Микробы кишечника при расстройствах пищевого поведения

1.

От чего зависит микробиом кишечника?

В современной медицине и, к сожалению, преимущественно в альтернативной, многие исследования сосредоточены на микробиоте организма и ее составе, при этом 100 триллионов микробных клеток находятся в различных областях тела человека. Гомеостаз микробиоты необходим для поддержания здоровья кишечника, обеспечивая его структурные, иммунные (защитные и метаболические функции. Однако, состав микробиоты нестабилен в течение жизни: быстро меняется с раннего детства, стабилизируется во взрослом возрасте, а затем ухудшается в старости. Различные факторы способствуют изменениям микробиоты кишечника, так, например, на ее стабильность влияют: возраст, пол, этническая принадлежность, географическое положение, окружающая среда, климат, способ родов, грудное вскармливание, отлучение от груди, индекс массы тела, физические упражнения, курение, алкоголь, препараты и диета. Изменение микробного состава желудочно-кишечного тракта, называемое "дисбактериозом", может способствовать развитию многих болезней, включая расстройства пищевого поведения, особенно, если оно связано с определенной генетической восприимчивостью к этим расстройствам. Диетолог всегда должен принимать участие в работе с расстройством пищевого поведения, а потребление макронутриентов может существенно влиять на состав микробиоты. Качество и количество микробиоты кишечника изменяются по-разному в зависимости от фазы расстройства пищевого поведения. Так, например, кровни короткоцепочных жирных кислот, более низкие во время фазы ограничения, увеличиваются во время восстановления питания и набора веса. Потребление макронутриентов, таких как жирные кислоты, белки и углеводы, особенно волокна, может существенно влиять на состав микробиоты кишечника, способствуя возникновению дисбактериоза или восстанавливая нормальную микрофлору пищевого тракта. 

Может ли дисбактериоз быть причиной расстройств тревожного и депрессивного спектров?

 К сожалению, существует мало доказательств, подтверждающих связь между кишечной микробиотой и депрессией или тревожными расстройствами у людей. Однако, предполгается, что  меньшее разнообразие бактерий связано с более тяжелой депрессией и тревогой. В то же время, изменчивость микробиоты кишечника при расстройствах может влиять на экспрессию белка триптофангидроксилазы или транспортеров серотонина и приводить к последующим аномалиям серотонинергической активности и симптомам этих психических расстройств. Измененный гомеостаз микробиоты кишечника, по-видимому, связан с измененной секрецией серотонина и перекрестно-реактивными механизмами посредством продукции аутоантител против нейропептидов.

Как функционирует ось "кишечник-мозг"?

Двусторонняя коммуникационная сеть между микробиотой и центральной нервной системой тонко контролируется и регулируется нейротрофическими веществами (например, гамма-аминомасляной кислотой, мелатонином, серотонином, катехоламинами, ацетилхолином и гистамином), синтезируемыми кишечной микрофлорой, которые «имитируют» эндогенные молекулы, физиологически вырабатываемые нашим организмом (Strandwitz P.., et.al., 2018). В литературе подчеркивается важность роли баланса кишечной микрофлоры для обмена веществ (метаболизма) и регуляции аппетита.

Как влияет дисбактериоз пищеварительного тракта на аппетит?

Дисбактериоз изменяет гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковую ось, систему регуляции голода/сытости и настроение человека. Нейропептидоподобные белки, вырабатываемые измененной микробиотой при расстройствах пищевого поведения, могут имитировать эндогенные гормоны аппетита и сытости и вызывать перекрестную реакцию иммуноглобулина, вырабатываемого в условиях стресса, ,например, аутоантитела против α-меланоцит-стимулирующего гормона (α-MSH) (Inui A, et.al., 2015). Высокий уровень стресса и психопатологические симптомы у пациентов с нервной анорексией и нервной булимией напрямую связаны с увеличением антител против α-меланоцит-стимулирующего гормонаα, которые действуют непосредственно на дугообразное ядро ​​и на регуляцию аппетита

Каким образом можно изменить состав микробиома пищевого тракта? 

На сегодняшний день терапевтические стратегии, которые могут исправить микробиоту, представлены трансплантацией фекальной микробиоты и  использованием пребиотиков и пробиотиков.  Пробиотические живые организмы, которые при приеме внутрь в адекватных количествах приносят пользу для здоровья пациентов, страдающих психическими расстройствами, включая расстройства пищевого поведения. Лактобациллы , бифидобактерии , энтерококки и дрожжи в основном используются в составе пробиотиков и важны для производства короткоцепочечных жирных кислот, биосинтеза витаминов B и K, производства нейроактивных веществ, таких как гамма-аминомасляная кислота и серотонин, активации иммунной системы и регуляции высвобождения цитокинов и иммуноглобулинов, усиления барьерной функции кишечника через плотные соединения и повышения уровня муцина (Kho ZY, Lal SK. 2018). Есть доказательства  антидепрессивного и анксиолитического действия пробиотиков, вероятно, из-за снижения уровней провоспалительных цитокинов плазмы 

Что такое трансплантация фекальной микробиоты? 

Трансплантация фекальной м икробиоты - новая и многообещающая терапия, показанная при лечении диареи, вызванной Clostridium difficile , воспалительных заболеваний кишечника и язвенного ректоколита, аутоиммунных заболеваний, аллергических синдромов, неврологических синдромов, таких как болезнь Паркинсона, рассеянный склероз и фибромиалгия, а также метаболических заболеваний (например, ожирения, инсулинорезистентности и метаболического синдрома).  Ремоделирование микробиоты пациента при нервной анорексии может быть связано с увеличением количества бактериальных элементов, продуцирующих короткоцепочные жирные кислоты, обнаруженных в образце донора, по сравнению с базальными уровнями, зарегистрированными у реципиента. 

Какие типы бактерий составляют 90% бактериальных популяций?

Два типа «Bacteroidetes» и «Firmicutes» представляют около 90% идентифицированных бактериальных популяций, тогда как оставшиеся 10% в основном состоят из Actinobacteria и Proteobacteria (Rinninella E,., et.al., 2019). 

2.

Какие роды бактерий выделяют в типе Furmicutes ?

Тип Firmicutes представлен более чем 200 различными родами: Lactobacillus , Bacillus , Enterococcus , Ruminococcus и Clostridium. 

Какие роды бактерий выяделяют в Bacteroides ?

Bacteroidetes по существу состоит из двух преобладающих родов: Bacteroides и Prevotella. 

Какие роды бактерий принадлежат к роду Actinobacteria?

Bifidobacterium принадлежит к Actinobacteria. Преобладание 

Какие виды бактерий преобладают в желудке, двенадцатиперстной, тонкой и толстом отделах кишечника? 

Lactobacilli обнаружено в области желудка и двенадцатиперстной кишки, а Streptococci на уровне тонкой кишки, в то время как илеоцекальные области показывают глубокую гетерогенность видов бактерий, включая Lactobacilli , Escherichia coli и другие Enterobacteria, Enterococci faecalis , Bacteroides, Bifidobacteria , Peptococci , Petostreptococci , Ruminococci и Clostridia (Dethlefsen L, Relman DA., 2011). 

Какой вариант микробиома кишечника типичен для нервной анорексии и каким образом можно его скорретировать?

При нервной анорексии отмечается снижению количества Firmicutes ( особенно Roseburia, Lactobacillus , Streptococcus и Clostridium) ,  короткоцепочных жинных кислот и увеличению Bacteroides, Actinobacteria, Enterobacteriaceae и Methanobrevibacter smithii. Более того, альфа-разнообразие у пациентов с нервной анорексии было ограничено и мешало усвоению питательных веществ и потреблению калорий.  Восстановленное соотношение Firmicutes/ Bacteroides (F/B) ( недостаточно при низком весе) и увеличение уровней короткоцепочных жирных кислот зарегистрированы во время восстановления питания и набора веса (Kleiman SC,et.al., 2017). Трансплантация фекальной микробиоты приводит к увеличению количества бактерий, продуцирующих короткоцепочные жирные кислоты, разнообразию альфа-бактерий, богатству и равномерности микробиома кишечника у пациента с нервной анорексией.  

Какая диета оптимальна для больных нервной анорексией? 

Диета с низким потреблением углеводов или низким потреблением липидов, например,  при нервной анорексии, может способствовать увеличению Bacteroides, Actinobacteria, Proteobacteria, Enterobacteriaceae, E. coli  и M. smithii  (производители метана), по-видимому, значительно увеличиваются в эпителии кишечника у пациентов с недоеданием, обеспечивая более эффективное и повышенное снабжение энергией и калориями. Восстановление веса при несбалансированной диете, такой как высоколипидное питание, у пациентов с нервной анорексией показало снижение Firmicutes и повышение Bacteroides и Ruminococci (Mack I, et.al., 2015). 

Какой микробиом типичен для нервной булимии и компульсивного переедания? 

Сведения , касающиеся микробиома при нервной булимии и компульсивном переедании ограничены, но указывают на низкое альфа-разнообразие и увеличение Firmicutes и Enterobacteriaceae. Интересно, что повышенная концентрация казеинолитической пептидазы , продуцируемая E. coli, предполагает роль в стимуляции и аутоиммунном ответе, влияя на систему меланокортина, которая регулирует пищевое поведение (Breton J, et.al., 2016).  

3.

Что такое дисбиоз и каким образом он способствует развитию расстройств пищевого поведения? 

Дисбаланс между патогенными и "симбиотическими" или "комменсальными" видами, так называемый "дисбиоз", по-видимому, способствует развитию расстройств пищевого поведения посредством нескольких механизмов. Дисбаланс избытка комменсальных видов в кишечнике пациента является результатом ограничения приема пищи и может также объяснять поддержание расстройств пищевого поведения, связанного с таким вариантом питания. Этот микробный дисбактериоз может взаимодействовать с диетой с дефицитом питательных веществ, влияя на энергетический обмен и вызывая сохранение недоедания. Сокращение микробного биоразнообразия также приводит к изменению иммунной системы и усвоению и накоплению калорий из пищи. С другой стороны, системное воспаление, как результат повышенной проницаемости кишечника и измененная активность нейронов способствуют развитию нервной анорексии.  Интересно отметить, что пациенты с нервной анорексией, подобно людям во время интенсивной физической активности, показали высокий уровень Coriobacteriaceae в образцах стула. 

Какие методы предложены для исследования и оценке микробиома желудочно-кишечного тракта?

Микробиоту кишечника можно получить при исследовании образцов стула. Другие методы включают оценку: короткоцепочечных жирных кислот, фекальный pH, рост культуры и масс-спектрометрию, антропометрические измерения, ультразвуковое измерение толщины подкожной жировой ткани, концентрацию белка казеинолитической пептидазы B (ClpB) или фекальную метаболомику.

Какоква роль в патогенезе нервной булимии и нервной анорексии α-меланоцит-стимулирующего гормона?

Высокий уровень стресса и психопатологические симптомы у пациентов с нервной анорексией и нервной булимией напрямую связаны с увеличением антител против α-меланоцит-стимулирующего гормона, которые действуют непосредственно на дугообразное ядро ​​и на регуляцию аппетита

Как влияют физические упражнения на микробиоу пищевого тракта? 

Умеренные и контролируемые упражнения способствуют ослаблению воспаления кишечника, уменьшают проницаемость кишечника и положительно регулируют состав микробиоты, увеличивая количество полезных видов микроорганизмов.  

Выводы

На микробиом организма человека влияет множество факторов, которые способны вызвать дисбактериоз, нередко ассоцированный и с определенными болезнями, включая расстройства пищевого поведения

Коррекция микробиоты пищевого тракта возможна с помощью трансплантации фекальной микробиоты и  использования пребиотиков и пробиотиков. 

«Bacteroidetes» и «Firmicutes» представляют около 90% идентифицированных бактерий, причем для каждого отдела пищеварительного тракта характерно доманирование определенных бактерий

Дисбактериоз изменяет активность гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковую оси, систему регуляции голода/сытости и настроение человека. 

Микробиоту кишечника можно получить при оценке фекального матаболома, короткоцепочечных жирных кислот, фекальный pH, рост культуры и масс-спектрометрию, антропометрические измерения, а также с помощью ультразвукового измерения толщины подкожной жировой ткани, определение концентрации белка казеинолитической пептидазы B. 

Литература

Breton J, Legrand R, Akkermann K, Järv A, Harro J, Déchelotte P, et al. Elevated plasma concentrations of bacterial ClpB protein in patients with eating disorders. Int J Eat Disord. 2016;49:805–808. 

Dethlefsen L, Relman DA. Incomplete recovery and individualized responses of the human distal gut microbiota to repeated antibiotic perturbation. Proc Natl Acad Sci U S A. 2011;108:4554–4561

Inui A, Chen C-Y, Meguid M. Microbiome, peptide autoantibodies, and eating disorders: a missing link between gut and brain. Nutrition. 2015;31:544–545.

Kho ZY, Lal SK. The human gut microbiome—a potential controller of wellness and disease. Front Microbiol. 2018;9:1835.

Kleiman SC, Glenny EM, Bulik-Sullivan EC, Huh EY, Tsilimigras MCB, Fodor AA, et al. Daily changes in composition and diversity of the intestinal microbiota in patients with anorexia nervosa: a series of three cases. Eur Eat Disord Rev. 2017;25:423–427

Mack I, Cuntz U, Grmer C, Niedermaier S, Pohl C, Schwiertz A, et al. Weight gain in anorexia nervosa does not ameliorate the faecal microbiota, branched chain fatty acid profiles, and gastrointestinal complaints. Sci Rep. 2016;6:26752

Rinninella E, Raoul P, Cintoni M, Franceschi F, Miggiano GAD, Gasbarrini A, et al. What is the healthy gut microbiota composition? A changing ecosystem across age, environment, diet, and diseases. Microorganisms. 2019;7:14. 

Strandwitz P. Neurotransmitter modulation by the gut microbiota. Brain Res. 2018;1693:128–133.