Коморбидность функциональных расстройств кишечника и ожирения с точки зрения микробиом

Бактериальная экосистема кишечника играет фундаментальную роль в нормальном функционировании метаболической и иммунной системы. Функциональные заболевания кишечника и ожирение имеют широкое распространение среди населения и приводят к высокой нагрузке на здравоохранение. Считается, что для ожирения и функционального расстройства кишечника (ФРК) может быть характерна как коморбидность, так и мультморбидность. Изменения в микробиоте могут быть как причиной, так и следствием каждого из заболеваний: ФРК изменяет композицию микробиоты, вследствие чего развивается ожирение, и наоборот. Для ФРК и ожирения характерен схожий тип дисбиоза.
Целью данного обзора стал анализ имеющихся на сегодняшний день результатов исследований для установления взаимосвязи между кишечным микробиомом, функциональными заболеваниями кишечника и ожирением.
В исследованиях показано, что у пациентов с ФРК кишечный микробиом отличается от микробиома здорового человека. Для ФРК описаны общие закономерности состава кишечной микробиоты, определены характерные таксономические группы бактерий. С другой стороны, следует отметить отсутствие чётких взаимосвязей между ФРК и ожирением с точки зрения микробиоты. Эту неоднозначность результатов можно объяснить высокой гетерогенностью ФРК, а также отсутствием унифицированного подхода к созданию дизайна исследования, разным размером популяционных выборок и разными критериями для постановки диагнозов. Обсуждается вопрос по формированию критериев при разработке дизайна будущих исследований.

1. Карпеева Ю.С., Новикова В.П., Хавкин А.И., Ковтун Т.А., Макаркин Д.В., Федотова О.Б. Микробиота и болезни человека: возможности диетической коррекции. Российский вестник перинатологии и педиатрии. 2020; 65(5): 116-125. doi: 10.21508/1027-4065-2020-65-5-116-125

2. Бобунов Д.Н., Иорданишвили А.К., Михайлов В.Д., Шапурко О.Н. Роль микробиоты кишечника в реабилитации больных с ожирением. Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. 2019; (5): 105-110. doi: 10.31146/1682-8658-ecg-165-5-105-110

3. Погодина А.А., Романица А.И., Рычкова Л.В. Ожирение и функциональные заболевания кишечника: существует ли связь? Ожирение и метаболизм. 2021; 18(2): 132-141. doi: 10.14341/omet12706

4. Клименко Е.С., Белькова Н.Л., Романица А.И., Погодина А.В., Рычкова Л.В. Разнообразие и метаболический потенциал кишечного микробиома подростков с функциональным расстройством кишечника. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2021: 172(12): 675-680. doi: 10.47056/0365-9615-2021-172-12-675-680

5. Sperber AD, Bangdiwala SI, Drossman DA, Ghoshal UC, Simren M, Tack J, et al. Worldwide prevalence and burden of functional gastrointestinal disorders, results of Rome Foundation global study. Gastroenterology. 2021; 160(1): 99-114.e3. doi: 10.1053/j.gastro.2020.04.014

6. Gagliardi A, Totino V, Cacciotti F, Iebba V, Neroni B, Bonfiglio G, et al. Rebuilding the gut microbiota ecosystem. Int J Environ Res Public Health. 2018; 15(8): 1679. doi: 10.3390/ijerph15081679

7. Симаненков В.И., Тихонов С.В., Декканова В.Д. Ожирение и синдром раздраженного кишечника. Есть ли связь? Медицинский алфавит. 2019; 2(13): 14-19. doi: 10.33667/2078-5631-2019-2-13(388)-14-19

8. Колосов Ю.А., Колесников С.И., Анищенко А.П., Бурдюкова Е.В., Гуревич К.Г. Избыточная масса тела и ожирение у детей, подростков и взрослых: причины развития и факторы риска. Патогенез. 2016; 14(4): 9-14.

9. Колесникова Л.И., Даренская М.А., Рычкова Л.В., Гребенкина Л.А., Семенова Н.В., Колесников С.И. Состояние липидного обмена и антиоксидантный статус при экзогенноконституциональном ожирении у девушек Бурятии. Российский вестник перинатологии и педиатрии. 2021; 66(1): 80-86. doi: 10.21508/1027-4065-2021-66-1-80-86

10. Даренская М.А., Рычкова Л.В., Колесников С.И., Семенова Н.В., Никитина О.А., Бричагина А.С., и др. Определение наиболее информативных показателей биохимического статуса у юношей различной этнической принадлежности с ожирением с помощью дискриминантного анализа. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2022; 173(4): 468-473. doi: 10.47056/0365-9615-2022-173-4-468-473

11. Black CJ, Ford AC. Assessing the impact of changes to the Rome IV criteria for clinical practice in irritable bowel syndrome. Gastroenterology. 2022; 162(6): 1752-1754.e1. doi: 10.1053/j.gastro.2022.01.021

12. Плотникова Е.Ю. Уникальный штамм Вifidobacterium longum и его эффективность при синдроме раздраженного кишечника. Медицинский cовет. 2020; (21): 144-150. doi: 10.21518/2079-701X-2020-21-144-150

13. Bennet SMP, Böhn L, Störsrud S, Liljebo T, Collin L, Lindfors P, et al. Multivariate modelling of faecal bacterial profiles of patients with IBS predicts responsiveness to a diet low in FODMAPs. Gut. 2018; 67(5): 872-881. doi: 10.1136/gutjnl-2016-313128

14. Jeffery IB, Quigley EM, Öhman L, Simrén M, O’Toole PW. The microbiota link to irritable bowel syndrome: An emerging story. Gut Microbes. 2012; 3(6): 572-576. doi: 10.4161/gmic.21772

15. Ивашкин К.В., Гречишникова В.Р., Решетова М.С., Ивашкин В.Т. Связь синдрома раздраженного кишечника и синдрома избыточного бактериального роста: бактериальная гипотеза в основе функционального заболевания. Российский журнал гастроэнтерологии, гепатологии, колопроктологии. 2021; 31(1): 54-63. doi: 10.22416/1382-4376-2021-31-1-54-63

16. Yuan F, Ni H, Asche CV, Kim M, Walayat S, Ren J. Efficacy of Bifidobacterium infantis 35624 in patients with irritable bowel syndrome: A meta-analysis. Curr Med Res Opin. 2017; 33(7): 1191-1197. doi: 10.1080/03007995.2017.1292230

17. Sehgal K, Khanna S. Gut microbiota: A target for intervention in obesity. Expert Rev Gastroenterol Hepatol. 2021; 15(10): 1169-1179. doi: 10.1080/17474124.2021.1963232

18. Самойлова Ю.Г., Олейник О.А., Саган Е.В., Ворожцова И.Н., Филиппова Т.А., Денисов Н.С., и др. Состав и метаболическая активность микробиоты пищеварительной системы у детей и подростков с ожирением. Сибирский журнал клинической и экспериментальной медицины. 2020; 35(3): 38-46. doi: 10.29001/2073-8552-2020-35-3-38-46

19. Олейник О.А., Самойлова Ю.Г., Саган Е.В., Подчиненова Д.В., Дираева Н.М. Особенности состава микробиоты биотопа тонкого кишечника и секреции инкретинов при ожирении у детей. Российский педиатрический журнал. 2021; 24(4): 269-269.

20. Новикова Е.А., Баирова Т.А. Питание и кишечная микробиота при ожирении: региональные и этнические аспекты (обзор литературы). Acta biomedica scientifica. 2019; 4(1): 19-25. doi: 10.29413/ABS.2019-4.1.3

21. Чуркина А.И., Фрейлихман О.А., Максимова К.В., Кондратенко Ю.Д., Федорова О.В., Калинина О.В., и др. Анализ профиля микробиома кишечника пациентов с ожирением. Гастроэнтерология Санкт-Петербурга. 2020; 1-2: 93.

22. Волкова Н.И., Набока Ю.Л., Ганенко Л.А., Оксенюк О.С. Особенность микробиоты толстой кишки у пациентов с разными фенотипами ожирения (пилотное исследование). Медицинский вестник Юга России. 2020; 11(2): 38-45. doi: 10.21886/2219-8075-2020-11-2-38-45

23. Gomaa EZ. Human gut microbiota/microbiome in health and diseases: A review. Antonie Van Leeuwenhoek. 2020; 113(12): 2019-2040. doi: 10.1007/s10482-020-01474-7

24. Zhang S, Dang Y. Roles of gut microbiota and metabolites in overweight and obesity of children. Front Endocrinol (Lausanne). 2022; 13: 994930. doi: 10.3389/fendo.2022.994930

25. Gomes AC, Hoffmann C, Mota JF. The human gut microbiota: Metabolism and perspective in obesity. Gut Microbes. 2018; 9(4): 308-325. doi: 10.1080/19490976.2018.1465157

26. Becken B, Davey L, Middleton DR, Mueller KD, Sharma A, Holmes ZC, et al. Genotypic and phenotypic diversity among human isolates of Akkermansia muciniphila. mBio. 2021; 12(3): e00478-21. doi: 10.1128/mBio.00478-21

27. Karlsson CL, Onnerfält J, Xu J, Molin G, Ahrné S, Thorngren-Jerneck K. The microbiota of the gut in preschool children with normal and excessive body weight. Obesity (Silver Spring). 2012; 20(11): 2257-2261. doi: 10.1038/oby.2012.110

28. Depommier C, Everard A, Druart C, Maiter D, Thissen JP, Loumaye A, et al. Serum metabolite profiling yields insights into health promoting effect of A. muciniphila in human volunteers with a metabolic syndrome. Gut Microbes. 2021; 13(1): 1994270. doi: 10.1080/19490976.2021.1994270

29. Edwards PT, Kashyap PC, Preidis GA. Microbiota on biotics: probiotics, prebiotics, and synbiotics to optimize growth and metabolism. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 2020; 319(3): G382-G390. doi: 10.1152/ajpgi.00028.2020

30. Méndez-Salazar EO, Ortiz-López MG, Granados-Silvestre MLÁ, Palacios-González B, Menjivar M. Altered gut microbiota and compositional changes in Firmicutes and Proteobacteria in Mexican undernourished and obese children. Front Microbiol. 2018; 9: 2494. doi: 10.3389/fmicb.2018.02494

31. Zhu L, Baker SS, Gill C, Liu W, Alkhouri R, Baker RD, et al. Characterization of gut microbiomes in nonalcoholic steatohepatitis (NASH) patients: A connection between endogenous alcohol and NASH. Hepatology. 2013; 57(2): 601-609. doi: 10.1002/hep.26093

32. Quiroga R, Nistal E, Estébanez B, Porras D, Juárez-Fernández M, Martínez-Flórez S, et al. Exercise training modulates the gut microbiota profile and impairs inflammatory signaling pathways in obese children. Exp Mol Med. 2020; 52(7): 1048-1061. doi: 10.1038/s12276-020-0459-0

33. Bai J, Hu Y, Bruner DW. Composition of gut microbiota and its association with body mass index and lifestyle factors in a cohort of 7–18 years old children from the American Gut Project. Pediatr Obes. 2019; 14(4): e12480. doi: 10.1111/ijpo.12480

34. Del Chierico F, Nobili V, Vernocchi P, Russo A, De Stefanis C, Gnani D, et al. Gut microbiota profiling of pediatric nonalcoholic fatty liver disease and obese patients unveiled by an integrated meta-omics-based approach. Hepatology. 2017; 65(2): 451-464. doi: 10.1002/hep.28572

35. Bozzi Cionci N, Baffoni L, Gaggìa F, Di Gioia D. Therapeutic microbiology: The role of Bifidobacterium breve as food supplement for the prevention/treatment of paediatric diseases. Nutrients. 2018; 10(11): 1723. doi: 10.3390/nu10111723

36. Nagpal R, Kurakawa T, Tsuji H, Takahashi T, Kawashima K, Nagata S, et al. Evolution of gut Bifidobacterium population in healthy Japanese infants over the first three years of life: A quantitative assessment. Sci Rep. 2017; 7(1): 10097. doi: 10.1038/s41598-017-10711-5

37. Da Silva CC, Monteil MA, Davis EM. Overweight and obesity in children are associated with an abundance of firmicutes and reduction of Bifidobacterium in their gastrointestinal microbiota. Child Obes. 2020; 16(3): 204-210. doi: 10.1089/chi.2019.0280

38. Hou YP, He QQ, Ouyang HM, Peng HS, Wang Q, Li J, et al. Human gut microbiota associated with obesity in chinese children and adolescents. Biomed Res Int. 2017; 2017: 7585989. doi: 10.1155/2017/7585989

39. Aasbrenn M, Valeur J, Farup PG. Evaluation of a faecal dysbiosis test for irritable bowel syndrome in subjects with and without obesity. Scand J Clin Lab Invest. 2018; 78(1-2): 109-113. doi: 10.1080/00365513.2017.1419372

40. Романица А.И., Немченко У.М., Погодина А.В., Григорова Е.В., Белькова Н.Л., Воропаева Н.М., и др. Ассоциации клинических проявлений функциональных кишечных расстройств с характеристиками микробиоты толстой кишки у подростков: пилотное исследование. Acta biomedica scientifica. 2021; 6(6-2): 73-81. doi: 10.29413/ABS.2021-6.6-2.8

41. Немченко У.М., Григорова Е.В., Погодина А.В., Белькова Н.Л., Воропаева Н.М., Романица А.И., и др. Взаимосвязь состава микробиоты и функциональных расстройств кишечника у подростков с ожирением. Клиническая лабораторная диагностика. 2022; 67(2): 106-109. doi: 10.51620/0869-2084-2022-67-2-106-109

42. Kumbhare SV, Francis-Lyon PA, Kachru D, Uday T, Irudayanathan C, Muthukumar KM, et al. Digital therapeutics care utilizing genetic and gut microbiome signals for the management of functional gastrointestinal disorders: Results from a preliminary retrospective study. Front Microbiol. 2022; 13: 826916. doi: 10.3389/fmicb.2022.826916

43. Casén C, Vebø HC, Sekelja M, Hegge FT, Karlsson MK, Ciemniejewska E, et al. Deviations in human gut microbiota: A novel diagnostic test for determining dysbiosis in patients with IBS or IBD. Aliment Pharmacol Ther. 2015; 42(1): 71-83. doi: 10.1111/apt.13236

44. Falony G, Joossens M, Vieira-Silva S, Wang J, Darzi Y, Faust K, et al. Population-level analysis of gut microbiome variation. Science. 2016; 352(6285): 560-564. doi: 10.1126/science.aad3503

45. Takeshita K, Mizuno S, Mikami Y, Sujino T, Saigusa K, Matsuoka K, et al. A single species of Clostridium subcluster XIVa decreased in ulcerative colitis patients. Inflamm Bowel Dis. 2016; 22(12): 2802-2810. doi: 10.1097/MIB.0000000000000972

46. Jin M, Kalainy S, Baskota N, Chiang D, Deehan EC, McDougall C, et al. Faecal microbiota from patients with cirrhosis has a low capacity to ferment non-digestible carbohydrates into short-chain fatty acids. Liver Int. 2019; 39(8): 1437-1447. doi: 10.1111/liv.14106

47. Bui TPN, Troise AD, Nijsse B, Roviello GN, Fogliano V, de Vos WM. Intestinimonas-like bacteria are important butyrate producers that utilize Nε-fructosyllysine and lysine in formula-fed infants and adults. J Funct Foods. 2020; 70: 103974. doi: 10.1016/j.jff.2020.103974

48. Luu M, Riester Z, Baldrich A, Reichardt N, Yuille S, Busetti A, et al. Microbial short-chain fatty acids modulate CD8+ T cell responses and improve adoptive immunotherapy for cancer. Nat Commun. 2021; 12(1): 4077. doi: 10.1038/s41467-021-24331-1

49. Tan J, McKenzie C, Potamitis M, Thorburn AN, Mackay CR, Macia L. The role of short-chain fatty acids in health and disease. Adv Immunol. 2014; 121: 91-119. doi: 10.1016/B978-0-12-800100-4.00003-9

50. McFarland LV, Goh S. Are probiotics and prebiotics effective in the prevention of travellers’ diarrhea: A systematic review and meta-analysis. Travel Med Infect Dis. 2019; 27: 11-19. doi: 10.1016/j.tmaid.2018.09.007

51. Lai HH, Chiu CH, Kong MS, Chang CJ, Chen CC. Probiotic Lactobacillus casei: Effective for managing childhood diarrhea by altering gut microbiota and attenuating fecal inflammatory markers. Nutrients. 2019; 11(5): 1150. doi: 10.3390/nu11051150

52. Yang B, Yue Y, Chen Y, Ding M, Li B, Wang L, et al. Lactobacillus plantarum CCFM1143 alleviates chronic diarrhea via inflammation regulation and gut microbiota modulation: A double-blind, randomized, placebo-controlled study. Front Immunol. 2021; 12: 746585. doi: 10.3389/fimmu.2021.746585

53. Singh SB, Lin HC. Hydrogen sulfide in physiology and diseases of the digestive tract. Microorganisms. 2015; 3(4): 866-889. doi: 10.3390/microorganisms3040866

54. Kushkevych I, Dordević D, Kollar P, Vítězová M, Drago L. Hydrogen sulfide as a toxic product in the small-large intestine axis and its role in IBD development. J Clin Med. 2019; 8(7): 1054. doi: 10.3390/jcm8071054

55. Cruz-Aguliar RM, Wantia N, Clavel T, Vehreschild MJGT, Buch T, Bajbouj M, et al. An open-labeled study on fecal microbiota transfer in irritable bowel syndrome patients reveals improvement in abdominal pain associated with the relative abundance of Akkermansia muciniphila. Digestion. 2019; 100(2): 127-138. doi: 10.1159/000494252

56. Dahiya DK, Renuka A, Puniya M, Shandilya UK, Dhewa T, Kumar N, et al. Gut microbiota modulation and its relationship with obesity using prebiotic fibers and probiotics: A review. Front Microbiol. 2017; 8: 563. doi: 10.3389/fmicb.2017.00563

57. Lyra A, Rinttilä T, Nikkilä J, Krogius-Kurikka L, Kajander K, Malinen E, et al. Diarrhoea-predominant irritable bowel syndrome distinguishable by 16S rRNA gene phylotype quantification. World J Gastroenterol. 2009; 15(47): 5936-5945. doi: 10.3748/wjg.15.5936

58. Lee SH, You HS, Kang HG, Kang SS, Hyun SH. Association between altered blood parameters and gut microbiota after synbiotic intake in healthy, elderly Korean women. Nutrients. 2020; 12(10): 3112. doi: 10.3390/nu12103112

59. Rigsbee L, Agans R, Shankar V, Kenche H, Khamis HJ, Michail S, et al. Quantitative profiling of gut microbiota of children with diarrhea-predominant irritable bowel syndrome. Am J Gastroenterol. 2012; 107(11): 1740-51. doi: 10.1038/ajg.2012.287

60. Belkova NL, Nemchenko UM, Pogodina AV, Feranchuk SI, Romanitsa AI, Novikova EA, et al. Composition and structure of gut microbiome in adolescents with obesity and different breastfeeding duration. Bull Exp Biol Med. 2019; 167(6): 759-762. doi: 10.1007/s10517-019-04617-7