Дисбактериоз | |
---|---|
Другие имена | дисбактериоз |
Уход | Трансплантация фекальной микробиоты , антибиотики , пробиотики |
Дисбиоз (также называемый дисбактериозом ) характеризуется нарушением микробиома, что приводит к дисбалансу микробиоты , изменению их функционального состава и метаболической активности или изменению их локального распределения. [1] [2] Например, часть микробиоты человека, такая как флора кожи , флора кишечника или флора влагалища , может стать нарушенной (несбалансированной), когда обычно доминирующие виды становятся недостаточно представленными, а виды, которые обычно вытесняются или сдерживаются, увеличиваются, чтобы заполнить пустоту. Подобно микробиому кишечника человека, разнообразные микробы колонизируют ризосферу растений , и дисбиоз в ризосфере может отрицательно влиять на здоровье растений. [3] Дисбиоз чаще всего сообщается как состояние желудочно-кишечного тракта [2] или ризосферы растений . [3]
Типичные микробные колонии, обнаруженные на теле или в нем, являются доброкачественными или полезными . Эти микробные колонии соответствующего размера выполняют ряд полезных и необходимых функций, таких как помощь в пищеварении . [4] Они также помогают защитить организм от проникновения патогенных микробов. Эти полезные микробные колонии конкурируют друг с другом за пространство и ресурсы. [5] Однако, когда этот баланс нарушается, эти колонии демонстрируют сниженную способность сдерживать рост друг друга, что затем может привести к чрезмерному росту одной или нескольких нарушенных колоний, которые могут дополнительно повредить некоторые другие более мелкие полезные колонии в порочном круге . По мере того, как повреждается больше полезных колоний, делая дисбаланс более выраженным, возникает больше проблем с чрезмерным ростом, поскольку поврежденные колонии менее способны сдерживать рост разрастающихся. Если это остается без внимания достаточно долго, между колониями возникнет всеобъемлющий и хронический дисбаланс, который в конечном итоге сведет к минимуму полезную природу этих колоний в целом. [6]
Любое нарушение микробиоты организма может привести к дисбактериозу. Дисбактериоз в кишечнике возникает, когда бактерии в желудочно-кишечном тракте становятся несбалансированными. [7] Существует много причин дисбактериоза в кишечнике. Некоторые причины включают, но не ограничиваются:
Бактерии в кишечнике человека являются самыми разнообразными в организме человека и играют жизненно важную роль в здоровье человека. В желудочно-кишечном тракте дисбактериоз проявляется, в частности, во время избыточного бактериального роста в тонком кишечнике (SIBO), обычно вызванного уменьшением прохождения пищи и отходов через желудочно-кишечный тракт после хирургического вмешательства или других ранее существовавших состояний. [17] SIBO характеризуется симптомами боли в животе, диареи, дискомфорта после еды и недоедания. [17] Аналогичным образом дисбактериоз проявляется во время избыточного грибкового роста в тонком кишечнике (SIFO), вызванного чрезмерным уровнем популяции грибков в кишечнике. [18] SIFO может характеризоваться симптомами со стороны ЖКТ (рвота, диарея) у лиц с ранее ослабленным иммунитетом. [18] [19] Пищевые привычки потребителя могут быть одним из наиболее влиятельных факторов на микробиоту кишечника. [20] Диеты с высоким содержанием углеводов и рафинированного сахара часто приводят к дисбактериозу кишечника, тогда как диеты, богатые фруктами, овощами и рыбьим жиром, считаются более благоприятными для кишечника из-за их противовоспалительных свойств. [21] Многие заболевания, такие как ВЗК, диабет 2 типа, болезнь Крона и даже аллергии, предположительно, частично обусловлены изменением микробиома кишечника. [21] [20] Пробиотики иногда могут вызывать легкое газообразование и вздутие живота у людей, которые впервые начинают их принимать, особенно в высоких дозах, поскольку их организм привыкает к появлению новых кишечных бактерий в кишечнике. [22]
Рот часто подвергается воздействию новых микробов из окружающей среды, и это может привести к микробным нарушениям во рту, а также в желудке и кишечнике. [23] Гигиена и изменение питания имеют решающее значение для профилактики заболеваний полости рта, таких как гингивит , кариес и кариес, которые связаны с измененными микробными сообществами в полости рта. [24] Патогены полости рта могут поражать несколько отделов микробиоты организма и изменять системные процессы, такие как иммунологические изменения или проблемы с пищеварением. Курение, употребление алкоголя, оральный секс и пожилой возраст связаны с дисбактериозом полости рта. [24]
Существует ряд типов микроорганизмов, которые находятся в коже человека и на ней, в совокупности известных как флора кожи . Нормальные здоровые микробные сообщества могут иметь некоторые положительные эффекты. [25] Измененный микробный состав и разнообразие (дисбактериоз) могут играть роль в некоторых неинфекционных заболеваниях кожи, таких как акне , [26] атопический дерматит , [27] псориаз , [28] и розацеа . [29] В более экстремальных случаях, таких как целлюлит , патогенные бактерии могут инфицировать кожу, наиболее распространенными из которых являются виды Streptococci и Staphylococcus aureus . [30]
Влагалище содержит микробиом ( влагалищную флору ), который может быть нарушен и привести к таким состояниям, как бактериальный вагиноз . Изменения вагинальной флоры также могут повлиять на здоровье влагалища при репродукции, а также на риск приобретения и последующую тяжесть инфекций, передающихся половым путем. [31]
Дисбактериоз может возникать на многих этапах жизни и может быть вызван многими различными источниками. Например, антибиотики часто вносят значительный вклад в нарушения микробиомов. Это происходит потому, что не все микробы будут подвержены воздействию антибиотика одинаково, и поэтому он может изменить баланс различных типов микробов, а также изменить общее количество микробов. Использование антибиотиков в раннем детстве может привести к неблагоприятным проблемам с кишечником (дисбактериоз) во взрослом возрасте. [32] Микробиом кишечника изменяется под воздействием антибиотиков и связан с будущими заболеваниями кишечника, т. е. ВЗК , язвенным колитом , ожирением и т. д. Иммунная система кишечника напрямую зависит от микробиома кишечника и может быть трудно поддающейся восстановлению, если она повреждена антибиотиками. [32] Использование миноциклина при угрях обыкновенных было связано с дисбактериозом кожи и кишечника. [33]
Дисбактериоз кишечника связан с патогенезом как кишечных, так и внекишечных расстройств. [20] Дисбактериоз может влиять на кишечные расстройства, включая ВЗК , СРК и целиакию , а также на внекишечные состояния, включая аллергии, астму, метаболический синдром, сердечно-сосудистые заболевания и ожирение. [20]
Дисбактериоз кишечника также может быть фактором нейродегенеративных и цереброваскулярных заболеваний из-за связи между возрастным дисбактериозом и воспалением. Воспаление является общим фактором для широкого спектра возрастных патологий, включая неврологические заболевания. [34] Корректируя дисбактериоз у пожилых пациентов, можно предотвратить развитие нейродегенеративных заболеваний. [35] Дисбактериоз может способствовать возникновению или развитию неврологических состояний, включая аутизм, боль, депрессию, тревожность и инсульт. [36] Дисбактериоз, способствующий неврологическим состояниям, обусловлен взаимодействием с осью кишечник-мозг, что позволяет микробиому кишечника влиять на развитие нервной системы, познание и поведение. [34] Также были получены доказательства того, что состав микробиоты кишечника может быть изменен из-за изменений в поведении, а изменение микробиома также может вызывать депрессивное поведение. [34]
Микробные колонии также выделяют много различных типов побочных продуктов отходов. [20] Используя различные механизмы удаления отходов, в нормальных обстоятельствах организм эффективно справляется с этими побочными продуктами с небольшими или вообще без проблем. К сожалению, слишком большие и неадекватно большие колонии из-за их увеличенной численности выделяют повышенное количество этих побочных продуктов. По мере увеличения количества побочных продуктов микробов более высокие уровни побочных продуктов отходов могут перегружать механизмы удаления отходов организма. [37]
Микробиом человека может измениться из-за воспалительных процессов, таких как воспаление, опосредованное клетками, и воспаление, опосредованное хозяином, или «драйверных» бактерий, вызывающих/усугубляющих воспаление. Это изменение позволяет микробному сообществу стать более восприимчивым к патогенам. После того, как патогены успешно закрепляются, они способствуют дисбактериозу и производят генотоксины и другие потенциально канцерогенные микробные метаболиты. [38] Эволюция патогенов является еще одним возможным эффектом дисбактериоза, способствующим потенциальному увеличению риска рака. [38]
Плотность бактерий в толстой кишке высока (около 10 12 на мл), и эти бактерии подвержены дисбактериозу. Напротив, в тонкой кишке относительно низкая плотность бактерий (около 10 2 на мл), поэтому дисбактериоз, вероятно, является меньшей проблемой. Эта разница может объяснять более чем 10-кратную более высокую заболеваемость раком в толстой кишке по сравнению с тонкой кишкой. [39] Риск рака кишечника связан с западной диетой с высоким содержанием жиров, которая увеличивает восприимчивость к вторичному дисбактериозу, вызванному желчными кислотами. [40] Воздействие на толстую кишку повышенного уровня вторичных желчных кислот в результате дисбактериоза может вызвать повреждение ДНК , а такое повреждение может вызвать канцерогенные мутации в клетках толстой кишки. [39]
Дисбактериоз кишечника может влиять на сердечно-сосудистую систему «через сигнальные молекулы и биоактивные метаболиты. [35] Это может вызывать заболевания через нейро-энтеро-эндокринные гормоны, которые могут привести к сердечной недостаточности и другим состояниям, таким как хроническая болезнь почек, гипертония, ожирение и диабет. [35]
Перекрестная регуляция происходит между хозяином и микробиотой кишечника у здоровых людей, что приводит к гомеостатическому равновесию бактерий, которое сохраняет желудочно-кишечный тракт здоровым и свободным от потенциально патогенных бактерий. [37] Существует три значимых категории дисбактериоза: потеря полезных организмов, чрезмерный рост потенциально вредных микроорганизмов и потеря общего микробного разнообразия. [37] Нарушения в микробиоме могут позволить внешним факторам или даже патогенным членам микробиома закрепиться в среде кишечника. Сообщалось, что дисбактериоз связан с такими заболеваниями, как множественная химическая чувствительность, пародонтоз, [41] воспалительное заболевание кишечника , [42] [43] синдром хронической усталости , [44] ожирение , [45] [46] рак , [47] [48] бактериальный вагиноз , [49] и колит . [50]
Не существует единой или хорошо изученной микробной причины болезни Крона , но три основных патогена связаны с болезнью Крона: Mycobacterium avium paratuberculosis (MAP), адгезивно-инвазивная Escherichia coli (AIEC) и Clostridioides difficile . [37] Причинная роль, если таковая имеется, этих бактерий еще не определена. Вместо гипотезы «один микроб — одно заболевание» некоторые считают, что болезнь Крона вызвана дисбалансом комменсальной микрофлоры, связанным с более сложными взаимодействиями между хозяином и всей кишечной микробиотой. [37]
Ожирение — это метаболическое состояние, при котором организм сохраняет нездоровое количество жира. [37] Подобно ВЗК, определенная микробиота, по-видимому, связана с развитием ожирения. У людей с ожирением наблюдается заметное снижение микробного разнообразия. Исследования на людях и животных показывают связь ожирения с измененными соотношениями между Bacteroidetes и Firmicutes ; по мере уменьшения Bacteriodetes, Firmicutes увеличивается. [37] Это соотношение было связано с массой тела и накоплением жира, что указывает на то, что у людей с ожирением наблюдается более высокое непропорциональное соотношение этих бактерий. [37]
Сахарный диабет (СД) — это нарушение обмена углеводов, характеризующееся недостаточной выработкой или использованием инсулина, который необходим организму для превращения сахаров и крахмалов в энергию. Распространенность СД в Соединенных Штатах составляет около 29,1 миллиона человек, и ежегодно диагностируется около 1,7 миллиона новых случаев. [37] Существуют две формы диабета: тип 1 и тип 2. СД 1 типа также известен как инсулинозависимый сахарный диабет (ИЗСД). Диабет 1 типа — это аутоиммунное заболевание, которое поражает бета-клетки поджелудочной железы, вызывая нарушение выработки инсулина. [37] Чаще всего его диагностируют у детей и молодых людей. Сахарный диабет 2 типа, также известный как инсулиннезависимый сахарный диабет (ИНСД), — это тип диабета, который поражает взрослых и характеризуется резистентностью к инсулину, которая возникает, когда снижается чувствительность тканей к инсулину, в результате чего организм игнорирует вырабатываемый инсулин. Исследования показали, что дисбактериоз кишечной микробиоты может способствовать обеим формам диабета. Дисбактериоз, связанный с СД 1 типа, характеризуется снижением количества бактерий, разрушающих муцин, таких как Bifidobacteria, Lactobacillus и Prevotella, и увеличением количества Bacteroidetes и Clostridium. [37]
Длительные периоды дисбактериоза приводят к длительному стрессу и воспалению в микробиоме кишечника, что, в свою очередь, может способствовать образованию канцерогенных метаболитов. [38] Дисбактериоз кишечника связан с колоректальным раком (КРР). По данным Американского онкологического общества, колоректальный рак является третьим по распространенности видом рака и второй ведущей причиной смерти от рака в Соединенных Штатах. [37] У пациентов с КРР была обнаружена общая картина дисбактериоза, включая снижение количества бактерий, продуцирующих бутират, и увеличение доли нескольких потенциально патогенных бактерий. [37]
C. difficile — это условно-патогенная бактерия, которая обычно заражает пациентов после нарушения микробиома, например, при лечении антибиотиками. [51] [52] Инфекция может привести к нескольким различным симптомам, включая водянистую диарею, лихорадку, потерю аппетита, тошноту и боли в животе. [53] Тяжелые или хронические инфекции C. difficile могут привести к воспалению толстой кишки, состоянию, известному как колит . [54]
Пародонтит — это инфекция полости рта, которая может повредить кости, поддерживающие зубы, и привести к потере зубов. [55] Одним из основных факторов риска развития пародонтита является нарушение микробиома полости рта, приводящее к накоплению патогенных бактерий. [41] Исследования показывают, что микробиота полости рта изменяется по мере прогрессирования пародонтита, переходя от грамположительных аэробов к грамотрицательным анаэробам. Дисбактериоз полости рта, вероятно, будет развиваться, изменяя симбиотические отношения хозяина и микроба на патогенные. В это время здоровье полости рта хозяина ухудшается, что в конечном итоге приводит к клиническому заболеванию. [41]
Использование миноциклина при угрях обыкновенных было связано с дисбактериозом кожи и кишечника. [33]
Дисбактериоз кишечной микробиоты может ускорить прогрессирование сердечно-сосудистых заболеваний . [56] Пищевые привычки , высокий уровень стресса , кишечные инфекции и использование антибиотиков могут вызвать дисбаланс видов и количества микроорганизмов в кишечнике взрослого человека. Дисбактериоз кишечника может привести к воспалению и метаболическим нарушениям, которые способствуют развитию сердечно-сосудистых заболеваний. [56]
Из-за сложных взаимодействий в микробиоме существует не так много данных об эффективности использования антибиотиков для лечения дисбактериоза. Тем не менее, антибиотик широкого спектра действия рифаксимин, как было показано, имеет благоприятный ответ при нескольких заболеваниях, связанных с дисбактериозом, включая синдром раздраженного кишечника . [57]
В то время как большинство антибиотиков изменяют микробиоту кишечника на время лечения, некоторые вызывают долгосрочные изменения. Однако повторное воздействие антибиотиков может также вызвать противоположный ожидаемому эффект и дестабилизировать микробиом кишечника, что приводит к «разрастанию устойчивых к антибиотикам патогенных бактерий» (см. неправильное использование антибиотиков ), тем самым усугубляя дисбактериоз кишечника. [58]
Трансплантация фекальной микробиоты (FMT) — это экспериментальное лечение, которое позволило устранить 80–90 процентов инфекций, связанных с дисбактериозом, вызванных рецидивирующими инфекциями C. difficile , которые не реагируют на антибиотики в рандомизированных контролируемых клинических испытаниях. [59] Толстая кишка пациента трансплантируется во время FMT с использованием фекального препарата от тщательно проверенного, здорового донора кала. Считается, что FMT работает путем повторного заселения микробиома пациента различными микроорганизмами, которые конкурируют с C. difficile за пространство. [60]
FMT используют ту же линию рассуждений, что и пробиотики; воссоздать здоровый баланс микробиоты в микробиоме путем введения полезных микробов в окружающую среду. FMT достигает этого, беря в качестве донора фекалии здорового человека, разбавляя, процеживая и вводя больному пациенту. [61] FMT в настоящее время используется для лечения пациентов с инфекциями Clostridioides difficile, которые оказались устойчивыми к другим методам лечения.; [62] Однако в настоящее время это считается исследовательской терапией с рисками, которые не были полностью определены. [63] FMT также изучается для использования при психических расстройствах. [64] Поскольку процесс не является стерильным, и загрязнения могут передаваться от донора к пациенту, существует стремление изолировать ключевую микробиоту и культивировать ее независимо. [65]
Всемирная организация здравоохранения определяет пробиотики как «живые микроорганизмы, которые при введении в адекватных количествах приносят пользу здоровью хозяина». [66] Преимущество использования пробиотиков для лечения заболеваний, связанных с дисбактериозом, заключается в их способности лечить основную причину указанных заболеваний. Некоторые преимущества включают их способность подавлять воспаление в микробиоме [67] [68] и нарушать колонизацию патогенами. [69]
Чрезмерное использование антибиотиков, ВЗК, ожирение, диабет, сердечно-сосудистые заболевания и многие другие заболевания связаны с нарушениями в микробиоме (дисбиоз), особенно в кишечнике человека. Пробиотики могут способствовать более здоровой микробной функции путем введения или повторного введения полезных бактерий для укрепления слабых мест, представленных в дисбиотическом микробиоме. [70] Важно признать, что такие обстоятельства являются полезными бактериями, которые встречаются чаще, чем вредные. Пробиотики могут быть использованы для помощи при существующих состояниях и профилактики таких заболеваний путем установления противовоспалительных свойств и улучшения функции иммунных клеток. [70]
Кишечник человека содержит большое разнообразие бактерий и может быть легко нарушен диетой, использованием лекарств, болезнями и многими другими способами. Пробиотики доказали свою эффективность в возвращении кишечной микробиоты к гомеостатическому равновесию и улучшении здоровья кишечника. [71]
Пробиотики обладают противовоспалительными свойствами, которые помогают в профилактике и лечении кишечных заболеваний, вызванных микробным дисбактериозом. Необходимы дополнительные исследования, чтобы лучше понять многочисленные преимущества, которые пробиотики могут предложить при множественных формах дисбактериоза. [71] Lactobacillus — наиболее изученный штамм пробиотических бактерий. [72] Он продается потребителям для здоровья кишечника либо как отдельный штамм, либо как часть многоштаммовой формулы.
рассмотрено в этом отчете, синтетическая биология демонстрирует потенциал в разработке микроорганизмов для коррекции патогенного дисбактериоза (неадаптация кишечной микробиоты к хозяину), хотя это еще предстоит доказать.