Їжа та мікробіота кишечника при ВЗК. Критичний зв’язок
Ліндсі Г. Альбенберг
Відділ гастроентерології, гепатології та харчування, Дитяча лікарня Філадельфії, Філадельфія, Пенсильванія
Джеймс Д. Льюїс
Відділ гастроентерології, Медичний факультет Перельмана, Університет Пенсільванії, Філадельфія, Пенсильванія
Гері Д. Ву
Відділ гастроентерології, Медичний факультет Перельмана, Університет Пенсільванії
Анотація
Мета огляду
Запальні захворювання кишечника (ВЗК) - це хронічні запальні захворювання шлунково-кишкового тракту, очевидно внаслідок аномальної імунної реакції на фактори зовнішнього середовища у генетично сприйнятливих господарів. Вважається, що склад мікробіома кишечника є критичним фактором навколишнього середовища при ВЗК, і останні дані свідчать про зв’язок між дієтою та кишковими бактеріями. У цьому огляді ми описуємо сучасні факти щодо впливу дієти на мікробіом кишечника та на те, як це може мати значення для патогенезу ВЗК.
Недавні висновки
Нова технологія секвенування ДНК, незалежна від культури, революціонізувала підхід до характеристики кишкових бактеріальних спільнот. Недавні дослідження продемонстрували зв'язок між раціоном та складом мікробіому людини. Оскільки вважається, що розвиток "дисбіотичного" мікробіома бере участь у патогенезі ВЗК, дієта досліджується як важливий етіологічний фактор.
Резюме
Нещодавні дослідження, що висвітлюють вплив дієти на мікробіом кишечника, є вагомим обґрунтуванням для подальшого дослідження зв'язку між дієтою, мікробіомом кишечника та розвитком ВЗК. Такі дослідження можуть надати нову інформацію про патогенез захворювання, а також виявити нові терапевтичні альтернативи для пацієнтів, які страждають на ВЗК.
Вступ
У кишечнику людини міститься величезна кількість мікроорганізмів, які в сукупності характеризуються як «мікробіом кишечника». Всі три царства життя, Архея, Бактерії та Еукарія, представлені в мікробіологічній спільноті кишечника. За оцінками 10 14 окремих бактерій, що належать до понад 1000 видів, мешкають у кишечнику ссавців, що робить її найбільш густо заселеною мікробною спільнотою на Землі 1. Прогнозується, що колективний геном мікробіома кишечника людини в 100 разів більший, ніж геном його господаря-людини 2 .
На склад мікробіоти кишечника впливають численні фактори, такі як генетика господаря, вживання антибіотиків, філогенез господаря, запалення кишечника та дієта. У цьому огляді ми описуємо сучасні факти щодо впливу дієти на мікробіом кишечника та на те, як це може мати значення для патогенезу ВЗК.
Використання технології секвенування ДНК для характеристики мікробіому кишечника
Дієта як визначальний склад мікробіоти кишечника
Колонізація кишечника починається з народження і сильно залежить від способу розродження 4. Після первинного щеплення немовляти неодноразово потрапляють на мікроби людини, і різко зростає різноманітність 10. Нещодавнє дослідження складу мікробіому кишечника одного немовляти, яке проводилося протягом 2,5 років, продемонструвало значну зміну бактеріальних таксонів, що існують із введенням твердої їжі, та перехід до більш стабільної мікробіоти, схожої на дорослих, з відлученням 10. Одного разу встановивши, склад мікробіома дорослої людини виявляється відносно постійним у окремих осіб, принаймні в короткостроковій перспективі 5. І навпаки, між людьми існують високі рівні мінливості 5. Рушійна сила цих міжіндивідуальних відмінностей не з’ясована; однак, мабуть, це стосується ранніх впливів навколишнього середовища. Палмер та його колеги дослідили мікробіом кишечника 14 доношених здорових немовлят і виявили значну мінливість між немовлятами, що відповідає попереднім дослідженням 11. Винятком з цього була надзвичайна схожість мікробіоти кишечника, виявленої у парі двояйцевих близнюків, що підкреслювало потенційне значення навколишнього середовища 11 .
Зростає кількість доказів, що демонструють зв'язок між дієтою та мікробіомом кишечника. Недавній аналіз фекальних послідовностей 16S рРНК у 60 видів ссавців показав кластеризацію відповідно до дієти (травоїдні, хижі та всеїдні) на додаток до кластеризації згідно з філогенезом хазяїна 12. Метагеномічне секвенування рушниці також встановило, що відбувся функціональний розвиток мікробіома кишечника щодо дієти 13. Наприклад, гени мікробів, що кодують ферменти, що беруть участь в обміні вуглеводів та амінокислот, різняться між рослиноїдними та хижими тваринами 13. У людей, здається, також спостерігалася тривала еволюція симбіозу мікробіоти хост-кишечник 14. Розвиток сільського господарства та одомашнення тварин призвели до розширення раціону людини, що, можливо, змінило склад мікробіому кишечника людини 14 .
Уявлення про те, що дієта може впливати на мікробіоти, було зміцнено шляхом дослідження мікробіоти калових мас європейських дітей у порівнянні з уявленнями дітей із сільської Африки 15. Існували подібності в родах бактерій, присутніх в кишечнику, серед наймолодших дітей обох груп, що можна пояснити грудним вигодовуванням. Однак поза цією віковою групою існували значні відмінності в мікробіоти кишечника між африканськими дітьми, які харчувались традиційною дієтою з високим вмістом клітковини, та європейськими дітьми, які годували сучасною західною дієтою. Недавнє дослідження впливу дієти на мікробіом у здорових людей показало, що довготривалі аграрні режими харчування пов'язані з ентеротипом, в якому домінує Prevotella 16, рід, який також часто спостерігається у людей із сільської Африки 15. Довготривала дієта з високим вмістом тваринних білків і жирів і низьким вмістом вуглеводів, подібна до “вестернізованої” дієти, пов’язана з великою кількістю бактероїдів та низькою кількістю превотелли 16. Вплив дієти на мікробіом знаходиться на ранній стадії характеристики, і додаткові дослідження є важливими для покращення нашого розуміння цього взаємозв'язку (рис. 1).