Коррекция микробиома кишечника

Значение микробиома кишечника 

Почему для врача важно корректировать микробиом своего пациента?

Важность изучения кишечного микробиома вызвала широкий научный интерес в области здоровья и болезней, а улучшение здоровья человека за счет модуляции микробных взаимодействий на всех этапах жизни человека становится все более важным. Модификация кишечной микрофлоры в сторону «более здорового» микробиома стала привлекательной целью в качестве возможного лечебного или поддерживающего подхода к терапии.

Какую роль играют кишечные бактерии в иммунном статусе организма человека?

Кишечные бактерии связаны с ферментацией короткоцепочечных жирных кислот (SCFA) из неперевариваемых олигосахаридов, синтезом вторичных и третичных желчных кислот из первичных и модуляцией иммунной системы кишечника.

От чего зависит состав микрофлоры кишечника?

Состав кишечного микробиома подвержен изменениям, связанным с питанием или влиянием лекарств. Кроме того, хронические заболевания, такие как кахексия, связанная с опухолью, воспалительное заболевание кишечника или диабет второго типа, сегодня ассоциируются с измененным составом кишечного микробиома.

Почему патогенность микробов зависит от окружающей их среды?

Любой конкретный микроб может быть как полезным, так и вредным, в зависимости от окружающей его среды или других микробов кишечника. Более того, микробы реагируют на изменения в окружающей их среде и взаимодействуют друг с другом, конкурируя или сотрудничая, причем, во многих случаях микробы разделяют один и тот же метаболизм; это называется "функциональным резервированием". Следовательно, чтобы лучше понять разницу в функции микробиома при психоневрологических расстройствах, полезно исследовать комбинированный функциональный репертуар всей микробиоты кишечника с использованием «метаболомики», а не полагаться исключительно на присутствие или численность конкретных видов микробов.

С какими метаболитами коррелируют Bifidobacterium?

Сетевой анализ на основе корреляции показывает, что Bifidobacterium сильно коррелирует со многими метаболитами стула, особенно отрицательно коррелируя с аминокислотами / пептидами (аргинин, аспарагин, изолейцилглицин и валиллейцин) и нуклеотидами (аденозином, ксантозином и инозином). Напротив, сульфатредуцирующий десульфовибрио не сильно коррелирует с представляющими интерес метаболитами, но имеется умеренно значимая отрицательная корреляция с п-крезолсульфатом и сульфатом. Уровни п-крезолсульфата и сульфата сильно и значительно коррелируют друг с другом. Желудочно-кишечные симптомы и нарушения поведения связаны с несколькими метаболитами, но эти метаболиты не коррелируют ни с одной из трех перечисленных выше бактерий, что позволяет предположить, что другие бактерии (или подмножества этих бактерий) влияют на метаболиты, связанные с симптомами поражения желудочно-кишечного тракта и расстройствами аутистического спектра.

Ось "кишечник-мозг"

Какое значение имеет ось "кишечник-мозг" в патогенезе психоневрологических расстройств?

В последние годы возник интерес к возможной роли кишечной микробиоты как ко-фактора в развитии расстройств психоневрологических расстройств, так как многие исследования подчеркивали двунаправленную связь между кишечником и мозгом (так называемый "ось кишечник-мозг").

Микробиом кишечника при шизофрении

Увеличение каких бактерий было обнаружено при шизофрении, в частности, при депрессии и негативной симптоматике?

При шизофрении наблюдалось изменение микробиома кишечника по сравнению с нормальным микробным разнообразием здоровых людей, подчеркивая изменение в обилии определенных бактерий и уменьшение других (Sarkar, A., et al., 2016). Так была обнаружена прямая связь между негативными симптомами шизофрении и специфическими изменениями в семействе Ruminococcaceae, а также связь между симптомами депрессии и родом Bacteroides.

Микробиом кишечника при расстройствах аутистического спектра

Какое влияние оказывает дисбактериоз кишечника на уровень системного воспаления?

Анализ литературы показал, что дисбактериоз кишечника при аутизме имеет место; тем не менее, нет единого отличительного профиля состава микробиоты у детей с этими расстройствами. Дисбактериоз кишечника может способствовать развитию системного воспалительного состояния у пациентов с сопутствующими заболеваниями желудочно-кишечного спектра.

Какие бактерии особенно опасны при аутизме?

Многие дети с расстройством аутистического спектра имеют хронические желудочно-кишечные проблемы (запор и / или диарея). Несколько исследователей обнаружили более высокие уровни определенных патогенных видов клостридий или более низкие уровни потенциально полезных микробов у детей с аутизмом.

Чем полезны и вредны бактерии рода Desulfovibrio?

Desulfovibrio производит липополисахариды (LPS) и сероводород, метаболиты, которые могут быть токсичными для целостности эпителиальных клеток кишечника людей с аутизмом, но он также потребляет газообразный водород и способствует энергетически эффективной ферментации для выработки АТФ и производства короткоцепочечных жирных кислот.

Чем отличаются профили метаболитов больных аутизмом?

В ряде исследований сообщается, что профили метаболитов в образцах фекалий, мочи и крови детей с аутизмом отличаются от профилей метаболитов типично развивающихся детей. Сообщается, что уровень возбуждающего медиатора, глутамата, выше в кале и крови людей с аутизмом. Повышенное отношение глутамата к гамма-аминомасляной кислоте (GABA), как известно, является признаком нейровоспаления, связанного с сенсорной обработкой, и соотношение между этими двумя трансмиттерами было различным в образцах крови детей с аутизмом.

Почему важно восстановить уровень глутатиона при расстройствах аутистического спектра?

Глутатион является важным метаболитом для детоксикации, и его окислительно-восстановительное соотношение между восстановленным и окисленным глутатионом также нарушено при аутизме. В нескольких исследованиях сообщалось о значительно более высоких уровнях п-крезола, производного тирозина, в крови, моче и кале у детей с аутизмом.

Какие производные тирозина и триптофана повышены в крови больных с аутизмом?

Эксперименты с материнской иммунной активацией модели аутизма на мышах показали, что 4-этилфенилсульфат (4-EPS) и индолепируват, два производных тирозина / триптофана, выше у мышей с симптомами аутизма, а концентрация 4-EPS снижалась параллельно с Bacteroides fragili. В недавних экспериментах на мышах с аутизмом содержание таурина и 5-аминовалериановой кислоты в толстой кишке мышей с аутизмом было ниже, и когда эти два агониста рецептора GABA вводили этим мышам, их поведение улучшилось.

Можно ли считать коррекцию микробиома кишечника основной терапией аутизма?

Микробиота кишечника все чаще становится предметом исследования в качестве фактора, способствующего симптомам аутизма, потому что есть данные, позволяющие предположить, что изменения в микрофлоре кишечника коррелируют с тяжестью симптомов желудочно-кишечного тракта и симптомами аутизма. Пробиотическая терапия предложена в качестве дополнительного лечения аутизма. Например, один из вариантов терапии включает 2-недельное лечение антибиотиками, очищение кишечника, а затем расширенную пересадку фекальной микробиоты (FMT) с использованием высокой начальной дозы с последующими ежедневными и более низкими поддерживающими дозами в течение 7-8 недель. Шкала оценки желудочно-кишечных симптомов показала снижение симптомов примерно на 80% в конце лечения, включая значительное нивелирование симптомов запора, диареи и болей в животе.

Влияние антипсихотиков на микробиом кишечника

Как влияют антипсихотики на микрофлору кишечника?

Дисбактериоз кишечника при шизофрении может быть связан с метаболическими изменениями, вызванными антипсихотиками, такими как рисперидон и оланзапин (Munawar, N., et al., 2021).

Влияние антибиотиков на микробиом кишечника

Полезен ли прием антибиотиков при лечении аутизма?

Исследование детей с аутизмом показало, что пероральное не абсорбируемое лечение антибиотиками ослабляет симптомы поражения желудочно-кишечного тракта и аутизма, хотя и временно.

Терминология

Что понимается под термином "психобиотики"?

В качестве альтернативы традиционному лечению шизофрении некоторые авторы предлагают использование так называемых "психобиотиков" (с моей точки зрения, это дополнительная, а не основная терапия). Эти соединения, которые включают как пробиотики, так и пребиотики, специально разработаны для лечения психических расстройств и оказывают прямое влияние на состав и функцию микробиома.

Можно ли считать терапию пробиотиками основным методом лечения шизофрении?

Нормализация микрофлоры кишечника и адекватное назначение пробиотиков или пребиотиков играет вспомогательную роль при терапии шизофрении.

Механизм действия "психобиотиков"

Что подтверждает связь нейровоспаления с шизофренией?

Исследователи выявили связь хронического воспаления в центральной нервной системе больных шизофренией, например, подчеркнув наличие ассоциаций между шизофренией и экспрессией главного комплекса гистосовместимости (MHC) на хромосоме 6 (Iliopoulou, S, et al., 2021). Этот комплекс обнаружен в клетках мозга и иммунной системы, связанных с адаптивным иммунитетом, таких как лимфоциты CD19 и CD20B. Кроме того, у не леченных пациентов с шизофренией была отмечена чрезмерная стимуляция рецепторов дофамина D3 и увеличение синтеза интерферона γ (IFNγ) в лимфоцитах (Murphy, C., et al., 2021).

Исследования микробиома кишечника

Почему исследования микробиома кишечника часто дают противоречивые результаты?

Различные исследования микробиома у детей с аутизмом давали противоречивые результаты. Отчасти это связано с небольшими размерами выборок пациентов, различными методами исследования, а иногда и с неадекватной статистической коррекцией для проверки нескольких гипотез. Однако отчасти причина может быть также связана с разнообразным набором метаболических функций микробов.

Исследования эффектов "психобиотиков"

Какие радиологические методы исследования позволяют оценить эффективность "психобиотиков"?

Биологические исследования показали, что "психобиотики" могут модулировать внимание и активацию, ослабляя отношение к негативным эмоциональным стимулам, как было продемонстрировано в функциональном исследовании магнитно-резонансной томографии у здоровых женщин, которые употребляли смесь пробиотиков (включая Bifidobacterium animalis subsp. Lactis Bb12 и Streptococcus thermophilus, среди прочих). При этом наблюдалось снижение активности нейронных сетей, связанных с эмоциональной, сомато-сенсорной и интероцептивной обработкой сигналов (Bleibel, L., et al., 2023).

Противоспалительные эффекты "психобиотиков"

Можно ли с помощью "психобиотиков" купировать воспаление в тканях мозга?

Исследования воспаления клеток мозга выявили его потенциальную роль в патогенезе шизофрении, следовательно, подключение к дополнительной терапии, например, "психобиотиков". Эти препараты при правильном назначении положительно влияют на психическую сферу, модулируя кишечную микрофлору и, следовательно, ослабляя действие механизмов воспаления (Del Toro-Barbosa, M., et al., 2020).

Какие бактерии обладают противовоспалительным эффектом?

Некоторые "психобиотики" могут увеличивать численность бактерий, продуцирующих короткоцепочечные жирные кислоты, таких как бактерии рода Faecalibacterium, известные своими противовоспалительными свойствами, что может ослабить воспаление, связанное с шизофренией.

Влияние "психобиотиков" на трансмиттеры нервной системы

Уровень каких трансмиттеров нервной системы можно регулировать с помощью "психобиотиков"?

Изменения в микрофлоре кишечника способны влиять на выработку трансмиттеров нервной системы, таких как гамма-аминомасляная кислота и серотонин, непосредственно в кишечнике, что влияет на настроение и поведение, предлагая механизм, с помощью которого "психобиотики" могут смягчать как негативные, так и депрессивные симптомы шизофрении. Кроме того, некоторые "психобиотики" могут действовать как пребиотики, предоставляя определенные субстраты, которые стимулируют рост определенных видов полезных бактерий, что, в свою очередь, может способствовать восстановлению баланса кишечной микробиоты (Bleibel, L., et al., 2023).

Изменение pH кишечника

Какую роль играет pH кишечника в регуляции его микрофлоры?

Механизмы, посредством которых "психобиотики" модулируют микрофлору кишечника, включают изменение его pH, благоприятствуя росту полезных бактерий и подавляя рост патогенов.

Методы коррекции микробиома

Какими методами можно нормализовать микрофлору кишечника?

Помимо диетических модификаций и "трансплантации фекальной микробиоты", нормализовать микробиом можно достичь с помощью пищевых добавок с пре-, про- или синбиотиками.

Коррекция микробиома кишечника с помощью трансплантации фекальной микробиоты

Чем полезна трансплантация кишечной микробиоты?

Изучив более 600 метаболитов в плазме крови, исследователи обнаружили, что у больных аутизмом изначально были своеобразные метаболические профили. Восемь метаболитов (никотинамид рибозид, IMP, иминодиацетат, метилсукцинат, галактонат, валилглицин, саркозин, и лейцилглицин) были значительно ниже в группе больных с аутизмом на исходном уровне, в то время как каприлат и гептаноат были выше при этом психическом расстройстве. МТТ способствует глобальным сдвигам в профилях плазмы по различным метаболическим характеристикам, включая никотинат / никотинамид и метаболизм пуринов. Трансплантация фекальной микробиоты (FMT) - многообещающая терапия для восстановления дисбиотической микробиоты кишечника. Исследователи проводили интенсивный FMT, называемый терапией переноса микробиоты (MTT), для детей с расстройствами аутистического спектра и наблюдали значительное улучшение состояния желудочно-кишечного тракта и поведения ребенка с аутизмом.

Какой механизм терапевтического действия трансплантации фекальной микробиоты?

Возможно, МТТ улучшает целостность эпителиальных клеток и снижает кишечную проницаемость, что приводит к меньшей диффузии метаболитов фекалий в кровоток и, следовательно, к более здоровому набору метаболитов в плазме.

Почему предварительное очищение кишечника и ванкомицин желательно использовать при трансплантации фекальной микробиоты?

МТТ включает использование ванкомицина (антибиотика) - средства, подавляющего кислотность желудка, и очищение кишечника для уменьшения исходного микробиома, а также добавление новой микробиоты от очень здоровых доноров путем трансплантации фекальной микробиоты ежедневно в течение 7-8 недель.

Пробиотики

Какие пробиотики чаще всего назначаются пациентам с психоневрологическими расстройствами?

Прием пробиотиков (в основном смесь Bifidobacteria, Streptococci и Lactobacilli) является наиболее перспективным методом лечения психопатологических симптомов и дисфункции кишечника, но клинические испытания здесь все еще ограничены и неоднородны по своим результатам.

OMNi BiOTiC® AAD10

Какие штаммы бактерий входят в OMNi BiOTiC® AAD10?

OMNi BiOTiC® AAD10 (распространяется Institut AllergoSan (Грац, Австрия) и производится Winclove Probiotics BV (Амстердам, Нидерланды) предприятие GMP по производству пищевых добавок, соответствующее стандарту NSF/ANSI 173-2008 и сертифицированное в соответствии с ISO 22000:2005.) представляет собой коммерчески доступную пробиотическую пищевую добавку, состоящую из 10 различных пробиотических штаммов: Lactobacillus (L.) acidophilus W55 и W37, L. paracasei W72, L. rhamnosus W71, L. salivarius W24, L. plantarum W62, Enterococcus faecium W54, Bifidobacterium (B.) bifidum W23, B. lactis W18 и Б. лонгум W51. Все эти штаммы принадлежат к видам с зарегистрированными полезными эффектами, например, в предотвращении запоров, диареи путешественников или связанной с приемом антибиотиков, профилактике и лечении некротизирующего энтероколита, снижении радиационно-индуцированной диареи или уменьшении риск пищевой аллергии.

Синергические комбинации пробиотиков

По сравнению с пробиотиками из одного штамма синергетические комбинации пробиотиков могут быть полезными. В этом отношении исследователи продемонстрировали преимущества мультивидового пробиотика VSL#3 — с составом (S. thermophilus, E. faecium, B. breve, B. infantis, B. longum, L. acidophilus, L. plantarum, L. casei и L. delbrueckii), близкие к OMNi BiOTiC® AAD10, по сравнению с пробиотиками из одного и нескольких штаммов при ААД. Хотя в целом прием пробиотиков считается безопасным, существует минимальный риск неблагоприятных побочных эффектов, особенно у уязвимых групп пациентов, таких как новорожденные, пожилые или пациенты с ослабленным иммунитетом.

Побочные эффекты пробиотиков

Какие побочные эффекты возможны при приеме пробиотиков?

В связи с этим были описаны пробиотическая бактериемия, фунгемия, распространение устойчивости к противомикробным препаратам и измененные долгосрочные иммунные реакции. Таким образом, альтернативы живым микроорганизмам, такие как бактериоцины, противомикробные бактериальные метаболиты или постбиотики, могут представлять интерес для лечения дисбиоза.

Постбиотики

Чем полезны постбиотики из рода Lactobacilli?

В особых случаях, например, у пациентов с ослабленным иммунитетом, введение живых бактерий в виде пробиотиков может иметь решающее значение. В этих случаях полезной альтернативой могут быть бактериоцины или постбиотический супернатант. В связи с этим постбиотики из Lactobacilli продемонстрировали благотворное иммуномодулирующее, противоопухолевое, противомикробное и барьер-сохраняющее действие на кишечник хозяина.

Нанотехнологии и искусственный интеллект в терапии микробиома кишечника

Каким образом нанотехнологии способствуют более эффективному использованию пробиотиков?

Интеграция нанотехнологий в области пробиотиков, пребиотиков и синбиотиков предлагает инновационные решения в лечении и профилактике таких заболеваний, как рак и желудочно-кишечные расстройства. Традиционно выживаемость и эффективность этих соединений ограничивались неблагоприятными условиями желудочно-кишечного тракта человека, такими как кислый pH и высокая концентрация кислорода, которые вызывают окислительное повреждение пробиотических клеток. Нанотехнология отчасти решает этих проблемы, позволяя разрабатывать и характеризовать наноматериалы и наночастицы, которые инкапсулируют пробиотики, пребиотики и синбиотики — "психобиотики", в частности, для лечения шизофрении — защищая их от неблагоприятных вариантов микробиома и обеспечивая их безопасное высвобождение в месте действия (Razavi, S., et al., 2021).

Какая роль искусственного интеллекта в коррекции микрофлоры кишечника?

Применение таких методов, как активное машинное обучение, для прогнозирования эффектов фармацевтических вспомогательных веществ на кишечную пролиферацию пробиотиков, является примером того, как искусственный интеллект может улучшить доставку и эффективность пробиотиков в организме.

Литература

• Bleibel, L., Dziomba, S., Waleron, K. F., Kowalczyk, E., & Karbownik, M. S. (2023). Deciphering psychobiotics’ mechanism of action: bacterial extracellular vesicles in the spotlight. Frontiers in Microbiology, 14, 1211447.
• Del Toro-Barbosa, M., Hurtado-Romero, A., Garcia-Amezquita, L. E., & García-Cayuela, T. (2020). Psychobiotics: mechanisms of action, evaluation methods and effectiveness in applications with food products. Nutrients, 12(12), 3896.
• Iliopoulou, S. M., Tsartsalis, S., Kaiser, S., Millet, P., & Tournier, B. B. (2021). Dopamine and neuroinflammation in schizophrenia–interpreting the findings from translocator protein (18kda) pet imaging. Neuropsychiatric Disease and Treatment, 3345-3357.
• Munawar, N., Ahsan, K., Muhammad, K., Ahmad, A., Anwar, M. A., Shah, I., ... & Al Mughairbi, F. (2021). Hidden role of gut microbiome dysbiosis in schizophrenia: Antipsychotics or psychobiotics as therapeutics?. International journal of molecular sciences, 22(14), 7671.
• Murphy, C. E., Walker, A. K., & Weickert, C. S. (2021). Neuroinflammation in schizophrenia: the role of nuclear factor kappa B. Translational psychiatry, 11(1), 528.
• Razavi, S., Janfaza, S., Tasnim, N., Gibson, D. L., & Hoorfar, M. (2021). Nanomaterial-based encapsulation for controlled gastrointestinal delivery of viable probiotic bacteria. Nanoscale Advances, 3(10), 2699-2709.
• Sarkar, A., Lehto, S. M., Harty, S., Dinan, T. G., Cryan, J. F., & Burnet, P. W. (2016). Psychobiotics and the manipulation of bacteria–gut–brain signals. Trends in neurosciences, 39(11), 763-781.