СТАРЕНИЕ КИШЕЧНИКА и МИКРОБИОТА


МИКРОБИОТА ТОЖЕ СТАРЕЕТ

Всё больше данных свидетельствуют о том, что микроорганизмы тоже стареют и могут быть долгожителями. В этом обзоре объединены теоретические и эмпирические идеи, чтобы установить единый взгляд на старение и долголетие. Обсуждены эволюционные истоки, генетические механизмы и функциональные последствия микробного старения. www.nature.com/articles/s41579-019-0253-y

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕЖДУ МИТОХОНДРИЯМИ И МИКРОБИОТОЙ КИШЕЧНИКА

Многие физиологические изменения происходят в ответ на выносливость, чтобы приспособиться к растущим энергетическим потребностям, биогенезу митохондрий, увеличению продукции активных форм кислорода (АФК) и острым воспалительным реакциям. Митохондрии представляют собой органеллы в каждой клетке, которые имеют решающее значение для производства АТФ, а также являются основным продуцентом АФК и активных форм азота во время интенсивных упражнений. Последние данные показывают, что между митохондриями и микробиотой существует двунаправленное взаимодействие. Было показано, что микробиота кишечника регулирует ключевые ко-активаторы транскрипции, факторы транскрипции и ферменты, участвующие в митохондриальном биогенезе, такие как гены PGC-1α, SIRT1 и AMPK. Кроме того, микробиота кишечника и ее метаболиты, такие как жирные кислоты с короткой цепью и вторичные желчные кислоты, также способствуют выработке энергии хозяином, модуляции АФК и воспалению в кишечнике, ослабляя TNFα-опосредованные иммунные ответы и воспалительные процессы, такие как NLRP3. С другой стороны, митохондрии, особенно митохондриальная продукция АФК, играют решающую роль в регуляции микробиоты кишечника посредством модулирования барьерной функции кишечника и иммунных реакций слизистой оболочки. Недавно также было показано, что генетические варианты внутри митохондриального генома могут влиять на функцию митохондрий и, следовательно, состав и активность кишечной микробиоты. Диета также, как известно, резко модулирует состав кишечной микробиоты. Таким образом, исследования, направленные на микробиоту кишечника, могут быть полезны для управления продуцированием АФК митохондриями, провоспалительными сигналами и метаболическими ограничениями у выносливых спортсменов.

www.frontiersin.org/articles/10.3389/fphys.2017.00319/full?utm_source=ad&utm_medium=fb&utm_campaign=ba_sci_fphys

ОСОБАЯ РОЛЬ МИКРОБИОТЫ ПОЛОСТИ РТА

Во время тренировки сосуды расширяются: поступающий оксид азота вызывает расслабление гладких мышц сосудов, за счет чего увеличивается их диаметр. Это усиливает кровоснабжение активно работающих мышц. После нагрузки кровообращение остается интенсивным, а сосуды — расширенными, из-за этого снижается давление. Этот эффект, известный как посттренировочная гипотензия, важный для периода восстановления после тренировок и набора мышечной массы, оказался более сложно устроен, чем ранее считалось. 

В предыдущих работах предполагалось, что оксид азота включен только в механизм работы сосудов во время тренировки, но не после нее. Также раньше считалось, что продукт его разложения — нитрат — не участвует в управлении этими реакциями. Однако работы последних лет показали, что нитраты из организма выводятся слюнными железами. 

Чтобы оксид азота выделялся эффективнее, нужно, чтобы в организм поступали нитриты азота. Эти соединения, как раньше предполагалось, получались из разложения самого оксида азота, выделяемого клетками эндотелия сосудов непосредственно во время тренировки. 

Оказалось, основная масса  нитритов получается благодаря живущим во рту здорового человека микроорганизмам. Бактерии полости рта обрабатывают нитраты и выделяют в слюну нитриты. Проглатывая слюну, человек получает и нитриты, быстро всасывающиеся и включающиеся в процесс кровообращения.

Антибактериальные полоскания рта нарушают эту цепочку и приводят к ухудшению восстановительного периода после тренировки. Чтобы проверить эту гипотезу, авторы провели эксперимент. 

В двойном слепом перекрестном исследовании участвовали 23 здоровых добровольца без болезней полости рта. Они тренировались на беговой дорожке полчаса, после чего полоскали рот через минуту после пробежки, спустя 30 минут, час и полтора. У участников мерили давление, брали образцы крови до упражнений и через два часа после. На протяжении всего периода наблюдений запрещалось есть и пить что-либо, кроме воды. Участникам выдавали антибактериальный ополаскиватель или безвредный для бактерий плацебо-полоскатель. 

Выяснилось, что через час после тренировки эффект снижения давления был на 60% хуже при полоскании антибактериальным средством по сравнению с плацебо, а через два часа он совсем пропадал. Кроме того, уровень нитритов в крови повышался после физнагрузки только у тех, кто полоскал рот плацебо.

www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/31369841

ВЫСОКОЖИРОВАЯ ДИЕТА ПЛОХО ВЛИЯЕТ НА КИШЕЧНЫЙ МИКРОБИОМ

Исследование, продемонстрировало, как питание с высоким содержанием жиров нарушает уровень кишечных иммунных клеток, которые, как известно, помогают регулировать микробные популяции в кишечнике. Исследование описывает, как низкие уровни этой молекулы приводят к увеличению роста вредных кишечных бактерий, что приводит к воспалениям и резистентности к инсулину.

Иммуноглобулин А (IgA) – основная иммунная молекула, вырабатываемая секрецией слизистой оболочки кишечника. Новое исследование началось с гипотезы о том, что IgA может быть ключевым звеном, связывающим кишечный микробиом с воспалениями и уровнем сахара в крови, что в свою очередь провоцирует диабет 2 типа.
Диеты с высоким содержанием жира напрямую приводят к снижению уровня IgA. Низкие уровни IgA приводили к повышению уровня сахара в крови и более высокой склонности к синдрому раздраженного кишечника.

Уровни фекального IgA у пациентов с ожирением после бариатрической операции увеличиваются. Это говорит о том, что результаты должны постоянно отслеживаться от животных к человеку, особенно в отношении этой взаимосвязи между питанием, уровнями IgA и кишечной иммунной системой.

В то время как предшествующее исследование выявило стойкие связи между нашим кишечным микробиомом и иммунной системой, это первое исследование, которое предполагает, что кишечный гомеостаз регулируется уровнями IgA. Это означает, что борьба с диабетом и ожирением может включать поиск путей повышения уровня IgA.

www.nature.com/articles/s41467-019-11370-y#

СОВМЕСТНЫЙ ПРИЕМ ВАННЫ СПОСОБСТВУЕТ ОБМЕНУ КИШЕЧНЫХ МИКРОБИОМОВ

Распространение штаммов Bifidobacterium longum происходит среди членов японской семьи, и это явление не ограничивается парами мать-ребенок. Результаты показывают, что вода из ванны представляет собой средство для передачи кишечных бактерий, и что японский обычай делиться водой из ванны способствует обмену кишечных микробов, в частности бифидобактерий, среди членов семьи.

www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6416414/?fbclid=IwAR3iUYMYNv_0jeoKNPrmUdGPP7UtL1xbH_yQTDW9n8Q59nrsg1WY3_VDh-o

Преклонный возраст вызывает дисфункцию ободочной и толстой кишки, а также кишечно-бактериальную инфекцию легких после инсульта

Бактериальная инфекция — главная причина смерти пациентов с инсультом, причем на пожилых пациентов она действует особенно разрушительно. Результаты данного ретроспективного исследования, поддержанного предыдущими клиническими заключениями, показали, что увеличение возраста является ранним показателем для развития фатальных бактериальных осложнений после инсульта. Однако оставалось невыясненным, как и почему пожилые люди более восприимчивы к инфекции. 

Используя модель мыши переходного ишемического инсульта у мышей, исследователи демонстрируют, что более старые мыши (> 12 месяцев) показывают более серьезное бактериальное поражение легкого по сравнению со своими младшими собратьями (7–10 недель). Были представлены свидетельства того, что более старые мыши имеют более сильное воспаление кишечника и нарушение проницаемости пищеварительного тракта, что является критически важным после инсульта, включая сниженную экспрессию муцина и белков, обеспечивающих барьерные функции. Кроме того, провоспалительная микросреда, которую провоцирует увеличение выработки фактора некроза опухоли в толстой кишке у более старых мышей, облегчает перемещение и распространение перорально полученных бактерий к легким после начала инсульта. 

onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/acel.12980

ДИАБЕТ И ДОЛГОЛЕТИЕ

Ученые обнаружили, что еще большего эффекта можно добиться, если использовать не «живых» микробов, а пастеризовать их, поместив бактерии в «теплую баню» на полчаса. Мыши, питавшиеся «супом» из Akkermansia, прожили значительно дольше сородичей благодаря низкому уровню холестерина и замедленному старению кровеносных сосудов. Ученые собрали группу из четырех десятков добровольцев, страдавших от ожирения и диабета второго типа, и предложили им принимать каждый день таблетки, содержавшие в себе пастеризованные культуры бактерий вида Akkermansia muciniphila.
Примерно через три месяца медики подвели итоги эксперимента. Оказалось, что значительно улучшилось состояние здоровья и самочувствие добровольцев, несмотря на то что ученые не просили их менять образ жизни или диету.В частности, уровень инсулина в их крови снизился на 30%, а «плохих» форм холестерина — на 8,6% по сравнению с участниками контрольной группы. И то и другое заметно улучшило состояние их тела и кровеносной системы, избавив от диабета или преддиабетического состояния.

Но, как показывают многочисленные исследования последних двух лет, более эффективно и безопасно регулировать микробиоту: http://nobel.farm с помощью нашего нового пищевого продукта.

www.nature.com/articles/s41591-019-0516-1

ПРОБИОТИКИ И ВОСПАЛЕНИЕ

Ученые рассмотрели влияние пробиотиков. Они обнаружили, что так называемые хорошие бактерии могут быть полезны для некоторых людей, но негативно влияют на здоровье других. Похоже, что их влияние зависит от целостности кишечного эпителия.

Как только кишечный барьер поврежден, пробиотики могут быть вредными, как и любые другие бактерии, которые попадают в организм человека через поврежденный кишечный барьер. Когда кишечный барьер здоров, пробиотики полезны. Однако когда он нарушен, они могут принести больше вреда, чем пользы. По сути, «хорошие ограждения делают хороших соседей».

Дисфункция эпителиальной мембраны, которую иногда называют протекающей кишкой, по-видимому, играет роль в самых разных состояниях здоровья, включая воспалительные заболевания кишечника, синдром раздраженного кишечника, ожирение, пищевую аллергию и целиакию. www.pnas.org/content/115/45/E10539

МЕТАБОЛИТЫ МИКРОБИОМА ГРАНАТА ПОДАВЛЯЮТ ВОСПАЛИТЕЛЬНУЮ РЕАКЦИЮ В КИШЕЧНИКЕ
Метаболиты, которые выделяются из микробиома граната, подавляют воспалительную реакцию в кишечнике. Важность кишечной микробиоты для здоровья человека и патофизиологии неоспорима. Несмотря на обилие данных метагеномики, функциональная динамика кишечной микробиоты в отношении здоровья и заболеваний человека остается неясной. Уролитин А (UroA), основной микробный метаболит, полученный из полифенолов ягод и плодов граната, обладает противовоспалительной, антиоксидантной и антивозрастной активностью. UroA и его мощный синтетический аналог (UAS03) значительно усиливают барьерную функцию кишечника и ингибируют необоснованное воспаление. Мы демонстрируем, что UroA и UAS03 выполняют свои барьерные функции посредством активации арилуглеводородных рецепторов (AhR) — ядерных факторов, зависимых от эритроида 2, связанных с фактором 2 (Nrf2), для активизации белков эпителиального плотного соединения. Важно отметить, что лечение этими соединениями ослабляло колит на доклинических моделях путем устранения барьерной дисфункции в дополнение к противовоспалительной активности. В целом, результаты показывают, как микробные метаболиты обеспечивают двойную полезную активность в эпителии кишечника, усиливая барьерные функции и уменьшая воспаление для защиты от заболеваний кишечника.
ссылка

ОСОБЕННОСТИ ВИДОВОГО РАЗНООБРАЗИЯ МИКРОБИОТЫ В РОССИИ
Наличие четко определенных энтеротипов не было доказано при метагеномном исследовании кишечной микробиоты добровольцев из городской и сельской местности России: в основном в микробных сообществах не отмечалось доминирования Prevotella или Bacteroides, а в 50% случаев наблюдалось преобладание большого набора троек микроорганизмов (в основном Firmicutes, компанию которым составляли Bacteroidetes, Verrucomicrobia, Actinobacteria, Proteobacteria, Tenericutes и Archaea)
научная публикация

МИКРОБИОТА ЭТНИЧЕСКИ ДЕТЕРМИНИРОВАННА

Изучив данные почти 1700 американцах разного пола, возраста, веса и национальности, они узнали, что микробиом кишечника отличается между этническими группами и является наиболее последовательным фактором. Ученые обнаружили 12 видов бактерий, которые различаются по этническому признаку.

Christensenellaceae;

Clostridiales;

Coriobacteriaceae;

Dehalobacteriaceae;

Odoribacter;

Odoribacteriaceae;

Peptococcaceae;

RF39;

Rikenellaceae;

Veillonella;

Verrucomicrobiaceae;

Victivallaceae

.https://journals.plos.org/plosbiology/article?id=10.1371/journal.pbio.2006842

ЦИРКАДНЫЙ РИТМ КИШЕЧНИКА

Бактерии, живущие в кишечнике, тоже имеют свои собственные ритмы жизни.

Enterobacter aerogenes, проявляют циркадные модели поведения из-за их чувствительности к мелатонину, гормону, который вырабатывается ночью и стимулирует погружение в сон.

Циркадные системы ЖКТ координируются как освещенностью,  так и временем приёма пищи. Как только мелатонин поднимается до уровней, аналогичных кишечным, отдельные клетки начинают взаимодействовать друг с другом и координировать периоды движения и деления.

Мелатонин специфически увеличивает степень роения в культурах E. aerogenes, но не в Escherichia coli или Klebsiella pneumoniae. По-видимому, роение происходит ежедневно, и трансформация E. aerogenes с помощью плазмиды lux, управляемой жгутиковым моторным белком, подтверждает циркадный ритм активности люциферазы с температурной компенсацией, который синхронизируется в присутствии мелатонина. В целом, эти данные демонстрируют циркадные часы в нецианобактериальном прокариоте и предполагают, что циркадная система человека может регулировать свой микробиом через «бактериальные часы». https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0146643

ПРОБИОТИКИ В ОТЛИЧИЕ ОТ ПРЕБИОТИКОВ НЕБЕЗОПАСНЫ

Пробиотики в организме здоровых животных, питавшихся нормальной пищей, не продемонстрировали явных изменений. А вот у бактерий, попавших в кишечник мышей с менее здоровыми рационами питания и менее разнообразной микробиотой были отмечены адаптивные изменения.

Так, при «западном» рационе пробиотики мутировали, чтобы питаться большим количеством сахаров разных типов. А те микроорганизмы, которые сталкивались с антибиотиками, быстро развили устойчивость к ним.

Между тем некоторые «полезные» бактерии приобрели способность поедать кишечную слизь, что наносило ущерб здоровью «хозяина».https://www.cell.com/cell-host-microbe/fulltext/S1931-3128(19)30101-5