Вплив харчового білка на гіперчутливість, чутливу до солі Даля: потенційна роль мікробіоти кишечника

Кафедра фізіології Медичного коледжу штату Вісконсін, Мілуокі, штат Вісконсин

Адреса для запитів на передрук та іншої кореспонденції: J. M. Abais-Battad, кафедра фізіології, Медичний коледж штату Вісконсин, 8701 Watertown Plank Rd., Мілуокі, штат Вісконсин, 53226 (електронна пошта: [електронна пошта захищена]).

Кафедра фізіології Медичного коледжу штату Вісконсін, Мілуокі, штат Вісконсин

Анотація

Високий кров'яний тиск вражає 1,39 мільярда дорослих людей у всьому світі і є основною причиною смерті, яку можна запобігти. Гіпертонія - різнобічне захворювання, відомі генетичні та екологічні фактори сприяють його прогресуванню. Наші дослідження з використанням чутливої до солі Даля щурів продемонстрували надзвичайний вплив харчового білка та материнського середовища на розвиток гіпертонії та ураження нирок у відповідь на високу кількість солі. Зростає інтерес до взаємозв'язку між мікробіомом і гіпертонією, при цьому дисбіоз кишечника корелює з низкою патологій. Цей огляд узагальнює поточну літературу щодо взаємодії дієтичного білка, мікробіоти кишечника та гіпертонії. Ці дослідження можуть дати розуміння наслідків, які ми спостерігали між дієтою та гіпертонією у щурів Даля СС, і, ми сподіваємось, призведуть до нових перспектив, коли потенційні дієтичні втручання або маніпуляції з мікробіотою можуть служити вірогідною терапією гіпертонії.

У середньому 30–50% осіб з гіпертонічною хворобою проявляють чутливість до солі та демонструють 10% і більше підвищення середнього артеріального тиску у відповідь на збільшення споживання натрію (111). Це явище сильно перебільшено в афроамериканцях, де

75% цієї популяції виявляє чутливість до солі (36, 99, 100, 111, 112). Генетичною моделлю тварини гіперчутливості, чутливої до солі, є щур Даля СС, який виявляє підвищений артеріальний тиск та альбумінурію при застосуванні дієти з високим вмістом солі. Цікаво, що фенотипи чутливих до солі захворювань, що спостерігаються у щурів Даля СС, подібні до ознак, що спостерігаються у людей з чутливою до солі гіпертензією (10). У відповідь на дієту з високим вмістом солі у щурів Dahl SS розвивається підвищений артеріальний тиск, резистентність до інсуліну, гіперліпідемія та хронічні захворювання нирок, про що свідчать альбумінурія та важкий гломерулосклероз, що характерно для типових афроамериканців з гіпертонічною хворобою (23). Гіпертоніки людини також демонструють посилену інфільтрацію Т-лімфоцитів і макрофагів у нирку (49), що великі дослідження в нашій лабораторії також виявили вірними в нирках щурів-гіпертоніків Даля SS (30).

Дієтальна модуляція артеріального тиску та імунітету

Очищена проти зернової дієти на щурах Даля СС

Значення дієтичного джерела білка

Гіпертонія та мікробіом

Дієтичний вплив на мікробіом

Вплив матері на мікробіом

Коротколанцюгові жирні кислоти

Основні зусилля під керівництвом доктора Дженніфер Плузнік підкреслили роль коротколанцюгових жирних кислот (SCFA) як факторів, похідних мікробіоти, що впливають на фізіологію господаря (81). SCFA є продуктом ферментації харчових волокон мікробіотою кишечника, при цьому ацетат, пропріонат і бутират є найбільш поширеними SCFAs, що виявляються в калі. Ці SCFA всмоктуються в кровообіг і здійснюють деякі свої ефекти за допомогою нюхових рецепторів Olf78 та G-білкових рецепторів GPR41, GPR43 та GPR109A (18, 57, 80, 82, 101), експресованих у всій тканині хазяїна. Збільшення споживання харчових волокон та підвищений рівень SCFA у плазмі крові пов’язані зі зниженням артеріального тиску у людей (50, 76, 115). Дослідження на експериментальних моделях гіпертонії показали, що ацетат, вироблений дієтою з високим вмістом клітковини, пов'язаний із зниженням артеріального тиску у мишей, які отримували DOCA (64), а введення пропріонату викликає гострий гіпотензивний ефект за допомогою вазодилатації (82). Експериментальні маніпуляції з рецепторами SCFA виявили, що нуль-миші Olfr78 мають нижчий рівень реніну в плазмі та нижчий артеріальний тиск (82), тоді як нуль-миші GPR41 мають гіпертонічну хворобу (73), демонструючи фізіологічно протилежну, але збалансовану роль цих рецепторів у регуляції. артеріального тиску.

N-оксид триметиламіну

Навпаки SCFA, дієта з низьким вмістом клітковини, як правило, пов’язана зі збільшенням споживання жиру, білка та цукру. Триметиламін N-оксид (ТМАО) - токсичний метаболіт, що виробляється мікробіотою кишечника під час метаболізму холіну, фосфатидилхоліну та 1-карнітину (54, 110), основних поживних речовин, збагачених їжею, що містить холестерин. Рівні TMAO у плазмі крові вищі у всеїдних людей, ніж у веганів або вегетаріанців, а рівні l-карнітину та TMAO у плазмі прогнозують підвищений ризик серцево-судинних захворювань та основних несприятливих серцевих подій (46, 54, 60). Прямий вплив ТМАО на артеріальний тиск не є настільки ясним, оскільки інфузія ТМАО не призводила до гіпертонії у щурів Спраг-Доулі (103). Однак одночасне введення ТМАО з ангіотензином ІІ подовжувало гіпертензивний ефект порівняно з лише ангіотензином ІІ. Необхідно провести комплексні експерименти, можливо, на інших моделях гіпертонії на тваринах, щоб виявити прямий шкідливий ефект ТМАО.

Мікробіота та імунітет

Перспективи та значення

З усіх частин, що сприяють мозаїчній теорії гіпертонії, у цьому огляді зроблено спробу зібрати та зв’язати поточні докази, що стосуються взаємодії дієти, гіпертонії, мікробіому, імунітету та материнського впливу. Як підсумовано на рис. 1, ми припускаємо, що взаємна залежність між харчовим білком та складом мікробіоти змінює вироблення вторинних метаболітів кишечника, що може призвести до порушення функції та проникності кишечника. Цей фенотип «негерметичного кишечника» може сприяти хронічному запаленню через системну транслокацію мікробних продуктів, що може почати пояснювати різницю в тяжкості захворювання у щурів Даля СС, яких годували двома дієтами. Захоплюючі нові дослідження почали виявляти взаємозв'язок між мікробіомом та гіпертонією, але місце вимагає набагато більше досліджень, щоб встановити причинно-наслідкові зв'язки та розкрити механізми між ними. Такі типи досліджень проводяться в нашій лабораторії, і використання нашої моделі щура Даля СС, маніпуляції з харчуванням, материнським середовищем та імунітетом господаря дозволять нам просунутися вперед шляхом подальшого вивчення взаємозв’язку між мікробіотою кишечника та гіпертонією.

Рис. 1.Ми припускаємо, що взаємна залежність між харчовим білком та складом мікробіоти змінює вироблення вторинних метаболітів кишечника, що може призвести до порушення функції та проникності кишечника. Цей фенотип «негерметичного кишечника» може сприяти хронічному запаленню через системну транслокацію мікробних продуктів, що може почати пояснювати різницю в тяжкості захворювання у щурів, чутливих до солі Даля, які харчуються дієтою на основі казеїну та зерна.

Цей огляд підтримали Національні інститути охорони здоров’я DK-96859, HL-116264, 15SF RN-2391002 та 1F32 HL-136161.

Ніяких конфліктів інтересів, фінансових чи інших, автор не заявляє.