Микробиота кишечника: новый регулятор сердечно-сосудистой функции

Автор: Булгакова Светлана Викторовна, Захарова Наталья Олеговна, Романчук Петр Иванович

Журнал: Бюллетень науки и практики @bulletennauki

Рубрика: Медицинские науки

Статья в выпуске: 1 т.7, 2021 года.

Бесплатный доступ

В исследованиях Романчук Н. П. от изобретения в 2010 году (Способ производства зернового компонента для пищевого продукта быстрого приготовления и способ производства функционального пищевого продукта быстрого приготовления. Патент РФ на изобретение №2423873, заключающийся в повышении профилактического воздействия на организм человека за счет введения жизненно важных пищевых веществ в функциональный пищевой продукт для подавления свободнорадикальной активности, инвазивной детоксикации организма человека, оптимизации нейрогенной регуляции сосудистого тонуса при артериальной гипертонии и восстановления репродуктивных функций у лиц мужского и женского пола путем оптимизации качественной структуры компонентов продукта), по настоящее время (https://doi.org/10.33619/2414-2948/58/14) показано, что новая управляемая здоровая биомикробиота и персонализированное функциональное и сбалансированное питание «мозга и микробиоты» - это долговременная медицинская программа пациента, которая позволяет комбинированному применению питательной эпигенетики и фармэпигенетики, а главное проведению профилактики полипрагмазии. Главный двигатель долголетия человека - это, когда микробиологическая память остается стабильной, а рацион функционального (здорового) диетического питания и структура здоровой биомикробиоты - функционируют почти неизменными. Микробиом человека представляет собой совокупность всех микробов, населяющих организм. Микробиом кишечника человека - уникальная совокупность микроорганизмов, влияющих на целый ряд важных процессов: от метаболических и иммунных до когнитивных, а отклонение его состава от нормы приводит к развитию разнообразных патологических состояний. Вредные изменения в составе или количестве кишечных бактерий, обычно называемые дисбактериозом кишечника, были связаны с развитием и прогрессированием многочисленных заболеваний, включая сердечно-сосудистые (ССЗ). Было показано, что большинство факторов риска ССЗ, в том числе старение, ожирение, определенные режимы питания и малоподвижный образ жизни, вызывают дисбактериоз кишечника. Дисбактериоз связан с воспалением кишечника и снижением целостности кишечного барьера, что, в свою очередь, увеличивает уровни циркулирующих структурных компонентов бактерий и микробных метаболитов, которые могут способствовать развитию ССЗ. Целью настоящего обзора является обобщение имеющихся данных о роли микробиома кишечника в регуляции функции сердечно-сосудистой системы и патологических процессов. Особое внимание уделяется изменениям микробиома, связанным с питанием, также клеточным механизмам, с помощью которых микробиом может изменять риск ССЗ.

Еще

Сердечно-сосудистая система, микробиота, кишечник, дисбактериоз, сердечно-сосудистые заболевания

Короткий адрес: https://sciup.org/14117926

IDR: 14117926   |   DOI: 10.33619/2414-2948/62/20

Список литературы Микробиота кишечника: новый регулятор сердечно-сосудистой функции

  • Battson M. L., Lee D. M., Weir T. L., Gentile C. L. The gut microbiota as a novel regulator of cardiovascular function and disease // The Journal of nutritional biochemistry. 2018. V. 56. P. 1-15. DOI: 10.1016/j.jnutbio.2017.12.010
  • Nicholson J. K., Holmes E., Kinross J., Burcelin R., Gibson G., Jia W., Pettersson S. Host-gut microbiota metabolic interactions // Science. 2012. V. 336. №6086. P. 1262-1267. DOI: 10.1126/science.1223813
  • Булгакова С. В., Романчук Н. П. Иммунный гомеостаз: новая роль микро- и макроэлементов, здоровой микробиоты // Бюллетень науки и практики. 2020. Т. 6. №10. С. 206-233. DOI: 10.33619/2414-2948/59/22
  • Fritz J. V., Desai M. S., Shah P., Schneider J. G., Wilmes P. From meta-omics to causality: experimental models for human Microbiome research // Microbiome. 2013. V. 1. №1. P. 14. DOI: 10.1186/2049-2618-1-14
  • Turnbaugh P. J., Ley R. E., Hamady M., Fraser-Liggett C. M., Knight R., Gordon J. I. The human microbiome project // Nature. 2007. V. 449. №7164. P. 804-810. DOI: 10.1038/nature06244
  • Proctor L. M. The human microbiome project in 2011 and beyond // Cell host & microbe. 2011. V. 10. №4. P. 287-291.
  • DOI: 10.1016/j.chom.2011.10.001
  • Gevers D., Knight R., Petrosino J. F., Huang K., McGuire A. L., Birren B. W.,.. Huttenhower C. The Human Microbiome Project: a community resource for the healthy human microbiome // PLoS Biol. 2012. V. 10. №8. P. e1001377.
  • DOI: 10.1371/journal.pbio.1001377
  • Lozupone C. A., Stombaugh J. I., Gordon J. I., Jansson J. K., Knight R. Diversity, stability and resilience of the human gut microbiota // Nature. 2012. V. 489. №7415. P. 220-230.
  • DOI: 10.1038/nature11550
  • Petersen C., Round J. L. Defining dysbiosis and its influence on host immunity and disease // Cellular microbiology. 2014. V. 16. №7. P. 1024-1033.
  • DOI: 10.1111/cmi.12308
  • Ley R. E., Bäckhed F., Turnbaugh P., Lozupone C. A., Knight R. D., Gordon J. I. Obesity alters gut microbial ecology // Proceedings of the national academy of sciences. 2005. V. 102. №31. P. 11070-11075.
  • DOI: 10.1073/pnas.0504978102
  • Bäckhed F., Ding H., Wang T., Hooper L. V., Koh G. Y., Nagy A.,.. Gordon J. I. The gut microbiota as an environmental factor that regulates fat storage // Proceedings of the national academy of sciences. 2004. V. 101. №44. P. 15718-15723.
  • DOI: 10.1073/pnas.0407076101
  • Ridaura V. K., Faith J. J., Rey F. E., Cheng J., Duncan A. E., Kau A. L.,.. Gordon J. I. Gut microbiota from twins discordant for obesity modulate metabolism in mice // Science. 2013. V. 341. №6150.
  • DOI: 10.1126/science.1241214
  • Cani P. D., Bibiloni R., Knauf C., Waget A., Neyrinck A. M., Delzenne N. M., Burcelin R. Changes in gut microbiota control metabolic endotoxemia-induced inflammation in high-fat diet-induced obesity and Diabetes in mice // Diabetes. 2008. V. 57. №6. P. 1470-1481.
  • DOI: 10.2337/db07-1403
  • Zhu W., Gregory J. C., Org E., Buffa J. A., Gupta N., Wang Z.,.. Hazen S. L. Gut microbial metabolite TMAO enhances platelet hyperreactivity and thrombosis risk // Cell. 2016. V. 165. №1. P. 111-124.
  • DOI: 10.1016/j.cell.2016.02.011
  • Charbonneau M. R., Blanton L. V., Di Giulio D. B., Relman D. A., Lebrilla C. B., Mills D. A., Gordon J. I. A microbial perspective of human developmental biology // Nature. 2016. V. 535. №7610. P. 48-55.
  • DOI: 10.1038/nature18845
  • Li H., Qi Y., Jasper H. Preventing age-related decline of gut compartmentalization limits microbiota dysbiosis and extends lifespan // Cell host & microbe. 2016. V. 19. №2. P. 240-253.
  • DOI: 10.1016/j.chom.2016.01.008
  • Odamaki T., Kato K., Sugahara H., Hashikura N., Takahashi S., Xiao J. Z.,.. Osawa R. Age-related changes in gut microbiota composition from newborn to centenarian: a cross-sectional study // BMC microbiology. 2016. V. 16. №1. P. 1-12.
  • DOI: 10.1186/s12866-016-0708-5
  • O'Connor E. M., O'Herlihy E. A., O'Toole P. W. Gut microbiota in older subjects: variation, health consequences and dietary intervention prospects // Proceedings of the Nutrition Society. 2014. V. 73. №4. P. 441-451.
  • DOI: 10.1017/s0029665114000597
  • Falony G., Joossens M., Vieira-Silva S., Wang J., Darzi Y., Faust K.,.. Raes J. Population-level analysis of gut microbiome variation // Science. 2016. V. 352. №6285. P. 560-564.
  • DOI: 10.1126/science.aad3503
  • Jeffery I. B., Lynch D. B., O'toole P. W. Composition and temporal stability of the gut microbiota in older persons // The ISME journal. 2016. V. 10. №1. P. 170-182.
  • DOI: 10.1038/ismej.2015.88
  • Thevaranjan N., Puchta A., Schulz C., Naidoo A., Szamosi J. C., Verschoor C. P.,.. Bowdish D. M. Age-associated microbial dysbiosis promotes intestinal permeability, systemic inflammation, and macrophage dysfunction // Cell host & microbe. 2017. V. 21. №4. P. 455-466. e4.
  • DOI: 10.1016/j.chom.2017.03.002
  • Denou E., Marcinko K., Surette M. G., Steinberg G. R., Schertzer J. D. High-intensity exercise training increases the diversity and metabolic capacity of the mouse distal gut microbiota during diet-induced obesity // American Journal of Physiology-Endocrinology and Metabolism. 2016. V. 310. №11. P. E982-E993.
  • DOI: 10.1152/ajpendo.00537.2015
  • Bressa C., Bailén-Andrino M., Pérez-Santiago J., González-Soltero R., Pérez M., Montalvo-Lominchar M. G.,.. Larrosa M. Differences in gut microbiota profile between women with active lifestyle and sedentary women // PLoS One. 2017. V. 12. №2. P. e0171352.
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0171352
  • Estaki M., Pither J., Baumeister P., Little J. P., Gill S. K., Ghosh S.,.. Gibson D. L. Cardiorespiratory fitness as a predictor of intestinal microbial diversity and distinct metagenomic functions // Microbiome. 2016. V. 4. №1. P. 42.
  • DOI: 10.1186/s40168-016-0189-7
  • Clarke S. F., Murphy E. F., O'Sullivan O., Lucey A. J., Humphreys M., Hogan A.,.. Cotter P. D. Exercise and associated dietary extremes impact on Gut microbial diversity // Gut. 2014. V. 63. №12. P. 1913-1920.
  • DOI: 10.1136/gutjnl-2013-306541
  • Campbell S. C., Wisniewski P. J., Noji M., McGuinness L. R., Häggblom M. M., Lightfoot S. A.,.. Kerkhof L. J. The effect of diet and exercise on intestinal integrity and microbial diversity in mice // PloS one. 2016. V. 11. №3. P. e0150502.
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0150502
  • Welly R. J., Liu T. W., Zidon T. M., Rowles III J. L., Park Y. M., Smith T. N.,.. Vieira-Potter V. J. Comparison of diet vs. exercise on metabolic function & gut microbiota in obese rats // Medicine and science in sports and exercise. 2016. V. 48. №9. P. 1688.
  • DOI: 10.1249/MSS.0000000000000964
  • Zhang C., Li S., Yang L., Huang P., Li W., Wang S.,.. Zhao L. Structural modulation of gut microbiota in life-long calorie-restricted mice // Nature communications. 2013. V. 4. №1. P. 1-10.
  • DOI: 10.1038/ncomms3163
  • Zhang C., Zhang M., Pang X., Zhao Y., Wang L., Zhao L.Structural resilience of the gut microbiota in adult mice under high-fat dietary perturbations // The ISME journal. 2012. V. 6. №10. P. 1848-1857.
  • DOI: 10.1038/ismej.2012.27
  • Chen Y. M., Wei L., Chiu Y. S., Hsu Y. J., Tsai T. Y., Wang M. F., Huang C. C. Lactobacillus plantarum TWK10 supplementation improves exercise performance and increases muscle mass in mice // Nutrients. 2016. V. 8. №4. P. 205.
  • DOI: 10.3390/nu8040205
  • Turnbaugh P. J., Hamady M., Yatsunenko T., Cantarel B. L., Duncan A., Ley R. E.,.. Gordon J. I. A core gut microbiome in obese and lean twins // Nature. 2009. V. 457. №7228. P. 480-484.
  • DOI: 10.1038/nature07540
  • Musso G., Gambino R., Cassader M. Obesity, diabetes, and gut microbiota: the hygiene hypothesis expanded? // Diabetes care. 2010. V. 33. №10. P. 2277-2284.
  • DOI: 10.2337/dc10-0556
  • Walters W. A., Xu Z., Knight R. Meta-analyses of human gut microbes associated with obesity and IBD // FEBS letters. 2014. V. 588. №22. P. 4223-4233.
  • DOI: 10.1016/j.febslet.2014.09.039
  • Finucane M. M., Sharpton T. J., Laurent T. J., Pollard K. S. A taxonomic signature of obesity in the microbiome? Getting to the guts of the matter // PloS one. 2014. V. 9. №1. P. e84689.
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0084689
  • Ravussin Y., Koren O., Spor A., LeDuc C., Gutman R., Stombaugh J.,.. Leibel R. L. Responses of gut microbiota to diet composition and weight loss in lean and obese mice // Obesity. 2012. V. 20. №4. P. 738-747.
  • DOI: 10.1038/oby.2011.111
  • Carmody R. N. et al. Diet dominates host genotype in shaping the murine gut microbiota // Cell host & microbe. 2015. V. 17. №1. P. 72-84.
  • DOI: 10.1016/j.chom.2014.11.010
  • David L. A., Maurice C. F., Carmody R. N., Gootenberg D. B., Button J. E., Wolfe B. E.,.. Turnbaugh P. J. Diet rapidly and reproducibly alters the human gut microbiome // Nature. 2014. V. 505. №7484. P. 559-563.
  • DOI: 10.1038/nature12820
  • Tyakht A. V., Kostryukova E. S., Popenko A. S., Belenikin M. S., Pavlenko A. V., Larin A. K.,.. Govorun V. M. Human gut microbiota community structures in urban and rural populations in Russia // Nature communications. 2013. V. 4. №1. P. 1-9.
  • DOI: 10.1038/ncomms3469
  • Dominika Ś., Arjan N., Karyn R. P., Henryk K. The study on the impact of glycated pea proteins on human intestinal bacteria // International journal of food microbiology. 2011. V. 145. №1. P. 267-272.
  • DOI: 10.1016/j.ijfoodmicro.2011.01.002
  • Koeth R. A., Wang Z., Levison B. S., Buffa J. A., Org E., Sheehy B. T.,.. Hazen S. L. Intestinal microbiota metabolism of L-carnitine, a nutrient in red meat, promotes atherosclerosis // Nature medicine. 2013. V. 19. №5. P. 576-585.
  • DOI: 10.1038/nm.3145
  • Caesar R., Tremaroli V., Kovatcheva-Datchary P., Cani P. D., Bäckhed F. Crosstalk between gut microbiota and dietary lipids aggravates WAT inflammation through TLR signaling // Cell metabolism. 2015. V. 22. №4. P. 658-668.
  • DOI: 10.1016/j.cmet.2015.07.026
  • Graf D., Di Cagno R., Fåk F., Flint H. J., Nyman M., Saarela M., Watzl B. Contribution of diet to the composition of the human gut microbiota // Microbial ecology in health and disease. 2015. V. 26. №1. P. 26164.
  • DOI: 10.3402/mehd.v26.26164
  • Sheflin, A. M., Borresen, E. C., Kirkwood, J. S., Boot, C. M., Whitney, A. K., Lu, S.,.. & Weir, T. L. Dietary supplementation with rice bran or navy bean alters gut bacterial metabolism in colorectal cancer survivors // Molecular nutrition & food research. 2017. V. 61. №1. P. 1500905.
  • DOI: 10.1002/mnfr.201500905
  • Ley R. E., Hamady M., Lozupone C., Turnbaugh P. J., Ramey R. R., Bircher J. S.,.. Gordon J. I. Evolution of mammals and their gut microbes // Science. 2008. V. 320. №5883. P. 1647-1651.
  • DOI: 10.1126/science.1155725
  • De Filippis F., Pellegrini N., Vannini L., Jeffery I. B., La Storia A., Laghi L.,.. Ercolini D. High-level adherence to a Mediterranean diet beneficially impacts the Gut microbiota and associated metabolome // Gut. 2016. V. 65. №11. P. 1812-1821.
  • DOI: 10.1136/gutjnl-2015-309957
  • Turnbaugh P. J. Microbes and diet-induced obesity: fast, cheap, and out of control // Cell host & microbe. 2017. V. 21. №3. P. 278-281.
  • DOI: 10.1016/j.chom.2017.02.021
  • Булгакова С. В., Овчинникова Е. А, Захарова Н. О., Тренева Е. В. Состояние микроциркуляторного русла при сочетанном течении ишемической болезни сердца и хронической обструктивной болезни легких у пациентов старческого возраста // Современные проблемы здравоохранения и медицинской статистики 2020. №1. C. 1-16.
  • DOI: 10.24411/2312-2935-2020-00001
  • Koren O., Spor A., Felin J., Fåk F., Stombaugh J., Tremaroli V.,.. Bäckhed F. Human oral, gut, and plaque microbiota in patients with atherosclerosis // Proceedings of the National Academy of Sciences. 2011. V. 108. №Supplement 1. P. 4592-4598.
  • DOI: 10.1073/pnas.1011383107
  • Ziganshina E. E., Sharifullina D. M., Lozhkin A. P., Khayrullin R. N., Ignatyev I. M., Ziganshin A. M. Bacterial communities associated with atherosclerotic plaques from Russian individuals with atherosclerosis // PLoS One. 2016. V. 11. №10. P. e0164836.
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0164836
  • Lanter B. B., Sauer K., Davies D. G. Bacteria present in carotid arterial plaques are found as biofilm deposits which may contribute to enhanced risk of plaque rupture // MBio. 2014. V. 5. №3.
  • DOI: 10.1128/mBio.01206-14
  • Kasahara K., Tanoue T., Yamashita T., Yodoi K., Matsumoto T., Emoto T.,.. Hirata K. I. Commensal bacteria at the crossroad between cholesterol homeostasis and chronic inflammation in atherosclerosis // Journal of lipid research. 2017. V. 58. №3. P. 519-528.
  • DOI: 10.1194/jlr.M072165
  • Stepankova R., Tonar Z., Bartova J., Nedorost L., Rossman P., Poledne R.,.. Tlaskalova-Hogenova H. Absence of microbiota (germ-free conditions) accelerates the atherosclerosis in ApoE-deficient mice fed standard low cholesterol diet // Journal of atherosclerosis and thrombosis. 2010. V. 17. №8. P. 796-804.
  • DOI: 10.5551/jat.3285
  • Wright S. D., Burton C., Hernandez M., Hassing H., Montenegro J., Mundt S.,.. Chao Y. S. Infectious agents are not necessary for murine atherogenesis // The Journal of experimental medicine. 2000. V. 191. №8. P. 1437-1442.
  • DOI: 10.1084/jem.191.8.1437
  • Li J., Lin S., Vanhoutte P. M., Woo C. W., Xu A. Akkermansia muciniphila protects against atherosclerosis by preventing metabolic endotoxemia-induced inflammation in Apoe-/- mice // Circulation. 2016. V. 133. №24. P. 2434-2446.
  • DOI: 10.1161/CIRCULATIONAHA.115.019645
  • Honour J. The possible involvement of intestinal bacteria in steroidal hypertension // Endocrinology. 1982. V. 110. №1. P. 285-287.
  • DOI: 10.1210/endo-110-1-285
  • Yang T., Santisteban M. M., Rodriguez V., Li E., Ahmari N., Carvajal J. M.,.. Mohamadzadeh M. Gut dysbiosis is linked to Hypertension // Hypertension. 2015. V. 65. №6. P. 1331-1340.
  • DOI: 10.1161/HYPERTENSIONAHA.115.05315
  • Santisteban, M. M., Qi, Y., Zubcevic, J., Kim, S., Yang, T., Shenoy, V.,.. & Raizada, M. K. Hypertension-linked pathophysiological alterations in the gut // Circulation research. 2017. V. 120. №2. P. 312-323.
  • DOI: 10.1161/CIRCRESAHA.116.309006
  • Karbach S. H., Schönfelder T., Brandão I., Wilms E., Hörmann N., Jäckel S.,.. Wenzel P. Gut microbiota promote angiotensin II-induced arterial hypertension and vascular dysfunction // Journal of the American Heart Association. 2016. V. 5. №9. P. e003698.
  • DOI: 10.1161/JAHA.116.003698
  • Wilck N., Matus M. G., Kearney S. M., Olesen S. W., Forslund K., Bartolomaeus H.,.. Müller D. N. Salt-responsive gut commensal modulates TH 17 axis and disease // Nature. 2017. V. 551. №7682. P. 585-589.
  • DOI: 10.1038/nature24628
  • Durgan D. J., Ganesh B. P., Cope J. L., Ajami N. J., Phillips S. C., Petrosino J. F.,.. Bryan Jr, R. M. Role of the gut microbiome in obstructive sleep apnea-induced Hypertension // Hypertension. 2016. V. 67. №2. P. 469-474.
  • DOI: 10.1161/HYPERTENSIONAHA.115.06672
  • Mell B., Jala V. R., Mathew A. V., Byun J., Waghulde H., Zhang Y.,.. Joe B. Evidence for a link between gut microbiota and hypertension in the Dahl rat // Physiological genomics. 2015. V. 47. №6. P. 187-197.
  • DOI: 10.1152/physiolgenomics.00136.2014
  • Yi P., Pang J., Alexander J. S., Rivera C. The endotoxin/toll-like receptor-4 axis mediates gut microvascular dysfunction associated with post-prandial lipidemia // BMC physiology. 2013. V. 13. №1. P. 1-10.
  • DOI: 10.1186/1472-6793-13-12
  • Vikram A., Kim Y. R., Kumar S., Li Q., Kassan M., Jacobs J. S., Irani K. Vascular microRNA-204 is remotely governed by the microbiome and impairs endothelium-dependent vasorelaxation by downregulating Sirtuin1 // Nature communications. 2016. V. 7. P. 12565.
  • DOI: 10.1038/ncomms12565
  • Захарова Н. О., Булгакова С. В., Тренева Е. В., Николаева А. В., Романчук П. И., Нестеренко С. А. Особенности определения и прогностическое значение скорости клубочковой фильтрации у лиц старших возрастных групп с сердечно-сосудистой патологией // Клиническая лабораторная диагностика. 2020. №65 (2). С. 77-83.
  • DOI: 10.18821/0869-2084-2020-65-2-77-83
  • Золотовская И. А, Давыдкин И. Л, Повереннова И. Е, Романчук Н. П. Влияние антикоагулянтной терапии на параметры артериальной жесткости и эндотелиальной дисфункции у больных с фибрилляцией предсердий, перенесших кардиоэмболический инсульт // Неврология, нейропсихиатрия, психосоматика. 2016. №8 (4). С. 25-31.
  • DOI: 10.14412/2074-2711-2016-4-25-31
  • Пятин В. Ф., Колсанов А. В., Романчук Н. П., Романов Д. В., Давыдкин И. Л., Волобуев А. Н., Сиротко И. И., Булгакова С. В. Биоинформатика и искусственный интеллект: геронтологические и гериатрические компоненты медико-социального сопровождения к активному здоровому долголетию // Бюллетень науки и практики. 2020. Т. 6. №12. С. 155-175.
  • DOI: 10.33619/2414-2948/61/16
  • Романчук П. И., Романчук Н. П. Способ оценки возрастных изменений сердечно-сосудистой системы. Патент РФ на изобретение 2485886. 2012.
  • Романчук Н. П. Способ производства зернового компонента для пищевого продукта быстрого приготовления и способ производства функционального пищевого продукта быстрого приготовления. Патент РФ на изобретение №2423873. 2010.
  • Романчук Н. П. Здоровая микробиота и натуральное функциональное питание: гуморальный и клеточный иммунитет // Бюллетень науки и практики. 2020. Т. 6. №9. С. 127-166.
  • DOI: 10.33619/2414-2948/58/14
Еще
Статья обзорная