Сайт издательства «Медиа Сфера»
содержит материалы, предназначенные исключительно для работников здравоохранения. Закрывая это сообщение, Вы подтверждаете, что являетесь дипломированным медицинским работником или студентом медицинского образовательного учреждения.

Гурова М.М.

ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный педиатрический университет», Санкт-Петербург, Россия

Новикова В.П.

ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный педиатрический университет», Санкт-Петербург, Россия

Хавкин А.И.

Научно-исследовательский клинический институт педиатрии им. акад. Ю.Е. Вельтищева ФГБОУ ВО «РНИМУ им. Н.И. Пирогова» Минздрава России, Москва, Россия

Состояние кишечной микробиоты и клинико-метаболические особенности у детей с избыточной массой тела и ожирением

Авторы:

Гурова М.М., Новикова В.П., Хавкин А.И.

Подробнее об авторах

Журнал: Доказательная гастроэнтерология. 2018;7(3): 4‑10

Просмотров: 908

Загрузок: 29

Как цитировать:

Гурова М.М., Новикова В.П., Хавкин А.И. Состояние кишечной микробиоты и клинико-метаболические особенности у детей с избыточной массой тела и ожирением. Доказательная гастроэнтерология. 2018;7(3):4‑10.
Gurova MM, Novikova VP, Khavkin AI. The state of gut microbiota and clinical-metabolic features in children with overweight and obesity. Russian Journal of Evidence-Based Gastroenterology. 2018;7(3):4‑10. (In Russ.).
https://doi.org/10.17116/dokgastro201870314

?>

Изменения со стороны кишечной микробиоты наряду с увеличением калорийности питания и уменьшением физических нагрузок рассматривают в качестве одной из причин распространения эпидемии ожирения во всем мире [1, 2]. Это обусловлено нарушением сигнальных взаимодействий между макроорганизмом и микробиотой, приводящих к дисрегуляции метаболических процессов в организме, что показано как на моделях с животными, так и у человека. Результаты исследований показали значительные различия в составе кишечной микрофлоры в зависимости от характера питания, что было продемонстрировано у детей из Буркина-Фасо, питающихся богатой пищевыми волокнами пищей, и итальянских детей, употребляющих традиционную «западную» пищу. Так, у детей из Буркина-Фасо доминирующим классом бактерий были Bacteroidetes, а у итальянцев — Firmicutes [3]. Выявленное нарушение соотношения Bacteroidetes/Firmicutes в пользу Firmicutes характерно для пациентов с ожирением. При этом в случае нормализации массы тела уровень Bacteroidetes может вновь повышаться [4, 5]. Принимая во внимание изменения в составе микробиоты у людей с ожирением, изучаются возможные кандидаты в «обесогенные» (от англ. obesity — ожирение) штаммы бактерий (участвующие в формировании и поддержании порочного круга патологических процессов при ожирении) и штаммы бактерий, обладающие защитными свойствами [5—7].

Изучение взаимосвязи кишечной микробиоты и регуляции энергетического баланса позволило выявить следующие важные аспекты функциональной активности кишечной микробиоты, имеющие значение в развитии ожирения:

1) участие в регуляции аппетита, энергопотребностей, в образовании и накоплении основных энергетических субстратов в организме за счет контроля двунаправленного обмена эндокринными, иммунными и нервными сигналами в контуре ЦНС—кишечник [8, 9]. Соответственно приобретенные количественные и качественные изменения со стороны кишечной микробиоты приводят к изменениям энергетического обмена (вследствие дополнительного образования энергетических субстратов и повышенного их поступления в жировые депо);

2) программирование метаболических процессов, благодаря чему возможно накопление «обесогенного» потенциала, и модификация метаболических процессов на всех этапах онтогенеза человека начиная с внутриутробного периода;

3) развитие инсулинорезистентности и воспаления низкой степени активности («метаболическая эндотоксемия»), приводящих к системным изменениям, характерным для ожирения, и способствующих развитию коморбидной патологии и прогрессированию метаболических нарушений.

Выявленные особенности метаболической активности кишечной микробиоты являются фактически еще одним эволюционно обусловленным механизмом регуляции потребления и расхода энергии. В случае необходимости микробиота способна увеличить усвоение энергии из пищи за счет метаболизма неперевариваемых пищевых волокон (ПВ), недоступных в качестве субстрата для ферментов пищеварительного конвейера организма. Данный метаболический путь можно расценивать как запасной, активизирующийся при энергетическом дефиците, в том числе при низкокалорийном питании, или при изменении состава микробиоценоза кишечника, опосредующийся образующимися в результате ферментации неперевариваемых ПВ короткоцепочечными жирными кислотами (КЦЖК). КЦЖК являются уникальными для каждого микробного сообщества в кишечнике благодаря эволюционно сложившемуся набору генов [4, 10]. В свою очередь профиль КЦЖК определяет количество дополнительно получаемой энергии [11]. В случае нарушения равновесия между основными сообществами микробов представители преобладающих родов повышают свою активность по извлечению энергии из пищи (по сравнению с бактериями, которых они заменили), что приводит к увеличению потребления калорий хозяином в сочетании со стимуляцией синтеза de novo триглицеридов в печени и накоплением их в жировых депо [7, 12—14]. Поэтому любое изменение в составе кишечной микробиоты потенциально приводит к изменениям энергетического баланса.

К КЦЖК, выполняющим основную функциональную нагрузку в энергетическом обмене (метаболизме жиров и углеводов), относятся ацетат, пропионат и бутират. Ацетат является субстратом для липогенеза de novo в печени, тогда как пропионат используется в реакциях глюконеогенеза [7]. Бутират поддерживает противовоспалительный потенциал желудочно-кишечного тракта (ЖКТ), снижая проницаемость кишечной стенки. Поэтому уменьшение количества бактерий, продуцирующих бутират, ассоциировано с повышенным риском развития метаболических заболеваний.

Цель настоящего исследования — оценка состояния кишечной микробиоты у детей с избыточной массой тела и ожирением с помощью метода газовой хроматографии—масс-спектрометрии (ГХ—МС) во взаимосвязи с состоянием ЖКТ, липидного и углеводного метаболизмов.

Материал и методы

Были обследованы 120 детей в возрасте от 12 до 15 лет с избыточной массой тела (1-я группа) и ожирением 1—2-й степени (2-я группа). Группу сравнения (3-я группа) составили школьники 9—11-х классов с нормальной массой тела и 1-й группой здоровья (табл. 1).

Таблица 1. Характеристика пациентов основных групп и группы сравнения (M±SD)

Все пациенты (и/или их законные представители) дали добровольное информированное согласие на проведение инвазивных методов обследования. Методы исследования включали сбор анамнеза и жалоб, объективное обследование, клинический анализ крови, анализ мочи, биохимические анализы крови, анализ кала на наличие яиц глистов, скрытой крови, копрограмму. Оценка углеводного обмена включала определение следующих показателей: уровень глюкозы венозной крови натощак, инсулин в плазме крови (хемилюминесцентный иммунный анализ), вычисления индекса инсулинорезистентности (индекс HOMA-IR). Оценка липидного обмена проводилась с учетом Европейских рекомендаций по профилактике сердечно-сосудистых заболеваний в клинической практике III пересмотра: оценивались значения общего холестерина; липопротеидов низкой плотности (ЛПНП), липопротеидов высокой плотности (ЛПВП), триглицеридов, коэффициента атерогенности (КА). Применяли ультразвуковое исследование (УЗИ) органов брюшной полости на аппарате Sonolina SL-1 (фирма «Siemens») по общепринятым методикам.

Забор образцов кала для исследования на дисбактериоз кишечника проводили с соблюдением стандартных рекомендаций. Результаты оценивали в соответствии с отраслевым стандартом «Протокол ведения больных. Дисбактериоз кишечника» (приказ № 231 от 09.06.03). Оценку состояния пристеночной микробиоты проводили с помощью метода ГХ—МС.

Статистический анализ выполнен с помощью статистического пакета SSPS 13.0 для Windows. Полученные в результате исследования данные проанализированы с помощью описательной статистики с определением средней арифметической (М) и стандартного отклонения (SD). Нормальность распределения оценивали с применением критерия Шапиро—Уилка. Оценку статистической значимости различий для данных, имеющих нормальное распределение, проводили с использованием t-критерия Стьюдента для независимых выборок, для сравнения качественных данных в двух группах рассчитывали доверительный интервал (ДИ) для отношения шансов (ОШ). Полученные результаты оценивали как статистически значимые при уровне вероятности р<0,05.

Результаты

Клиническое состояние пациентов исследуемых групп характеризовалось отсутствием активно предъявляемых жалоб. При детальном опросе жалобы на периодические боли в верхней половине живота выявлялись практически у всех детей в обеих исследуемых группах: у 60 (100%; 95% ДИ 90,68—100) детей 1-й группы и у 56 (93,3%; 95% ДИ 83,98—100) детей 2-й группы (р=0,391). Наиболее типичной локализацией болей была верхняя половина живота (преимущественно подложечная область и область правого подреберья) — 78 и 83% в 1-й и 2-й группах соответственно (р>0,05). Диспепсический синдром выявляли более чем у 70% больных обеих групп: был представлен симптомами как желудочной, так и кишечной диспепсии (табл. 2).

Таблица 2. Особенности диспепсических расстройств у детей с избытком массы тела и ожирением

Симптомы кишечной диспепсии в виде метеоризма и учащения стула присутствовали у каждого третьего пациента. У пациентов с ожирением выявлено учащение стула до 12—13 раз в неделю (в среднем 2 раза в сутки), при этом неоформленный стул выявлялся у 23 (38,3%; 95% ДИ 28,98—47,62) больных по сравнению с 7 (11,7%; 95% ДИ 2,38—21,02) у детей с избыточной массой тела (р=0,0008) с частотой стула до 8 раз в неделю (в среднем 1 раз в день), что могло быть признаком нарушений со стороны кишечной микробиоты.

При УЗИ внутренних органов выявлены изменения, представленные в табл. 3.

Таблица 3. Изменения со стороны печени и поджелудочной железы (по данным УЗИ) (M±SD)

Особенности состояния микрофлоры толстой кишки по результатам бактериологического исследования представлены в табл. 4.

Таблица 4. Результаты исследования кала на дисбактериоз у детей с избыточной массой тела, ожирением и здоровых детей (M±SD)

При оценке полученных данных обращают на себя внимание более низкие показатели основных представителей биоценоза кишечника — бифидобактерий и лактобактерий — у детей с избытком массы тела, в то время как у детей с ожирением чаще выявлялся избыточный рост условно-патогенных бактерий (стрептококки, золотистый стафилококк, клостридии, протей). Среди условно-патогенных организмов в обеих группах одинаково часто присутствовали лактозоотрицательная кишечная палочка и кишечная палочка со слабыми ферментативными свойствами, дрожжеподобные грибы и энтерококки. Дисбиоз с увеличением представительства грибов рода Candida одинаково часто выявлялся у детей с избытком массы тела — у 13 (21,7%; 95% ДИ 12,38—31,02); с ожирением — у 14 (23,3%; 95% ДИ 13,98—32,62; р=0,79).

Результаты изучения метаболитов пристеночной микрофлоры у детей с избыточной массой тела и ожирением методом ГХ—МС (рис. 1, 2)

Рис. 1. Снижение численности представителей нормальной пристеночной микрофлоры у детей с избытком массы тела (1-я группа) и ожирением (2-я группа) по сравнению с детьми с нормальной массой тела (3-я группа). Различия во всех группах достоверны (р<0,05). The difference between the groups is significant at the (р<0,05) level.
Рис. 2. Увеличение численности условно-патогенной пристеночной микрофлоры у детей исследуемых групп и группы сравнения. Различия достоверны (р<0,05). The difference between the groups is significant at the (р<0,05) level.
также свидетельствовали о наличии дисбиотических нарушений, максимально выраженных у детей с ожирением (2-я группа).

Наряду с этим у детей 1-й и 2-й групп выявлено достоверное повышение количества условно-патогенных бактерий (см. рис. 2) в отличие от группы сравнения.

Полученные данные свидетельствовали о наличии выраженных дисбиотических нарушений у детей с избытком массы тела, усугубляющихся у детей с ожирением. Выявлена взаимосвязь нарушений липидного метаболизма и изменений со стороны микробиоценоза кишечника, что позволило выделить микроорганизмы, обладающие проатерогенной активностью (Str. mutans, актинобактерии, клостридии) и микроорганизмы с защитными свойствами (бифидобактерии и пропионобактерии). Показано, что содержание Str. mutans и актинобактерий положительно коррелировало с повышением уровня липопротеидов низкой плотности (r=0,51 и r=0,48; p<0,05) и коэффициента атерогенности (r=0,36 и r=0,41; p<0,05). Получена положительная корреляционная связь между значением HOMA-индекса (инсулинорезистентность) и ростом актиномицет (r=0,43; p<0,05). Количественные показатели Cl. hystoliticum и Cl. ramosum отрицательно коррелировали с уровнем липопротеидов высокой плотности (r=–0,46 и r=–0,38; p<0,05). Численность бифидобактерий, пропионобактерий и Nocardia asteroides отрицательно коррелировала с повышением эхогенности печени (r=–0,43, r=–0,53, r=–0,43; p<0,05), содержание бифидобактерий — с увеличением частоты стула (r=–0,41; p<0,05) и увеличением размеров поджелудочной железы (r=–0,34; p<0,05).

Обсуждение

Полученные результаты позволяют заключить, что у детей с избыточной массой тела и ожирением в 100% случаев выявлялись изменения в состоянии микробиоты кишечника за счет как традиционно культивируемых штаммов, так и выявляемых при ГХ—МС (не культивируемых обычными методами) микроорганизмов. По данным микробиологического исследования кала, дисбактериоз кишечника встречался у 2/3 детей обеих исследуемых групп. В то же время у детей с ожирением чаще выявлялся дисбактериоз 3-й степени (с более выраженным дефицитом нормофлоры и широким спектром представителей условно-патогенных бактерий), тогда как у детей с избытком массы тела преобладала 2-я степень дисбиотических нарушений (с преимущественным дефицитом нормофлоры).

Показана взаимосвязь изменений биоценоза кишечника с выраженностью клинических проявлений, нарушений липидного и углеводного обменов, изменений внутренних органов (печень, поджелудочная железа), что позволило выделить микроорганизмы, обладающие проатерогенной активностью (Str. mutans, актинобактерии, клостридии), и микроорганизмы с защитными свойствами (бифидобактерии и пропионобактерии). Так, нарушения пристеночной микрофлоры кишечника достоверно (р<0,05) связаны с особенностями клинических проявлений заболевания (увеличение числа детей с симптомами кишечной диспепсии, такими как частый непереваренный стул, вздутие живота), тяжестью нарушений липидного обмена в виде атерогенной дислипидемии (с повышением уровня ЛПНП, триглицеридов, индекса атерогенности, снижением уровня ЛПВП), углеводного обмена (повышение уровня инсулина и HOMA-индекса) и изменением размеров и структуры внутренних органов (печень и поджелудочная железа).

Выводы

1. У всех детей с нарушением энергетического обмена (избыток массы тела и ожирение 1—2-й степени) выявлены изменения со стороны кишечной микробиоты, усугубляющиеся по мере нарастания тяжести изменения метаболических процессов. Выявленные изменения характеризовались снижением количества представителей нормальной пристеночной микрофлоры (бифидобактерии, лактобациллы, пропионобактерии), повышением уровня условно-патогенной микрофлоры (Str. mutans, актинобактерии, клостридии, стафилококки, родококки) и грибов. Применение метода ГХ—МС по сравнению с традиционным микробиологическим исследованием фекалий позволило расширить наши представления о спектре выявляемых микроорганизмов, входящих в биопленку слизистой оболочки кишечника, у детей с избытком массы тела и ожирением, определить бактерии, в наибольшей степени сопряженные с нарушениями показателей углеводного и липидного обмена (проатерогенные бактерии) — Str. mutans, актинобактерии, Clostridium ramosum.

2. Учитывая выявленные изменения со стороны кишечной микробиоты, назначение препаратов, способствующих восстановлению эубиоза (пре-, про- и синбиотиков, в перспективе — фекальная трансплантация) можно рассматривать как патогенетическое лечение пациентов с метаболическими нарушениями еще на этапе избытка массы тела.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования — М.Г., В.Н.

Сбор и обработка материала — М.Г., В.Н.

Статистическая обработка — М.Г., В.Н.

Написание текста — М.Г., В.Н., А.Х.

Редактирование — А.Х.

*e-mail: itely@mail.ru

Подтверждение e-mail

На test@yandex.ru отправлено письмо с ссылкой для подтверждения e-mail. Перейдите по ссылке из письма, чтобы завершить регистрацию на сайте.

Подтверждение e-mail