Живі та дієта від мікробіоти кишечника

Крістін М. Бассі

відділ інфекційних хвороб, кафедра внутрішніх хвороб, Мічиганський університет, Ен-Арбор, штат Мічиган, США

АНОТАЦІЯ

Дієта впливає на здоров'я різними способами. Важливий вплив дієти на мікробіоти кишечника. Наслідки дієти часто пов’язані зі специфічним складом мікробіоти людини. Тісний зв’язок між здоров’ям, харчуванням та мікробіотою кишечника проілюстрований на новій мишій моделі сепсису, де поєднання західної дієти із високим вмістом жиру/клітковини, антибіотиків та хірургії сприяє розвитку смертельного сепсису. Дієта також може впливати на інфекцію через мікробіоти кишечника поза сепсисом. Подальші дослідження з цією моделлю можуть наголосити на використанні аналізу мікробіоти та персоналізованих дієт для захисту хворих на хірургію від інфекції та сепсису.

КОМЕНТАР

Не дивно, що наш раціон впливає на наше здоров'я та мікробіоти кишечника (1). Західна дієта з високим вмістом жиру та з низьким вмістом клітковини може сприяти виникненню багатьох захворювань, включаючи ожиріння, діабет 2 типу та серцево-судинні захворювання. Однак взаємозв'язок між здоров'ям та харчуванням є складним, починаючи з питання про те, що становить "здорову" дієту.

В установах охорони здоров’я здорову дієту можна визначити як таку, яка покращує конкретні результати пацієнта. Лікарні вже пропонують різноманітні індивідуальні дієти, але що, якщо дієта пацієнта може бути оптимізована для запобігання інфекціям або сепсису (рис. 1)?

Здорове харчування та мікробіота кишечника об’єднуються для захисту пацієнтів від сепсису. Продовження роботи над моделями, подібними до моделі, розробленої Hyoju та співавт. і в людських когортах може призвести до майбутнього, коли персоналізовані дієти, що працюють з мікробіотою людини, використовуються як інструменти для запобігання сепсису та інших інфекцій. (Ілюстрація Патріка Лейна, Sceyence Studios.)

Частина складності у взаємозв’язку між здоров’ям та дієтою пов’язана з різними варіантами реакції людей на їжу. Недавні дослідження людських когорт продемонстрували високу різницю в рівні глюкози після їжі між особами, які харчуються однаково (2, 3). Цікаво, що склад мікробіоти кишечника є одним із ключових факторів, який асоціюється з реакцією людини на глюкозу після їжі.

Нова стаття Hyoju та співавт. підкреслює взаємодію між дієтою, мікробіотою кишечника та здоров’ям з мишачою моделлю летального сепсису, яка вимагає західної дієти (з високим вмістом жиру/з низьким вмістом клітковини), лікування антибіотиками та хірургічного втручання (6).

Сепсис, інфікована дисфункцією органів, щороку вражає приблизно 1,7 мільйона людей у Сполучених Штатах і призводить до 270 000 смертей (https://www.cdc.gov/sepsis/datareports/index.html). Однак сепсис недостатньо вивчений, і до моменту його розпізнавання доступні методи лікування занадто часто виявляються неефективними. Потрібні вдосконалені стратегії профілактики та лікування. У моделі миші, розробленій Hyoju та співавт., Для розвитку летального сепсису потрібні 3 компоненти: західна дієта, лікування антибіотиками та хірургічне втручання (30% гепатектомія). Вимога до всіх 3 компонентів передбачає можливі можливості втручання та профілактики.

У цій моделі у більшості мишей на західній дієті з високим вмістом жиру та з низьким вмістом клітковини, які отримували антибіотики (цефокситин та кліндаміцин) з подальшим хірургічним втручанням (30% гепатектомія), розвинули ознаки сепсису та не вижили. На відміну від цього, у більшості мишей стандартної чау, які отримували антибіотики до операції, не спостерігалося ознак сепсису і виживали. Усі миші, які не отримували антибіотики до операції, виживали незалежно від дієти. Характер тяжкості захворювання між групами був пов'язаний з рівнем бактерій у крові, печінці та селезінці. Деякі конкретні члени мікробіоти кишечника, які потрапляли в кров, печінку та селезінку, збагачувались у кишечнику (цекальній тканині) західною дієтою та антибіотиками.

Як антибіотики, так і дієта змінюють мікробіоти. У моделі, розробленій Hyoju та співавт., Поєднання західної дієти та антибіотиків різко збільшило відносну кількість протеобактерій як у просвіті кишечника, так і в тканині сліпої кишки. Serratia marcescens, один з організмів, який потрапив у кров, печінку та селезінку, особливо збагатився в тканинах сліпої кишки мишей, які отримували західну дієту та антибіотики. Західної дієти було недостатньо для розвитку сепсису після хірургічного втручання без антибіотиків, ймовірно, тому що збудники сепсису збагачувались поєднанням антибіотиків та західної дієти. Ще одним наслідком західної дієти у моделі, розробленій Hyoju та співавт. було збільшення стійкості мікробіоти до антибіотиків. Цей аспект моделі був інтригуючим, оскільки, здавалося, він не залежав від антибіотиків, що використовуються в моделі, але може представляти проблеми при спробах лікування сепсису.

На додаток до збагачення кишкових бактерій потенційним потенціалом для індукції сепсису, західна дієта може сприяти постхірургічному сепсису через вплив безпосередньо на господаря. У другій нещодавно розробленій моделі сепсису миші, що харчувалися дієтою з високим вмістом жиру/з низьким вмістом клітковини, розвивали більш важкий сепсис із введенням ліпополісахаридів (ЛПС), ніж миші, які годували стандартною чау-їжею навіть за відсутності мікробіоти (7). У цій моделі дієта з високим вмістом жиру та клітковини змінила імунну систему та підвищила проникність кишечника.

Існують також зв’язки між дієтою, мікробіотою та інфекцією поза сепсисом. В іншій моделі мишей гнотобіотичних мишей, колонізованих певною мікробіотою, виділеною з кишечника людини, годували дієтами, багатими клітковиною або без клітковини (8). Дієта без клітковини змінила склад спільноти порівняно зі складом дієти, багатої клітковиною, збільшивши відносну кількість відомих деградаторів слизу, що збільшило кількість транскриптів ферментів, що беруть участь у деградації слизу, що призвело до деградації слизового шару та збільшення схильність до зараження Citrobacter rodentium. Переключення між раціонами, багатими клітковиною та без клітковини, щодня викликало значні зрушення у відносному достатку деяких членів спільноти, включаючи значне збільшення відносного вмісту відомих деградаторів слизу при дієті без клітковини. Гіперглікемія, високий рівень глюкози в крові також може сприяти збільшенню мікробної дисемінації при західній дієті. На моделі миші гіперглікемія підвищувала проникність кишечника та розповсюдження з кишечника збудника і, можливо, інших членів мікробіоти (9). У людини рівні мікробних продуктів у крові корелювали з довготривалими рівнями глюкози, виміряними гемоглобіном А1с (9).

Зміни дієти можуть помітно змінити склад мікробіоти кишечника людини протягом декількох днів. В одному дослідженні мікробіоти кишечника людини суттєво змінилися лише через 2 дні після того, як суб'єкти перейшли на дієту тваринного походження (10). Коли суб'єкти повернулись до свого звичайного раціону через 4 дні дієти тваринного походження, мікробіоти їх кишечника повернулись до складу, подібного до базового складу.

Хоча короткочасні зміни дієти можуть змінити мікробіоти, невідомо, чи короткочасні зміни дієти мають користь для здоров’я. Подальші дослідження з використанням моделі, розробленої Hyoju та співавт. може дослідити, чи здатні зміни в дієті захистити від розвитку сепсису як самостійно, так і узгоджено зі змінами мікробіоти. Наприклад, чи можна захистити мишей, які сиділи на західній дієті з високим вмістом жиру та з низьким вмістом клітковини, змінивши стандартну чау перед операцією? Якщо так, то скільки часу мишам потрібно було знаходитись на звичайному чау перед операцією? Які конкретні компоненти стандартної чау захисні? Крім того, можна перевірити різні антибіотики, щоб визначити, чи потенційні переваги зміни дієти залежать від конкретної мікробіоти мишей.

Якщо конкретні дієти можуть захистити від сепсису, а захист перетвориться на людей, дієтичні втручання, керовані мікробіоти, можуть стати стандартною частиною догляду за пацієнтами до операцій, з потенційною користю для сепсису, а також інших інфекцій, де колонізація кишок передує зараженню.

Примітки

Погляди, висловлені в цій статті, не обов'язково відображають погляди журналу або ASM.