УДК 612.82:612.33:579

Ось «микробиота – кишечник – мозг»

Ковалёв А.А.¹, Лысаков К.В.¹

¹ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ростовский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации

Аннотация: В данной работе проведён разбор и анализ литературы по теме «ось микробиота – кишечник – мозг». Совершён отбор современных информационных источников для актуализации материала в рамках заглавного научного вопроса. Рассмотрены влияния кишечной микробиоты, по средствам её секреторной активности на деятельность организма в целом и центральной нервной системы в частности. Приведены виды патологий по системам органов, связанных с нарушениями в микробиоме кишечника.

Ключевые слова: микробиота, кишечник, мозг, нервная система, здоровье, нейромедиаторы.

THE «MICROBIOTA – GUT – BRAIN» AXIS

Kovalev A.A.¹, Lysakov K.V.¹

¹ Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education "Rostov State Medical University" of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation

Abstract: In this work, a review and analysis of the literature on the topic “The microbiota-gut-brain axis” was carried out. The selection of modern sources of information has been completed to update materials within the framework of the main scientific question. All intestinal microbiota and the means of its secretory activity in the body in general and in the central nervous system in particular are considered. The types of pathologies of organ systems associated with disturbances in the intestinal microbiome are given.

Key words: microbiota, intestines, brain, nervous system, health, neurotransmitters.

Введение

В последние годы ученые все больше интересуются изучением оси «микробиота – кишечник – мозг» (microbiota – gut – brain, MGB) как ключевого звена, связывающего микробиом кишечника с мозговой деятельностью и психическим здоровьем.

Микробиота, или совокупность микроорганизмов, населяющих наш организм, оказывает значительное влияние на функционирование различных систем и органов, включая ЦНС. Кишечно-мозговая ось является сложной системой, объединяющей в себе множество механизмов, которые налаживают взаимодействие между кишечной микрофлорой, кишечником и головным мозгом. Эта связь важна для поддержания гомеостаза и нормального функционирования человеческого организма, а также для регулирования его эмоционального состояния и поведения.

Цель исследования

Цель данного литературного обзора – оценка и критический анализ с кратким изложением существующих исследований в области изучения оси «микробиота – кишечник – мозг». Наш обзор направлен на выявление проблем с актуальностью информации по теме исследования и последующее расширение знаний в данной области.

Материалы и методы исследования

Материалы:

1. Книги;

2. Журнальные научные статьи;

3. Материалы конференций.

Методы исследования:

1. Изучение литературы и других источников информации по теме.

Результаты исследования и их обсуждение

Согласно последним научным данным, симбиотическая микробиота пищеварительного тракта человека принимает активное участие в регуляции деятельности его нервной системы. Выявленная в последнее время способность микробиоты кишечника обмениваться химической информацией с головным мозгом и, таким образом, влиять на его развитие и функционирование еще более расширило наши знания о многообразных эффектах низкомолекулярных соединений микробного происхождения на организм животных и человека [4].

В научной литературе имеются указания на то, что специфические ранние контакты кишечника с различными микроорганизмами снижают риск развития в раннем возрасте воспалительных, аутоиммунных и атопических заболеваний (рис. 1).

Рис. 1. Заболевания, ассоциированные с изменениями микробиоты кишечника

Кишечная микробиота непосредственно взаимодействует с энтеральной нервной системой (ЭНС), которая обладает значительной автономией по отношению к остальным частям нервной системы.

ЭНС обладает существенным сходством с ЦНС по структуре и в ней функционируют практически все типы нейротрансмиттеров, представленные в ЦНС. ЭНС регулирует секреторную деятельность кишечника, его моторику, поддержание слизистой оболочки в функционирующем состоянии, а также деятельность иммунной системы кишечника. Одной из важных функций ЭНС также является регуляция проницаемости барьерного слоя кишечной стенки по отношению как к химическим факторам, так и микробным клеткам. При нарушении функций ЭНС могут развиваться следующие заболевания: воспалительные заболевания кишечника, целиакия, синдром раздраженного кишечника, первичный склерозирующий холангит, неалкогольная жировая болезнь печени, язвенная болезнь желудка, некротизирующий энтероколит, младенческие колики, функциональный запор, атрофический гастрит, функциональная абдоминальная боль, функциональная диарея [5].

Нарушение качественного и количественного состава микробиоты пищеварительного тракта ведет к изменению урогенитального микробиоценоза. Изменения состава микрофлоры у женщин с эндометриозом характеризуются отсутствием микроорганизмов рода Atopobium в микробиоте влагалища и шейки матки, повышением количества Gardnerella в микробиоте шейки матки и преобладанием кишечной микробиоты Escherichia и Shigella. Нарушение микробиоценоза у женщин во время беременности, которая завершилась преждевременными родами, заключается в снижении уровней Clostridium кластеров XVIII и IV, субкластера XIVa и Bacteroides в фекальной микробиоте. У женщин с неспецифическим вульвовагинитом обнаружено высокое содержание кишечной микрофлоры (Escherichia coli, Klebsiella spp., Enterobacter spp., Proteus mirabilis, Morganella morganii и др.) в области вульвы и слизистой оболочки влагалища [2].

В настоящее время сигнальные молекулы оси «микробиота – кишечник – иммунная система – мозг» могут рассматриваться как возможные биомаркеры расстройств аутистического спектра (РАС), обладающие потенциальной диагностической и терапевтической ценностью [7].

Нарушения в составе КМБ (кишечная микробиота) через изменения баланса нейромедиаторов и изменения экспрессии генов в клетках нервной системы, достоверно предрасполагают к развитию ряда заболеваний ЦНС и определяют их течение, как в детском возрасте, так и в отдаленные сроки предстоящей жизни: аутизм, синдром Туретта, синдром дефицита внимания с гиперактивностью, тревожность, депрессия, синдром хронической усталости, болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, шизофрения [1].

Кишечная микробиота является дополнительным (а возможно, и основным) резервуаром плазмалогена, поскольку это соединение в значительном количестве присутствует в составе мембран многих анаэробов (бифидобактерии, клостридии, бактероиды, некоторые лактобациллы и др.). Плазмалоген защищает от окисления полиненасыщенные жирные кислоты, участвует в холестериновом обмене, осуществляет межклеточные сигнальные функции и т.д. Его содержание в тканях мозга и биологических жидкостях снижено у больных с неврологическими заболеваниями, связанными со старением, включая деменцию при болезни Альцгеймера. Кроме того, микробные липополисахариды грамотрицательных бактерий влияют на настроение человека и его когнитивные процессы как через посредничество иммунной системы, так и непосредственно, связываясь с Толл-подобными рецепторами на глиальных клетках мозга [1].

Исследования последних лет показывают наличие взаимосвязи между стрессом, иммунитетом и кишечной микробиотой. Хронический стресс ассоциирован с высокой продукцией медиаторов воспаления и риском развития инфекции, формированием хронического системного воспаления и воспалительных заболеваний, а также депрессивных расстройств. Кишечная микробиота производит широкий спектр соединений, имеющих важное значение для организма: все основные нейромедиаторы, включая серотонин, цитокины, триптофан, короткоцепочечные жирные кислоты. Недостаточность серотонина рассматривается как значительный причинный фактор в развитии тревоги, агрессии, аффективных расстройств и стресса. Предшественником серотонина является триптофан. Триптофан, продуцируемый кишечной микробиотой или полученный из пищи, может метаболизироваться в кинуренин. Провоспалительные цитокины активируют гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковую ось, что способствует повышению уровня циркулирующего кинуренина и, соответственно, снижению синтеза серотонина. Кроме того, при воспалении в мозг поступает больше кинуренина, и нейротоксический путь метаболизма кинуренина преобладает над нейропротекторным. Менее разнообразная микробиота ассоциируется с повышенной реакцией гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы, повышением провоспалительных цитокинов, снижением стрессоустойчивости и депрессией. Обогащение диеты пребиотическими компонентами увеличивает разнообразие кишечной микробиоты. Диетические вмешательства, направленные на микробиом кишечника, включают также пробиотики, которые способствуют повышенной сопротивляемости организма и обусловливают меньшую подверженность депрессии [6,7].