Кишечный микробиом: роль виртуального органа в эндокринологии хозяина

Кишечный микробиом: роль виртуального органа в эндокринологии

Резюме

Человеческий микробиом содержит большой набор микробов и генов, которые показывают бόльшую сложность, чем кариомер хозяина; многие из этих микробов обладают полезными функциями, которые демонстрируют коэволюцию с хозяином, в то время как другие причиняют вред. Микробиоту, которая заселяет пищеварительный тракт, сейчас рассматривают в качестве виртуального органа или зарождающейся системы со свойствами, которые нужно интегрировать в биологию и физиологию хозяина. В отличие от других органов, функции кишечной микробиоты в организме хозяина пока что не полностью изучены и могут быть довольно легко разрушены антибиотиками, диетой или хирургической операцией. В этом обзоре мы рассматриваем некоторые из лучше всего охарактеризованных функций, которые имеет только кишечная микробиота, и как они взаимодействуют с эндокринной системой хозяина, и мы пытаемся разъяснить, что биология в XXI веке не в состоянии игнорировать эту грань биологии, если она хочет полностью понять, что делает нас людьми.

Введение

За многие годы изучения человеческого тела было установлено, что все органы известны и охарактеризованы по своим главным функциям. Предмет анатомии сосредоточен на документировании тонкой структуры этих органов, в то время как физиология и биохимия описывают их функции и специфичные химические реакции. В последние 10 лет прогрессировала серьёзная революция, начавшаяся с понятия, что в течение большей части ста лет  мы пытались описать, как функционируют млекопитающие, не зная об одном из главных органов тела. Однако этот орган не найден или не описан ни в одном общепринятом учебнике, и нет клинических экспертов, которые могут понять его функции и патологии, появляющиеся, когда он заболевает. Этот недостаток информации - оттого, что этот орган не согласуется с текущим определением органа, т.е. «полностью дифференцированная и функциональная единица» и, возможно, должен быть рассмотрен в качестве виртуального органа (O’Hara & Shanahan 2006), так как он состоит из микробов, и все его функции происходят из этих частей. На самом деле его, возможно, нужно рассматривать как систему, так же как мы смотрим на нашу иммунную систему, которая состоит из различных клеток, каждая из которых имеет свой набор функций и ролей. Этот сдвиг парадигмы проходит усовершенствование, но это требует ответа на вопрос: «Что бы сделали биологи, если бы вдруг столкнулись с абсолютно новым органом или новой системой?». Более того, почему мы вообще должны думать об этом как об органе или о системе? Чтобы ответить на последний вопрос, мы видим это как виртуальный орган/систему из-за свойственного ему генетического и метаболического разнообразия.

Микробиологи придумали название для этой системы – микробиом, который определяют как «генетический материал (ДНК) в обществе микробов»; это может также называться метагеномом микробиоты. Основные участники человеческого микробиома – это бактерии кишечного тракта, которых, по приблизительным оценкам, 100 триллионов клеток, в 10 раз больше, чем человеческих клеток в теле хозяина.  Intermsofthetotalnon-redundantgeneticload, найденной в человеческом кишечном микробиоме, оно в 150 раз больше кариома хозяина ((Qin et al. 2010), что равняется между 20 000 и 26 000 генов (Pennisi 2003, Collins et al. 2004)), и каждый индивидуал имеет около 540 000 бактериальных генов в кишечнике (21-27 х человеческий кариом). Кариом обычно рассматривают как фиксированный с уважением к каталогу генов, и игнорировать на этой ступени любые эпигенетические механизмы, кишечный микробиом более случайный, и каждый индивидуал будет содержать уникальную коллекцию легко меняющихся микробов. Люди рождаются либо стерильными, либо заселёнными совсем базовым микробиомом, и анализ мекония (первородный кал) показал, что любые присутствующие микробы необязательно являются теми, которые в итоге заселяют кишечник взрослого человека  (Koenig et al. 2011). Полученный микробиом частично унаследован от матери и частично из-за воздействия природы в течение первых двух лет жизни. Поэтому есть степень детерминизма (и из-за воздействия матери, и из-за генетической селекции (Tims et al. 2013)), а также значительное соотношение случайной колонизации. Однако это поразительно, что после наступления двухлетнего возраста толстая кишка взрослого будет преимущественно заселена двумя группами, а именно: Bacteroidetes – грам-негативные, анаэробные, неспороформирующие бактерии, обогащённые энзимами с низким содержанием углеводов, и Firmicutes: грам-позитивные the low-GC bacteria, анаэробные, спороформирующие бактерии, которые ферментируют моносахариды, чтобы производить такие короткоцепочечные жирные кислоты, как бутират, ацетат и пропионат (Fischbach & Sonnenburg 2011). Между ними эти группы могут составлять более 90% бактерий в широкой кишечной полости (Turnbaugh et al. 2009, Qin et al. 2010, Claessonetal. 2011, HMPCetal. 2012) и в слизистой (Eckburg et al. 2005, Chen et al. 2012, Harrell et al. 2012), и соотношение каждой группы в толстой кишке колеблется от почти 90% Firmicutes на одном конце континуума до 90% Bacteroidetes на другом конце. Неясно, что диктует эту классификацию, последствия для хозяина тоже неизвестны. Более того, наш взгляд на кишечную окружающую среду склоняется в сторону  толстой кишки и сфокусирован, в основном, на фекальном материале, и даже тогда мы сфокусированы на бактериях (Marchesi 2010).

Имея такой предубеждённый (смещённый) взгляд на кишечную среду, мы начали определять (описывать), какие функции имеет эта коллекция организмов для хозяина.

Виртуальный орган/система с важными функциями для хозяина

В последние 10 лет стало очевидно, что кишечная микробиота играет значительную роль в микробиологии хозяина. У нас есть реальные доказательства, что эти функции могут быть полезны или нежелательны для хозяина, и если они были ценны, we would wish to maximise the former andsomehowoffsetthelatter. Значительная часть доказательств, которая поддерживает роль кишечной микробиоты в развитии и функциях хозяина, появилась после изучения стерильных животных, в частности, грызунов (Рис.1). Недавний обширный обзор использования таких животных показал, насколько широко распространяется воздействие отсутствия кишечной микробиоты (Smith et al. 2007). Некоторые из наиболее изученных из этих бактериальных функций включают в себя обеспечение хозяина энергией в форме таких короткоцепочечных жирных кислот, как бутират  (Louis & Flint 2009) и пропионат   (Macfarlane & Macfarlane 2011), метаболизм солей желчных кислот (Jones et al. 2008, Swann et al. 2011) и роль в оси мозг-кишечник (Collins et al. 2012). Множество экологических анализов микробиоты толстой кишки показали, что, пока она относительно стабильна (Scanlan et al. 2006, Jalanka-Tuovinen etal. 2011, Kolmederetal. 2012), она может быть серьёзно потревожена антибиотиками (Dethlefsen et al. 2008, Jernberg et al. 2010), диетой (Claesson et al. 2012, Ravussin et al. 2012) и хирургическим вмешательством (Zhang et al. 2009, Li et al. 2011). В отличие от обычных органов, функции этого виртуального органа могут быть изменены или устранены вследствие этих факторов окружающей среды, которые могут привести к болезням хозяина, т.е. к диарее, связанной с Clostridium difficile (Kachrimanidou & Malisiovas 2011), или к значительным изменениям в метаболическом профиле хозяина (Yap et al. 2008), значение которых остаётся неясным. Разнообразие (непостоянность) в кишечном микробиоме и его функции важны по двум причинам: унаследованные и приобретённые функции ведутся случайным процессом, и, когда они установлены, их могут нарушить интервенции.

Желчный метаболизм и кишечные бактерии

Желчные кислоты/их соли – это холестерин-производные метаболиты в организме хозяина, которые играют роль в некоторых процессах в организме хозяина (Рис.2). Их главные функции – содействие адсорбции жира и предупреждение роста бактерий в тонкой кишке. Обе функции можно объяснить фактом, что желчные кислоты являются сурфактантами (поверхностно-активное вещество) (а не слабительным) с гидрофильной тауриновой или глициновой группой, ковалентно связанной с гидрофобной стероид-производной (в основном, структура С24 (Russell 2003)) половиной, которая полностью произошла от холестерина. Эта сурфактантная природа позволяет им объединиться с молекулами жира, чтобы сформировать мицеллы, которые окончательно поглощены хозяином, облегчая, таким образом, жировой метаболизм. Кроме того, быть сурфактантном позволяет им также быть антимикробными, так же, как они могут нарушить плазменную мембрану бактерий, приводя к их разрушениям и смерти; таким образом, в нише, в которой изобилует еда, желчь помогает предупредить чрезмерный рост бактерий в тонком кишечнике, чтобы это не стало проблемой здоровья. Вторичная роль желчи включает в себя регулирование уровня холестерина хозяина, в обычный день – примерно 0.5 г этого стероида используют для синтезирования желчных кислот в гепатоциты на 90% использования холестерина (Russell 2003). Когда гормональный сигнал послан в желчный пузырь, желчные кислоты выделяются в тонкую кишку, где они взаимодействуют с диетическими жирами (dietary lipids) и витаминами, растворимыми в жире. Эти соединения, в итоге, заново поглощены terminal подвздошной кишкой; этот процесс – часть энтерогепатической циркуляции, которая обеспечивает излечение 95% кислот из кишечника. Остальные 5% входят в толстую кишку, где становятся доступными для метаболизма бактерий. Интересно, что кишечные бактерии развили несколько энзимов, способных модифицировать первичные желчные кислоты, такие как таурин- и глицин-парные желчная и хенодеоксихолевая кислоты, а также удалять тауриновые и глициновые части из молекул, чтобы вырабатывать такие вторичные желчные кислоты, как желчная, литохолевая, дезоксихолевая кислоты.

В то время как некоторые из этих вторичных желчных кислот выделяются в фекалиях, значительное соотношение пассивно поглощено и возвращено в печень. Эти вторичные желчные кислоты тогда входят в энтерогепатическую циркуляцию и общий желчный метаболический пул. Бактериальные энзимы, ответственные за разделение таурина или глицина, известны как желчные солевые гидролазы (BSHs), choloylglycine hydrolases или гидролазы желчных кислот (EC 3.5.1.24) и катализируют гидролитическое устранение таурина или глицина из соответствующих первичных желчных кислот. Однако, как это бывает со многими кишечными функциями, разнообразие и изобилие BSHs непостоянно, как и ряды субстратов (Jones et al. 2008). К тому же, исследования стерильных грызунов (т.е. гнотобиологических) показали, что желчный пул значительно и драматически изменяется в других непечёночных или некишечных отделениях, т.е. сердечная ткань (Рис.3), что требует вопроса о значении наличия специфичных профилей  BSH в кишках и физиологии хозяина. Желчные кислоты взаимодействуют на эндокринологическом уровне через три крупных сигнальных механизма, таких как лиганды для G-protein-coupled рецептора TGR5, активаторы MAPK pathways и активаторы ядерных рецепторов гормонов, таких как фарнезоид Х рецептор α (FXRα; NR1H4). Первичные желчные кислоты представляют собой значительный интерес, так как они регулируют метаболизм липидов, энергии и глюкозы, а вторичные могут также взаимодействовать с этими рецепторами. Однако доступность вторичных желчных кислот не так жёстко контролируема, так как она ведётся при помощи непостоянного и динамичного разнообразия и экспрессии BSH в кишках. Исходя из этого, кишечную микробиоту можно рассматривать как ещё один фактор окружающей среды, контролирующий активный эндокринный фактор, нестабильный и поддающийся воздействию  диеты и лекарств.

Короткоцепочечные жирные кислоты и эндокринная система

Одним из самых существенных содействий, которые кишечная микробиота оказывает функциям хозяина, является обеспечение короткоцепочечных жирных кислот. Эти относительно простые молекулы, в основном, бутират, ацетат и пропионат, выделяются, когда некоторые классы бактерий анаэробно ферментируют ряд источников углерода. Хотя короткоцепочечные жирные кислоты – это конечные продукты метаболизма некоторых бактерий, они являются значительным источником энергии для хозяина. И термиты(Warnecke et al. 2007) , и жвачные (Brulc et al. 2009) развили мутуалистические отношения с организмами, которые синтезируют короткоцепочечные жирные кислоты, и, судя по всему, у людей эти бактериальные функции тоже коэволюционировали.  TheG-protein-coupledreceptors рецептор свободных жирных кислот 2 (FFAR2, GPR43) и FFAR3 (GPR41) – это два эндогенных рецептора, у которых было идентифицировано взаимодействие с короткоцепочечными жирными кислотами (Brown et al. 2003, Le Poul et al. 2003, Nilsson et al. 2003). FFAR2 и FFAR3 взаимодействуют с короткоцепочечными жирными кислотами (ряд μМ-mM) с углеродной цепью длиннее, чем шесть атомов и являются теми,  кто вероятнее всего эволюционировал в ответ на продукты ферментации кишечных бактерий. Оба рецептора найдены в разнообразии тканей, включая кишки, и выражены в энтероэндокринных клетках, которые вырабатывают пептид YY (PYY, табл.1). Короткоцепочечные жирные кислоты показали способность стимулировать выход PYY 5-гидрокситриптамина (5-HT) из подвздошной и толстой кишки (Cherbut et al. 1998, Fukumoto et al. 2003). Мыши, у которых извлекли FFAR3 (Samuel et al. 2008), показали ассоциированное понижение выражения PYY, повышенные показатели кишечной проницаемости и пониженные результаты энергии (SCFAs) от диеты. Авторы сделали выводы, что FFAR3 вовлечён в регулирование баланса энергии хозяина, которым, в результате, управляют кишечная микробиота и её метаболиты.

____________________________________

К тому же, предполагается, что FFARs (свободные жирные кислоты) играют роль в непереносимости глюкозы, и, таким образом, в диабете (Tolhurst et al. 2012). Толхёрст и др. показали в своём исследовании, что FFAR2 и FFAR3 более ярко выражены в глюкагон-подобных клетках, секретирующих пептид-1 (GLP1). Кроме того, когда гомозиготно негативные для обоих FFARs мыши были подвержены SCFAs, было значительное понижение секреции GLP1, вызванной SCFA. Другая значительная роль, которую играют эти бактериально производные метаболиты, это стимуляция выработки лептинов в адипоцитах (Xiong et al. 2004); однако точный механизм ещё объясняют (Zaibi et al. 2010). Так как лептин участвует в ряде физиологических процессов, таких как feeding behaviour, репродукция и метаболические показатели, любые молекулы, которые стимулируют его (лептина?) выработку, представляют собой значительный интерес. Все SCFA стимулируют уровни плазмы лептина (Yonekura etal. 2003, Xiongetal. 2004), и когда пропионат поступает перорально, эти уровни повышаются, и эффект может быть заблокирован интерферирующими РНК, нацеленными на GPR41 в клетках Ob-Luc (Xiong et al. 2004).

Хотя SCFA показали взаимодействие со своими родственными рецепторами, они также модулируют печёночную выработку глюкозы у людей (Thorburn et al. 1993). Приём волокон, которые ведут себя как пробиотики и метаболизированы кишечными бактериями, обратно пропорционально связан с риском диабета 2 типа и сердечными болезнями (Pereira et al. 2002). Гипотеза, что волокно, в итоге, усваивается SCFAs, очень важна в области кишечной микробиоты, потому что она предполагает, что принимаемое волокно будет усваиваться SCFAs, и это принесёт пользу хозяину. Однако она использует кишечную микробиоту в качестве «чёрного ящика» и не рассматривает способность индивидуалов метаболизировать разные компоненты волокон и ферментировать эти продукты (degradation products) в SCFAs обусловлено наличием у них необходимых бактериальных функций, в первую очередь. Bearing this in mind, it may be explained why the evidence is not strong as to the beneficial role of fibre in the reduction of the risk of developing diabetes and other diseases (Williams 2012, Caricilli & Saad 2013).

Ось мозг-кишечник

Гипоталамо-питуитарно-надпочечная (НРА) ось привлекла много внимания за последние годы, в частности, речь идёт о её связи с кишками и их микробиотой. Становится очевидно, что эта связь может и позитивно, и негативно влиять на здоровье хозяина с последствиями для кишечной микробиоты и эндокринной системы.

Исследования, использующие модели invitro и invivo, намекают на возможные механизмы, лежащие в основе воздействия стресса на кишечник через ось НРА. Было показано, что эта ось реагирует на стресс  (Herman et al. 2003) через секрецию кортикотропин-вызывающего гормона (CRH) из гипоталамуса, по очереди вызывая выход  ACTH из гипофиза и выход катехоламина и кортизола из коркового слоя (Mawdsley & Rampton 2005). CRH стимулирует выход провоспалительных цитокинов, таких как TNFα, IL1β и IL6 на моделях мышей in vitro и in vivo (Agelaki et al. 2002), в то время как стимуляция β-адренергического рецептора in vivo – рецептора катехоламинов norepinephrine and epinephrine – увеличивает уровни циркулирующих IL1 и IL6 (Johnson et al. 2005). Выработка цитокинов, в частности, TNFα, влияет на кишечный эпителиальный барьер в исследованиях invitro (Schmitz et al. 1999) и на людях, где одно исследование показало восстановление функции кишечного эпителиального барьера у пациентов с болезнью Крона через назначение инфликсимаба - chimeric MAB against TNFa (Suenaert et al. 2002). Бактериальные клетки могут также нарушить функцию кишечной эпителиальной мембраны через липополисахариды и их взаимодействие с myosin light chain kinase, регулятора прочных соединений (Shen et al. 2006). Также было показано, что реакция оси НРА на стресс и негерметичность кишечного эпителиального барьера у мышей может быть ослаблена при помощи пробиотика Lactobacillus farciminis (Ait-Belgnaoui et al. 2012). Это подчёркивает двойственную природу оси НРА и организмов, проживающих в кишечной микробиоте.

Очень распространённый диагноз во всемирной гастроэнтерологической практике – синдром раздражённой кишки (IBS), который характеризуется аномальной деятельностью кишечника, вздутием и болями или дискомфортом в животе, который устраняется при дефекации (Spiller et al. 2007). IBS влияет на качество жизни (Simren et al. 2006) и является существенным экономическим бременем для систем здравоохранения (Nyrop et al. 2007). IBS присутствует в примерно 10% популяции и отвечает за 3.6% GP consultations. Итак, понимание этого синдрома – важная цель, и недавно, в важном исследовании, Dinan et al. (2006) показали, что в категории IBS повышены уровни кортизола и провоспалительных цитокинов IL6 и IL8. Перед этим исследованием они также использовали бактериальное вмешательство в виде двух раздельных пробиотиков (Lactobacillus salivarius UCC4331 или Bifidobacterium infantis 35624) и показали, что B. Infantis способен нормализовать соотношение IL10:IL12. Следовательно, это опять ведёт нас к выводу, что переменные уровни некоторых организмов в кишечнике могут быть ответственны за болезни/синдромы, так как они подают сигналы разнообразным эффекторам хозяина.

Эндокринные молекулы микробного происхождения

Эндокринные молекулы вырабатываются не только человеческим телом; также их могут производить кишечные микробы. Ранее был показан высокий уровень выработки допамина в человеческом кишечнике (Eisenhofer et al. 1997). Важность кишечной микробиоты в создании этой структуры была рассмотрена, и в последующей работе было показано, что кишечная микробиота играет критическую роль в выработке норэпинефрина и допамина в кишке (Asano et al. 2012). Эта выработка происходит из-за выражения β-глюкуронидаз комменсальными кишечными бактериями, генерируя допамин и норэпинефрин через расщепление их неактивных парных форм. Кишечные микробы могут также вырабатывать не-норадренергичные, не-холингеричные переносчики, такие как окись азота, которая играет главную роль в регулировании опорожнения желудка  (Orihata & Sarna 1994), через анаэробную редукцию нитрата к нитрогену (Sobko et al. 2005, Cutruzzola` 2012). Ингибиторный переносчик γ-аминомасляная кислота может быть создан при помощи Lactobacillus brevis и Bifidobacterium dentium (Barrett et al. 2012); оба этих организма можно извлечь из людей (Ro¨nka¨et al. 2003, Ventura et al. 2009). Такие исследования, как это, подчёркивают ранее неосознанную важность нашей кишечной микробиоты в формировании структуры, которая взаимодействует с нашей эндокринной системой.

Диабет и кишечные бактерии

Диабет – это хроническое метаболическое нарушение, которое касается примерно 347 млн человек по всему миру (WHO 2012). Диабет 1 типа, также известный как ювенильный диабет, это состояние абсолютной нехватки инсулина, а диабет 2 типа – это состояние относительной нехватки инсулина при наличии ожирения и резистентности к инсулину; преобладание последнего распространяется среди детей из-за сидячего образа жизни. Есть доказательства, что кишечная микробиота играет роль в развитии этого нарушения. У нетучных мышей с диабетом с дефицитом адаптерного протеина MYD88 исследователи показали, что кишечная микробиота играет роль в развитии 1 типа диабета (Wen et al. 2008). В этом исследовании мы гистологически сравнивали кусочки ткани Langherans стерильной, без специфичных патогенов и изменённой флоры Schaedler (Dewhirst et al. 1999) Myd88 knockout нетучных мышей с диабетом; стерильные мыши выразили более высокий уровень инфильтрации кусочков ткани. Авторы показали, что кишечные комменсальные бактерии могут модифицировать развитие этой болезни. Учитывая это, исследование было проведено, чтобы определить, какие бактериальные штаммы и группы в организме человека преобладают у диабетиков 1 типа. В недавнем исследовании (Giongo et al. 2011) периферическую микробиоту четверых детей с автоиммунитетом, у которых развивался диабет 1 типа, сравнили с микробиотой четверых здоровых детей через пиросеквенцию фекальной ДНК, взятой три раза в разное время. Результаты подчеркнули разницу между двумя главными типами в кишке - Bacteroidetes и Firmicutes. Наблюдалось увеличение в количестве рядов ДНК из группы Bacteroidetes, в то время как автоиммунитет развился до диабета 1 типа, и уменьшение в количестве рядов ДНК, полученных из группы Firmicutes. Напротив, четверо здоровых детей проявили обратный образец, с уменьшением Bacteroidetes и увеличением Firmicutes при каждом анализе пункта. Было также показано, что у детей с контролем здоровья было большее разнообразие бактериальных штаммов, чем у детей с автоиммунитетом, предполагая связь между низким разнообразием бактериальных штаммов и диабетом 1 типа. Это низкое разнообразие свидетельствует об аномальной кишечной микробиоте, которая, возможно, сочетается с кишечной негерметичностью и изменённой кишечной иммунной реакцией создания «идеального шторма» для развития диабета 1 типа (Vaarala et al. 2008).

Кишечная микробиота, через LPS, оказывает провоспалительный эффект и в сочетании с диетой с высоким содержанием жиров ведёт к резистентности к инсулину и, таким образом, к развитию диабета 2 типа у мыши (Cani et al. 2007, 2008). В соответствии с тем, что наблюдалось в диабете 1 типа, метагеномный анализ фекальных образцов пациентов с диабетом 2 типа показал небольшой уровень дисбактериоза в бактериальной структуре кишок; пациенты с диабетом 2 типа показали более высокие условно-патогенные уровни (Qin et al. 2012). Вероятно, более важен тот факт, что это исследование показало уменьшение количества бутират-продуцирующих бактерий, короткоцепочечные жирные кислоты, которые модулируют деятельность NF-kB (Inan et al. 2000), указывая на то, что потеря бактериальных штаммов может быть не настолько важна, как потеря функций, которые они выполняют.

Микробная модуляция нейротрансмиттеров: серотонин

Один метаболический путь, вызывающий интерес, это метаболизм триптофана, предтеча для некоторого количества метаболитов, в частности, выработки серотонина или 5-НТ. Серотонин – это задокументированный моноаминовый нейротрансмиттер, обширно изученный из-за своей предполагаемой роли в регулировании учёбы, настроения, сна, волнения и недугов, связанных с психиатрией. В последние годы серотонин привлёк много внимания из-за своей роли в области кишечной патофизиологии (Gershon & Tack 2007) и из-за своей роли сигнальной молекулы, связывающей мозг и кишечник. Обзор объективно убедителен, демонстрируя, что бактерии могут косвенно повлиять на уровни серотонина, стимулируя секрецию. Однако недавние признаки предполагают роль кишечной микробиоты в модулировании уровней триптофана и, таким образом, она имеет контроль над уровнями серотонина в организме хозяина. Исследование Desbonnet et al. (2008) предположило роль таких продуцентов триптофана, как B. Infantis, как пробиотики, которые специально используют в борьбе с такими психиатрическими отклонениями, как депрессия. Другие группы тоже показали роль бактерии в модулировании нейротрансмиттерных предшественников (Rhee etal. 2009, Wikoffetal. 2009, Heijtzetal. 2011).

Около 90% серотонина находится в энтерохромаффинных клетках ЖКТ человека (Keszthelyi et al. 2009) и поэтому должны быть тесно связаны с желудочно-кишечной слизистой и её микробиотой. Энтерохромаффинные клетки выделяют серотонин в ответ на некоторые бактериальные стимулы, такие как LPS, энзимы и другие бактериальные токсины to help increase gastric transit andridthehostofthetoxinasquicklyaspossible (resultis often diarrhoea). Результатом бактериального стимула является выход серотонина, который действует как сигнальная молекула, чтобы активировать первичные сенсорные нейроны для сообщения с мозгом и, в конечном счёте, изменить выделительные рефлексы. Как следствие, развивается взаимодействие мозг-кишечник, что воздействует на кишечную физиологию. Это отношение имеет следующий результат: серотонин – одна из самых значительных молекул, связанных с патофизиологией кишечных нарушений, таких как воспалённая кишка и IBS, и природно связано с волнением и депрессией, связанными с этими нарушениями.

Если серотонин ответственен за настроение и сон, и низкие уровни связаны с депрессией, тогда изменчивые уровни триптофана воздействуют на доступные уровни серотонина (Heijtz et al. 2011). Исследования показали, что стерильные мыши имеют обеднённые уровни триптофана, но при вводе некоторых бактерий, таких как бифидобактериальные штаммы, уровни триптофана повышаются (Desbonnet et al. 2008), таким образом, бактерии могут изменить доступный пул серотонина и выявлять связи между кишечником и мозгом. Некоторые микробы, такие как Candidaspp., Streptococcusspp., Escherichiaspp. andEnterococcusspp., напрямую продуцируют серотонин (Cryan & Dinan, 2012), хотя требуется гораздо больше исследований их воздействия на хозяина.

Заключение

В последнее десятилетие парадигма (система понятий), что человеческий геном – это доминирующий движущий механизм здоровья хозяина, переместилась в сторону точки зрения, основанной на суперорганизме, микробиом играет значительную роль во влиянии на физиологию и функции хозяина. Этот обзор не требовал покрытия всех областей, где есть доказательства роли микробиоты хозяина, и сконцентрирован на кишечной микробиоте, так как кишечник – наиболее изученная и наиболее плотно заселённая ниша. В человеческом теле есть много других заселённых ниш, в которых приспособленный микробиом взаимодействует с хозяином, и в своё время они будут изучены, и их взаимодействия с хозяином будут описаны. Мы надеемся, что с нашей помощью читателю стало более очевидно, что микробиом нужно изучать и понимать более глубоко и интегрировать в эндокринную систему так же, как он интегрирован в иммунную систему. В будущем больше ‘omic’ подходов откроют больше связей между человеческим микробиомом и эндокринной системой, что может быть лечебно и, таким образом, приносить пользу хозяину.

 


Наши пробиотики:

Бифидум-баг

 Бифидум Баг

Трилакт

 Трилакт

Экофлор

 Экофлор

Посмотреть все

vk fb tw ok G+ youtube


Совершать покупки удобнее в приложении Google Play