност, като Lactobacillus положително корелира с нивата на глюкоза и HbA1c на гладно, докато Clostridium показва отрицателна корелация с тези параметри (Karlsson et al., 2013). Тези данни предполагат, че специфични бактериални видове, клас или видове или бактериални метаболитни дейности могат да бъдат полезни или вредни за появата на затлъстяване. Следователно, микробиомът на червата се предполага като движеща сила в патогенезата на затлъстяването.

Причинните доказателства, свързващи чревната микробиота със затлъстяването, произхождат най-вече от проучвания върху животни. Без микроби (GF) мишките са устойчиви на затлъстяване, индуцирано от високо съдържание на мазнини (HFD), въпреки по-високия прием на храна. Интересното е, че прилагането на субтерапевтична антибиотична терапия повишава нивата на затлъстяване и свързаните с метаболизма хормони при млади мишки, като тези промени променят копията на ключови гени, участващи в метаболизма на въглехидратите, до късоверижни мастни киселини (SCFA) и регулирането на чернодробния метаболизъм на липиди и холестерол (Cho et al., 2012). Освен това колонизацията на GF мишки с „затлъстела микробиота“ доведе до значително по-голямо увеличение на общите телесни мазнини, отколкото колонизацията с „постна микробиота“ (Turnbaugh et al., 2006). Забележително е, че GF мишки, които са получили трансплантация на фекална микробиота (FMT) от затлъстял донор, са натрупали повече тегло в сравнение с тези, които са го получили от слаб донор (Ridaura et al., 2013), като този резултат допълнително ускорява установяването на причинно-следствената роля на чревна микробиота в развитието на затлъстяване.

Механизмите, чрез които чревната микробиота насърчава метаболитните нарушения, не са добре разбрани. Към днешна дата водещите теории за механизмите включват промени в молекулните сигнални химикали, освободени от бактерии в контакт с локална тъкан или отдалечени органи (Schroeder and Backhed, 2016; Meijnikman et al., 2017) (Фиг. 1).

микробиота

Черният дроб е непрекъснато изложен на получени от червата сигнали, включително тези, произхождащи от бактериални компоненти и продукти, чрез получаване на

70% от кръвоснабдяването от порталната вена, което позволява директен венозен отток от червата. Промяна на коменсалните бактерии в червата последователно се свързва с повишен риск от свързано със затлъстяването чернодробно заболяване [напр. Неалкохолно мастно чернодробно заболяване (NAFLD)], с дисбиотичен микробиом, често наблюдаван сред затлъстели индивиди с NAFLD (Turnbaugh et al., 2009). Тежестта на NAFLD е свързана с чревна дисбиоза и промяна в метаболитната функция на чревната микробиота, като изобилието на Bacteroides е независимо свързано с неалкохолен стеатохепатит (NASH), а изобилието на Ruminococcus е свързано със значителна фиброза (Boursier et al., 2016). GF мишки, колонизирани с чревни бактерии от HFD мишки, развиват NAFLD и показват нива на чернодробни липиди, подобни на тези на донорски мишки, като по този начин влияят на чревния микробиом в натрупването на чернодробни липиди (Le Roy et al., 2013).

Като цяло съществуват две широки, но не взаимно изключващи се, механистични категории за въздействието на микробиотата върху метаболитните нарушения: 1) пряко взаимодействие на чревната микробиота с локалната тъкан и 2) непряко взаимодействие с отдалечени органи чрез метаболитни сигнали. Изкушаващо е да се спекулира, че ефектите на микробиотата върху свързаните с метаболизма органи, независимо дали са способни да модулират възпалителните реакции или да регулират активните молекулярни сигнали, са основни елементи в процеса на затлъстяване, което би осигурило фактор на околната среда като причина за сложната патология на затлъстяването. Съществуват убедителни доказателства в подкрепа на модулацията на микробиотата за лечение на затлъстяване и свързаните с това разстройства.

Доста суров метод за модулиране на микробния състав е FMT, който може да промени цялата микробна общност. FMT е начин за нормализиране на състава и функционалността на чревната микробиота чрез прехвърляне на инфузия на фекална суспензия от здрав индивид в стомашно-чревния тракт на друго лице. Понастоящем този метод стана широко приет като много успешно спасително лечение при повтаряща се инфекция с Clostridium difficile (Drekonja et al., 2015). Свързаните данни относно FMT като лечение на затлъстяването и свързаните с него метаболитни нарушения при хората са сравнително оскъдни. Наскоро беше изследвано трансплантирането на фекални вещества от слаби донори в затлъстели или индивиди с метаболитни синдроми. Въпреки че резултатите не показват значително намаляване на ИТМ на 6-седмична възраст след трансплантацията, има значително увеличение на инсулиновата чувствителност (Vrieze et al., 2012; Kootte et al., 2017). Освен това загубата на микробно разнообразие е често срещана при пациенти със затлъстяване, а чревно-микробното разнообразие се увеличава значително след FMT от слаб донор. В този случай броят на бактериите, произвеждащи бутират, е увеличен; обаче дали засиленото разнообразие или промените в специфични бактериални видове допринасят за ефекта на FMT остава неизвестно.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Като се има предвид ключовата роля на чревната микробиота в метаболизма на гостоприемника, механистичните изследвания на модулацията на микробиотата демонстрират нейния възстановителен потенциал както за състава, така и за функционалността на чревната микробиота. Следователно, такава модулация представлява обещаваща стратегия за композиционни вариации и потенциална терапевтична цел за лечение на затлъстяване и други метаболитни заболявания. Съществуват обаче значителни противоречия относно точната роля на чревната микробиота при затлъстяването и повече интервенционни клинични изпитвания са от решаващо значение за продължаващия напредък.

ПРИЗНАВАНИЯ

Това проучване беше подкрепено от Националната фондация за естествени науки на Китай (грант № 81730016) и Националния център за клинични изследвания за храносмилателни заболявания, Сиан, Китай (грант № 2015 BAI13B07).