Микробиота кишечника - новое звено в патогенезе остеоартрита (обзор литературы)

Микробиота кишечника - новое звено в патогенезе остеоартрита (обзор литературы)

Автор: Корнева Ю.С., Борисенко М.В., Деев Р.В.

Журнал: Сибирский журнал клинической и экспериментальной медицины @cardiotomsk

Рубрика: Обзоры и лекции

Статья в выпуске: 1 т.39, 2024 года.

Бесплатный доступ

Кишечная микробиота (КМБ) может опосредованно на системном уровне влиять на протекание остеартрита (ОА) за счет стимуляции хронической неспецифической воспалительной реакции в синовиальной оболочке и субхондральной кости. Ее причиной является повышение количества циркулирующих липополисахаридов (ЛПС) бактериальной стенки. КМБ может также провоцировать развитие метаболического синдрома, что связывает две необходимые составляющие патогенеза ОА. Результатом прямого воздействия КМБ является формирование синдрома повышенной кишечной проницаемости (leaky gut syndrome) с активацией ЛПС бактериальной стенки и слабовыраженного воспаления, провоцирующего выработку провоспалительных цитокинов. Их воздействие активирует синовиоциты и хондроциты с последующей продукцией IL-6 и IL-8, что способствует персистенции воспаления. Корреляционный анализ показал связь трех таксонов с поражением суставов ОА. Порядок Desulfovibrionales и род Ruminiclostridium 5 связан с ОА коленного сустава, семейство Methanobacteriaceae - как с ОА коленного сустава, так и ОА любой локализации. Появление и степень обсемененности родом Streptococcus коррелировали с выраженностью болевого синдрома. Метаболический синдром может как провоцировать развитие дисбактериоза, так и являться его следствием. Изменение состава микробиоты в виде преобладания рода Clostridium и вида Staphylococcus aureus при снижении разнообразия микроорганизмов ассоциировано с увеличением количества жировой ткани в организме, дислипидемией, инсулинорезистентностью с нарушениями углеводного обмена. Низкие уровни ЛПС в крови обнаруживаются у пациентов с ожирением даже при отсутствии явного очага инфекции из-за нарушений в КМБ, они подают сигналы на TLR-4, запуская системное воспаление. В исследованиях было показано положительное влияние назначения прои пребиотиков на течение ОА, что делает КМБ перспективной мишенью лечения и профилактики ОА.

Еще

Остеоартрит, дисбактериоз, метаболический синдром, кишечная микробиота

Короткий адрес: https://sciup.org/149144793

IDR: 149144793   |   DOI: 10.29001/2073-8552-2024-39-1-38-43

Список литературы Микробиота кишечника - новое звено в патогенезе остеоартрита (обзор литературы)

  • Katz J.N., Arant K.R., Loeser R.F. Diagnosis and Treatment of Hip and Knee Osteoarthritis: A Review. JAMA. 2021;325(6):568-578. https://doi.org/10.1001/jama.2020.22171.
  • Vina E.R., Kwoh C.K. Epidemiology of osteoarthritis: literature update. Curr. Opin. Rheumatol. 2018;30(2):160-167. https://doi.org/10.1097/BOR.0000000000000479.
  • Glyn-Jones S., Palmer A.J., Agricola R., Price A.J., Vincent T.L., Weinans H. et al. Osteoarthritis. Lancet. 2015;386(9991):376-387. https://doi.org/10.1016/S0140-6736(14)60802-3.
  • Xia B., Di C., Zhang J., Hu S., Jin H., Tong P. Osteoarthritis pathogenesis: a review of molecular mechanisms. Calcif. Tissue Int. 2014;95(6):495- 505. https://doi.org/10.1007/s00223-014-9917-9.
  • Robinson W.H., Lepus C.M., Wang Q., Raghu H., Mao R., Lindstrom T.M. et al. Low-grade inflammation as a key mediator of the pathogenesis of osteoarthritis. Nat. Rev. Rheumatol. 2016;12(10):580-592. https://doi.org/10.1038/nrrheum.2016.136.
  • Scanzello C.R. Role of low-grade inflammation in osteoarthritis. Curr. Opin. Rheumatol. 2017;29(1):79-85. https://doi.org/10.1097/BOR.0000000000000353.
  • Huang Z., Chen J., Li B., Zeng B., Chou C.H., Zheng X. et al. Faecal microbiota transplantation from metabolically compromised human donors accelerates osteoarthritis in mice. Ann. Rheum. Dis. 2020;79(5):646- 656. https://doi.org/10.1136/annrheumdis-2019-216471.
  • Le Chatelier E., Nielsen T., Qin J., Prifti E., Hildebrand F., Falony G. et al. Richness of human gut microbiome correlates with metabolic markers. Nature. 2013;500(7464):541-546. https://doi.org/10.1038/nature12506.
  • Ghoshal S., Witta J., Zhong J., de Villiers W., Eckhardt E. Chylomicrons promote intestinal absorption of lipopolysaccharides. J. Lipid Res. 2009;50(1):90-97. https://doi.org/10.1194/jlr.M800156-JLR200.
  • Cani P.D., Neyrinck A.M., Fava F., Knauf C., Burcelin R.G., Tuohy K.M., et al. Selective increases of bifidobacteria in gut microflora improve highfat-diet-induced diabetes in mice through a mechanism associated with endotoxaemia. Diabetologia. 2007;50(11):2374-2383. https://doi.org/10.1007/s00125-007-0791-0.
  • Biver E., Berenbaum F., Valdes A.M., Araujo de Carvalho I., Bindels L.B., Brandi M.L. et al. Gut microbiota and osteoarthritis management: An expert consensus of the European society for clinical and economic aspects of osteoporosis, osteoarthritis and musculoskeletal diseases (ESCEO). Ageing Res. Rev. 2019;55:100946. https://doi.org/10.1016/j.arr.2019.100946.
  • Azamar-Llamas D., Hernández-Molina G., Ramos-Ávalos B., Furuzawa-Carballeda J. Adipokine contribution to the pathogenesis of osteoarthritis. Mediators Inflamm. 2017;2017:5468023. https://doi.org/10.1155/2017/5468023.
  • Xie C., Chen Q. Adipokines: new therapeutic target for osteoarthritis? Curr. Rheumatol. Rep. 2019;21(12):71. https://doi.org/10.1007/s11926-019-0868-z.
  • Mobasheri A., Matta C., Zákány R., Musumeci G. Chondrosenescence: definition, hallmarks and potential role in the pathogenesis of osteoarthritis. Maturitas. 2015;80(3):237-244. https://doi.org/10.1016/j.maturitas.2014.12.003.
  • O’Toole P.W., Jeffery I.B. Gut microbiota and aging. Science. 2015;350(6265):1214-1215. https://doi.org/10.1126/science.aac8469.
  • Hao X., Shang X., Liu J., Chi R., Zhang J., Xu T. The gut microbiota in osteoarthritis: where do we stand and what can we do? Arthritis Res. Ther. 2021;23(1):42. https://doi.org/10.1186/s13075-021-02427-9.
  • Ramires L.C., Santos G.S., Ramires R.P., da Fonseca L.F., Jeyaraman M., Muthu S. et al. The Association between gut microbiota and osteoarthritis: Does the disease begin in the gut? Int. J. Mol. Sci. 2022;23(3):1494. https://doi.org/10.3390/ijms23031494.
  • Chow Y.Y., Chin K.Y. The role of inflammation in the pathogenesis of osteoarthritis. Mediators Inflamm. 2020;2020:8293921. https://doi.org/10.1155/2020/8293921.
  • Huang Z., Kraus V.B. Does lipopolysaccharide-mediated inflammation have a role in OA? Nat. Rev. Rheumatol. 2016;12(2):123-129. https://doi.org/10.1038/nrrheum.2015.158.
  • Huang Z.Y., Stabler T., Pei F.X., Kraus V.B. Both systemic and local lipopolysaccharide (LPS) burden are associated with knee OA severity and inflammation. Osteoarthr. Cartil. 2016;24(10):1769-1775. https://doi.org/10.1016/j.joca.2016.05.008.
  • Guan Z., Jia J., Zhang C., Sun T., Zhang W., Yuan W. et al. Gut microbiome dysbiosis alleviates the progression of osteoarthritis in mice. Clin. Sci. (Lond.). 2020;134(23):3159-3174. https://doi.org/10.1042/CS20201224.
  • Mendez M.E., Murugesh D.K., Sebastian A., Hum N.R., McCloy S.A., Kuhn E.A. et al. Antibiotic treatment prior to injury improves post-traumatic osteoarthritis outcomes in mice. Int. J. Mol. Sci. 2020;21(17):6424. https://doi.org/10.3390/ijms21176424.
  • Yu X.H., Yang Y.Q., Cao R.R., Bo L., Lei S.F. The causal role of gut microbiota in development of osteoarthritis. Osteoarthr. Cartil. 2021;29(12):1741-1750. https://doi.org/10.1016/j.joca.2021.08.003.
  • Li M., Van Esch B.C.A.M., Wagenaar G.T.M., Garssen J., Folkerts G., Henricks P.A.J. Pro- and anti-inflammatory effects of short chain fatty acids on immune and endothelial cells. Eur. J. Pharmacol. 2018;831:52- 59. https://doi.org/10.1016/j.ejphar.2018.05.003.
  • Zhao Y., Chen B., Li S., Yang L., Zhu D., Wang Y. et al. Detection and characterization of bacterial nucleic acids in culture-negative synovial tissue and fluid samples from rheumatoid arthritis or osteoarthritis patients. Sci. Rep. 2018;8(1):14305. https://doi.org/10.1038/s41598-018-32675-w.
  • Collins K.H., Paul H.A., Reimer R.A., Seerattan R.A., Hart D.A., Herzog W. Relationship between inflammation, the gut microbiota, and metabolic osteoarthritis development: studies in a rat model. Osteoarthr. Cartil. 2015;23(11):1989-1998. https://doi.org/10.1016/j.joca.2015.03.014.
  • Huang Z., Chen J., Li B., Zeng B., Chou C.H., Zheng X. et al. Faecal microbiota transplantation from metabolically compromised human donors accelerates osteoarthritis in mice. Ann. Rheum. Dis. 2020;79(5):646- 656. https://doi.org/10.1136/annrheumdis-2019-216471.
  • Green M., Arora K., Prakash S. Microbial medicine: prebiotic and probiotic functional foods to target obesity and metabolic syndrome. Int. J. Mol. Sci. 2020;21(8):2890. https://doi.org/10.3390/ijms21082890.
  • Saltzman E.T., Thomsen M., Hall S., Vitetta L. Perna canaliculus and the Intestinal Microbiome. Mar. Drugs. 2017;15(7):207. https://doi.org/10.3390/md15070207.
  • Jhun J., Cho K.H., Lee D.H., Kwon J.Y., Woo J.S., Kim J. et al. Oral administration of Lactobacillus rhamnosus ameliorates the progression of osteoarthritis by inhibiting joint pain and inflammation. Cells. 2021;10(5):1057. https://doi.org/10.3390/cells10051057.
  • So J.-S., Kwon H.-K., Lee C.-G., Yi H.J., Park J.A., Lim S.Y. et al. Lactobacillus casei suppresses experimental arthritis by down-regulating T helper 1 effector functions. Mol. Immunol. 2008;45(9):2690-2699. https://doi.org/10.1016/j.molimm.2007.12.010.
  • Amdekar S., Singh V., Singh R., Sharma P., Keshav P., Kumar A. Lactobacillus casei reduces the inflammatory joint damage associated with collagen-induced arthritis (CIA) by reducing the pro-inflammatory cytokines. J. Clin. Immunol. 2011;31(2):147-154. https://doi.org/10.1007/s10875-010-9457-7.
  • Henrotin Y., Patrier S., Pralus A., Roche M., Nivoliez A. Protective actions of oral administration of Bifidobacterium longum CBi0703 in spontaneous osteoarthritis in dunkin hartley guinea pig model. Cartilage. 2021;13(2_suppl.):1204S-1213S. https://doi.org/10.1177/1947603519841674.
  • Holscher H.D. Dietary fiber and prebiotics and the gastrointestinal microbiota. Gut Microbes. 2017;8(2):172-184. https://doi.org/10.1080/19490976.2017.1290756.
  • Primec M., Klemenak M., Di Gioia D., Aloisio I., Bozzi Cionci N., Quagliariello A. et al. Clinical intervention using Bifidobacterium strains in celiac disease children reveals novel microbial modulators of TNF-α and short-chain fatty acids. Clin. Nutr. 2019;38(3):1373-1381. https://doi.org/10.1016/j.clnu.2018.06.931.
  • Li M., Van Esch B.C.A.M., Henricks P.A.J., et al. The anti-inflammatory effects of short chain fatty acids on lipopolysaccharide- or tumor necrosis factor α-stimulated endothelial cells via activation of GPR41/43 and inhibition of HDACs. Front. Pharmacol. 2018;9:533. https://doi.org/10.3389/fphar.2018.00533.
  • O-Sullivan I., Natarajan Anbazhagan A., Singh G., Ma K., Green S.J., Singhal M. et al. Lactobacillus acidophilus mitigates osteoarthritis-associated pain, cartilage disintegration and gut microbiota dysbiosis in an experimental murine OA model. Biomedicines. 2022;10(6):1298. https://doi.org/10.3390/biomedicines10061298.
  • Taye I., Bradbury J., Grace S., Avila C. Probiotics for pain of osteoarthritis; An N-of-1 trial of individual effects. Complement. Ther. Med. 2020;54:102548. https://doi.org/10.1016/j.ctim.2020.102548.
Еще
Статья обзорная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp