Дебелина, метаболички придружни заболувања и микробиолошка модулација кај педијатријата SpringerLink
Дебелина, метаболички коморбидитети и модулација на микробиом кај педијатријата
Резиме
Преваленцата на дебелина во детството и адолесценцијата се множи во последните децении. Поврзано со ова е зголемената преваленца на придружните „незаразни болести“, кои со себе носат зголемен и ран ризик за смртност.
Разновидноста и специфичниот состав на микробиомот се поврзани со дебелина и метаболички коморбидитети. Во првите 3 години од животот, влијанијата врз животната средина, како што се мајчиното здравје и исхраната за време на бременоста, начинот на породување, видот на неонатална и рана детска исхрана, како и антибиотските терапии имаат формативно влијание врз цревниот микробиом на детето.
Работиме на концепти за насочена терапевтска модулација на цревниот микробиом со помош на пред, про- и сибиотици. Специфични класи на бактерии, како што се Verrucomicrobiae изгледаат метаболички корисни за другите видови како Протеобактерии имаат неповолен ефект. Масните киселини со краток ланец служат како основни медијатори за регулирање на цревната пропустливост, контрола на воспаленија, метаболизам на жолчните киселини и придружни имунолошки процеси. Бременоста и повојувањето претставуваат привлечни временски прозорци за модификација на цревниот микробиом во контекст на насочени нутриционистички интервенции, било да е тоа преку промени во исхраната или дополнување со пробиотици или пребиотици. Во моментов сè уште постои недостаток на високо-квалитетни студии со деца за да може да се извлечат јасни заклучоци или дури да се дадат препораки за терапија за пред, про- и симбиотици.
Апстракт
Преваленцата на дебелина кај деца и адолесценти се зголемила за 8-8,7 пати во периодот од 1975 до 2016 година. Во Европа, едно од три 11-годишни деца е со прекумерна тежина или дебелина [5]. Ова е поврзано со зголемената распространетост на придружните „незаразни болести“, кои носат со себе зголемен и ран ризик за смртност. Потребни се сеопфатни стратегии за превенција и терапија на дебелина и вклучуваат пристапи за модулирање на микробиомот на детето.
позадина
„Пропусна хипотеза на цревата“
Зголемената содржина на висцерална маст доведува до системска „липотоксичност“ и хронично субклиничко воспаление [35], што е поврзано со промени во микробиомот. Според „порозната цревна хипотеза“, нарушувањето на природната интестинална бариера доведува до минување на микробиолошки фактори и последователно воспаление на висцералното масно ткиво, што пак резултира со лачење на про-воспалителни сигнали во другите периферни ткива (особено црниот дроб, мускулите и васкуларниот систем) . Постои интензивна двонасочна размена на ендокрини, имунолошки и нервни сигнали помеѓу организмот домаќин и цревниот микробиом [10].
Потпис специфичен за дебелината на микробиомот
Се дискутира за два основни механизма со кои цревниот микробиом може да го промовира развојот на дебелина: прво, преку зголемена енергетска екстракција од храна, второ, изменета интеракција домаќин-микробиом што доведува до метаболичко воспаление. Во последниве години се покажа дека воспалителните и метаболичките промени поврзани со дебелината се поврзани со карактеристичен и специфичен состав на микробиомот.
„Протеобактериите во микробиомот го зголемуваат ризикот од Т2ДМ и кардиоваскуларни болести“
Под поимот дисбиоза се подразбира нерамнотежа во таксономскиот состав на цревниот микробиом [16]. За Протеобактерии може да се покаже поврзаност со зголемен ризик од развој и прогресија на дијабетес тип 2 (T2DM) и кардиоваскуларни болести [33]. Verrucomicrobiae сепак, се поврзани со метаболички поволен фенотип [2, 6].
Неодамнешните резултати од истражувањето сугерираат дека развојот на дисбиозата за време на критичните фази на развој кај луѓето е од трајно, формативно значење за имунолошкиот и метаболичкиот фенотип. Може да се докаже дека цревниот микробиом v. а во првите 3 години од животот е исклучително чувствителен на влијанија врз животната средина, како што се здравјето на мајката и исхраната за време на бременоста, начинот на породување, видот на исхраната во раното детство и антибиотските терапии. По созревањето на цревниот микробиом на детето, составот останува во голема мерка стабилен, но е под влијание на диетата и антибиотиците [16].
Перинатални и фактори на влијание врз раното детство
Пренатални фактори на влијание
Спротивно на претходните претпоставки, феталното црево во никој случај не е стерилно во матката, но значајната колонизација не се случува до раѓањето. Микробиомот на мајчиното црево во првиот триместар од бременоста е сличен на оној на здравите, небремени жени. Сепак, до 3-ти триместар, постојат интра-индивидуални разлики во составот, како што се типични за инсулински резистентни лица со дебелина. Инокулацијата на таквата изменета столица кај многу бремени жени кај глувци без микроб довела до дебелина и отпорност на инсулин [19]. Иако точното значење за подоцнежниот фенотип на детето е нејасно, овие промени имаат фундаментална физиолошка смисла, бидејќи тие промовираат складирање на енергија во феталното масно ткиво, а со тоа и растот на фетусот [22]. Антибиотска терапија во 2 и 3 триместар исто така резултираше со 84% поголем ризик од дебелина кај деца на возраст од 7 години во споредба со не-изложени деца [25].
Режим на раѓање
Додека бактериите од вагиналната флора и цревните бактерии првенствено се наоѓаат во неонаталното црево по вагиналното породување, кожата и болничките микроби го формираат примарниот интестинален микробиом по царски рез. Ова исто така последователно се карактеризира со значително помала разновидност. Беше зголемен ризикот од деца со царски рез со прекумерна тежина или дебелина
Проценето 20-30% повисоко отколку кај децата родени вагинално [20]. Доенчињата чии мајки имаат Т2ДМ имаат интестинален микробиом кој е сличен по таксономскиот состав со оној кај возрасните со Т2ДМ.
исхрана
Заштитниот ефект на доењето и урамнотежената исхрана на новороденчињата и малите деца е многу добро документиран [28]. Диетата со мајчино млеко или мешавина и времето на воведување на дополнителна храна имаат различни ефекти врз микробиомот и метаболизмот на детето на краток и долг рок и може да ги објаснат предностите на ексклузивното доење. Мајчиното млеко ја промовира колонизацијата и созревањето на микробиомот на детето на посебен начин. Составот на микробиотата на мајчиното млеко значително се менува од почетниот колострум за време на доцната лактација, во зависност од гестациската возраст при раѓање, здравствениот статус на мајката и начинот на раѓање [24]. Комплексната динамика на пренесување (вагинален/фекален на дојка, уста на дете на дојка, дојка на уста и црево на дете) и колонизација за местото специфична кај детето, сепак, не е јасна и се предмет на тековните студии.
„Про- и пребиотици, како и олигосахариди на млеко го стабилизираат цревниот микробиом кај детето кое е доено“
После повојувањето, составот на цревниот микробиом се менува само во ограничен обем и v. а во зависност од диетата. Вегетаријанците покажуваат значително поголема разновидност на микробиоми отколку целата храна. Во пресечна студија, поголема разновидност на микробиомите беше поврзана со понизок индекс на телесна маса (БМИ) и, по воведувањето на вегетаријанска диета, со губење на тежината, подобрување на метаболичките параметри и намалено цревно воспаление во вегетаријанската група [17].
Аргументи за каузална врска
Бактериски метаболити и дебелина
Масни киселини со краток ланец (SCFA), с. а Ацетон, бутирова киселина и пропионска киселина се главните производи за ферментација на цревниот микробиом. Овие метаболити служат како основни медијатори за регулирање на цревната пропустливост, контрола на воспаленија, метаболизам на жолчните киселини и придружни имунолошки процеси. Иако SCFA се наоѓаат само во ниски концентрации во периферната циркулација на крвта, тие се важни за регулирање на хормоналните и нервните системи и претставуваат централни извори на енергија за епителните клетки на дебелото црево.
„Зголеменото производство на одредени SCFA во дисбиотичкиот микробиом доведува до адипогенеза“
Како подлоги на анаболни клетки и сигнални молекули во различни клеточни функции и видови ткива, тие се вклучени во синтезата на холестерол и протеини, глуконеогенезата, липогенезата и регулацијата на хипоталамусот на апетитот. Зголеменото производство на одредени SCFA (особено ацетат) од страна на дисбиотичен микробиом доведува до зголемен принос на енергија и адипогенеза, додека метаболички корисни ефекти се опишани за други SCFA (особено пропинат). На пример, се покажа дека пребиотиците со долг ланец, како што се инулин и глукоманан (види дел „Пребиотици“) активираат група рецептори за Г-протеини преку зголемена ферментација и синтеза на SCFA во дебелото црево преку пропионат и бутират. Во моделот на глувче, ова ја зголеми потрошувачката на енергија и ја подобри толеранцијата на глукоза [26].
Терапевтски последици
Бидејќи има, како што е објаснето погоре, веродостојни докази за каузална улога на микробиотата во развојот на дебелина, интензивно се работи на концепти за насочена терапевтска модулација на цревниот микробиом. Од особен интерес е дали метаболичките коморбидитети можат да се третираат со индивидуално влијание врз цревниот микробиом. Терминот „индивидуална бактериотерапија“ значи, од една страна, индиректна модулација преку промовирање на одредени цревни бактериски видови преку специфични подлоги - како дел од промена во исхраната или со примена на пребиотици, или со директно воведување на бактерии однадвор, на пр. Б. За пробиотиците, разбрани [8, 18].
Пребиотици
Пребиотиците се шеќери со краток или долг ланец кои им помагаат на бактериите, на пр. Промовираат B. на бифидобактерии и лактобацили. Тие дејствуваат во различни делови на гастроинтестиналниот тракт и влијаат директно и индиректно врз физиологијата на домаќинот и врз функцијата на цревната бариера. Пребиотиците посредуваат во нивниот ефект преку следниве механизми (слика 1):
Промени во кинетиката на хранливи материи и ситост со одложување на празнењето на желудникот,
Инхибиција на апсорпцијата на холестерол и намалување на апсорпцијата на жолчните киселини поради зголемен цревен вискозитет,
Зголемена бактериска ферментација во дебелото црево и со тоа промовирање на репликација на бактерии кои го поттикнуваат здравјето, кои имаат корисен ефект врз моларниот однос на пропионат кон ацетат и со тоа на интегритетот на интестиналната бариера и метаболизмот на холестерол,
Инхибиција или регулирање на хепаталната липогенеза преку зголемена синтеза на пропионат,
намалена транслокација на липополисахаридите од грам-негативни бактерии и со тоа да се намали и системското воспаление
зголемена секреција поврзана со SCFA на гастроинтестинални инкретини како што се „пептид 1 сличен на глукагон“ или пептид YY (PYY).
Потрошувачката на соодветни количини на високо слатки, растворливи влакна (на пример, инулин, глукоманан) во исхраната е поврзана со пониски концентрации на триглицерид во серумот кај луѓето отколку со недоволна потрошувачка. Докажано е намалување на кардиоваскуларните фактори на ризик преку додаток на глукоманан и за возрасни и за деца (2,0-15,1 g на ден), без оглед на првичниот профил на ризик. Европската унија потврди добар безбедносен профил за глукоманан, а Европскиот орган за безбедност на храна (EFSA) ги одобри тврдењата за здравјето во врска со слабеењето и намалувањето на хипергликемијата по јадење и нивото на холестерол во крвта. Слични предности, сепак без одобрено тврдење за здравјето, се опишани и во неодамнешните мета-анализи за инулин [8].
Неодамнешна статија за преглед, во која беа разгледани само рандомизирани, контролирани клинички испитувања (РКТ) со пребиотик, идентификуваше само 2 РКТ во кои пребиотик беше испитан кај деца со дебелина. Николучи и др. [27] рандомизирани деца од 7 до 12 години со прекумерна тежина или дебелина на интервентна група со олигофруктоза инулин (н = 22,8 g/ден) или изокалорична малтодекстрин плацебо група (н = 20). По 16 недели, имаше значителна разлика во примарната крајна точка во групата на интервенција, во промената на процентот на процент на телесна маст (.13,1%), во телесната тежина Z-резултат (−2,4%) и во процентот на маснотии во трупот (8 3,8%) %), како и серумските триглицериди и интерлеукин 6 како параметри на субклиничко воспаление во споредба со плацебо групата.
Пробиотици
Употребата на живи микроорганизми, т.н. пробиотици, со цел за модулирање на цревниот микробиом досега е оценета како некритички позитивна [18]. Пробиотиците го посредуваат нивниот ефект преку (Слика 2):
Конкуренција со проинфламаторни микроби за придржување кон цревната лигавица,
Регулирање на имунолошкиот систем поврзан со цревата,
Намалување на апсорпцијата на липидите, а со тоа и на внесот на калории со влијание врз деконјугацијата на жолчката киселина,
Индукција на липолиза преку синтеза на линолени киселини,
Зголемување на симпатичката активност преку 4-налик на ангиопоетин (инхибитор на протеинска липаза),
Активирање на хепатални и мускулни гени на β-оксидација,
Подобрување на чувствителноста на инсулин, толеранција на глукоза и интестинална бариера преку специфична синтеза на SCFA и