Влияние микробиоты кишечника на состояние сердечно-сосудистой системы



Введение. В современном мире наблюдается повышение частоты встречаемости заболеваний сердечно-сосудистой системы (ССС), связанное с различными факторами, будь то генетическая предрасположенность, нарушения развития, приобретённые патологии или образ жизни. Данная проблема заставляет ученое сообщество постоянно искать всё новые её решения. При этом на данный момент актуальным является использование разнообразных подходов к данному вопросу, интерес вызывают факторы, оказывающие не только прямое воздействие на патологию, но и действующие опосредованно. Значительный прогресс в изучении микробиоты кишечника позволил по-новому взглянуть на состояние организма человека, его заболевания и их раннюю профилактику у взрослых, а также предупреждение появления у детей.

Изученные данные о микрофлоре кишечника и её функциях позволяют предположить, что микробиом желудочно-кишечного тракта может рассматриваться как отдельно функционирующий эндокринный орган, синтезирующий биологически активные метаболиты, прямо или косвенно влияющие на физиологию ребёнка. В последние несколько лет активно изучается роль бактерий кишечника как инициаторов прогрессирования сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ). И в ходе данных исследований происходит постепенное признание влияния микробиоты как потенциально нового и несомненно важного фактора риска заболеваний сердца и сосудов. Развитие методики секвенирования наряду с биоинформатическим анализом позволило ученым интенсивно расширять знания о составе микробиоты и функциях ее метаболитов в поддержании здоровья, а также развитии заболеваний [1].

Основная часть. Термин «микробиота» используют для обозначения некоторого численного и видового сообщества микроорганизмов в строго определённой и локализованной среде организма с четкими и постоянными физико-химическими характеристиками, где они формируют своего рода “экологические ниши” с установленной иерархией взаимодействий между ними. Микробиота кишечника человека начинает формироваться сразу после рождения, однако происходит это постепенно. На самом первом этапе данного процесса значительное влияние оказывает микрофлора матери, представители которой по сути и являются первыми микроорганизмами флоры ребёнка. Влияние окружающей среды, препаратов, получаемых ребёнком по различным показаниям, состояние его здоровья и функций желез экзокринной секреции желудочно-кишечного тракта так же влияют на заселение микрофлоры. Состав микробиоты кишечника может играть важную роль в здоровье сердечно-сосудистой системы у детей, т. к. он включает в себя множества различных бактерий, которые выполняют одновременно разные и важные функции, включая участие в пищеварении, обмене веществ, иммунном ответе и синтезе витаминов.

Микробиота человека разнообразна и в основном включает в себя три основные группы бактерий: бифидобактерии и бактероиды — 90 %, лактобактерии, эшерихии и энтерококки — 9 %, протеи, дрожжи, клостроидии, стафилококки — 1 %. Связь между жизнедеятельностью вышеперечисленных микроорганизмов в кишечнике и ССЗ активно обсуждается, а быстрый прогресс в этой области объясняется развитием методов секвенирования нового поколения и использованием в экспериментах мышей со стерильным кишечником [2].

Ряд исследований показал зависимость: дисбаланс микробиоты кишечника, известный как дисбиоз, может быть связан с различными сердечно-сосудистыми заболеваниями, включая атеросклероз, гипертонию и метаболический синдром, который в последние годы всё чаще встречается у детей и подростков и является повышенным риском развития ожирения и сахарного диабета у детей, что также может негативно сказываться на ССС.

Как именно микробиота кишечника влияет на сердечно-сосудистую систему, пока нельзя сказать абсолютно точно. Однако существуют несколько предположений. Некоторые бактерии могут производить метаболиты, которые могут влиять на функцию эндотелия (внутреннего покрова сосудов) и, как следствие, воспалительные процессы в сосудистой системе. Другие бактерии могут воздействовать на обмен жиров и глюкозы, что может вызывать развитие атеросклероза и других ССЗ. Стоит отметить, что данные факты не говорят о прямом влиянии непосредственно на сердце или сосуды, предполагается воздействие на различные процессы, происходящие во всём организме, но имеющие своё отражение непосредственно в ССС. Некоторые из возможных подобных эффектов включают:

1. Метаболические нарушения: Некоторые виды бактерий в кишечнике, в зависимости от их количества и соседства с другими микроорганизмами, могут изменять обмен веществ, влияя на уровни холестерина, липидов и глюкозы в крови, что может способствовать развитию метаболического синдрома в том числе у детей.
2. Воспаление: нарушения баланса микробиоты могут приводить к хроническому воспалению в организме, возникновению феномена мимикрии, который повышает риск развития аутоиммунных заболеваний, поражающих главным образом стенки сосудов и сердце.
3. Влияние на усвоение веществ: данное действие микробиоты можно наблюдать в метаболизме многих биологических соединений, например, полифенолов, которые в свою очередь оказывают защитный эффект на ССС.

Взаимодействие человека и микроорганизмов опосредовано множеством путей, в которых в качестве “главных героев” выступают триметиламин-N-оксид (ТМАО), короткоцепочечные жирные кислоты (КЦЖК) и полиненасыщенные жирные кислоты (ПЖК).

Триметиламин-N-оксид (TMAO) — это метаболит, который образуется в организме человека из триметиламина (TMA) в кишечнике в результате бактериального метаболизма холина и карнитина, затем он поступает в кровь, печень, где впоследствии окисляется до TMAO под действием фермента флавин-содержащей монооксигеназы 3 (FMO3). TMAO является важным метаболитом, который участвует в ряде биологических процессов, таких как регуляция обмена жиров, углеводов и аминокислот, но в основном, важность данного показателя связана с ролью TMAO в регуляции обмена липидов. ТМАО увеличивает гиперреактивность тромбоцитов и способствует накоплению холестерина в эндотелии сосудов, что, как следствие, может приводить к развитию атеросклероза, и, следовательно, увеличивает риск тромбозов и инфарктов.

КЦЖК, продуцирующиеся с участием микробиоты, способны влиять на состояние ССС человека, действуя как самостоятельные макромолекулы, выполняя роль макронутриентов, так и гормоноподобные вещества, в том числе посредством взаимодействия с G-белком . В кровотоке организма они воздействуют на особые Olf78 рецепторы юкстагломерулярного аппарата (ЮГА), тем самым регулируя уровень артериального давления и оказывая гипотензивный эффект, кроме этого КЦЖК активируют и поддерживает Th1 и Th2-ассоциированный иммунный ответ.

КЦЖК играют протективную роль в отношении развития ССЗ. Большое внимание уделяется влиянию липополисахарида грамотрицательных бактерий в развитии состояния системного низкоуровневого воспаления за счет метаболической эндотоксемии, которая приводит к прогрессированию развития ССЗ. Данное патогенетическое взаимодействие обуславливает аутоиммунизацию организма, развитие болезни Сокольского-Буйо (равматической лихорадки), поражающей сосуды и структуры сердца: ревматический эндокардит, миокардит, перикардит, а также системной красной волчанки (СКВ). Все эти длительно текущие заболевания влекут за собой развитие приобретённых пороков сердца и, как следствие, хронической сердечной недостаточности (ХСН) даже в самом юном возрасте. Стоит отметить, что по статистике именно дети более подвержены данному воздействию в связи с неустойчивостью иммунной системы. Описанные взаимодействия привлекают внимание к перспективе влияния на отдельные звенья патогенеза ССЗ посредством модуляции функции и состава микробиоты кишечника. [3]

ПЖК в организме влияют как на общее его состояние, так и непосредственно на функцию ССС, т. к. наиболее чувствительными к уровню их содержания являются нервная и мышечная ткани. Омега-3,6,9 ПЖК (линоленовая, линолевая, олеиновая) способны встраиваться в мембраны клеток многих тканей организма, обеспечивая их эластичность, однако это лишь один из этапов их метаболизма. Посредством соединения со структурами мембран клеток ПЖК улучшают функцию эндотелия, снижают агрегацию тромбоцитов и, как следствие, опосредованно улучшают реологические свойства крови, кроме того они положительно влияют на работу митохондрий, а сумма всех их воздействий оказывает протективное воздействие на ССС.

Таблица 1

Фактор	ТМАО	КЦЖК	ПЖК
Происхождение	Метаболизм холина и карнитина бактериями кишечника	Продуцируются постоянной микрофлорой кишечника и адсорбируются в кровь	Поступают в организм в составе пищи или пищевых добавок
Влияние на организм	Координирование обмена жиров, углеводов и аминокислот, воспалительных процессов	Взаимодействие с G-белками и Olf78 рецепторами, непосредственное воздействие на организм в виде гормоноподобных веществ	Снижение агрегации тромбоцитов, повышение эластичности тканей, влияние на энергетический обмен
Проявление влияния	Увеличивает гиперреактивность тромбоцитов, риск тромбозов	Регуляция иммунного ответа, гипотензивное действие, следовательно снижение риска аутоиммунных заболеваний, влекущих за собой развитие приобретённых пороков сердца и ХСН.	Улучшение реологических свойств крови и протекция ССС

Вывод . Целью статьи являлось рассмотрение современных представлений о влиянии кишечной микрофлоры и воздействии её метаболитов на патогенез развития и течение заболеваний ССС за счет выделяемых ею биологически активных веществ, а также промежуточных продуктов её метаболизма. Следует отметить, что на данный момент необходимы дальнейшие исследования, чтобы полностью понять взаимосвязь между микробиотой кишечника и сердечно-сосудистой системой у детей. Рассмотрение микробиоты кишечника, а именно её качественного состава и функциональной активности [1], как терапевтических мишеней даст толчок к новым исследованиям и разработке потенциальных стратегий профилактики и лечения сердечно-сосудистых заболеваний. [2]

В любом случае, поддержание здоровой микрофлоры кишечника через правильное питание и стиль жизни может быть полезным для здоровья как сердца и сосудов, так и всего организма в целом у детей.

Литература:

1. Драпкина О. М., Кабурова А. Н. Состав и метаболиты кишечной микробиоты как новые детерминанты развития сердечно-сосудистой патологии // РФК. 2020. № 2. DOI:10.20996/1819–6446–2020–04–02
2. Горбенко А. В., Скирденко Ю. П., Андреев К. А., Федорин М. М., Николаев Н. А., Ливзан М. А. Кишечная микробиота и сердечно-сосудистые заболевания: механизмы влияния и возможности коррекции. Рациональная Фармакотерапия в Кардиологии DOI:10.20996/1819–6446–2023–01–03
3. Файзуллина Р. А., Сафина К. А. Значение кишечной микробиоты при заболеваниях сердечно-сосудистой системы // ПМ. 2020. № 1. DOI: 10.32000/2072–1757–2020–1–54–59
4. Lozupone C. A., Stombaugh J. I., Gordon J. I., et al. Diversity, stability and resilience of the human gut microbiota. Nature. 2012;489(7415):220–30. DOI:10.1038/nature11550.
5. Tang W. H., Hazen S. L. The contributory role of gut microbiota in cardiovascular disease. J Clin Invest. 2014;124:4204–11. DOI:10.1172/JCI72331.
6. Cenit M. C., Matzaraki V., Tigchelaar E. F., et al. Rapidly expanding knowledge on the role of the gut microbiome in health and disease. Biochimica et Biophysica Acta. 2014;1842(10):1981–92.DOI:10.1016/j.bbadis.2014.05.023.
7. Schloissnig S, Arumugam M, Sunagawa S, et al. Genomic variation landscape of the human gut microbiome. Nature. 2013;493:45–50. DOI:10.1038/nature11711.
8. Arsenescu R., Bruno M. E. C., Rogier E. W., et al. Signature biomarkers in Crohn's disease: toward amolecular classification. Mucosal Immunology. 2008;1(5):399–411. DOI: 10.1038/mi.2008.32.
9. Sarkar S., Das B., Banerjee S. K. Insights into the human gut microbiome and cardiovascular diseases.
10. Journal of the Practice of Cardiovascular Sciences. 2018;4(1):10–4. DOI:10.4103
11. Brown J. M., Hazen S. L. Microbial modulation of cardiovascular disease. Nat Rev Microbiol. 2018;16:171–81. DOI:10.1038/nrmicro.2017.149.
12. Chambers E. S., Preston T., Frost G., et al. Role of Gut Microbiota-Generated Short-Chain Fatty Acids in Metabolic and Cardiovascular Health. Curr Nutr Rep. 2018;7(4):198–206. DOI:10.1007/s13668–018–0248–8.
13. Kespohl M., Vachharajani N., Luu M., et al. The Microbial Metabolite Butyrate Induces Expression of Th1-Associated Factors in CD4+ T Cells. Front Immunol. 2017;8:1036. DOI:10.3389
14. Koeth R. A., Wang Z., Levison B. S., et al. Intestinal microbiota metabolism of L-carnitine, a nutrient in red meat, promotes atherosclerosis. Nat Med. 2013;19(5):576–85. DOI:10.1038/nm.3145.