Preview

Функциональная активность микробиоты кишечника при метаболическом синдроме.

https://doi.org/10.14341/omet2016116-19

Полный текст:

Аннотация

Актуальность. Метаболический синдром (МС) является мультифакторным заболеванием с включением в патогенез многих систем и органов, в том числе и пищеварительной системы. Накопленные данные о существенной роли микроорганизмов во многих метаболических процессах в организме человека позволяют предположить участие микробиоты в развитии патологических состояний, в том числе и при МС.

Цель исследования. Изучить качественные и количественные характеристики функциональной активности микробиоты кишечника у лиц с МС.

Материалы и методы. В исследовании принимали участие 85 человек с МС, разделенных на 4 группы в зависимости от значений ИМТ. Определение короткоцепочечных жирных кислот(КЖК) в кале проводилось с помощью газожидкостного хроматографического исследования.

Результаты. Хроматографическое исследование кала позволило выявить изменения как качественных, так и количественных характеристик функциональной активности микробиоты кишечника у людей с МС. Степень выраженности нарушений микробиоты коррелирует с показателем ИМТ. Во всех группах с избытком массы тела отмечено снижение общей метаболической активности облигатных микроорганизмов. При ожирении 2-й степени повышается активность аэробных популяций микроорганизмов, преимущественно факультативных и остаточных штаммов. МС с ожирением 3-й степени сопровождается наиболее существенными изменениями в копрологическом профиле КЖК с активизацией протеолитических микроорганизмов.

Выводы. Полученные данные позволяют предположить наличие патогенетических детерминант между ожирением при МС и микробиотой кишечника. В связи с этим необходим дальнейший поиск причинно-следственных связей возникновения и прогрессирования метаболических нарушений с участием микробиоты кишечника при МС.

Для цитирования:


Курмангулов А.А., Дороднева Е.Ф., Исакова Д.Н. Функциональная активность микробиоты кишечника при метаболическом синдроме. Ожирение и метаболизм. 2016;13(1):16-19. https://doi.org/10.14341/omet2016116-19

For citation:


Kurmangulov A.A., Dorodneva E.F., Isakova D.N. Functional activity of intestinal microbiota with metabolic syndrome. Obesity and metabolism. 2016;13(1):16-19. (In Russ.) https://doi.org/10.14341/omet2016116-19

Метаболический синдром (МС) является мультифакторным заболеванием с включением в патогенез многих систем и органов, в том числе и пищеварительной системы [1]. Ведется активный поиск общих патогенетических детерминант между МС и заболеваниями пищеварительной системы – неалкогольной жировой болезнью печени, панкреатитом, опухолями колоректального отдела кишечника, гастроэзофагеальной рефлюксной болезнью, функциональной диспепсией [2]. Немаловажную роль в сложном многоуровневом процессе пищеварения играют микроорганизмы в кишечнике. В настоящее время происходит смена микробиологической парадигмы – одноклеточные микроорганизмы стали рассматриваться не как отдельные клетки, а как целостные микробные ассоциации, выполняющие в организме человека функции отдельного органа – микробиоты [3]. При условии нормального физиологического состояния взаимоотношения «организм человека— микробиота кишечника» имеют симбиотический характер и представляют единую макроэкологическую систему организма, которая сформировалась в процессе филогенетического развития самого человека и его микробиоты, и включает разнообразные по количественному и качественному составу ассоциации микроорганизмов. Накопленные данные о существенной роли микроорганизмов во многих метаболических процессах в организме человека позволяют предположить участие микробиоты в развитии патологических состояний, в том числе и при МС. Однако существующие методы исследования микроорганизмов кишечника посредством культурального микробиологического исследования кала показали свою низкую диагностическую ценность [4]. Изучение стойких метаболитов микроорганизмов, среди которых короткоцепочечные жирные кислоты (КЖК) занимают особую роль, дает новые возможности количественной и качественной оценки микробиоты кишечника [5]. Метаболиты микроорганизмов могут являться эффекторами, кофакторами и сигнальными молекулами, регулирующими скорость и выраженность протекания метаболических реакций как в норме, так и при патологических процессах [6, 7].

Цель исследования

Изучить качественные и количественные характеристики функциональной активности микробиоты кишечника у лиц с МС.

Материалы и методы

В исследовании принимали участие 85 человек с МС в возрасте от 27 до 49 лет, среднее значение которого составило 40,4±4,65 лет. В качестве критериев включения использовались критерии МС, принятые IDF (2009) и ВНОК (2009): центральный (абдоминальный) тип ожирения – окружность талии (ОТ) более 80 см у женщин и более 94 см у мужчин, артериальная гипертония (АД ≥ 130/85 мм рт. ст.); повышение уровня триглицеридов ( ≥ 1,7 ммоль/л); снижение уровня ХС ЛПВП ( 3,0 ммоль/л; гипергликемия натощак (глюкоза в плазме крови натощак ≥6,1 ммоль/л) [2]. По гендерному признаку отмечено преобладание лиц женского пола как в группе с МС – 80,9% (68/85), так и в контрольной группе – 80% (16/20). Доля лиц мужского пола составила 19,1% (17/85) и 20% (4/20) соответственно. Средний возраст обследованных в группе мужчин составил 39,5±4,77 лет и в группе женщин – 40,8±4,35 лет, различия между группами статистически не значимы (p=0,22). В соответствии с задачами и протоколом исследования все наблюдаемые пациенты с МС были разделены на четыре группы: 1-я группа – 12 пациентов имели избыток массы тела (ИМТ составил 28,3±1,22 кг/м2); 2-я группа – 20 пациентов, имеющих ожирение I степени (ИМТ 32,2±1,05 кг/м2); 3-я группа – 21 пациент с ожирением II степени (ИМТ 37,3±1,34 кг/м2); 4-я группа – 20 пациентов с резко выраженным ожирением IV степени (ИМТ 43,7±2,05 кг/м2). Группа контроля составила 20 человек с нормальной массой тела (ИМТ 22,9±1,34 кг/м2) без МС, относящихся к I и II диспансерной группе, сопоставимых по полу и возрасту с основными группами исследования.

В основу определения КЖК в кале положена методика газожидкостного хроматографического анализа для изучения КЖК в различных биосубстратах, разработанная М.Д. Ардатской и соавт. [8]. Определялись общая концентрация кислот С2–С6, а также относительного содержания С2–С4 (уксусной, пропионовой, масляной) кислот (то есть долевого участия кислоты в общем пуле кислот с длиной цепи атомов углерода С2–С4: рСn = Сn/C2+C3+C4). Для количественной оценки изменения окислительно-восстановительного баланса в полости кишечника рассчитывался анаэробный индекс (АИ) – отношение суммы концентраций (С) восстановленных кислот к менее восстановленным: Спропионовая+ Смасляная/Суксусная.

Анализ материалов исследования проводился с помощью программы STATISTICA (версия 6.0) для MS Windows. В зависимости от вида распределения (параметрического или непараметрического) переменные представлены в виде M±SD (среднее ± стандартное отклонение среднего) или в виде Me (медианы и интерквартильного размаха (25 и 75 персентиль). Сравнение двух и более независимых групп проводилось с использованием непараметрического U-критерия Mann-Whitney при ненормальном распределении. Анализ взаимосвязи двух признаков устанавливался с использованием коэффициента ранговой корреляции Спирмена. Сравнение частот качественных признаков в группах проводилось при помощи точного критерия Фишера. Для всех проведенных анализов различия считались статистически значимыми при двустороннем уровне значимости р<0,05.

Результаты исследования

Сравнительный анализ субъективных проявлений заболеваний ЖКТ в зависимости от группы исследования (табл. 1) показал, что при увеличении значения ИМТ наблюдается отчетливая тенденция к росту количества пациентов, имеющих жалобы на запор, метеоризм, флатуленцию и дискомфорт в животе (p<0,01). Различия в группах по жалобам на диарею, чередование запора и диареи, а также боль в животе оказались статистически не значимы (p>0,05). При использовании двустороннего точного критерия Фишера удалось установить статистически значимое увеличение частоты жалоб у 4-й группы на метеоризм и флатуленцию (48%), дискомфорт в животе (62%), чередование запора и диареи (19%) по сравнению с контрольной группой (p<0,05). При МС и ожирении 3-й степени частота жалоб на запор (43%) статистически значимо (p<0,05) различается не только с контрольной группой (5%), но и с группами пациентов, имеющих ожирение 1-й и 2-й степени (10 и 19% соответственно).

Таблица 1. Характеристика жалоб пациентов с МС в зависимости от ИМТ, n (%)

Показатель

Контроль (n=20)

1-я группа (n=12)

2-я группа (n=20)

3-я группа (n=32)

4-я группа (n=21)

Диарея

2 (10)

2 (17)

1(5)

2 (6)

1 (5)

Запоры

1 (5)

1 (8)

3 (15)

6 (19)

9 (43)**

Чередование запора и поноса

1 (5)

1 (8)

1 (5)

1 (3)

4 (19)

Боль в животе

2 (10)

1 (8)

2 (10)

4 (13)

5 (24)

Дискомфорт в животе

4 (20)

3 (25)

6 (30)

12 (38)

13 (62)*

Метеоризм и флатуленция

2 (10)

3 (25)

6 (30)

10 (31)

10-(48)*

Примечание: * – p<0,05 по сравнению с контрольной группой, ** – p<0,01 по сравнению с контрольной группой, непарный двусторонний критерий Фишера.

Анализ хроматографического исследования кала представлен в таблице 2.

Таблица 2. Содержание и профиль КЖК у людей с МС и группой контроля

Показатель

Контроль (n=20)

1-я группа (n=12)

2-я группа (n=20)

3-я группа (n=32)

4-я группа (n=21)

Общее содержание ∑ (C2+…C6), мг/г

8,77±1,83

8,46±1,64

7,31±1,59**

4,91 ± 2,24 ***

3,51±1,66***

С2 (уксусная), ЕД

0,633±0,019

0,627±0,041

0,638±0,026

0,669±0,048*

0,704±0,040***

С3 (пропионовая), ЕД

0,188±0,014

0,183±0,010

0,187±0,017

0,175±0,023*

0,157±0,010***

С4 (масляная), ЕД

0,179±0,019

0,191±0,036

0,175±0,023

0,156±0,034*

0,139±0,044***

ИзоСn ∑(изоС4+изоС5+изоС6), ЕД

0,056±0,015

0,062±0,012

0,059±0,017

0,065±0,021

0,071 ± 0,021*

ИзоСn/Сn, ЕД

0,425±0,121

0,419±0,107

0,439±0,131

0,429±0,112

0,425±0,119

Анаэробный индекс (C2–C4), ЕД

(-) 0,581±0,05

(-) 0,603±0,12

(-) 0,571±0,06

(-) 0,502±0,11*

(-) 0,426±0,10***

Примечание: * – p<0,05 по сравнению с контрольной группой, ** – p<0,01 по сравнению с контрольной группой, *** – p<0,001 по сравнению с контрольной группой, непарный двухвыборочный U-критерий Mann-Whitney.

Абсолютное суммарное содержание КЖК (С2–С6) снижено в группах с ожирением 1-й, 2-й и 3-й степеней (p<0,01), в группе с ИМТ 25–30 кг/м2 снижение количества КЖК оказалось статистически не значимо (p=0,705). Статистически значимые различия по суммарному уровню КЖК были обнаружены и между 2-й и 3-й, 3-й и 4-й группами (p<0,01). Уровень абсолютного содержания всех КЖК имел обратную умеренную корреляцию со значением ИМТ (r=-0,6968; p=0,0000), при этом распределение значений можно описать по экспоненциальной функции (рис. 1). Учитывая, что основными продуцентами КЖК в кишечнике являются облигатные фирмикутные анаэробы, можно предположить, что при МС с увеличением ИМТ отмечается снижение метаболической активности молочнокислых микроорганизмов, главным образом – бифидо- и лактобактерий. При этом наиболее низкие значения содержания КЖК определяются в группе с ожирением 3-й степени.

Анализ профиля кислот показал статистически значимое снижение относительного содержания пропионовой кислоты в 3-й (0,669±0,048) и 4-й (0,157±0,010) группах относительно контрольной группы (p<0,05). Относительная концентрация масляной кислоты в 3-й (0,156±0,034) и 4-й (0,139±0,044) группах статистически значимо отличалась от контрольной группы (p<0,05). При этом во всех группах с ожирением (2-я, 3-я, 4-я группы) относительная доля пропионовой кислоты была выше масляной, что соответствует пропорции содержания кислот в контрольной группе. Полученные результаты могут свидетельствовать о снижении активности анаэробных микроорганизмов как отдела Graciliates (бактероиды, эубактерии, фузобактерии), так и отдела Furmicutes (клостридии, пропионобактерии) в группах с МС и ожирением высокой степени.

На фоне снижения общего содержания КЖК в кале относительная доля уксусной кислоты увеличивается в 3-й (0,669±0,048) и 4-й (0,704±0,040) группах по сравнению с контрольной группой (p<0,05). Как и в случае с пропионовой и масляной кислотами, статистически значимая разница в пропорциональном распределении уксусной кислоты была выявлена между 3-й и 4-й группами (p<0,05). В данных условиях увеличивается активность факультативных и остаточных (транзиторных) аэробных микроорганизмов (энтерококков, стрепто- и стафилококков).

Окислительно-восстановительный потенциал внутрипросветной среды в 3-й и 4-й группах был смещен в сторону слабоотрицательных значений АИ (-0,502±0,11 и -0,426±0,10 соответственно). Полученные значения свидетельствуют о дисбалансе анаэробных/аэробных популяций микроорганизмов. Отмечено статистически значимое повышение относительного содержания изокислот (изоС4+изоС5+ изоС6) в 4-й группе по сравнению с группой контроля (p<0,05). Это может быть связано с активацией протеолитической активности микроорганизмов за счет повышенного времени транзита, приводящего к длительной экспозиции кишечного содержимого с микробиотой. В данном случае, вероятнее всего, это аэробные популяции микроорганизмов, обладающие протеолитической активностью (E. coli, стрепто- и стафилококки).

Заключение

Хроматографическое исследование кала позволило выявить изменения как качественных, так и количественных характеристик функциональной активности микробиоты кишечника у людей с МС. Степень выраженности нарушений микробиоты коррелирует с показателем ИМТ. Во всех группах с избытком массы тела отмечено снижение общей метаболической активности облигатных микроорганизмов. При ожирении 2-й степени повышается активность аэробных популяций микроорганизмов, преимущественно факультативных и остаточных штаммов. МС с ожирением 3-й степени сопровождается наиболее существенными изменениями в копрологическом профиле КЖК с активизацией протеолитических микроорганизмов. Полученные данные позволяют предположить наличие патогенетических детерминант между ожирением при МС и микробиотой кишечника. В связи с этим необходим дальнейший поиск причинно-следственных связей возникновения и прогрессирования метаболических нарушений с участием микробиоты кишечника при МС.

Дополнительная информация

Информация о конфликте интересов. Авторы работы сообщают, что потенциальных и явных конфликтов интересов (финансовые отношения, служба или работа в учреждениях, имеющих финансовый или политический интерес к публикуемым материалам, должностные обязанности и др.), связанных с рукописью, не существует.

Список литературы

1. Захарова И.Н., Звенигородская Л.А., Яблочкова С.В. Метаболический синдром и неалкогольная жировая болезнь печени у детей //Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. – 2011. – №. 11. [Zakharova IN, Zvenigorodskaya LA, Yablochkova SV. Metabolicheskiy sindrom i nealkogol'naya zhirovaya distrofiya pecheni u detey. Eksperimental'naya i klinicheskaya gastroenterologiya. 2011; (11): 44-48.(In Russ.)]

2. Talley NJ, Vakil N. Guidelines for the Management of Dyspepsia. The American Journal of Gastroenterology. 2005;100(10):2324-37. doi:10.1111/j.1572-0241.2005.00225.x.

3. Парфенов А.И., Чернин В.В., Бондаренко В.М., и др. Симбионтное пищеварение в свете теории А.М. Уголева о пищеварительно-транспортном конвейере. // Русский медицинский журнал. – 2014; – Т. 22. – № 15. – С. 1088-1092. [Parfenov AI, Chernin VV, Bondarenko VM, et al. Simbiontnoe pishchevarenie v svete teorii A.M. Ugoleva o pishchevaritel'notransportnom konveyere. Russkiy meditsinskiy zhurnal. 2014; 22(15): 1088-1092. (In Russ.)]

4. Барсук А.Л., Сумина А.В., Кузин В.Б., и др. Практическое обоснование низкой диагностической ценности микробиологического исследования кала на дисбактериоз //Вопросы диагностики в педиатрии. – 2009. – №. 2. – С. 7-11. [Barsuk AL, Sumina AV, Kuzin VB, et al. Prakticheskoe obosnovanie nizkoy diagnosticheskoy tsennosti mikrobiologicheskogo issledovaniya kala na disbakterioz. Voprosy diagnostiki v pediatrii. 2009; (2): 7-11.(In Russ.)]

5. Бондаренко В.М., Мацулевич Т.В. Дисбактериоз кишечника как клинико-лабораторный синдром: современное состояние проблемы //М.: Гэотар-Медиа. – 2007. – Т. 304 [Bondarenko VM, Matsulevich TV. Disbakterioz kishechnika kak kliniko-laboratornyy sindrom: sovremennoe sostoyanie problemy. Moscow: GEOTAR-Media, 2007. 304 p. (In Russ.).]

6. Shenderov BA. Probiotics and functional foods. Food Engineering,[Eds UNESCOEOLSS Joint Committee], in Encyclopedia of Life Support Systems (EOLSS) Oxford, UK: Developed under the Auspices of the UNESCO, EOLSS Publishers. 2011.

7. Topping DL, Clifton PM. Short-chain fatty acids and human colonic function: roles of resistant starch and nonstarch polysaccharides. Physiological reviews. 2001;81(3):1031-64.

8. Патент на изобретение РФ № 2145511 Иконников Н.С., Ардатская М.Д., Бабин В.Н., и др. «Способ разделения смеси жирных кислот фракции С2–С7 методом газожидкостной хроматографии» от 09.04.1999. [Patent RUS № 2145511. Ikonnikov NS, Ardatskaya MD, Babin VN, et al. «Sposob razdeleniya smesi zhirnykh kislot fraktsii S2–S7 metodom gazozhidkostnoy khromatografii» (In Russ).] Доступно по: http://www1.fips.ru/fips_servl/fips_servlet?DB=RUPAT&rn=8868&DocNumber=2145511&TypeFile=html. Ссылка активна на 03/03/2016.


Об авторах

Альберт Ахметович Курмангулов
Тюменская государственная медицинская академия
Россия
очный аспирант
Конфликт интересов: Авторы работы сообщают, что потенциальных и явных конфликтов интересов (финансовые отношения, служба или работа в учреждениях, имеющих финансовый или политический интерес к публикуемым материалам, должностные обязанности и др.), связанные с рукописью, не существуют.


Елена Феликсовна Дороднева
Тюменская государственная медицинская академия
Россия
д.м.н., профессор


Дилара Наилевна Исакова
Тюменская государственная медицинская академия
Россия
к.м.н, ассистент


Дополнительные файлы

Для цитирования:


Курмангулов А.А., Дороднева Е.Ф., Исакова Д.Н. Функциональная активность микробиоты кишечника при метаболическом синдроме. Ожирение и метаболизм. 2016;13(1):16-19. https://doi.org/10.14341/omet2016116-19

For citation:


Kurmangulov A.A., Dorodneva E.F., Isakova D.N. Functional activity of intestinal microbiota with metabolic syndrome. Obesity and metabolism. 2016;13(1):16-19. (In Russ.) https://doi.org/10.14341/omet2016116-19

Просмотров: 49


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


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