W nowym badaniu zbadano związek między dysbiozą jelit a chorobami przewlekłymi

Artykuł opublikowany w czasopiśmie Z ludźmi Opisuje środowiskowe przyczyny dysbiozy jelitowej i jej wpływ na choroby człowieka.

Pobyt: Dysbioza jelitowa: przyczyny środowiskowe i skutki patogenne dla człowieka. Źródło zdjęcia: Katrina Kuhn/Shutterstock

tło

Mikroflora jelitowa odnosi się do ogromnej liczby zbiorowisk drobnoustrojów w ludzkiej okrężnicy. Metabolity wtórne wytwarzane przez te społeczności drobnoustrojów odgrywają kluczową rolę w zdrowiu i chorobie.

Dysbioza jelitowa odnosi się do defektu w składzie mikroflory jelitowej, o którym wiadomo, że jest powiązany z kilkoma chorobami przewlekłymi, w tym chorobami układu krążenia, cukrzycą, przewlekłą chorobą nerek, zapalną chorobą jelit i rakiem jelita grubego.

W artykule autorzy szczegółowo opisują środowiskowe przyczyny dysbiozy jelitowej. Dokonali także kompleksowej analizy związku przyczynowego pomiędzy dysbiozą jelitową a chorobami człowieka.

Związek między fizjologią gospodarza a dysbiozą jelitową

Wysokowydajne badania przesiewowe genomu są najpowszechniej stosowaną metodą badania składu i różnorodności drobnoustrojów jelitowych. Jednakże metoda ta nie jest wystarczająco odpowiednia, aby w pełni zrozumieć czynniki przyczynowe związane z dysbiozą jelitową, ponieważ dotyczy jedynie mikroflory jelitowej i jej genów, ale nie analizuje wpływu środowiska gospodarza.

W normalnych warunkach fizjologicznych mikroflora jelitowa jest zdominowana przez pożyteczne społeczności bakteryjne (Clostridia i Bacteroidetes). Natomiast infekcje wywołane przez patogeny jelitowe, m.in Salmonella typhimurium, Citrobacter rodentium i Toxoplasma gondii, Może powodować zapalenie jelit, co w konsekwencji może prowadzić do zwiększonej liczebności zbiorowisk bakterii chorobotwórczych (Gammaproteobakterie i pałeczki).

Przełomowe badania badające mechanizm wzrostu wywołanego zapaleniem jelita grubego Salmonella Typhimurium Stwierdzono, że makrofagi rekrutowane do światła jelita podczas zapalenia jelit zapewniają oddechowe akceptory elektronów dla patogenu poprzez utlenianie endogennych związków siarki do tetrationianu.

Analiza kohortowa genetyki bakterii i gospodarza umożliwiła zrozumienie, w jaki sposób tetrationian pochodzący od żywiciela podczas zapalenia okrężnicy może ułatwiać rozwój patogenów w mikroflorze jelitowej.

Azotan został również zidentyfikowany jako akceptor elektronów pochodzących od gospodarza podczas zapalenia okrężnicy wywołanego patogenem. Stwierdzono, że zwiększone stężenie azotanów w jelitach podczas rekrutacji makrofagów ułatwia oddychanie beztlenowe bakteriom komensalnym, w tym Salmonella Typhimurium I Escherichia coli.

Zapalenie okrężnicy wywołane przez patogeny zwiększa dyfuzję tlenu pochodzącego od żywiciela do jelit, co prowadzi do utraty bakterii beztlenowych. Środki przeciwdrobnoustrojowe uwalniane przez makrofagi światła zmniejszają gęstość drobnoustrojów i zmieniają skład mikroflory poprzez zmniejszenie liczebności bakterii wytwarzających krótkołańcuchowe maślanowe kwasy tłuszczowe.

Zmniejszone stężenie maślanu powoduje zmniejszenie zużycia tlenu w mitochondriach przez komórki nabłonka jelit i przesunięcie produkcji energii w stronę tlenowej glikolizy, indukując w ten sposób utlenowanie nabłonka. Powoduje to zwiększony przepływ tlenu z powierzchni nabłonka, ułatwiając rozwój patogenów w jelitach poprzez oddychanie tlenowe.

Dysbioza jelitowa spowodowana wrzodziejącym zapaleniem jelita grubego charakteryzuje się zwiększoną obfitością Gammaproteobakterie i niska liczebność Clostridia. Dostępne dane kliniczne i eksperymenty na zwierzętach sugerują, że zwiększona liczebność patogennych bakterii beztlenowych we wrzodziejącym zapaleniu jelita grubego jest spowodowana tlenem i azotanami pochodzącymi od żywiciela. Innymi słowy, obserwacje te sugerują, że zwiększona dostępność akceptorów elektronów oddechowych pochodzących od gospodarza jest środowiskową przyczyną dysbiozy jelitowej we wrzodziejącym zapaleniu jelita grubego.

Jeśli chodzi o związek między leczeniem antybiotykami a dysbiozą jelitową, dowody sugerują, że wywołane antybiotykami wyczerpanie krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych pochodzących z mikroflory jelitowej powoduje przeprogramowanie metaboliczne w komórkach nabłonka jelit, co następnie zwiększa dostępność żywiciela w jelitach. .

Ta zwiększona dostępność receptorów elektronowych układu oddechowego jest powiązana ze zwiększoną liczebnością patogenów Escherichia coli Podczas leczenia antybiotykami.

Związek między dysbiozą drobnoustrojów jelitowych a chorobą

Patofizjologia wielu chorób przewlekłych jest związana ze zmianami w składzie mikroorganizmów jelitowych i ich aktywnością w przebiegu dysbakteriozy.

W chorobach zapalnych jelit dysbioza mikroflory charakteryzuje się zwiększoną obfitością substancji prozapalnych Bakterie jelitowe. W mysich modelach zapalenia jelita grubego stwierdzono, że podawanie wolframianu sodu selektywnie zmniejsza ekspresję… Bakterie jelitowe Tłumienie zapalenia jelit. Obserwacje te wskazują na obecność dużej liczebności Bakterie jelitowe Jako oznaka dysbiozy, jest ona przyczynowo powiązana ze zwiększonym stanem zapalnym jelit podczas choroby zapalnej jelit.

Podobnie badania wykazały, że dysbioza prowadzi do powstawania nowotworów w mikroflorze jelitowej poprzez specyficzne zwiększenie obfitości produkcji kolibaktyny. Escherichia coli. Kolibaktyna jest genotoksyną, produktem kolibaktyny Escherichia coli Odgrywa bezpośrednią rolę w wywoływaniu mutacji genetycznych u pacjentów z rakiem jelita grubego.

Metabolizm drobnoustrojów w okresie dysbiozy

Trimetyloamina (TMA) to szkodliwy metabolit wytwarzany przez mikroorganizmy jelitowe podczas katabolizmu składników odżywczych pochodzących z czerwonego mięsa, takich jak cholina i karnityna. TMA jest wchłaniany i metabolizowany przez gospodarza w celu wytworzenia trimetyloaminyN-Tlenek (TMAO).

TMAO jest toksyną mocznicową i u pacjentów z chorobami układu krążenia, przewlekłą chorobą nerek i cukrzycą typu 2 występuje wysokie stężenie TMAO w osoczu. Stwierdzono, że ukierunkowane hamowanie indukowanej przez ksenobiotyki produkcji TMA łagodzi miażdżycę i przewlekłą chorobę nerek u myszy. Obserwacje te podkreślają związek przyczynowy pomiędzy metabolitami pochodzącymi z mikroflory jelitowej a zachorowalnością i śmiertelnością u ludzi.

Ogólnie rzecz biorąc, artykuł ten pokazuje, że zwiększenie dostępności akceptorów elektronów oddechowych pochodzących od gospodarza może zmienić skład i funkcję mikroflory jelitowej poprzez kontrolowanie zasobów niezbędnych do wzrostu drobnoustrojów.