Preview

Кишечная микробиота как эндокринный орган

https://doi.org/10.14341/omet12457

Полный текст:

Аннотация

Кишечная микробиота влияет на процессы переваривания пищи, перистальтику кишечника, поддержание жизнедеятельности кишечного эпителия, обладает защитными свойствами в отношении патогенных микроорганизмов, активируя местный иммунитет и стимулируя секрецию слизи клетками кишечника. Кроме того, кишечная микробиота принимает активное участие в метаболизме белков, жиров и углеводов, опосредует процессы глюконеогенеза, гликогенолиза, липогенеза и липолиза, влияет на чувство голода и насыщения посредством выработки активных метаболитов, которые принимают участие в синтезе ряда гормонов. К основным гормонам, на синтез которых влияет кишечная микробиота, относят: глюкагоноподобный пептид-1, глюкагоноподобный пептид-2, пептид YY, глюкозозависимый инсулинотропный пептид, грелин, лептин, холецистокинин, серотонин и инсулин. Нарушение секреции данных гормонов является одним из ключевых звеньев патогенеза развития таких эндокринных заболеваний, как сахарный диабет и ожирение. Таким образом, кишечная микробиота является не просто органом, а эндокринным органом, изменение состава и функций которого приводят к метаболическим нарушениям.

В данной статье освещаются вопросы влияния кишечных бактерий, а также активных метаболитов кишечной микробиоты на синтез гормонов желудочно-кишечного тракта через рецепторные механизмы, гены, ферменты.

Об авторах

Татьяна Юльевна Демидова
Российский национальный исследовательский медицинский университет имени Н.И. Пирогова
Россия

Демидова Татьяна Юльевна, д.м.н., профессор, ORCID: https://orcid.org/0000-0001-6385-540X, eLibrary SPIN: 9600-9796, e-mail: t.y.demidova@gmail.com

Москва


Конфликт интересов:

Авторы заявляют об отсутствии возможных конфликтов интересов.



Кристина Геннадьевна Лобанова
Российский национальный исследовательский медицинский университет имени Н.И. Пирогова
Россия

Лобанова Кристина Геннадьевна, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-3656-0312, eLibrary SPIN: 6044-1684, e-mail: miss.sapog@mail.ru

117997, Москва, ул. Островитянова, д. 1


Конфликт интересов:

Авторы заявляют об отсутствии возможных конфликтов интересов



Ольга Шонкоровна Ойноткинова
Российский национальный исследовательский медицинский университет имени Н.И. Пирогова
Россия

Ойноткинова Ольга Шонкоровна, д.м.н., профессор, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9856-843, SPIN-код: 7783-6965, e-mail: olga-oynotkinova@yandex.ru

Москва


Конфликт интересов: нет


Список литературы

1. Hugon P Dufour JC, Colson P et al. A comprehensive repertoire of prokaryotic species identified in human beings. Lancet Infect Dis. 2015 Oct;15(10):1211-1219. doi: https://doi.org/10.1016/S1473-3099(15)00293-5. Epub 2015 Aug 23.

2. Jazani N, Savoj J, Lustgarten M, Lau W, Vaziri N. Impact of Gut Dysbiosis on Neurohormonal Pathways in Chronic Kidney Disease. Diseases. 2019. doi: https://doi.org/10.3390/diseases7010021

3. Qin J, Li R, et al. A human gut microbial gene catalog established by metagenomic sequencing. Nature. 2010 Mar 4;464(7285):59-65. doi: https://doi.org/10.1038/nature08821

4. Ulker I, Yildiran H. The effects of bariatric surgery on gut microbiota in patients with obesity: a review of the literature. Biosci Microbiota Food Health. 2019;38(1):3-9. doi: https://doi.org/10.12938/bmfh.18-018

5. O’Hara A, Shanahan F. The gut flora as a forgotten organ. EMBO Rep. 2006 Jul;7(7): 688-693. doi: https://doi.org/10.1038/sj.embor.7400731

6. Sternini C, Anselmi L, Rozengurt E. Enteroendocrine cells: a site of ‘taste’ in gastrointestinal chemosensing. Curr Opin Endocrinol Diabetes Obes. 2008 Feb;15(1):73-78. doi: https://doi.org/10.1097/MED.0b013e3282f43a73

7. Stappenbeck T, Hooper L, Gordon J. Developmental regulation of intestinal angiogenesis by indigenous microbes via Paneth cells. Proc Natl Acad Sci U S A. 2002 Nov 26;99(24):15451-15455. doi: https://doi.org/10.1073/pnas.202604299

8. Kelly J, Kennedy P et al. Breaking down the barriers: the gut microbiome, intestinal permeability and stress-related psychiatric disorders. Front Cell Neurosci. 2015;9:392. doi: https://doi.org/10.3389/fncel.2015.00392

9. Jakobsson H, Rodrigues-Pineiro A, et al. The composition of the gut microbiota shapes the colon mucus barrier. EMBO Rep. 2015;16(2):164-177. doi: https://doi.org/10.15252/embr.201439263

10. Geirnaert A, Calatayud M, Grootaert C, et al. Butyrate-producing bacteria supplemented in vitro to Crohn’s disease patient microbiota increased butyrate production and enhanced intestinal epithelial barrier integrity. Sci Rep. 2017;7(1):11450. doi: https://doi.org/10.1038/s41598-017-11734-8

11. Yan H, Ajuwon KM. Butyrate modifies intestinal barrier function in IPEC-J2 cells through a selective upregulation of tight junction proteins and activation of the Akt signaling pathway. Koval M, ed. PLoS One. 2017;12(6):e0179586. doi: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0179586

12. Round JL, Lee SM, Li J, et al. The Toll-Like Receptor 2 Pathway Establishes Colonization by a Commensal of the Human Microbiota. Koval M, ed. Science (80-). 2011;332(6032):974-977. doi: https://doi.org/10.1126/science.1206095

13. De Vadder F, Kovatcheva-Datchary P Zitoun C, Duchampt A, Backhed F, Mithieux G. Microbiota-Produced Succinate Improves Glucose Homeostasis via Intestinal Gluconeogenesis. Koval M, ed. Cell Metab. 2016;24(1):151-157. doi: https://doi.org/10.1016/jcmet.2016.06.013

14. Mithieux G, Gautier-Stein A. Intestinal glucose metabolism revisited. Koval M, ed. Diabetes Res Clin Pract. 2014;105(3):295-301. doi: https://doi.org/10.1016/j.diabres.2014.04.008

15. Mihai Covasa, Richard W. Stephens, et al. Intestinal Sensing by Gut Microbiota: Targeting Gut Peptides. Front Endocrinol (Lausanne). 2019; 10: 82. doi: https://doi.org/10.3389/fendo.2019.00082

16. Lin HV, Frassetto A, et al. Butyrate and Propionate Protect against Diet-Induced Obesity and Regulate Gut Hormones via Free Fatty Acid Receptor 3-Independent Mechanisms. PLoS One. 2012;7(4):e35240. doi: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0035240

17. Celine Gerard and Hubert Vidal. Impact of Gut Microbiota on Host Glycemic Control. Front Endocrinol (Lausanne). 2019;10:29. doi: https://doi.org/10.3389/fendo.2019.00029

18. Tolhurst G, Heffron H, et al. Short-Chain Fatty Acids Stimulate Glucagon-Like Peptide-1 Secretion via the G-Protein-Coupled Receptor FFAR2. Diabetes. 2012 Feb;61(2):364-371. doi: https://doi.org/10.2337/db11-1019

19. Wang A, Gu Z, Heid B, et al. Identification and characterization of the bovine G protein-coupled receptor GPR41 and GPR43 genes. J Dairy Sci. 2009 Jun;92(6):2696-705. doi: https://doi.org/10.3168/jds.2009-2037.

20. Zhanguo Gao, Jun Yin, et al. Butyrate Improves Insulin Sensitivity and Increases Energy Expenditure in Mice. Diabetes. 2009 Jul;58(7):1509-1517. doi: https://doi.org/10.2337/db08-1637

21. Yadav H, Lee J-H, Lloyd J, Walter P Rane SG. Beneficial Metabolic Effects of a Probiotic via Butyrate-induced GLP-1 Hormone Secretion. J Biol Chem. 2013;288(35):25088-25097. doi: https://doi.org/10.1074/jbc.M113.452516

22. Psichas A, Sleeth ML, et al. The short chain fatty acid propionate stimulates GLP-1 and PYY secretion via free fatty acid receptor 2 in rodents. Int J Obes (Lond). 2015 Mar;39(3):424-429. doi: https://doi.org/10.1038/ijo.2014.153

23. Christiansen CB, Gabe MB, Svendsen B, et al. The impact of short-chain fatty acids on GLP-1 and PYY secretion from the isolated perfused rat colon. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 2018 Jul 1;315(1):G53-G65. doi: https://doi.org/10.1152/ajpgi.00346.2017.

24. Pichette J, Fynn-Sackey N, Gagnon J. Hydrogen Sulfide and Sulfate Prebiotic Stimulates the Secretion of GLP-1 and Improves Glycemia in Male Mice. Endocrinology. 2017 Oct 1;158(10):3416-3425. doi: https://doi.org/10.1210/en.2017-00391.

25. Catalin Chimerel, Edward Emery, et al. Bacterial Metabolite Indole Modulates Incretin Secretion from Intestinal Enteroendocrine L Cells. Cell Rep. 2014 Nov 20;9(4):1202-1208. doi: https://doi.org/ 10.1016/j.celrep.2014.10.032

26. Simon MC, Strassburger K, Nowotny B, et al. Intake of Lactobacillus reuteri improves incretin and insulin secretion in glucose-tolerant humans: a proof of concept. Diabetes Care. 2015 Oct;38(10):1827-34. doi: https://doi.org/10.2337/dc14-2690.

27. Paul M. Ryan, Elaine Patterson, et al. Recombinant Incretin-Secreting Microbe Improves Metabolic Dysfunction in High-Fat Diet Fed Rodents. Sci Rep. 2017;7:13523. doi: https://doi.org/10.1038/s41598-017-14010-x

28. Grasset E, Puel A, Charpentier J, et al. A Specific Gut Microbiota Dysbiosis of Type 2 Diabetic Mice Induces GLP-1 Resistance through an Enteric NO-Dependent and GutBrain Axis Mechanism. Cell Metab. 2017;25(5):1075-1090.e5. doi: https://doi.org/10.1016/j.cmet.2017.04.013

29. Yamane S, Inagaki N. Regulation of glucagon-like peptide-1 sensitivity by gut microbiota dysbiosis. J Diabetes Investig. 2018. doi: https://doi.org/10.1111/jdi.12762

30. Rowland KJ, Brubaker PL. The «cryptic» mechanism of action of glucagon-like peptide-2. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 2011 Jul;301(1):G1-8. doi: https://doi.org/10.1152/ajpgi.00039.2011.

31. Cani PD, Possemiers S, et al. Changes in gut microbiota control inflammation in obese mice through a mechanism involving GLP-2-driven improvement of gut permeability. Gut. 2009 Aug; 58(8): 1091-1103. doi: https://doi.org/10.1136/gut.2008.165886

32. Загоскин П.П., Загоскина И.П., Савельева Н.А., Ляляев В.А. Современные подходы к проблеме регуляции массы тела (обзор). - СТМ, 2014. - Т. 6. - №3. - С. 104-117. eLIBRARY ID: 21810663. УДК: 616.39-056.52-08.

33. Freeland KR, Wolever TM. Acute effects of intravenous and rectal acetate on glucagon-like peptide-1, peptide YY, ghrelin, adiponectin and tumour necrosis factor-alpha. Br JNutr. 2010 Feb;103(3):460-6. doi: https://doi.org/10.1017/S0007114509991863.

34. Brooks L, Viardot A, Tsakmaki A, et al. Fermentable carbohydrate stimulates FFAR2-dependent colonic PYY cell expansion to increase satiety. Mol Metab. 2017;6(1):48-60. doi: https://doi.org/10.1016/j.molmet.2016.10.011

35. Cani PD, Lecourt E, et al. Gut microbiota fermentation of prebiotics increases satietogenic and incretin gut peptide production with consequences for appetite sensation and glucose response after a meal. Am J Clin Nutr. 2009 Nov;90(5):1236-43. doi: https://doi.org/10.3945/ajcn.2009.28095.

36. Cani PD. Crosstalk between the gut microbiota and the endocannabinoid system: impact on the gut barrier function and the adipose tissue. Clin Microbiol Infect. 2012 Jul;18 Suppl 4:50-3. doi: https://doi.org/10.1111/j.1469-0691.2012.03866.x.

37. Martin AM, Sun EW, Rogers GB, Keating DJ. The Influence of the Gut Microbiome on Host Metabolism Through the Regulation of Gut Hormone Release. Front Physiol. 2019;10. doi: https://doi.org/10.3389/fphys.2019.00428

38. Lee EY, Zhang X, Miyamoto J, et al. Gut carbohydrate inhibits GIP secretion via a microbiota/SCFA/FFAR3 pathway. J Endocrinol. 2018 Dec 1;239(3):267-276. doi: https://doi.org/10.1530/JOE-18-0241.

39. Lach G, Schellekens H, Dinan TG, Cryan JF. Anxiety, Depression, and the Microbiome: A Role for Gut Peptides. Neurotherapeutics. 2018;15(1):36-59. doi: https://doi.org/10.1007/s13311-017-0585-0

40. Cani PD, Dewever C, Delzenne NM. Inulin-type fructans modulate gastrointestinal peptides involved in appetite regulation (glucagon-like peptide-1 and ghrelin) in rats. Br JNutr. 2004 Sep;92(3):521-6. doi: https://doi.org/10.1079/bjn20041225

41. Queipo-Ortuno MI, Seoane LM, et al. Gut Microbiota Composition in Male Rat Models under Different Nutritional Status and Physical Activity and Its Association with Serum Leptin and Ghrelin Levels. PLoS One. 2013;8(5):e65465. doi: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0065465

42. Chaplin A, Parra P Serra F, Palou A. Conjugated Linoleic Acid Supplementation under a High-Fat Diet Modulates Stomach Protein Expression and Intestinal Microbiota in Adult Mice. Alemany M, ed. PLoS One. 2015;10(4):e0125091. doi: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0125091

43. Kang C, Zhang Y, Zhu X, et al. Healthy Subjects Differentially Respond to Dietary Capsaicin Correlating with Specific Gut Enterotypes. J Clin Endocrinol Metab. 2016 Dec;101(12):4681-4689. doi: https://doi.org/10.1210/jc.2016-2786

44. Lund ML, Egerod KL, Engelstoft MS, et al. Enterochromaffin 5-HT cells - A major target for GLP-1 and gut microbial metabolites. Mol Metab. 2018. doi: https://doi.org/10.1016/j.molmet.2018.03.004

45. Jessica M. Yano, Kristie Yu, et al. Indigenous bacteria from the gut microbiota regulate host serotonin biosynthesis. Cell. 2015. Apr 9;161(2):264-276. doi: https://doi.org/10.1016/j.cell.2015.02.047

46. Reigstad CS, Salmonson CE, III JFR, et al. Gut microbes promote colonic serotonin production through an effect of short-chain fatty acids on enterochromaffin cells. FASEB J. 2015;29(4):1395-1403. doi: https://doi.org/10.1096/fj.14-259598

47. Hata T, Asano Y, Yoshihara K, et al. Regulation of gut luminal serotonin by commensal microbiota in mice. Tache Y, ed. PLoS One. 2017;12(7):e0180745. doi: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0180745

48. Sileikiene V, Mosenthin R, Bauer E, et al. Effect of ileal infusion of short-chain fatty acids on pancreatic prandial secretion and gastrointestinal hormones in pigs. Pancreas. 2008;37(2):196-202. doi: https://doi.org/10.1097/MPA.0b013e31816386f4.

49. Federico A, Dallio M, Tolone S, et al. Gastrointestinal Hormones, Intestinal Microbiota and Metabolic Homeostasis in Obese Patients: Effect of Bariatric Surgery. In Vivo. 2016;30(3):321-30.

50. Верин В.К., Иванов В.В. Гормоны и их эффекты. Справочник. — Санкт-Петербург, 2012. — С. 69-72.

51. Liu J-L, Segovia I, Yuan X-L, Gao Z. Controversial Roles of Gut Microbiota-Derived Short-Chain Fatty Acids (SCFAs) on Pancreatic в-Cell Growth and Insulin Secretion. Int J Mol Sci. 2020;21(3):910. doi: https://doi.org/10.3390/ijms21030910

52. Priyadarshini M, Wicksteed B, Schiltz GE, Gilchrist A, Layden BT. SCFA Receptors in Pancreatic в Cells: Novel Diabetes Targets? Trends Endocrinol Metab. 2016;27(9):653-664. doi: https://doi.org/10.10167j.tem.2016.03.011

53. Villa SR, Priyadarshini M, Fuller MH, et al. Loss of Free Fatty Acid Receptor 2 leads to impaired islet mass and beta cell survival. Sci Rep. 2016;6(1):28159. doi: https://doi.org/10.1038/srep28159

54. McNelis JC, Lee YS, Mayoral R, et al. GPR43 Potentiates в-Cell Function in Obesity. Diabetes. 2015;64(9):3203-3217. doi: https://doi.org/10.2337/db14-1938

55. Tang C, Ahmed K, Gille A, et al. Loss of FFA2 and FFA3 increases insulin secretion and improves glucose tolerance in type 2 diabetes. Nat Med. 2015;21(2):173-177. doi: https://doi.org/10.1038/nm.3779

56. Yamashita H, Fujisawa K, Ito E, et al. Improvement of Obesity and Glucose Tolerance by Acetate in Type 2 Diabetic Otsuka Long-Evans Tokushima Fatty (OLETF) Rats. Biosci Biotechnol Biochem. 2007;71(5):1236-1243. doi: https://doi.org/10.1271/bbb.60668

57. Zhang L, Du J, Yano N, et al. Sodium Butyrate Protects Against High Fat Diet-Induced Cardiac Dysfunction and Metabolic Disorders in Type II Diabetic Mice. J Cell Biochem. 2017;118(8):2395-2408. doi: https://doi.org/10.1002/jcb.25902

58. Zaibi MS, Stocker CJ, O’Dowd J, et al. Roles of GPR41 and GPR43 in leptin secretory responses of murine adipocytes to short chain fatty acids. FEBSLett. 2010;584(11):2381-6. doi: https://doi.org/10.1016/j.febslet.2010.04.027.


Дополнительные файлы

1. Рисунок 1. Рецепторные и ферментные пути, посредством которых кишечная микробиота влияет на синтез гормонов [6, 41, 45-47].
Тема
Тип Исследовательские инструменты
Посмотреть (474KB)    
Метаданные

Для цитирования:


Демидова Т.Ю., Лобанова К.Г., Ойноткинова О.Ш. Кишечная микробиота как эндокринный орган. Ожирение и метаболизм. 2020;17(3):299-306. https://doi.org/10.14341/omet12457

For citation:


Demidova T.Y., Lobanova K.G., Oynotkinova O.S. Gut microbiota is an endocrine organ. Obesity and metabolism. 2020;17(3):299-306. (In Russ.) https://doi.org/10.14341/omet12457

Просмотров: 340


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2071-8713 (Print)
ISSN 2306-5524 (Online)