Микробы кишечника могут манипулировать пищевым поведением хозяина. J. Alcock и соавт. [1] указывают, что микробы могут серьезно влиять на формирование пищевого поведения через ось микробиом–кишка–мозг. Микробы производят разнообразные нейрохимические продукты – точные аналоги гормонов млекопитающих, участвующих в настроении и поведении [2–4]. Более 50% содержания дофамина и подавляющее большинство уровня серотонина в организме имеют «кишечный» источник [5, 6]. Аппетит-регулирующие гормоны – еще одно потенциальное средство кишечной микрофлоры для манипуляции пищевым поведением млекопитающих, в т.ч. человека. Эволюционный конфликт между кишечным микробиомом и хозяином, возможно, стал важным фактором в эпидемии ожирения.

В 1947 г. Жан Vague впервые предложил оценивать фенотип андроидного ожирения как общий признак метаболических нарушений, связанных с сахарным диабетом 2 типа (СД2) и сердечно-сосудистыми заболеваниями [7]. Много лет спустя международные организации и группы экспертов [8, 9] определили основные компоненты метаболических расстройств, которые обычно связаны с ожирением, и назвали их метаболическим синдромом (МС). Хотя эти симптомы отличаются с точки зрения числа и типа критериев, определение МС включает ожирение, нарушения гомеостаза глюкозы (например, СД2, нарушение гликемии натощак, нарушение толерантности к глюкозе и инсулинорезистентность), нарушения липидного гомеостаза и высокий риск возникновения сердечно-сосудистых заболеваний.

Заболевания, связанные с ожирением, такие как атеросклероз, СД, неалкогольная жировая болезнь печени и некоторые виды рака, служат ведущей причиной предотвратимой смерти во всем мире. Все больше накапливается доказательств участия кишечной микробиоты в формировании этой серьезной патологии. Функция микробиоты важна так же, как и функция метаболических «органов», влияющих на энергетический гомеостаз и контролирующих массу тела. Более того, изменения кишечного микробиотического пейзажа приводят к повышенной кишечной проницаемости, эндотоксемии, что играет определенную роль в развитии хронического воспаления в организме хозяина, способствуя ожирению, и связанных с ним хронических болезней обмена веществ, например неалкогольной жировой болезни печени. В результате мы находимся в разгаре смены парадигмы в нашем подходе к борьбе с эпидемией ожирения. В нашей статье мы постараемся проиллюстрировать патофизиологию ожирения и МС, их связь с кишечным микробиомом и предложить потенциальные варианты лечения.

Мы связаны с микробами в окружающей среде, и каждый человек имеет уникальный набор микроорганизмов (микрофлору) [10]. Наиболее изученные бактерии находятся в дистальной части ободочной кишки человека, где плотность микрофлоры достигает 1011–1012 КОЕ/г. Общее количество бактерий в кишечнике человека на порядок превышает таковое соматических клеток в организме, биомасса микрофлоры кишечника может достигать 1,5 кг [11]. Таким образом, можно рассматривать кишечную флору как многоклеточный орган, аналогичный по размеру и метаболическим возможностям печени [12]. Кроме того, объединенные бактериальные геномы кишечника содержат в 100 раз больше генов, чем закодировано в геноме человека [13], и эти гены вносят существенный вклад в наши физиологические процессы, в т.ч. и метаболизм [14, 15].

Много лет считалось, что микрофлора кишечника младенца должна напоминать таковую матери, потому что большинство видов бактерий приобретается в процессе родов [16]. Однако эта парадигма была поставлена под сомнение в результате недавних доказательств, полученных с помощью молекулярных методов, которые показали, что образцы детского кала напоминают фекалии своих родителей не более чем таковые других взрослых [17]. Микробный пейзаж кишечника остается на удивление постоянным после преобразования во взрослый тип микрофлоры. Однако, как недавно показали R.E. Ley и соавт., к долгосрочным изменениям микробиома могут приводить диетические факторы [18]. Эта общая стабильность определяется формированием кишечной иммунной системы посредством младенческой микробиоты, весьма индивидуальной [19]. Большее разнообразие проявляется также в слизистой (эпителиальной) оболочке кишечника [20]. Сравнительные исследования взрослых с разной степенью родства показали, что генотип хозяина важнее диеты, возраста и образа жизни при определении состава микрофлоры кишечника [21, 22].

Применение современных молекулярных методов исследования микробиома показали, что в человеческом желудочно-кишечном тракте преобладают анаэробные бактерии трех бактериальных отделов: грамположительные Firmicutes и Actinobacteria, и грамотрицательные Bacteroidetes. Firmicutes – крупнейший бактериальный тип, включающий более 200 родов, в т.ч. таких видов, как Lactobacillus, Mycoplasma, Bacillus и Clostridium. Тип Bacteroidetes, содержащий более 20 родов бактерий, и Actinobacteria также принадлежат к доминирующей микрофлоре кишечника [23].

Увеличение соотношения Firmicutes/Bacteroidetes у пациентов с ожирением остается предметом дискуссий. Исследования с участием людей показали, что снижение количества Bacteroidetes (до 90%) и увеличение Firmicutes (до 20%) напрямую связаны с ожирением и СД2 [24]. Снижение количества Bifidobacterium наблюдается у пациентов с избыточной массой тела, ожирением или СД2 [25]. Еще одним видом, численность которого сокращается при СД2, считается Faecalibacterium prausnitzii [26]. Интересно, что уровень Bifidobacterium и F. prausnitzii коррелирует с антивоспалительными эффектами [27]. Более того, последующие исследования показали, что состав микроорганизмов в детстве может предсказать формирование МС [28]. Авторы идентифицировали более высокий уровень золотистого стафилококка и более низкий уровень бифидобактерий в образцах фекалий детей, которые набирали избыточную массу тела. В недавнем исследовании A. Vrieze и соавт. выявили, что пересадка микрофлоры из кишечника от худого здорового донора временно улучшает чувствительность к инсулину у лиц с МС [29]. Эти исследования показывают, что состав и функциональность микрофлоры кишечника изменяются при ожирении и диабете 2 типа. Перед исследователями стоит следующий вопрос: связаны ли изменения микрофлоры кишечника с диетой или с патологией самого ожирения? Следует также отметить, что соотношение Bacteroidetes и Firmicutes весьма несовершенно, потому что в них входят большие патогенные группы бактериальных таксонов, такие как Clostridium botulinum и Listeria, а также такие виды, как Eubacterium rectale и F. рrausnitzii, которые, как известно, производят бутират, являясь полезными для хозяина. Поэтому необходимы более стандартизированные исследования, а также таксономически подробное описание измененного микробного статуса.

В 2005 г. F. Bäckhead и соавт. исследовали роль микробиома для стерильных мышей [30] и установили, что замена микробиома стерильных мышей на микробиоту мышей с генетически детерминированным ожирением привела к накоплению у них жира на 60%, а также к развитию резистентности к инсулину в течение 2 недель по сравнению со стерильными мышами, микробиом которых был неизменным. Впоследствии, в 2006 г., P.J. Turnbaugh и соавт. подтвердили эти результаты и, кроме того, обнаружили, что этот признак может передаваться по наследству [31].

Состав и метаболические эффекты микробиоты играют важную роль в энергетической составляющей пищевого рациона. В 2011 г. R. Jumpertz и соавт. выявили роль микробиоты в регулировании усвоения питательных веществ путем пиросеквенирования бактериальных генов в фекалиях 12 худощавых и 9 лиц, страдавших ожирением [32]. Исследователи установили, что изменение питательной ценности принятой пищи на фоне изменений микробиоты увеличивается примерно на 150 ккал, т.е. микрофлора может играть существенную роль в регуляции усвоения питательных веществ. Этот феномен впоследствии получил название «бережливый генотип хозяина».

Представляют интерес результаты исследования С.К. Панюшина и соавт., утверждающих, будто основными «энергозначимыми» метаболитами нормальной кишечной микрофлоры являются жирные кислоты (лактат, ацетат, пропионат, бутират, сукцинат), спирты, газы (водород, углекислый газ, метан). Например, летучие жирные кислоты являются энергетическим субстратом для эукариотических клеток (колоноцитов слизистой оболочки кишечника и т.п.) и других микроорганизмов. Так, бифидобактерии (как типовые бактерии доминирующей микрофлоры микробиома) обладают гетероферментативным молочнокислым типом брожения и образуют 3 моля ацетата и 2 моля лактата (средняя энергетическая ценность органических кислот – 3 ккал/г) из 2 молей утилизированного углевода (энергетическая ценность – 4 ккал/г). Следовательно, при утилизации 1 г пребиотика и других субстратов микрофлора использует в среднем на собственные нужды около 1 (25%) ккал и выделяет для «общего пользования» в форме метаболитов около 3 ккал энергии. Таким образом, микрофлора пищеварительного тракта в сутки только за счет этих «неучитываемых» источников создает энергоресурсов порядка 2000 ккал. Кроме того, следует добавить, что микрофлора может производить другие виды энергии – дополнительное включение метаболитных газов и воды в цикл обмена активных форм кислорода; энергия разности потенциалов между общей водой и пограничной мембранной водой; излучение тепла (для согревания внутренних органов), митогенетическое излучение и др. [33].

Кроме того, микроорганизмы нормофлоры человека (кишечника, кожи, слизистых оболочек) участвуют в обеспечении различных потребностей макроорганизма – в синтезе, обмене, рециркуляции, утилизации огромного спектра физиологически важных и сигнальных молекул (витаминов, гормонов, аминокислот, стероидов, иммуноглобулинов и др.); работают для инактивации и удаления токсинов; для полноценного пищеварения, для высвобождения и активации растительных биологически активных веществ, т.е. выполняют специфические функции, которые не в состоянии выполнять системы организма человека. Следовательно, эта «незаменимая» работа микрофлоры за счет «неучтенных» источников энергии также должна идти в зачет создания ею энергетического вклада в суммарную энергетику макроорганизма. Однако данные опосредованные каскадные энергетические функции микробиоценоза сложно оценить количественно [34].

Многие из питательных веществ в рационе человека подвергаются ферментативной обработке и всасываются в тонкой кишке. Тем не менее кишечная микрофлора играет центральную роль в метаболизме пищевых волокон, которые не расщепляются человеческими ферментами. Сравнительные исследования микрофлоры кишечника млекопитающих показали, что некоторые виды бактерий у них общие и поэтому их присутствие зависит от диеты и образа жизни [35]. Травоядные млекопитающие имеют более разнообразную, чем плотоядные, микробиоту, т.к. метаболизм растительных полисахаридов более сложен и требователен, что также отражается в удлинении кишечного тракта и увеличении транзитного времени у травоядных. Метагеномное секвенирование микрофлоры кишечника показало, что травоядные имеют больше генов ассимиляции азота в белков по сравнению с хищниками, т.к. аминокислоты значительно реже присутствуют в рационе травоядных [35]. Точно так же кишечная микрофлора вегетарианцев и веганов не в состоянии усваивать карнитин, который присутствует в красном мясе [36]. Микробы человека по-разному реагируют на компоненты рациона питания, а долгосрочные привычки питания были связаны с обилием микробных родов: Bacteroides положительно коррелируют с богатой белком диетой, в то время как Prevotella связаны с диетой, богатой клетчаткой [37]. Таким образом, микрофлора кишечника необходима для нормального метаболизма, при этом диета может изменять кишечное микробное сообщество организма [36].

Метаболиты полисахаридов пищевого рациона, а именно моносахаридов и короткоцепочечных жирных кислот (КЖК), производятся микрофлорой кишечника путем гидролиза и ферментации. Эти метаболиты всасываются в кишечнике, являясь источником энергии для хозяина. В 2012 г. H. Lin и соавт. оценили влияние введения КЖК мышам, утверждая, будто эти КЖК регулируют выработку гормонов в кишечнике через рецепторы свободной жирной кислоты 2 (FFAR2 – free fatty acid receptor 2) и 3 (FFAR3), защищая от индуцированного диетой ожирения и развития резистентности к инсулину [38]. Они обнаружили, что КЖК, а именно бутират и пропионат, стимулируют выработку кишечных гормонов и сокращают общее насыщение независимо – через FFAR3. Авторы пришли к выводу, что стимуляция секреции кишечных гормонов и уменьшение извлечения энергии из пищевого рациона с помощью бутирата и пропионата может быть новым механизмом, с помощью которого микробиота будет регулировать метаболизм хозяина.

Микробная ферментация является сложным процессом производства КЖК. Метаногены в кишечнике, как полагают, играют ключевую роль в процессе брожения и в конечном итоге служат поставщиком КЖК, которые приводят к увеличению массы тела за счет повышения энергоемкости пищи [39]. В 2006 г. B.S. Samuel и J.I. Gordon оценили степень влияния на получение хозяином энергии через бактериальный синтез полисахаридов и КЖК [40].

L. Conterno и соавт. проанализировали активность брожения микрофлоры кишечника и обнаружили, что она увеличивается при ожирении [41]. Впоследствии А. Schwiertz и соавт. изучили количественно фекальные КЖК у добровольцев с нормальной массой тела (индекс массы тела – ИМТ=18,5–24,9 кг/м2; n=30), у пациентов с избыточной массой тела (ИМТ=2–30 кг/м2; n=35) и у пациентов с ожирением (ИМТ=>30 кг/м2; n=33) [25]. Исследователи установили, что концентрация фекальных КЖК была значительно выше у пациентов, страдающих ожирением (103,9±34,3ммоль/л), по сравнению с пациентами с избыточной (98,7±33,9 ммоль/л) и нормальной массой тела (84,6±22,9ммоль/л). Полученные данные показывают, что синтез в кишечнике КЖК выше у лиц с ожирением и избыточной массой тела.

Липопротеинлипазы (LPL – lipoprotein lipase) играют ключевую роль в гидролизе триглицеридов и освобождении жирных кислот для их транспортировки в адипоциты. После входа в адипоциты эти жирные кислоты повторно этерифицируются в триглицериды и хранятся в виде жира. Секретируемый жировой тканью, кишечником и печенью 4-ангиопоэтинподобный антагонист активности LPL (FIAF) предотвращает накопление и хранение триглицеридов в виде жира [33]. F. Bäckhead и соавт. продемонстрировали увеличение активности LPL в жировой ткани на 122% и одновременное снижение экспрессии FIAF с высокой статистической значимостью, что приводило к увеличению жира у стерильных мышей [30]. Впоследствии F. Bäckhead и соавт. оценили влияние FIAF на предельный катаболизм, сравнивая восприимчивость стерильных FIAF-дефицитных мышей со стерильными мышами дикого типа [36]. У стерильных FIAF-дефицитных мышей не было устойчивости к западной диете, индуцирующей ожирение, по сравнению со стерильными мышами дикого типа. Исследователи смогли продемонстрировать модель, в которой микрофлора кишечника подавляет экспрессию FIAF в ответ на избыточное питание, тем самым увеличивая активность LPL и отложение жира в адипоцитах.

Аденозинмонофосфат-активированная протеинкиназа (AMPK) служит ферментом, играющим активную роль в энергетическом гомеостазе. Это выражается прежде всего в ответе мозга, печени и скелетных мышц на изменения соотношения AMP (adenosine monophosphate)/ATP (adenosine triphosphate) или NAD+(nicotinamide adenine dinucleotide)/NADH (NAD восстановленный), которые определяют метаболический стресс. В результате повышается активность AMPK, чтобы компенсировать энергодефицитное состояния, стимулируя окисление жирных кислот, кетогенеза, поглощение глюкозы и секрецию инсулина, и в то же время ингибируется синтез холестерина, триглицеридов, а также липогенез [42]. Измененный микробиом хозяина подавляет активность AMPK, влияя на окисление жирных кислот, является предрасполагающим к формированию фактором ожирения и резистентности к инсулину [43].

Как обсуждалось ранее, в результате ферментации углеводов образуются КЖК, что в конечном итоге приводит к регуляции кишечных гормонов, таких как глюкагон-подобный пептид (GLP – glucagon-like peptide) и пептид YY (PYY, пептид тирозин-тирозин). Эти кишечные гормоны отвечают за наступление сытости через регуляцию синтеза пищеварительных ферментов [41]. Фармакологические и генетические исследования показали, что Y-2-рецептор осуществляет аноректические эффекты PYY3-36 [44] на уровне гипоталамуса, ствола мозга и блуждающего нерва [45]. PYY3-36 модулирует активность нейронов в гипоталамусе и стволовых отделах мозга, участвующих в насыщении. Таким образом, переедание может оказаться следствием изменения микрофлоры и ингибирования секреции PYY3-36. Некоторые данные позволяют предположить, что низкие концентрации циркулирующего PYY предрасполагают к развитию и поддержанию тучности [46], а быстрое насыщение и циркулирующий уровень PYY отрицательно коррелируют с маркерами ожирения. Кроме того, мыши, лишенные PYY, являются гиперфагиками и становятся тучными. И наоборот, при длительном приеме PYY3-36 у тучных грызунов снижается степень ожирения. Трансгенные мыши с увеличением циркулирующего PYY устойчивы к вызванному диетой ожирению. Чувствительность тучных субъектов к воздействию PYY-36 показывает, что введение PYY для изменения микробиома может обусловливать новую терапевтическую стратегию в лечении ожирения.

Сигнальные каскады КЖК опосредованы G-белками, а именно FFAR2 и FFAR3. Пропионат, бутират и ацетатпроизводные КЖК имеют высокое сродство к FFAR2-рецепторам [47]. Роль FFAR2 заключается в преимущественном сохранении энергии за счет стимуляции липогенеза, ингибировании липолиза и уменьшении расхода энергии [39]. В толстой кишке FFAR2 и FFAR3 работают в тандеме, регулируя перистальтику кишечника и насыщение через GLP-1 [48]. М. Bjursell и соавт. отметили, что FFAR2-дефицитные мыши (Grp41-/-), которых кормили пищей с высоким содержанием жиров, имели значительно меньшее содержание жира, низкий вес, увеличение мышечной массы тела, бóльшую чувствительность к инсулину, более низкие уровни триглицеридов и холестерина, чем их собратья дикого типа [49]. Исследователи отметили снижение уровня липидов в бурой жировой ткани при гистологическом исследовании FFAR2-дефицитных мышей, что и приводило к увеличению расхода энергии и более высокой температуре тела. Таким образом, уменьшение количества FFAR2 проявляется защитным действием против ожирения и дислипидемии через увеличение расходов энергии. B.S. Samuel и соавт. оценили влияние микрофлоры кишечника на ожирение, сравнивая FFAR3-дефицитных мышей с мышами дикого типа (Grp41+/+) [50]. Исследователи отметили, что FFAR3-дефицитные мыши имели значительно более низкую жировую массу тела и увеличение мышечной массы тела по сравнению с мышами дикого типа, такой эффект исследователи приписывают снижению экспрессии PYY у FFAR3-дефицитных мышей. Результатом стало стимулирование подвижности кишечника и увеличение расхода энергии в сочетании с уменьшенным потребление пищи, тем самым оказывалось двойное воздействие на энергетический баланс. Это привело исследователей к следующему выводу: FFAR3 является регулятором энергетического гомеостаза, обусловленным индивидуальным микробиомом хозяина.

Конвенционализация (перевод безмикробных животных в микробную среду) стерильных мышей приводит к резкому увеличению печеночного липогенеза – процесса, при котором избыток глюкозы превращается в жир [39]. У стерильных мышей повышенное потребление глюкозы активирует белок, связывающий углеводчувствительный элемент (ChREBP – Carbohydrate-responsive element-binding protein), ацетил-СоА-карбоксилазу (Acc1), синтазу жирных кислот (FAS – fatty acid synthase) и белок-1-связывающий энхансерный элемент стерол-регулируемых генов (SREBP-1 – Sterol Regulatory Element-Binding Protein-1), который в свою очередь увеличивает липогенез и концентрацию инсулина [41]. Важно в дальнейшем выделить те пути, которые приведут к угнетению липогенеза и отрицательному балансу калорий как потенциал для терапии.

Неоднозначно влияют на формирование МС и врожденные нарушения иммунитета. Toll-подобные рецепторы (TLRs – Toll-like receptors) представляют собой класс клеточных рецепторов с одним трансмембранным фрагментом, которые распознают консервативные структуры микроорганизмов и активируют клеточный иммунный ответ. TLRs вовлечены в патогенный процесс формирования диабета за счет увеличения уровня сахара в крови и неэтерифицированных свободных жирных кислот, высвобождение цитокинов и активных форм кислорода, в результате чего формируется провоспалительное состояние, которое приводит к СД [51]. Toll-подобный рецептор 5 (TLR5) представляет собой белок, играющий ключевую роль в активации врожденного иммунитета через распознавание возбудителя через микроб-ассоциированные молекулярные модели (MAMPs – Microbe-associated molecular patterns) бактерий, вирусов и грибков [52]. Патоген-ассоциированный молекулярный паттерн (PAMPs – Pathogen-associated molecular patterns) через TLR5 приводит к индукции воспалительных каскадов путем транскрипции различных воспалительных цитокинов и медиаторов. Таким образом, взаимодействие между микрофлорой и TLR5 играет жизненно важную роль в кишечном гомеостазе.

Большинство кишечных эпителиальных клеточных линий реагирует на флагеллин (бактериальный белок, способный самоорганизовываться в полые цилиндрические структуры, образующие филаменты бактериальных жгутиков; представлен в больших количествах у всех жгутиковых бактерий), к которому TLR5 имеет высокое сродство. В ответ на флагеллин TLR5 включает воспалительный каскад через ряд факторов транскрипции, в первую очередь транскрипцио́нный фактор NF-κB (nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells), контролирующий экспрессию генов иммунного ответа с целью повышения иммунной защиты и улучшения выживаемости [53].

M. Vijay-Kumar и соавт. показали, что TLR5-дефицитные мыши (TLR5-/-) были склонны к развитию МС, в т.ч. к инсулинрезистентности, гипертензии и гиперлипидемии [54]. Кроме того, у TLR5-дефицитных мышей наблюдалась гиперфагия, в результате которой увеличивалось ожирение. Пересадка микрофлоры от TLR5-дефицитных мышей к их стерильным сородичам дикого типа привела к фенотипическим проявлениям МС. Интересно отметить, что ограничение питания TLR5-дефицитных мышей предотвращало ожирение, однако резистентность к инсулину оставалась без изменений. Исследователи пришли к выводу, согласно которому микрофлора кишечника способствует развитию МС за счет врожденного нарушения системы и может дополнительно стимулировать его развитие.

Последние исследования показали, что кишечные бактерии могут инициировать ожирение и инсулинорезистентность благодаря активности LPS, которые могут вызывать воспалительный процесс путем образования комплекса CD14 с TLR-4 (CD14-мембранный гликозилфосфатидилинозитол-связанный белок, экспрессированный на поверхности клеток миелоидного ряда, особенно на макрофагах, компонент рецепторного комплекса CD14/TLR4/MD2, распознающего LPS на поверхности врожденных иммунных клеток). Актуальность TLR-4 обусловленного обмена веществ было подтверждено находками, согласно которым снижение количества TLR-4 уменьшает ожирение, вызванное инсулинорезистентностью [55].

В другом исследовании с участием TLR-2-дефицитных мышей изучались ожирение, резистентность к инсулину и нарушение толерантности к глюкозе. Кишечная микрофлора TLR-2-дефицитных мышей характеризовалась увеличением количества бактерий отдела Firmicutes и уменьшением Actinobacteria рода Bifidobacterium [56]. Уменьшение количества TLR-2 у мышей приводило к изменениям в их кишечнике состава бактерий, обусловливающих высокий риск возникновения СД. При этом дефицит TLR-2 у диабетических мышей приводит к увеличению развития осложнений диабета, таких как, например, диабетическая нефропатия [57]. Возможно, микробиом кишечника играет решающую роль в регулировании диабетических васкулопатий, и эти выводы могут стать существенной областью будущих исследований.

Важную роль в формировании МС играет инсулинорезистентность, о которой мы уже упоминали в статье. Инсулин считается важным гормоном для регуляции гомеостаза глюкозы и инициирует свое биологическое действие путем активации рецепторов инсулина [58], что приводит к транспорту глюкозы в мышечной и жировой тканях, синтезу гликогена в мышцах и печени, а также к липогенезу в жировой ткани. Этот процесс может быть нарушен с помощью нескольких механизмов. Одним из них служит механизм, с помощью которого активируется JNK (c-Jun-N-терминальная митоген-активируемая протеинкиназа), играющая важную роль в предотвращении апоптоза при реакции на окислительный стресс. В жировой ткани и печени мышей, которых длительно кормили пищей с высоким содержанием жиров, активность JNK значительно увеличивалась по сравнению с худыми животными [59].

Активность инсулина также может быть снижена при измененной секреции цитокинов и хемокинов. Например, у пациентов с СД2 циркулирующие Т-клетки продуцируют более высокие уровни интерлейкина-17 (ИЛ-17) и фактора некроза опухоли γ (ФНО-γ), что приводит к провоспалительным эффектам в организме [60]. Другие цитокины, такие как ФНО-α и ИЛ-6, также связаны с резистентностью к инсулину. ФНО-α повышен в жировой ткани при ожирении и диабете, а ингибирование его экспрессии приводит к увеличению периферического поглощения глюкозы. Точно так же модуляция ФНО-α-релизинга на поверхности клетки приводит к нарушению обмена глюкозы и сосудистому воспалению [61]. ИЛ-6 тоже может влиять на секрецию инсулина: его концентрация в плазме крови обратно пропорциональна чувствительности к инсулину [62].

Высокое усвоение жира коррелирует с увеличением грамотрицательного/грамположительного бактериального коэффициента [63]. Эти данные также подтверждают вывод, согласно которому кишечная микробиота может отвечать за изменения в метаболическом состоянии, а ее нарушения приводят к эндотоксемии и метаболическим заболеваниям. Диета мышей с высоким содержанием жиров в сочетании с антибиотиками снижала показатели их LPS-плазмы, уменьшая появление жировой ткани, воспаления, оксидативного стресса и маркеров макрофагов, а также предотвращала гипертрофию адипоцитов и улучшала метаболические параметры диабета и ожирения [64]. Таким образом, пищевые жиры могут быть связаны с повышенным поглощением LPS, которые обусловлены изменениями микрофлоры кишечника и характеризуются снижением количества грамотрицательных Bacteroides-подобных бактерий, представителей группы Eubacterium rectale-Clostridium coccoides и бифидобак-терий [65].

Хотя принято считать, что нерастворимые волокна зерновых благотворно влияют на последующее брожение в толстой кишке [66], его влияние на снижение риска формирования диабета до сих пор неясно. Исследование M.O. Weickert и соавт. показало, что в течение первых 6 недель диеты с большим содержанием зерновых волокон у пациентов с избыточной массой тела наблюдается увеличение чувствительности к инсулину. Но после 18 недель никаких существенных различий уже не было по сравнению с контролем и диетой с высоким содержанием белка [67]. Кроме того, зерновая диета не сопровождалась изменениями в составе микрофлоры кишечника ни после 6 недель, ни после 18 недель диеты наблюдения [68]. Таким образом, за эти эффекты могут быть ответственны другие механизмы.

Уместно также сказать, что большинство результатов с использованием диеты или лекарств, как правило, получают из краткосрочных исследований, что затрудняет формулирование выводов для человека с пищевыми привычками, которые присутствуют на протяжении большей части его жизни. Например, метаболические эффекты потребления гуаровой смолы могут быть полностью противоположными в зависимости от продолжительности ее введения [69]. Кроме того, неясно, могут ли полученные результаты из исследований с использованием животных моделей быть применимы к человеку, т.к. они различаются в отношении состава микрофлоры кишечника и диеты.

Лучшей нехирургической стратегией для реверсирования ожирения у пациентов с МС должны быть небольшие, но долгосрочные изменения в диете и физической активности, которые создадут отрицательный энергетический баланс [70]. Схемы лечения, регулирующие энергетический баланс, предполагают, что микроорганизмы могут иметь существенный совокупный эффект в лечении обсуждаемой патологии. Комплексное использование антибиотиков, пре- и пробиотиков может приводить к неспецифической модуляции микрофлоры кишечника. Применение антибиотиков оправданно при выраженном изменении микробного пейзажа кишечника, особенно в сочетании с синдромом избыточной тонкокишечной бактериальной контаминации (SIBOS – Small Intestinal Bacterial Overgrowth Syndrome). С этой целью рекомендуются антибиотики-энтеросептики широкого спектра действия, к которым относится рифаксимин. Исследования показывают, что рифаксимин высокоэффективен при SIBOS для 80% пациентов [71]. Высокие дозы рифаксимина (1200 или 1600 мг/сут) более эффективны, чем стандартные (600 или 800 мг/сут) [72].

После получения обнадеживающих результатов от животных [73, 74] эффекты применения защищенных энтеросолюбильных пробиотиков (живые бактерии, которые могут осуществлять колонизацию толстой кишки) и пребиотиков (неперевариваемые олигосахариды, такие как инулин и олигофруктоза, которые могут повышать рост полезных синантропных организмов, таких как Bifidobacterium и Lactobacillus) были исследованы в ряде контролируемых испытаний. В рандомизированных контролируемых исследованиях, по продолжительности не превышающих 6 месяцев, с участием небольшого числа испытуемых (<50 участников) оценивались суррогатные маркеры, а не клинические конечные точки. В этих рандомизированных контролируемых исследованиях изучались обоснованные механизмы действия пре- и пробиотиков, например быстрое насыщение и снижение потребления калорий, уменьшение уровня глюкозы и проявлений системного воспаления [75–77].

Новое исследование компании Danisco [78] выявило, что пробиотический штамм Bifidobacterium animalis (B420) может существенно повышать метаболизм, противодействуя негативным последствиям диеты с высоким содержанием жиров. Результаты этого исследования показали, что пробиотическое лечение привело к значительному снижению системного воспаления и метаболической эндотоксемии. Многоцентровое двойное слепое рандомизированное плацебо-контролируемое испытание было проведено с участием 87 больных с высоким индексом массы тела, которые получали Lactobacillus gasseri (LG2055) [79]. В этом исследовании пробиотик LG2055 был представлен в качестве дополнительной культуры в йогурте, который был добавлен к обычным йогуртовым культурам Streptococcus thermophilus и Lactobacillus delbrueckii (подвид Bulgaricus); йогурт без LG2055 был использован в качестве плацебо. Результаты этого исследования показали, что применение пробиотического штамма значительно редуцировало абдоминальное ожирение, массу тела, продемонстрировав свое благотворное влияние на метаболические нарушения. В последующем исследовании те же испытатели оценивали степень висцерального ожирения и уровень SICAM-1 (солюбильной молекулы межклеточной адгезии-1) в крови как воспалительного маркера, который увеличивается при ожирении [81]. Результаты исследования показали, что пробиотический штамм ингибирует увеличение висцеральных адипоцитов и регулирует содержание SICAM-1 в крови.

В следующем исследовании пациентам с ожирением назначали Lactobacillus rhamnosus PL60 и Lactobacillus рlantarum PL62 [82]. Через 8 недель приема L. Rhamnosus PL60 у испытуемых снижалась масса тела за счет значительного уменьшения белой жировой ткани, при этом пациенты не меняли пищевого поведения. Добавки полифенолов к пробиотикам в рационе также были предложены для похудения [83]. Эти диетические стратегии с пробиотиками и полифенолами могут в будущем использоваться для достижения и поддержания нормальной массы тела у тучных людей.

Таким образом, можно сформулировать действия пробиотиков на массу тела, гомеостаз глюкозы, липидный профиль плазмы и сопутствующие факторы риска сердечно-сосудистых заболеваний [84]:

• Модуляция кишечной микрофлоры.
• Индуцирование пролиферации энтероэндокринных L-клеток и модуляция глюкагон-подобного пептида-1, пептида YY-и грелина.
• Снижение системного воспаления и метаболических эндотоксемий.
• Модуляция системного воспаления у тучных людей.
• Значительное уменьшение абдоминального ожирения, массы тела, благотворное влияние на нарушения обмена веществ.
• Ингибирование накопления массы тела и висцерального жира.
• Предотвращение увеличения массы тела и жировой ткани при диете, вызывающей увеличение массы тела.
• Улучшение липидного профиля.

При выборе пробиотического препарата возникает несколько проблемных вопросов, первый из которых ‒ выживаемость бактерий. Как указывалось выше, пробиотическими свойствами обладают только живые микробы. Более того, в ряде работ показано, что минимально достаточной, способной осуществлять значимое действие может считаться доза не менее 107 КОЕ [84]. Выживаемость бактерий зависит от технологии производства и условий хранения препарата. Например, добавление бифидобактерий в кефир не гарантирует их сохранности и способности к вегетации; жизнеспособность микрофлоры как в жидких, так и в простых сухих формах препаратов может быть утрачена ранее официального срока. Для большинства пробиотиков, особенно для жидких лекарственных форм, требуются особые условия хранения, например температура. Следует учитывать разрушительное действие желудочного сока на незащищенную флору. Доказано, что лишь небольшое количество штаммов лактобактерий (Lactobacillus reuteri, Lactobacillus plantarum NCIB8826, Saccharomyces boulardii, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus casei Shirota) и бифидобактерий обладают кислотоустойчивостью, большинство же микробов погибает в желудке. Поэтому предпочтительны пробиотики, заключенные в кислотоустойчивую капсулу. По данным A. Bezkorovainy [85], лишь 20‒40% селективных штаммов выживают в желудке. D. Pochart [86] продемонстрировал, что из 108 КОЕ лактобактерий, принятых в кислотоустойчивой капсуле, в кишечнике обнаруживается 107 КОЕ, после приема такого же количества в йогурте ‒ 104 КОЕ, а после приема той же дозы в открытом виде в виде порошка микробы в кишечнике не обнаруживаются вовсе.

В тонкой кишке пробиотики подвергаются воздействию желчных кислот и панкреатических ферментов. Вследствие этого многие микробы, например Lactobacillus fermentum KLD, Lactobacillus lactis MG1363, почти полностью погибают. Это можно объяснить усилением проницаемости клеточной мембраны бактерий, возникающим в ответ на воздействие желчных кислот. Выживание же большинства бактерий зависит от того, каким образом они принимаются: в защитной капсуле, в виде йогурта, с молоком или без всякой защиты? Так, согласно К. Kailasapathy [87], многие штаммы, например лактобациллы из кисломолочных продуктов, либо не достигают кишечника, либо выживают в нем только несколько дней. Эти данные ставят под сомнение эффективность незащищенных и не обладающих кислотоустойчивостью пробиотиков. Поэтому для коррекции кишечной микрофлоры необходимо выбирать только проверенные качественные пробиотики, обладающие всеми степенями защиты и «работающие» только в тех отделах кишечника, где это необходимо.

Ожирение и связанные с ним осложнения наносят основной ущерб здоровью человека и имеют значительные экономические последствия в глобальном масштабе. Доказательства, представленные нами, наводят на следующую мысль: микрофлора кишечника играет ключевую роль в регуляции энергетического гомеостаза, развитии и прогрессировании ожирения, а также связанных с ним расстройств обмена веществ. Манипуляции с кишечной флорой могут стать средством для потенциальной таргетной терапии МС. Регулярное употребление в пищу сбалансированных комплексов веществ с про- и пребиотическими эффектами позволяет восстанавливать качественно-количественный состав микрофлоры пищеварительного тракта и как следствие – снижать риск ожирений, стабилизировать метаболизм и энергообмен у людей, избыточная масса тела которых обусловлена кишечным дисбиозом и взаимосвязанными с ним проблемами здоровья.