Однією з найбільш важливих проблем сучасної охорони здоров’я є ожиріння, поширеність якого в світі сьогодні настільки велика, що розглядається вченими як пандемія неінфекційного характеру. На жаль, її поєднання з пандемією COVID-19 за останній рік забрала життя понад півтора мільйона людей.
За даними ВООЗ, ожиріння більш ніж в сім разів збільшує ризик важкого перебігу інфекції, спричиненої коронавірусом SARS-CoV-2, і майже в дев’ять разів – ризик летального результату. Інфекціоністи підтверджують, що COVID-19, дійсно, важче протікає у пацієнтів з ожирінням (в тому числі молодих), що обумовлено порушенням обмінних процесів і кровообігу, погіршенням функції діафрагми і роботи серцево-судинної системи. Такі хворі, як правило, потребують інтенсивної терапії та штучної вентиляції легенів. За даними нового міжнародного дослідження, в країнах з найбільш високим рівнем ожиріння смертність при COVID-19 перевищує середні показники в десять разів.
Однак зайва вага небезпечна не тільки схильністю до важкого перебігу COVID-19 та інших інфекційних захворювань. Ожиріння, а також розвинена на його тлі резистентність до інсуліну вносять основний внесок в порушення метаболічного здоров’я в цілому, що є серйозним фактором ризику інших серйозних захворювань, в тому числі діабету 2-го типу, жирової хвороби печінки (гепатозу), гіперхолестеринемії, серцево-судинної недостатності, онкологічної та нейродегенеративної патології. Так, за даними Всесвітнього фонду досліджень раку (WCRF), ожиріння може стати причиною розвитку 12 типів раку: товстої кишки, шлунку, молочної залози, ротової порожнини, горла, стравоходу, підшлункової залози, жовчного міхура, нирок, простати, яєчників, шийки матки.
В останні роки отримані вагомі докази, що корисні симбіотичні мікроби, які населяють організм людини (мікробіом), відіграють особливу роль в регуляції метаболічних процесів. Мікробіом осіб з ожирінням за складом, різноманітністю і функціями помітно відрізняється від мікробіома здорових індивідуумів і той факт, що стан метаболічного здоров’я людини асоціюється з мікробним фактором, вже поза всякими сумнівами. Цікаво, що навіть однояйцеві близнюки, що розрізняються масою тіла, мають кардинально різний склад кишкової мікрофлори.
За даними дослідників, несприятливі зміни мікробіома (дисбіоз) відбуваються задовго до появи перших симптомів метаболічних хвороб, а після їх виникнення грають велику роль в підтримці і ускладненні патології. Незважаючи на індивідуальні відмінності, результати багатьох досліджень чітко характеризують «огрядний» мікробіом, як дисбіоз з переважанням умовно-патогенних мікробів, здатних формувати і підтримувати хронічні запальні процеси та імунні порушення.
Встановлений в останні роки зв’язок між мікробіомом і підвищенням апетиту у огрядних людей також пояснює деякі механізми розвитку метаболічних розладів, які, як виявилося, регулюються через вісь мікробіом – кишечник – мозок. Це двонаправлений сигнальний шлях, який впливає на регуляцію прийняття їжі за допомогою гормонів і метаболітів, що впливають на функції мозку, асоційовані з харчовою поведінкою.
Значну роль у функціонуванні осі мікробіом – кишечник – мозок грають продуковані симбіотичними мікробами нервові фактори (нейротрансмітери), які безпосередньо впливають на мозок. Механізм дії нейротрансмітерів може здійснюватися через стимуляцію епітеліальних клітин, які при цьому виділяють молекули, що впливають на нервову сигналізацію кишкової нервової системи («другий мозок»), або через безпосередню стимуляцію основних аферентних аксонів. Відомо, що деякі бактеріальні види можуть продукувати сполуки, які є попередниками серотоніну і дофаміну, які беруть участь в шляхах регуляції апетиту. На думку вчених, через периферичну регуляцію серотоніну мікробіом може впливати не тільки на апетит, але і на вуглеводний обмін, серцево-судинний стан, ліпідний метаболізм, гомеостаз глюкози і інсуліну. Такі метаболіти сприятливих бактерій, як коротколанцюгові жирні кислоти (КЛЖК) також впливають на баланс гормонів, відповідальних за апетит. Зокрема, пропіонат збільшує синтез лептину (гормону насичення) і за рахунок цього перешкоджає надмірному споживанню їжі; бутират відновлює чутливість до інсуліну і підсилює кишковий бар’єр, попереджаючи активацію запальних процесів і гіперактивацію імунної відповіді; ацетат служить енергетичним субстратом для клітин різних органів, включаючи мозок.
Асоційовані з ожирінням зміни в складі і функціональній активності мікробіома достатні для порушення фізіології мозку. Зокрема, спостерігається при дисбіозі зниження міцності кишкового бар’єру (феномен «протікаючий кишечник») асоціюється з хронічним запальним станом та імунною дисфункцією, що може привести до серйозних наслідків, в тому числі розвитку сепсису і інфекційно-токсичного ураження внутрішніх органів, в тому числі мозку. У проведених дослідженнях була встановлена асоціація між параметрами хронічного запалення і специфічними мікробними метаболітами, такими як ліпополісахарид (LPS), що є компонентом клітинної стінки грамнегативних бактерій, багато з яких мають патогенні властивості. Потрапляючи в кров в підвищених кількостях, LPS призводить до хронічного системного запалення (метаболічної ендотоксемії). У той же час, компоненти клітинної стінки грампозитивних бактерій (пептидогликан) до складу яких входить більшість сприятливих бактерій (біфідобактерії, лактобацили, пропіоновокислі бактерії і ін.) Знижують рівень запалення, що індукується ліпополісахаридом. Це передбачає можливість терапевтичного введення штамів грампозитивних бактерій для поліпшення метаболічного здоров’я.
Підвищена кишкова проникність забезпечує постійну доступність тканин людини для надмірної кількості різних мікробних метаболітів. Це призводить до імунних порушень, посилення запальних, окислювальних, канцерогенних та інших небажаних процесів. При порушених захисних бар’єрах мікробні метаболіти також досягають мозку, викликаючи порушення в центральній нервовій системі. Імунні дефекти, що розвиваються при ожирінні є причиною ослаблених відповідей організму людини на інфекції. Дійсно, огрядні індивідууми більше схильні до інфекцій, наприклад, до вірусу грипу A (H1N1), коронавірусу SARS-CoV-2, а також нозокоміальних інфекцій після хірургічних втручань. Всі ці дані припускають терапевтичну можливість поліпшення метаболізму і імунних функцій через підтримку здорового мікробіома.
В останні роки з появою прогресивних молекулярно-генетичних технологій поглибленого вивчення людського мікробіома і розвитком підходів для поліпшення його складу і функцій, намітилися нові терапевтичні стратегії, за допомогою яких можна покращувати метаболічний стан пацієнтів, в тому числі здійснювати регуляцію апетиту і покращувати чутливість до інсуліну.
Зокрема деякі пробіотики, що містять метаболічно сприятливі бактерії (спеціалізовані штами біфідобактерій, лактобацил, лактококів і пропіоновокислих бактерій) можуть впливати на секрецію кишкових гормонів, відповідальних за регуляцію апетиту (GLP-1, PYY, лептин і грелін), і за допомогою гіпоталамічних нейроендокринних шляхів, впливати на відчуття насичення. Деякі види молочнокислих бактерій (Lactococcus lactis, Lactobacillus plantarum, Streptococcus salivarius subsp. Thermophilus), біфідобактерій (Bifidobacterium infantis) і пропіоновокислих бактерій (Propionibacterium freudenreichii ssp. Shermanii) можуть синтезувати серотонін, який активно бере участь в регуляції апетиту. Дослідження показали, що в порівнянні зі стерильними мишами у тварин, які отримували протягом 14 днів біфідобактерії виду Bifidobacterium infantis, плазматичні рівні серотоніну майже в три рази вище, однак при обробці мишей антибіотиками периферичні рівні цього біоактивного з’єднання значно знижувалися. Це свідчить, що концентрація серотоніну в крові у великій мірі залежна від активності кишкової мікробіоти.
Експериментально було показано, що специфічні штами біфідобактерій можуть зменшувати асоційоване з ожирінням запалення за допомогою відновлення балансу лімфоцити-макрофаги, покращувати структуру мікробіома кишечника і імунні функції. Крім того, пробіотична добавка приводила до зниження жирової дегенерації печінки, гіпертрофії адипоцитів, а також до зменшення сироваткового холестерину, тригліцеридів і глюкози, відновлення чутливості до інсуліну.
Здатність впливати на метаболічну функцію мікробіома виявлена у ряді інших пробіотичних штамів і їх комплексів. Так, дослідження, в яких взяли участь хворі з жировою хворобою печінки, показали, що застосування комплексного пробіотика з лактобацил і біфідобактерій сприяє помітному зниженню внутрішньопечінкового вмісту тригліцеридів, зниження кислотної оксидації в ожирілу печінку і резистентності до інсуліну. Після 24-тижневого курсу пробіотичного лікування жінок, які страждають на ожиріння, відзначалося зниження маси тіла, нормалізація концентрації циркулюючого лептину, а також збільшення в складі мікробіома метаболічно сприятливих бактерій.
Цікаві результати отримані вченими Національного медичного університету імені О.О. Богомольця, які в плацебо-контрольованих клінічних дослідженнях за участю 48 дорослих пацієнтів, які страждають на жирову хворобу печінки, ожиріння і діабет 2 типу, показали позитивний вплив мультипробіотиків «Симбітер® форте омега», що містить симбіоз пробіотичних бактерій, смектитовий ентеросорбент і омега-3 жирні кислоти. Після 8-тижневого прийому цього пробіотичного комплексу спостерігалося зниження маси тіла і окружності талії, значне зменшення маркерів хронічного запалення (ФНП-α, IL-1β, IL-6, IL-8, IFNγ). На думку дослідників, підтримка мікробіома в здоровому стані може в найближчому майбутньому привести до розробки потенційно нового методу регуляції апетиту і поліпшення метаболічного здоров’я.
Загалом, з огляду на досягнуті в останні роки істотні успіхи в розумінні зв’язку між спільнотами мікробних симбіонтів людини і станом метаболічного здоров’я, вчені вважають, що мікробіом може бути новим компонентом в лікуванні пацієнтів з ожирінням і іншими метаболічними хворобами, і це може надати прогресивний вплив на медичні стратегії вже в недалекому майбутньому.