0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Лечение диабета бактериями

Генетически модифицированные бактерии вместо шприца с инсулином

При диабете первого типа бета-клетки поджелудочной железы утрачивают способность синтезировать гормон инсулин, запускающий поглощение и запасание глюкозы клетками мышц и печени. Авторы решили попытаться восстановить этот механизм с помощью сигнальной системы, используемой выстилающими кишечник эпителиальными клетками и населяющими его полезными бактериями.

Созданный учеными штамм непатогенной кишечной палочки синтезирует белок GLP-1 – глюкагоноподобный пептид, glucagon-like peptide-1. В организме здорового человека этот белок синтезируется клетками кишечника и, среди прочих эффектов, запускает продукцию инсулина в поджелудочной железе.

Авторы продемонстрировали, что в лабораторных условиях в присутствии глюкозы секретирующие GLP-1 бактерии (точки в нижней части снимка) запускают синтез инсулина в культуре клеток кишечника человека (вверху, выделены голубым). Механизмы, лежащие в основе этого феномена, пока не ясны.

Введение новых бактерий в диету мышей с искусственно вызванным диабетом за 80 дней снизило уровень глюкозы в крови животных до нормального, в то время как у животных контрольной группы, не употреблявших бактерий, этот показатель оставался повышенным.

По словам авторов, использование бактерий для лечения диабета имеет ряд преимуществ перед применением самого белка GLP-1. Бактерии синтезируют определенное количество белка, соответствующее ситуации в организме хозяина, что минимизирует необходимость самостоятельного мониторинга состояния организма.

Более того, синтез белка непосредственно в организме позволяет преодолеть трудности, связанные с применением белковых препаратов, дорогих в производстве и легко разрушающихся под действием пищеварительных соков (период полураспада активной формы GLP-1 – менее двух минут). Пробиотики же стоят совсем дешево, кроме того, при желании их можно размножать в составе закваски для йогурта.

На сегодняшний день еще непонятно, что именно происходит в кишечнике употребляющих новые пробиотики животных. Хотя животные выглядят совершенно нормально, крайне важно исключить возможность развития побочных эффектов, таких как избыточный синтез гормона или подавление нормального функционирования эпителиальных клеток кишечника.

Кроме бактерий для лечения диабета, группа Марча работает над созданием целого ряда целебных штаммов микроорганизмов, в том числе предназначенных для борьбы с кариесом, синтеза витаминов, лечения непереносимости лактозы и профилактики холеры.

Несмотря на первые успехи, авторы отмечают, что им еще предстоит ответить на несколько непростых вопросов. Необходимо выяснить, как долго модифицированные бактерии могут сохраняться в желудке и насколько опасны вмешательства в микрофлору кишечника. Кроме того, известно, что состав кишечной микрофлоры разных людей достаточно сильно варьирует, и на сегодняшний день неясно, каким образом это может повлиять на результаты бактериального лечения. Этот фактор может быть особенно критичен при подборе оптимальных индивидуальных доз лечебного йогурта.

Роль изменений микрофлоры кишечника в патогенезе сахарного диабета 2-го типа и ожирения. Возможные пути коррекции

По данным Всемирной федерации диабета распространенность сахарного диабета (СД) в 2010 году составит 285 млн, а к 2030 году — 438 млн, причем у 85–90% пациентов будет иметь место СД 2-го типа [1].

По данным Всемирной федерации диабета распространенность сахарного диабета (СД) в 2010 году составит 285 млн, а к 2030 году — 438 млн, причем у 85–90% пациентов будет иметь место СД 2-го типа [1].

В настоящее время известно, что в патогенезе СД 2-го типа важнейшую роль играет ожирение. Так, у пациентов с ожирением I степени риск развития нарушений углеводного обмена возрастает в 2–5 раз, с ожирением II степени — в 10 раз, а с ожирением III степени — в 30–40 раз [2].

Жировая ткань играет немаловажную роль в развитии системного воспаления, стимулируя синтез провоспалительных цитокинов: интерлейкина 6 (ИЛ-6), фактора некроза опухоли альфа (ФНО-альфа), ингибитора активатора плазминогена 1-го типа (ИАП-1) [3] и инсулинорезистентности (ИР) [4], которые являются факторами риска СД 2-го типа.

Развитие ожирения связано с нарушениями энергетического баланса организма, т. е. регуляции потребления, расхода и хранения энергии. Физиологические процессы, регулирующие вес, включающие периферические сигналы голода и насыщения, центральное интегрирование поступающей информации, комплексный ответ органов желудочно-кишечного тракта на прием пищи, являются предметом многих научных исследований [5, 6, 7, 8, 9].

В норме микрофлора кишечника представляет собой сбалансированную микроэкологическую систему, сложившуюся в процессе филогенетического развития человека. Биомасса микробов, заселяющих кишечник человека, составляет примерно 5% его общего веса. В 1 грамме содержимого слепой кишки обнаруживают около 2 млрд микробных клеток (более 500 видов) [10]. Жизненные формы представлены тремя доменами: эукариоты, археи и значительно преобладающие бактерии. Причем Bacteroidetes и Firmicutes составляют более 90% всех филотипов бактерий [11].

Читать еще:  Можно ли делать прививку от гриппа если пьешь антибиотики

Нормальная микрофлора важна для поддержания гомеостаза и взаимодействия организма с окружающей средой, она выполняет защитную, ферментативную, иммунизирующую, синтетическую, детоксикационную и другие функции.

Метаболическая активность кишечной микрофлоры облегчает извлечение энергии из потребляемой пищи и помогает запасать ее в жировой ткани человека для последующего использования. Индивидуальные различия в способности к поглощению энергии из питательных веществ объясняют то, что некоторые пациенты с ожирением не страдают перееданием. Ряд исследователей считает, что кишечная микрофлора каждого человека имеет свою метаболическую активность и определенные изменения ее состава могут служить предрасполагающим фактором к развитию ожирения [12].

В серии экспериментов проводилась пересадка кишечной флоры безмикробным мышам, выросшим в стерильной среде. В результате наблюдалось увеличение массы жировой ткани за две недели на 60% без каких-либо изменений в питании, что сопровождалось развитием ИР, гипертрофией адипоцитов, повышением уровней лептина и глюкозы в крови [13]. Было установлено, что кишечная микрофлора влияет на энергобаланс не только за счет эффективного извлечения энергии из питательных веществ, но и за счет воздействия на гены, регулирующие ее расход и запасание [14].

Еще в одном исследовании проводилась пересадка безмикробным мышам кишечной флоры от худых и от толстых мышей. Оказалось, что безмикробные мыши, которым пересадили кишечную флору от толстых мышей, набирают вес гораздо быстрее, чем те, кому пересадили флору от худых собратьев [15]. Полученные данные позволили предположить, что изменения микрофлоры кишечника могут играть роль в патогенезе ожирения и требуют дальнейшего изучения.

Как было указано выше, ожирение и ИР тесно связаны с хроническим системным воспалением [16], которое может быть вызвано нарушениями состава кишечной микрофлоры [17]. Бактериальные липополисахариды (ЛПС) являются триггерным фактором системного воспаления, способствуя продукции провоспалительных цитокинов: ИЛ-1, ИЛ-6, ФНО-альфа, ИАП-1. В экспериментах на мышах было показано, что диета с высоким содержанием жиров приводит к увеличению концентрации ЛПС в плазме крови вследствие дисбиоза кишечника (преобладания грамотрицательных микробов). Такая хроническая эндотоксемия способствует развитию метаболических нарушений, в том числе ожирения, ИР и СД [18]. Предполагают, что ЛПС через CD14-рецепторный аппарат влияют на чувствительность к инсулину, приводя к развитию этих расстройств [17]. Так, у пациентов с СД 2-го типа наблюдается более высокий уровень ЛПС, чем у пациентов без диабета [19].

И все-таки какие именно изменения кишечной микрофлоры происходят при ожирении? При анализе бактериального генома (микробиома) у мышей, страдающих наследственным ожирением, выявлено резкое снижение в кишечнике доли бактерий из группы Bacteroidetes по сравнению с обычными мышами, тогда как доля бактерий из группы Firmicutes, напротив, повышена [20]. Схожие изменения были выявлены и у людей: при обследовании 12 пациентов с ожирением обнаружено, что в их кишечнике меньше Bacteroidetes и больше Firmicutes по сравнению с контрольной группой худых людей. Затем пациентам была предписана низкокалорийная диета с ограничением жиров или углеводов, а исследователи в течение года следили за изменениями их кишечной флоры. Оказалось, что диета приводит к значительному снижению численности Firmicutes и росту численности Bacteroidetes, причем эти изменения коррелировали со степенью снижения массы тела [21].

Несмотря на то, что Bacteroidetes и Firmicutes являются доминирующими микроорганизмами в кишечном биоценозе, там также присутствуют метаногенные археи, среди которых преобладает Methanobrevibacter smithii. Эти выделяющие метан микроорганизмы повышают эффективность усвоения пищи микробным сообществом, поскольку они утилизируют водород и другие конечные продукты, образующиеся в результате ферментации полисахаридов. При двойной колонизации кишечника безмикробных мышей Methanobrevibacter smithii и Bacteroides thetaiotaomicron было установлено, что извлечение энергии из полисахаридов пищи более эффективно, чем при раздельной колонизации, и сопровождается увеличением массы жировой ткани [22].

Нормализация веса играет важную роль в лечении и профилактике СД 2-го типа. Очевидно, что изменение образа жизни и качества питания в сочетании с увеличением двигательной активности (т. е. создание энергетического дефицита) представляется основным способом коррекции ожирения [5]. И хотя роль микробиоценоза кишечника в регуляции энергетического обмена не до конца ясна, воздействие на кишечную микрофлору может способствовать коррекции ожирения и компенсации СД 2-го типа.

При применении антибиотиков у крыс с предрасположенностью к СД были выявлены различия в составе кишечной микрофлоры у животных с развившимся диабетом и без него: у крыс без диабета обнаружено более низкое содержание Bacteroidetes [23]. Исследователи предполагали, что изменения кишечной микрофлоры, вызванные приемом антибиотиков, приводят к снижению антигенной нагрузки и последующего воспаления, которое может способствовать деструкции бета-клеток поджелудочной железы.

Читать еще:  Нужно или нет делать прививку от гриппа

В качестве «удобрения» для микрофлоры кишечника могут быть использованы пребиотики: вещества, неперевариваемые ферментами желудочно-кишечного тракта, ферментируемые нормальной микрофлорой (бифидо- и лактобактериями) и избирательно стимулирующие ее рост и развитие. К таким пребиотическим субстанциям относятся фруктоолигосахариды: инулин и олигофруктоза [24]. В экспериментах на крысах, получающих стандартную диету [25] или с высоким содержанием жиров [26], добавление в рацион олигофруктозы способствовало уменьшению потребления и расхода энергии, предотвращало увеличение массы тела. Эти результаты противоречат ранее обнаруженным данным: неперевариваемые олигосахариды приводили к повышению веса у мышей с наследственным ожирением вследствие усиления поглощения энергии [15].

Однако применение инулина у здоровых людей снижало поглощение жиров и энергии [27]. Использование олигофруктозы у мышей, получавших диету с высоким содержанием жиров, способствовало селективному повышению содержания бифидобактерий в кишечнике и уменьшению эндотоксемии, а кроме того, оказывало положительный эффект на толерантность к глюкозе, глюкозоопосредованную секрецию инсулина и нормализовало воспалительный фон [28]. Применение пребиотического комплекса Эубикор у пациентов с СД 2-го типа легкой и средней степени тяжести продемонстрировало существенный гипогликемический эффект препарата: снижение уровня глюкозы крови натощак на 20–25% от исходного уровня по результатам шестинедельного курса лечения. Столь выраженная гипогликемическая активность обусловлена прежде всего уменьшением инсулинорезистентности и, вероятно, восстановлением чувствительности рецепторного аппарата клеток к действию инсулина, что подтверждалось снижением коэффициента HOMA-IR с 7,8 ± 0,8 до 5,6 ± 0,6 (р

А. А. Тишкина
Н. В. Ворохобина, доктор медицинских наук, профессор
А. Ю. Барановский, доктор медицинских наук, профессор

СПбМАПО, Санкт-Петербург

Микрофлора и диабет

Исследователи описали характерные для диабета изменения кишечной микрофлоры

Читать статьи по темам:

Читать также:

Ожирение, диабет и микрофлора

Американские биологи выделили 26 видов бактерий в микрофлоре человеческого кишечника, связанных с развитием ожирения и диабета второго типа, что поможет бороться с этими заболеваниями, регулируя численность таких микробов

Калотерапия без границ

Французские ученые предложили использовать пересадку кала для лечения и профилактики сахарного диабета.

Проглотите инсулиновый пластырь

Разработчики планируют использовать таблетки с нанопластырями для доставки других препаратов, которые разлагаются ферментами и кислотами желудка и кишечника.

Противодиабетический препарат защищает сердце

Препарат для лечения сахарного диабета 2 типа, относящийся к группе ингибиторов натрий-глюкозных котранспортеров, значительно снижает вероятность госпитализации и смерти от сердечной недостаточности

Поджелудочная железа для повседневного ношения

Ученые из Кембриджского университета разработали искусственную поджелудочную железу, которая может функционировать 12 недель подряд, обеспечивая пациентам с диабетом первого типа нормальное качество жизни.

Диабет и антибиотики

Антибиотики могут быть одним из движущих факторов в текущей глобальной эпидемии диабета второго типа, выяснили датские медики, изучившие историю болезни 170 тысяч диабетиков.

Электронное СМИ зарегистрировано 12.03.2009

Свидетельство о регистрации Эл № ФС 77-35618

Как кишечная микробиота влияет на гликемию при сахарном диабете

Совокупность бактерий, вирусов и грибков, которые живут в теле человека и на нем, вместе известны как микробиота (устаревшее — микрофлора), в последнее время рассматривается, как важный фактор в физиологии и заболеваниях человека. В частности, кишечник представляет собой биологическую нишу, в которой обитают разнообразные микробы, которые влияют почти на все аспекты биологии человека через их взаимодействие с хозяином; новые технологии раскрывают все больше подробностей во взаимодействии хозяина и микроба.

В подробном обзоре научных публикаций, который был опубликован в прошлом выпуске Frontiers in Endocrinology, исследователи объясняют, что выявлено несколько молекулярных механизмов, которые связаны с функциональными отношениями между микробитой и гликемическим контролем. Некоторые микроорганизмы могут участвовать в регуляции глюкозы в крови через:

  • Производство инкретина (экстракт слизистой кишечника). Инкретины помогают увеличить производство инсулина. Они обычно производятся в кишечнике в ответ на прием пищи. Было показано, что у людей с сахарным диабетом 2 типа более вероятно снижение выработки инкретина. Некоторые бактерии могут напрямую регулировать секрецию инкретина за счет производимых ими метаболическими соединений. Это значит, что опосредовано такая микробиота связана с гликемической регуляцией.
  • Производство жирных кислот короткой цепи. Наше питание обеспечивает микроорганизмы субстратом, которым они питаются (неперевариваемые пищевые волокна — клетчатка, пектин, инулин, лактулоза и т.п.). Это своеобразная стимуляция роста бактерий, причем употребление пребиотиков (неперевариваемых пищевых волокон) эффективнее, чем употребление продуктов с самими бактериями (пробиотики). Кишечные бактерии генерируют жирные кислоты короткой цепи, которые наш организм может использоваться в качестве субстрата. Интересно, что было показано, что эти молекулы важны для регуляции уровня глюкозы в крови.
  • Метаболизм желчных кислот: желчные кислоты — это соединения, вырабатываемые печенью, которые способствуют пищеварению и усвоению определенных питательных веществ. Хотя многие исследования все еще продолжаются и многие пробелы в знаниях остаются, следует отметить, что все больше фактов свидетельствует о том, что взаимодействия микробиота-желчные кислоты также играют роль в быстром улучшении гликемического контроля после бариатрической операции (операция по уменьшению размера желудка).
  • Регулирование жировой ткани. Жировая ткань все чаще рассматривается, как сложный орган, который влияет на множество физиологических процессов, в том числе и на регуляцию обмена глюкозы (например, чувствительности к инсулину). Интересно, что было показано, что определенные микроорганизмы могут регулировать уровень воспаления и влиять на функции жировой ткани.
Читать еще:  Лечение сахарного диабет 2 тип инсулином

Более того, недавние исследования также выявили другие подходящие пути для исследования, включая специфические воспалительные пути и эндоканнабиноид*-опосредованную регуляцию.

*Эндоканнабиноидная система — система в организме человека, в которой по требованию тела выделяется вещество эндоканнабиод, который выполняет роль нейротрансмиттера (вещество, которое проводит сигналы между нервными клетками или от нейронов к исполнительным клеткам -мышцам, клеткам желез и т.п.).
Эндоканнабиодная система влияет на ряд основных функций в организме, в т.ч.: аппетит, метаболизм, боль, сон, настроение, подвижность, температура, память и обучение, иммунитет, воспалительные процессы, нейронное развитие, нейропротекция, сердечно-сосудистая функция, пищеварение, репродукция.
Помимо поддержания основных функций, эндоканнабиноидная система также реагирует на болезни. Выявлено, что количество эндоканнабиодных рецепторов увеличивается при заболеваниях, связанных с болевым синдромом (прим. онкология, хроническая боль, артриты).

Диабет 1 типа

Неудивительно, что микробиота может играть роль в аутоиммунном заболевании, поскольку способность микроорганизмов влиять на иммунные процессы хорошо известна. Фактически, были выявлены связи между частотой диабета 1 типа и специфическими профилями микробиоты (соотношениями разных видов микроорганизмов).

Bacteroidetes phylum, семейство Bacteroidaceae и род Bacteroides чаще встречались у аутоантителпозитивных детей, чем у аутоантителнезависимых сверстников. Faecis roseburia faecis был более распространен у аутоантителнегативных детей, чем у аутоантителпозитивных детей, тогда как Clostridium perfringens был более распространен у детей с аутоиммунитетом бета-клеток, чем у детей без них. Род Bacteroides был связан с положительностью аутоантител.
У детей с более высоким числом аутоантител было меньше бактерий, которые производят короткоцепочечных жирных кислот, чем у контрольных детей. Авторы предполагают, что соотношение определенных бактериальных результатов с числом положительных аутоантител может указывать на роль дисбиоза в прогрессировании аутоиммунного процесса в сторону заболевания диабетом.

Однако эксперты также отмечают, что некоторые исследования противоречат друг другу. Это может быть отчасти связано с демографическими (географическими) различиями в исследовательских группах. Авторы недавнего обзора публикаций, в которых изучались полученные данные, предположили, что микробиота кишечника может быть более вовлечена в процесс перехода от начала аутоиммунитета к бета-клеткам до диабета 1 типа, чем в само заболевание.

Некоторые эксперты считают, что лучшее понимание микробиоты в том, что касается возникновения и прогрессирования диабета 1 типа, может выявить потенциальные стратегии профилактики и лечения.

Товары по теме

Диабет 2 типа

При диабете 2 типа установлено, что микробиота играет важную роль в регуляции сахара крови. Здесь задействованы ряд факторов в регуляции жировой ткани ( факторы ожирения, инсулинорезистентности, воспалений). Интересно, что некоторые лекарства против диабета 2 типа (например, метформин), как было показано, изменяют кишечную микробиоту. В настоящее время неясно, способствуют ли эти изменения терапевтическому эффекту.

Аналогично к 1 типу, эксперты считают, что лучшее понимание микробиоты поможет выявить потенциальные стратегии профилактики и лечения.

Как помочь своей микробиоте?

Есть несколько способов, как сбалансировать микробиоту и повысить количество полезных бактерий:

  • употребляйте продукты с пребиотиками и пробиотическими добавками;
  • не принимайте антибиотики без назначения врачом (для этого также есть ряд других факторов!);
  • не курите;
  • снизьте уровень стресса;
  • регулярно занимайтесь спортом;
  • поддерживать или стремитесь к оптимальной массе тела;
  • питайтесь полноценно, употребляйте наименее обработанную пищу с высоким содержанием клетчатки.

Выводы

Микробиота кишечника может играть роль в процессе развития диабета 1 и 2 типа. Хотя в настоящее время проводятся многочисленные исследования, эксперты отмечают, что мы находимся на вершине айсберга в понимании сложных взаимодействий внутри микробиоты и между микробиотой и хозяином. Пока мы не понимаем до конца взаимодействие хозяин-микроб, в т.ч. как соотношение разных штаммов организмов может провоцировать или, наоборот, защищать от возникновения заболеваний.
Однако, взгляд на микробиоту с такого угла позволяет сказать, что от вопроса защиты бетаклеток поджелудочной мы переходим к вопросу полного предотвращения заболевания.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector