Поживні речовини, перетворені на токсини Мікробіота Модуляція властивостей поживних речовин при хронічній хворобі нирок

Анотація

При хронічній хворобі нирок (ХХН) накопичення уремічних токсинів пов’язане з підвищеним ризиком смерті. Деякі уремічні токсини потрапляють з раціоном, такі як фосфати та карамбоксин, отримані із зіркових фруктів. Інші є результатом переробки поживних речовин мікробіотою кишечника, що дає попередники уремічних токсинів або самих уремічних токсинів. Ці поживні речовини включають l-карнітин, холін/фосфатидилхолін, триптофан та тирозин, які також продаються без рецепта як харчові добавки. Лікарі та пацієнти повинні знати, що у пацієнтів із ХХН використання цих добавок може призвести до потенційно токсичних ефектів. На жаль, більшість пацієнтів із ХХН не знають про свій стан. Деякі дієтичні компоненти можуть модифікувати мікробіоти кишечника, збільшуючи кількість бактерій, які переробляють їх, утворюючи уремічні токсини, такі як N-оксид триметиламіну (TMAO), п-крезилсульфат, індоксилсульфат та індол-3 оцтова кислота. Рівень циркулюючих уремічних токсинів, одержуваних поживними речовинами, пов’язаний із підвищеним ризиком смерті та серцево-судинних захворювань, і є дані, що ця асоціація може бути причиною. Подальші розробки можуть включати маневри для модифікації переробки кишечника або всмоктування цих поживних речовин або похідних для поліпшення результатів захворювання на ХХН.

1. ХХН та уремічні токсини

2. Мікробіота

поживні

Взаємодія мікробіоти з господарем та модуляція харчовими поживними речовинами. Коли люди харчуються самі, вони також годують свою мікробіоти. Точні поживні речовини, що потрапляють всередину, сприятимуть зростанню бактерій, які харчуються поглиненими поживними речовинами, на шкоду бактеріям, які харчуються поживними речовинами, які людина не вживає. Мікробіота конкурує з господарем за певні поживні речовини, такі як l-карнітин. Таким чином, пероральні добавки l-карнітину сприяють росту бактерій, що метаболізують l-карнітин, і можуть призвести до зниження всмоктування l-карнітину. Деякі молекули відходів від бактеріального вигодовування системно поглинаються і метаболізуються до уремічних токсинів, які накопичуються, якщо не виводяться із сечею.

Мікробіота може змінюватися багатьма факторами і, таким чином, може сприяти більш-менш накопиченню уремічних токсинів. Ці фактори включають генетичне походження хазяїна; кількість харчових волокон, білків та попередників токсинів; медичні стани, включаючи ХХН та певні методи лікування, особливо антибіотики [21]. У зв'язку з цим у хворих на ХХН помітно збільшились сімейства Brachybacterium, Catenibacterium, Enterobacteriaceae, Halomonadaceae, Moraxellaceae, Nesterenkonia, Polyangiaceae, Pseudomonadaceae і Thiothrix, тоді як у щурів із ХХН Lactobacillaceae [22] та Lavobacillaceae [Precto]. З ферментативної точки зору, у хворих на ШОЕ спостерігалося значне розширення бактеріальних сімей, що мають уреазу, уриказу, індол та р-крезол, що утворюють ферменти, і скорочення сімей, що мають ферменти, що перетворюють харчові волокна в коротколанцюгові жирні кислоти, такі як бутират [23].

3. Харчові уремічні токсини

Молекули, що містяться в їжі, можуть бути безпосередньо токсичними. Деякі поживні речовини, такі як фосфат або оксалат, можуть стати токсичними при накопиченні в ХХН. Для інших компонентів їжі, таких як карамбоксин, немає жодної відомої харчової користі.

3.1. Фосфат

Щодня з їжею попадає близько 1200 мг фосфату, з яких близько 900 мг поглинається і повинен виводитися із сечею [24]. Нирки регулюють рівень фосфату в сироватці та запобігають накопиченню фосфатів. При ХХН фосфат накопичується, а фосфат сироватки збільшується із зменшенням ШКФ. Фосфат вважався уремічним токсином, що асоціюється з високим серцево-судинним ризиком у осіб з нормальною функцією нирок та у хворих на ХХН [24]. Фосфат сироватки у діапазоні високих норм (норма 2,5–4,5 мг/дл) пов’язаний з вищим ризиком серцево-судинних захворювань та смертності [25,26,27,28,29], а також із швидшим прогресуванням ХХН [30 ]. В обсерваційних дослідженнях використання фосфатних зв’язуючих було пов’язано з меншою смертністю у пацієнтів на гемодіалізі [31].

Дієтичний вміст фосфатів раніше був тісно пов’язаний із вмістом білка, а фосфати, пов’язані з тваринами, краще засвоюються, ніж фосфати з рослинних джерел. Однак у західних суспільствах неорганічний фосфат із соди та харчових добавок є багатим джерелом дуже легко засвоюваного фосфату, який не завжди пов'язаний із вмістом білка і не завжди добре позначений у харчовій харчовій інформації.

Зв'язок між підвищеним перевантаженням фосфатів або фосфатів у сироватці крові та серцево-судинним ризиком може бути наслідком прямого сприяння серцево-судинним травмам, включаючи кальцифікацію судин [32,33], або адаптивних механізмів до надлишку фосфату. Позитивний фосфатний баланс активує паратиреоїдний гормон фосфатонінів (ПТГ) та фактор росту фібробластів-23 (FGF-23), що сприяють фосфатурії [34]. FGF-23 потребує кофактора, α-Klotho, для активації рецептора FGFR1 [35]. При ХХН запалення нирок знижує регуляцію Klotho, що призводить до стійкості до FGF-23 та потреби або навіть до вищого рівня FGF-23 [36,37]. Відсутність функціонального FGF-23 або Klotho пов'язане з передчасним старінням, атеросклерозом та кальцифікацією судин, що запобігає дієта з низьким вмістом фосфатів [38]. Крім того, FGF-23 знижує регуляцію синтезу кальцитріолу шляхом інгібування проксимальної канальцевої 1α-гідроксилази [39] та підвищення активності 24-OH-гідроксилази, що погіршує кальцитріол. Надлишок циркулюючого FGF-23 і ПТГ, або знижений рівень кальцитріолу, може також безпосередньо сприяти серцево-судинним травмам і перешкоджати антибактеріальному захисту [40,41,42,43,44].

3.2. Карамбоксин

Карамбола (зірчастий плід) і карамбоксин. Пацієнтам із ХХН слід давати вказівки розпізнавати і уникати карамболи через ризики, які вона породжує.

3.3. Оксалат

Оксалат плазми підвищений у хворих на ХХН, а замісна ниркова терапія не є ефективною для постійного зниження рівня оксалатів [56]. У міру зниження функції нирок товста кишка також набуває значення в гомеостазі та знешкодженні оксалату. Секрецію оксалату товстої кишки можуть збільшити за допомогою препаратів, що підвищують експресію цАМФ, та пробіотиків (наприклад, Oxalobacter formigenes) [57]. Надлишок оксалату може депонуватися і сам стати нефротоксичним [58]. Дійсно, як зазначалося вище, вважається, що оксалат є нефротоксичним компонентом карамболи.

4. Поживні речовини як попередники уремічних токсинів через мікробіоти

Деякі поживні речовини з їжі переробляються мікробіотою кишечника з утворенням уремічних токсинів або попередників, які метаболізуються до токсинів в організмі. N-оксид триметиламіну (TMAO), p-крезил-сульфат (pCS), індоксил-сульфат (IS) та індол-3 оцтова кислота (IAA) - ключові уремічні токсини, що походять з харчових поживних речовин (рисунок 3 та малюнок 4).