Медицинская литература. Новинки

 

 

 

 

 

 

Микробиота кишечника у пациентов с ожирением и после бариатрических операций

Вы можете загрузить полный текст статьи в формате pdf

В статье представлен обзор современной литературы, обобщающий экспериментальные и клинические данные о связи ожирения с изменениями состава микробиоты кишечника, а также о влиянии бариатрических операций на массу тела и качественный состав микробиоты. Доказано, что микробиота кишечника является своеобразным индикатором состояния макроорганизма, реагируя на возрастные, физиологические, диетические, климато-географические факторы изменением своего качественного и количественного состава. Эти изменения приводят к повышению ее метаболической активности с образованием дополнительной энергии от съеденной пищи, способствуя усвоению питательных веществ и удлинению времени хранения в жировой ткани через разнообразные механизмы. Обнаружено, что микробиота кишечника влияет на энергобаланс не только за счет эффективного извлечения энергии из питательных веществ, но и за счет воздействия на гены, регулирующие ее расход и запасание. При всей сложности вопроса о причинно-следственной связи изменений состава микробиоты и ожирения, совокупность полученных данных обосновывает положение, что качественные и количественные изменения микробиоты кишечника могут способствовать развитию ожирения. Обнаружено, что индуцированные бариатрическими операциями метаболические и микробные модификации могут способствовать снижению веса, улучшению метаболических процессов и, как следствие, увеличению здорового периода и продолжительности жизни. Результаты этих исследований открывают новые возможности в лечении ожирения и поддержании веса с помощью модификации микробиоты и использования “здоровых” микробных сообществ в качестве “лекарственного средства”.

Ключевые слова:
микробиота кишечника, микробиом, ожирение, бариатрическая операция, гастрошунтирование, бандажирование желудка, Gut microbiota, microbiome, obesity, bariatric surgery, Roux-en-Y, gastric banding

Литература:
1.Who.int [Internet]. Obesity and overweight [cited 2019 Jun 18]. Available from: doi: https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/obesity-and-overweight.
2.Ng M. et al. Global, regional, and national prevalence of overweight and obesity in children and adults during 1980–2013: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2013. The Lancet. 2014;384(9945):766-781. doi: https://doi.org/10.1016/S0140-6736(14)60460-8.
3.Муромцева Г.А., Концевая А.В., Константинов В.В. и др. Распространенность факторов риска неинфекционных заболеваний в российской популяции в 2012–2013 гг. Результаты исследования ЭССЕ-РФ // Кардиоваскулярная терапия и профилактика. 2014. – Т. 13. – №6. – С. 4-11. [MuromtsevaG.A., Kontsevaya A.V., Konstantinov V.V., et al. The prevalence of non-infectious diseases risk factors in Russian population in 2012-2013 years. The results of ECVD-RF // Cardiovascular Therapy and Prevention. 2014;13(6):4-11. (In Russ.)]. doi: https://doi.org/10.15829/1728-8800-2014-6-4-11.
4.Ley RE, Turnbaugh PJ, Klein S, Gordon JI. Microbial ecology: human gut microbes associated with obesity. Nature. 2006;444(7122):1022-1023. doi: https://doi.org/10.1038/4441022a.
5.Turnbaugh PJ, Hamady M, Yatsunenko T, et al. A core gut microbiome in obese and lean twins. Nature. 2009; 457(7228):480-484. doi: https://doi.org/10.1038/nature07540.
6.Wu X, Ma C, Han L, et al. Molecular characterisation of the faecal microbiota in patients with type II diabetes. Curr Microbiol. 2010;61(1):69-78. doi: https://doi.org/10.1007/s00284-010-9582-9.
7.Egshatyan L, Kashtanova D, Popenko A, et al. Gut microbiota and diet in patients with different glucose tolerance. Endocr Connect. 2016;5(1):1-9. doi: https://doi.org/10.1530/EC-15-0094.
8.Sekelja M, Berget I, Naes T, Rudi K. Unveiling an abundant core microbiota in the human adult colon by a phylogroup-independent searching approach. ISME J. 2011;5(3):519-531. doi: https://doi.org/10.1038/ismej.2010.129.
9.Gummesson A, Carlsson LM, Storlien LH, et al. Intestinal permeability is associated with visceral adiposity in healthy women. Obesity (Silver Spring). 2011;19(11):2280-2282. doi: https://doi.org/10.1038/oby.2011.251.
10.Le Chatelier E, Nielsen T, Qin J, et al. Richness of human gut microbiome correlates with metabolic markers. Nature. 2013;500(7464):541-546. doi: https://doi.org/10.1038/nature12506.
11.Cotillard A, Kennedy SP, Kong LC, et al. Dietary intervention impact on gut microbial gene richness. Nature. 2013;500(7464):585-588. doi: https://doi.org/10.1038/nature12480.
12.Turnbaugh PJ, Ley RE, Mahowald MA, et al. An obesity-associated gut microbiome with increased capacity for energy harvest. Nature. 2006;444(7122):1027-1031. doi: https://doi.org/10.1038/nature05414.
13.Tremaroli V, Backhed F. Functional interactions between the gut microbiota and host metabolism. Nature. 2012;489(7415): 242-249. doi: https://doi.org/10.1038/nature11552.
14.Wells JCK. Is obesity really due to high energy intake of low energy expenditure? Int J Obes. 1998;22(11):1139-1140. doi: https://doi.org/10.1038/sj.ijo.0800776.
15.Бабенко А.Ю., Неймарк А.Е., Анисимова К.А., Гринева Е.Н. Эффекты бариатрических операций на уровень гормонов, регулирующих массу тела. В чем основа успеха? // Ожирение и метаболизм. – 2014. – Т. 11. – №4. – С. 3-11. [Babenko AYu, Neymark AYe, Anisimova KA, Grineva EN. Effects of bariatric surgery on the level of hormones that regulate body weight. What is the basis of success? Obesity and metabolism. 2014;11(4):3-11. (In Russ.)] doi: https://doi.org/10.14341/omet201443-11.
16.Lavie CJ, Milani RV, Artham SM, et al. The obesity paradox, weight loss, and coronary disease. Am J Med. 2009; 122(12):1106-1114. doi: https://doi.org/10.1016/j.amjmed.2009.06.006.
17.Дедов И.И., Шестакова М.В., Майоров А.Ю., и др. Алгоритмы специализированной медицинской помощи больным сахарным диабетом. / Под ред. Дедова И.И., Шестаковой М.В., Майорова А.Ю. – 8-й выпуск. // Сахарный диабет. – 2017. – Т. 20. – №1S. – С. 1-121. [Dedov II, Shestakova MV, Mayorov AY, et al. Standards of specialized diabetes care. Dedov II, Shestakova MV, Mayorov AY, editors. 8th ed. Diabetes mellitus. 2017;20(1S):1-121. (In Russ.)] doi: https://doi.org/10.14341/dm20171s8.
18.Yska JP, van Roon EN, de Boer A, et al. Remission of type 2 diabetes mellitus in patients after different types of bariatric surgery: a population-based cohort study in the United Kingdom. JAMA Surg. 2015;150(12):1126-1133. doi: https://doi.org/10.1001/jamasurg.2015.2398.
19.Angrisani L, Santonicola A, Iovino P, et al. Bariatric Surgery Worldwide 2013. Obes Surg. 2015;25(10):1822-1832. doi: https://doi.org/10.1007/s11695-015-1657-z.
20.Салухов В.В., Ильинский Н.С., Васильев Е.В., и др. Возможности метаболической хирургии в лечении сахарного диабета 2 типа у больных с алиментарным ожирением 1 степени. // Сахарный диабет. – 2018. – Т. 21. – №1. – С. 15-25. [Salukhov VV, Ilinskii NS, Vasil'ev EV, et al. Possibilities of metabolic surgery for the treatment of type 2 diabetes mellitus in patients with grade 1 alimentary obesity. Diabetes mellitus. 2018;21(1):15-25. (In Russ.)] doi: https://doi.org/10.14341/dm9292.
21.Окороков П.Л., Васюкова О.В., Дедов И.И. Бариатрическая хирургия в лечении морбидного ожирения у подростков (обзор литературы). // Проблемы эндокринологии. – 2016. – Т. 62. – №3. – С. 25-32. [Okorokov PL, Vasyukova OV, Dedov II. Bariatric surgery in the treatment of morbid obesity in adolescents (literature review). Problems of endocrinology. 2016;62(3):25-32. (In Russ.)] doi: https://doi.org/10.14341/probl201662325-32.
22.Korner J, Inabnet W, Febres G, et al. Prospective study of gut hormone and metabolic changes after adjustable gastric banding and Roux-en-Y gastric bypass. Int J Obes (Lond). 2009;33(7):786-795. doi: https://doi.org/10.1038/ijo.2009.79.
23.Dixon JB, Lambert EA, Lambert GW. Neuroendocrine adaptations to bariatric surgery. Mol Cell Endocrinol. 2015;418 Pt 2:143-152. doi: https://doi.org/10.1016/j.mce.2015.05.033.
24.Zhang H, DiBaise JK, Zuccolo A, et al. Human gut microbiota in obesity and after gastric bypass. Proc Natl Acad Sci U S A. 2009;106(7):2365-2370. doi: https://doi.org/10.1073/pnas.0812600106.
25.Duncan SH, Louis P, Thomson JM, Flint HJ. The role of pH in determining the species composition of the human colonic microbiota. Environ Microbiol. 2009;11(8):2112-2122. doi: https://doi.org/10.1111/j.1462-2920.2009.01931.x.
26.Shin R, Suzuki M, Morishita Y. Influence of intestinal anaerobes and organic acids on the growth of enterohaemorrhagic Escherichia coli O157:H7. J Med Microbiol. 2002;51(3): 201-206. doi: https://doi.org/10.1099/0022-1317-51-3-201.
27.Kamada N, Chen GY, Inohara N, Nunez G. Control of pathogens and pathobionts by the gut microbiota. Nat Immunol. 2013;14(7):685-690. doi: https://doi.org/10.1038/ni.2608.
28.Kettle H, Donnelly R, Flint HJ, Marion G. pH feedback and phenotypic diversity within bacterial functional groups of the human gut. J Theor Biol. 2014;342:62-69. doi: https://doi.org/10.1016/j.jtbi.2013.10.015.
29.Furet JP, Kong LC, Tap J, et al. Differential adaptation of human gut microbiota to bariatric surgery-induced weight loss: links with metabolic and low-grade inflammation markers. Diabetes. 2010;59(12):3049-3057. doi: https://doi.org/10.2337/db10-0253.
30.Graessler J, Qin Y, Zhong H, et al. Metagenomic sequencing of the human gut microbiome before and after bariatric surgery in obese patients with type 2 diabetes: correlation with inflammatory and metabolic parameters. Pharmacogenomics J. 2013;13(6):514-522. doi: https://doi.org/10.1038/tpj.2012.43.
31.Li JV, Ashrafian H, Bueter M, et al. Metabolic surgery profoundly influences gut microbial-host metabolic cross-talk. Gut. 2011;60(9):1214-1223. doi: https://doi.org/10.1136/gut.2010.234708.
32.Tremaroli V, Karlsson F, Werling M, et al. Roux-en-Y gastric bypass and vertical banded gastroplasty induce long-term changes on the human gut microbiome contributing to fat mass regulation. Cell Metab. 2015;22(2):228-238. doi: https://doi.org/10.1016/j.cmet.2015.07.009.
33.Ilhan ZE, DiBaise JK, Isern NG, et al. Distinctive microbiomes and metabolites linked with weight loss after gastric bypass, but not gastric banding. ISME J. 2017;11(9):2047-2058. doi: https://doi.org/10.1038/ismej.2017.71.
34.Furet JP, Kong LC, Tap J, et al. Differential adaptation of human gut microbiota to bariatric surgery-induced weight loss: links with metabolic and low-grade inflammation markers. Diabetes. 2010;59(12):3049-3057. doi: https://doi.org/10.2337/db10-0253.
35.Turnbaugh PJ, Backhed F, Fulton L, Gordon JI. Diet-induced obesity is linked to marked but reversible alterations in the mouse distal gut microbiome. Cell Host Microbe. 2008;3(4): 213-223. doi: https://doi.org/10.1016/j.chom.2008.02.015.
36.Qin J, Li R, Raes J, et al. A human gut microbial gene catalogue established by metagenomic sequencing. Nature. 2010;464(7285):59-65. doi: https://doi.org/10.1038/nature08821.
37.Liou AP, Paziuk M, Luevano JM, Jr., et al. Conserved shifts in the gut microbiota due to gastric bypass reduce host weight and adiposity. Sci Transl Med. 2013;5(178):178ra141. doi: https://doi.org/10.1126/scitranslmed.3005687.
38.Bikman BT, Zheng D, Pories WJ, et al. Mechanism for improved insulin sensitivity after gastric bypass surgery. J Clin Endocrinol Metab. 2008;93(12):4656-4663. doi: https://doi.org/10.1210/jc.2008-1030.
39.Lukovac S, Belzer C, Pellis L, et al. Differential modulation by Akkermansia muciniphila and Faecalibacterium prausnitzii of host peripheral lipid metabolism and histone acetylation in mouse gut organoids. MBio. 2014;5(4). doi: https://doi.org/10.1128/mBio.01438-14.
40.Maslowski KM, Vieira AT, Ng A, et al. Regulation of inflammatory responses by gut microbiota and chemoattractant receptor GPR43. Nature. 2009;461(7268):1282-1286. doi: https://doi.org/10.1038/nature08530.
41.Macfarlane S, Macfarlane GT. Regulation of short-chain fatty acid production. Proc Nutr Soc. 2003;62(1):67-72. doi: https://doi.org/10.1079/PNS2002207.
42.Kumari R, Ahuja V, Paul J. Fluctuations in butyrate-producing bacteria in ulcerative colitis patients of North India. World J Gastroenterol. 2013;19(22):3404-3414. doi: https://doi.org/10.3748/wjg.v19.i22.3404.
43.Sokol H, Pigneur B, Watterlot L, et al. Faecalibacterium prausnitzii is an anti-inflammatory commensal bacterium identified by gut microbiota analysis of Crohn disease patients. Proc Natl Acad Sci U S A. 2008;105(43):16731-16736. doi: https://doi.org/10.1073/pnas.0804812105.
44.von Engelhardt W, Bartels J, Kirschberger S, et al. Role of short-chain fatty acids in the hind gut. Vet Q. 1998; 20(sup3):52-59. doi: https://doi.org/10.1080/01652176.1998.9694970.
45.Regard JB, Sato IT, Coughlin SR. Anatomical profiling of G protein-coupled receptor expression. Cell. 2008;135(3): 561-571. doi: https://doi.org/10.1016/j.cell.2008.08.040.
46.Vangaveti V, Shashidhar V, Jarrod G, et al. Free fatty acid receptors: emerging targets for treatment of diabetes and its complications. Ther Adv Endocrinol Metab. 2010;1(4): 165-175. doi: https://doi.org/10.1177/2042018810381066.
47.Xiong Y, Miyamoto N, Shibata K, et al. Short-chain fatty acids stimulate leptin production in adipocytes through the G protein-coupled receptor GPR41. Proc Natl Acad Sci U S A. 2004;101(4):1045-1050. doi: https://doi.org/10.1073/pnas.2637002100.
48.De Vadder F, Kovatcheva-Datchary P, Goncalves D, et al. Microbiota-generated metabolites promote metabolic benefits via gut-brain neural circuits. Cell. 2014;156(1-2):84-96. doi: https://doi.org/10.1016/j.cell.2013.12.016.
49.Al-Lahham SH, Peppelenbosch MP, Roelofsen H, et al. Biological effects of propionic acid in humans; metabolism, potential applications and underlying mechanisms. Biochim Biophys Acta. 2010;1801(11):1175-1183. doi: https://doi.org/10.1016/j.bbalip.2010.07.007.
50.Bush RS, Milligan LP. Study of the mechanism of inhibition of ketogenesis by propionate in bovine liver. Can J Anim Sci. 1971;51(1):121-127. doi: https://doi.org/10.4141/cjas71-016.
51.Lin HV, Frassetto A, Kowalik EJ, Jr., et al. Butyrate and propionate protect against diet-induced obesity and regulate gut hormones via free fatty acid receptor 3-independent mechanisms. PLoS One. 2012;7(4):e35240. doi: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0035240.

Gut microbiota in obese patients and after bariatric surgery

In this review are discussed experimental and clinical data about the role of gut microbiota and its changes after bariatric surgery. To date, bariatric surgery represents the only treatment that enables substantial and sustained weight loss. The large intestinal microbiota plays an important role in normal bowel function and the maintenance of host health through the formation of short chain fatty acids, modulation of immune system reactivity, and development of colonization resistance. The intestinal microflora is a peculiar indicator of the condition of a microorganism reacting to age, physiological, dietary, and geographical factors from change of qualitative and quantitative structure. Studies have demonstrated that obesity and metabolic syndrome may be associated with profound microbiotal changes. This Review outlines the potential mechanisms by which the major changes in the digestive tract after bariatric surgery can affect the gut microbiota.

Keywords:
микробиота кишечника, микробиом, ожирение, бариатрическая операция, гастрошунтирование, бандажирование желудка, Gut microbiota, microbiome, obesity, bariatric surgery, Roux-en-Y, gastric banding