Современные представления о микробиоме и его роли в регуляции обменных процессов, сохранении здоровья и работоспособности

Современные представления о микробиоме и его роли в регуляции обменных процессов, сохранении здоровья и работоспособности

Автор: Никитюк Дмитрий Борисович, Позняковский Валерий Михайлович, Серба Елена Михайловна, Австриевских Александр Николаевич, Потороко Ирина Юрьевна

Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Пищевые и биотехнологии @vestnik-susu-food

Рубрика: Питание и здоровье

Статья в выпуске: 2 т.10, 2022 года.

Бесплатный доступ

Рассмотрены современные представления о роли микроорганизмов и их метаболитов в регуляции обменных процессов в организме человека. Дана характеристика микробного сообщества и филумов кишечника как факторов, определяющих здоровьесбережение и основные функции микробиоты в организме. Приведен анализ функционального потенциала представителей основных филогенетических линий кишечной микробиоты. Описаны важные свойствам микробиоты, среди которых: защитный биологический барьер в кишечнике и стимуляция иммунной системы. Способность облигатной микрофлоры образовывать на поверхности слизистой кишечника биопленку за счет муцина и экзополисахаридов, обеспечивает закрытие рецепторов для адгезии на эпителиоцитах и формирование среды, неблагоприятной для патогенных микроорганизмов за счет закисления кишечного содержимого и выделения бактериоцинов. Микробиота, как сложноорганизованная экосистема человека, способна эффективно к самообновлению и эффективной поддержке гуморального иммунитета и противовоспалительного статуса, что, в целом, направлено на сохранение здоровья и работоспособности человека. Представлен комплекс характеристик микробного консорциума (иммуннометаболических, токсономических, популяционных), являющихся критериями для оценки кишечной микрофлоры здорового человека и прогнозирующих риски возникновения заболеваний. Рассмотренный биохакинг из сферы консорциума кишечной микрофлоры может быть использован в качестве методических подходов при разработке биотехнологических форм, применимых в технологии специализированных продуктов с направленными функциональными свойствами. В этом направлении особое внимание уделяется вопросам раскрытия механизмов регуляции метаболизма с использованием пре-, про- и метабиотиков, поиску новых метафильтратов, ультрализатов, положительно влияющих на микрофлору кишечника, его экологию и иммунитет. Немаловажное значение отводится инновационным биотехнологическим решениям, направленным на сохранение используемых микроорганизмов и обеспечение их активности.

Еще

Микробиом, характеристика, свойства, функциональный потенциал, биотехнологические продукты, обмен веществ, коррекция нарушений

Короткий адрес: https://sciup.org/147237390

IDR: 147237390

Список литературы Современные представления о микробиоме и его роли в регуляции обменных процессов, сохранении здоровья и работоспособности

  • Микробиом кишечника: от эталона нормы к патологии / С.А. Шевелева, И.Б. Куваева, Н.Р. Ефимочкина и др. // Вопросы питания. 2020. Т. 89, № 4. С. 35-51.
  • Погожева А.В., Шевелева С.А., Маркова Ю.М. Роль пробиотиков в питании здорового и больного человека // Лечащий врач. 2017. № 5. С. 67.
  • Черешнев В.А., Позняковский В.М. Фактор питания и эволюционно-генетическое формирование кишечной микрофлоры: значение для сохранения иммунитета и здоровья // Индустрия питания. 2020. Т. 6, № 3. С. 5-16.
  • Микробиом и биохакинг: парадигма управления здоровьем / А.А. Вековцев, Е.М. Серба, Б. Бямбаа, В.М. Позняковский // Индустрия питания. 2021. Т. 6, № 2. С. 16-32.
  • Шендеров Б.А. Медицинская микробная экология и функциональное питание: в 3 т. Т. 1. Микрофлора человека и животных и ее функции. М.: Грантъ, 1998. С. 288.
  • Шендеров Б.А. Медицинская микробная экология и функциональное питание: в 3 т. Т. 3. Пробиотики и функциональное питание. М.: Грантъ, 1998. С. 287.
  • Systematic review of the effects of the intestinal microbiota on selected nutrients and non-nutrients / С. Shortt, О. Hasselwander, А. Meynier et al. // European journal of nutrition. 2018. Т. 57(1). Р. 25-49. DOI: 10.1007/s00394-017-1546-4
  • Методические рекомендации: МР 2.3.1.0253-21 «Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации». М., 2021. 72 с.
  • Ткач С.М., Дорофеева А.А. Соотношение основных филотипов кишечной микробиоты у больных сахарным диабетом 2 типа // Клшчна ендокринолопя та ендокринна хiрургiя. 2018. № 3 (63). С. 7-14.
  • Gut microbiota community characteristics and disease related microorganism pattern in a population of healthy Chinese people / W. Zhang, J. Li, S. Lu et al. // Scientific Reports. 2019. № 9. Р. 1594. DOI: 10.1038/s41598-018-36318-y
  • Попенко А.С. Биоинформационное исследование таксономического состава микробио-ты кишечника человека: дис. ... канд. биол. наук. М., 2014. 140 с.
  • Куваева И.Б., Ладодо К.С. Микроэкологические и иммунные нарушения у детей: диетическая коррекция. М.: Медицина, 1991. 240 с.
  • Microbiome responses to an uncontrolled short-term diet intervention in the frame of the citizen science project / N.S. Klimenko, A.V. Tyakht, A.S. Popenko et al. // Nutrients. 2018. № 10(5). Р. 576. DOI: 10.3390/nu10050576
  • Human gut microbiota community structures in urban and rural populations in Russia / A.V. Tyakht, E.S. Kostryukova, A.S. Popenko et al. // Nat Commun. 2013. № 4. Р. 2469.
  • The human microbiome in health and disease. Signa Vitae / D. Varda-Brkic, Т. Vesna , Lidija Z-S. et al. // Croatian International symposium on intensive 71 care medicine. Brijuni, Hrvatska. 2017. P.42-43.
  • Lloyd-Price J., Abu-Ali G., Huttenhower С. The healthy human microbiome // Genome medicine. 2016. № 8(1). Р. 51. DOI: 10.1186/s13073-016-0307-y
  • Xu Z., Knight R. Dietary effects on human gut microbiome diversity // British Journal of Nutrition. 2015. № 113(S1). Р. S1-S5. DOI: 10.1017/s0007114514004127
  • Амерханова А.М. Научно-производственная разработка новых препаратов-синбиотиков и клинико-лабораторная оценка их эффективности: дис. ... д-ра биол. наук. М., 2009. 248 с.
  • Максимова О.В. Оценка микробиоты кишечника у детей с аллергическими заболеваниями в зависимости от массы тела: дис. ... канд. биол. наук. М., 2015. 185 с.
  • Особенности формирования микрофлоры у детей раннего возраста и пути ее коррекции с помощью пробиотиков / О.В. Максимова, М.Л. Шуникова, Б.А. Ефимов и др. // Педиатрическая фармакология. 2011. Т. 8, № 2. C. 94-98.
  • Диагностика дисбактериоза кишечника по спектру фекальных аминокислот / О.В. Баг-рянцева, Л.И. Каламкарова, А.В. Рокутова и др. // Журнал микробиологии. 1999. № 4. С. 67-69.
  • Беляева Е.А. Микробиота кишечника коренного жителя Центрального федерального округа Российской Федерации как основа для создания региональных пробиотических препаратов: дис. ...канд. биол. наук. М., 2014. 256 с.
  • Core Human Microbiome as Viewed through 16S rRNA Sequence Clusters / S.M. Huse, Y. Ye, Y. Zhou et al.// PLOS ONE. 2012. № 7(6). Р. 34242. DOI: 10.1371/journal.pone.0034242
  • Beyond just bacteria: functional biomes in the gut ecosystem including virome, mycobiome, archaeome and helminthes / R. Vemuri, Е.М. Shankar, М. Chieppa et al. // Microorganisms. 2020. № 8(4). Р. 483. DOI: 10.3390/microorganisms8040483
  • Choice of bacterial DNA extraction method from fecal material influences community structure as evaluated by metagenomic analysis / А. Wesolowska-Andersen et al. // Microbiome. 2014. № 2 (1). Р. 19. DOI: 10.1186/2049-2618-2-19
  • Human Microbiome Project Consortium. Structure, function and diversity of the healthy human microbiome / С. Huttenhower, D. Gevers, R. Knight, et al. // Nature. 2012. № 486. Р. 207-214. DOI: 10.1038/nature11234
  • Beyond just bacteria: functional biomes in the gut ecosystem including virome, mycobiome, archaeome and helminthes / R. Vemuri, E.M. Shankar, M. Chieppa // Microorganisms. 2020. № 8 (4). Р. 483. DOI: 10.3390/microorganisms8040483
  • Human Microbiome Project Consortium. Structure, function and diversity of the healthy human microbiome / C. Huttenhower, D. Gevers, R. Knight // Nature. 2012. № 486. Р. 207-214. DOI: 10.1038/nature11234
  • Ситкин С.И., Вахитов Т.Я., Ткаченко Е.И. Микробиота кишечника при язвенном колите и целиакии // Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. 2017. № 1. С. 8-30.
  • Wexler A.G., Goodman A.L. An insider's perspective: Bacteroides as a window into the microbiome // Nat Microbiol. 2017. № 2. Р. 170.
  • Classification of domains and phyla - Hierarchical classification of prokaryotes (bacteria): Version 2.0. LPSN. Published. 2018.
  • Mariat D., Firmesse O., Levenez F. The Firmicutes/Bacteroidetes ratio of the human microbiota changes with age // BMC Microbiol. 2009. № 9(9). Р. 123. DOI: 10.1186/1471-2180-9-123
  • Ottman N., Smidt H., Belzer C. The function of our microbiota: who is out there and what do they do? // Frontiers in cellular and infection microbiology. 2012. № 2. Р. 104. DOI: 10.3389/fcimb.2012.00104
  • Venkatesh M. Dietary oil composition differentially modulates intestinal endotoxin transport and postprandial endotoxemia // Nutrition&Metabolism. 2013. № 10(6). DOI: 10.1186/1743-7075-10-6
  • Okada, Y. Anti-inflammatory effects of the genus Bifidobacterium on macrophages by modification of phospho-I kappaB and SOCS gene expression // Int. J. Exp. Pathol. 2009. № 90(2). Р. 131140. DOI: 10.1111/j.1365-2613.2008.00632.x
  • Ahern P.P., Maloy K.J. Understanding immune - microbiota interactions in the intestine // Immunology. 2019. № 159(1). Р. 4-14. DOI: 10.1111/imm.13150
  • Helmut Brade. Endotoxin in Health and Disease. (NY) Marcel Dekker Basel. 1999.
  • Куваева И.Б. Характеристика функционального состояния микроэкологической и иммунологической системы у детей в норме и при патологии. Теоретические и клинические аспекты науки о питании. М., 1985. Т. 4. С. 132-146.
  • Орлова Н.Г. Ферменты и иммунные белки желудочно-кишечного тракта у детей с различными клиническими проявлениями пищевой аллергии: дис. ... канд. мед. наук. М.,1986. 131 с.
  • Kuvaeva I.B., Orlova N.G., Borovik T.E. Microecology and local immune and nonspecific defensive proteins depending of different nutrition // Die Nahrung. 1987. № 31(5/6). Р. 457-463. DOI: 10.1002/food.19870310534
  • Role of the microbiome in human development / M.G. Dominguez-Bello, F. Godoy-Vitorino, R. Knight et al. // Gut. 2019. № 68 (6). Р. 1108-1114. DOI: 10.1136/gutjnl-2018-317503
  • Precision nutrition and the microbiome. Part I: Current state of the science / S. Mills, C. Stanton, J.A. Lane, G.J. Smith, R.P. Ross // Nutrients. 2019. № 11 (4). 923 p. DOI: 10.3390/nu11040923
  • Shenderov B.A. Gut indigenous microbiota and epigenetics // Microbial ecology in health and disease. 2012. № 23 (1). Р. 171-195. DOI: 10.3402/mehd.v23i0.17195
  • From dietary fiber to host physiology: short-chain fatty acids as key bacterial metabolites / A. Koh, F. De Vadder, P. Kovatcheva-Datchary et al. // Cell. 2016. № 165 (6). Р. 1332-1345. DOI: 10.1016/j.cell.2016.05.041
  • Systemic availability and metabolism of colonic-derived short-chain fatty acids in healthy subjects: a stable isotope study / E. Boets, SV Gomand, L. Deroover et al. // The Journal of physiology. 2017. № 595 (2). Р. 541-555. DOI: 10.1113/jp272613
  • Возрастная динамика продукции короткоцепочечных жирных кислот кишечной микро-биотой у пациентов, не имеющих гастроэнтерологических заболеваний / А.М. Затевалов, Е.П. Селькова, Н.В. Гудова, А.С. Оганесян // Альманах клинической медицины. 2018. Т. 46, № 2. С. 109-117.
  • Курмангулов А.А., Дороднева Е.Ф., Исакова Д.Н. Функциональная активность микро-биоты кишечника при метаболическом синдроме // Ожирение и метаболизм. 2016. Т. 13, № 1. С. 16-19.
  • Microbial regulation of organismal energy homeostasis / P.D. Cani, M. Van Hul, C. Lefort et al. // Nature metabolism. 2019. № 1 (1). Р. 34-46. DOI: 10.1038/s42255-018-0017-4
  • Биотехнологическая программа в форме БАД для поддержки индигенной микрофлоры кишечника / Б. Тохириён, А.А. Вековцев, О.Н. Булашко и др. // Вестник ЮУрГУ. Серия «Пищевые и биотехнологии». 2020. Т. 8, № 2. С. 65-73. DOI: 10.14529/food200208
  • Вековцев А.А., Никитюк Д.Б., Позняковский В.М. Новые масштабные биотехнологические проекты в метаболической коррекции дисфункциональных состояний и синдромов дезадаптации // Актуальные проблемы хранения и переработки сельскохозяйственного сырья: коллективная монография. СПб.: Лань, 2020. С. 18-26.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp