microbius
РОССИЙСКИЙ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЙ ПОРТАЛ
Поиск
rss

ООО "АЛИФАКС"

ИНН 7718314415

ID 2Vtzqx7tLnC

Реклама

ООО "АЛИФАКС"

ИНН 7718314415

ID 2VtzqwzYS9e

Реклама

ООО "АЛИФАКС"

ИНН 7718314415

ID 2VtzqvtsLHv

Реклама

Бактериальные сигнатуры слюны при коморбидности депрессии и ожирения связаны с нейротрансмиттерами и нейроактивными дипептидами (аннотация)
Бактериальные сигнатуры слюны при коморбидности депрессии и ожирения связаны с нейротрансмиттерами и нейроактивными дипептидами

Автор/авторы:
share
68
backnext
Рис.: yongeeglintondental.com

Депрессия и ожирение являются распространенными, изнурительными и часто сопутствующими хроническими заболеваниями, распространенность которых растет во всем мире. 

   Почти 39% взрослого населения в мире имеют избыточный вес и 13% страдают ожирением (ВОЗ, 2016), а 5% населения планеты страдают аффективными расстройствами (ВОЗ, 2017). Связь между ожирением и депрессией часто бывает двухсторонней, поскольку распространенность депрессии среди лиц с ожирением значительно выше, чем в общей популяции. И наоборот, лица с депрессией более склонны к развитию ожирения по сравнению с лицами без депрессии. Несмотря на появление антидепрессантов и их длительное применение в клинической практике, большинство пациентов с депрессией не поддаются лечению, а ожирение может еще больше снизить эффективность антидепрессантов. Кроме того, сопутствующие депрессия и ожирение тесно связаны с рядом заболеваний, таких как сахарный диабет 2 типа, сердечно-сосудистые заболевания, хроническая болезнь почек и рак, снижая продолжительность и качество жизни. Поэтому ожирение и депрессия, а также их совместное существование представляют собой серьезную проблему для здравоохранения во всем мире.

   Воспалительная дисрегуляция является общим патогенетическим механизмом, лежащим в основе совместного возникновения депрессии и ожирения, поскольку оба эти заболевания связаны с хроническим воспалением низкой степени. У лиц с ожирением и депрессией отмечается повышенная концентрация периферических и центральных воспалительных цитокинов и острофазовых реактантов, таких как интерлейкин (IL)-6, фактор некроза опухоли альфа (TNF-α) и С-реактивный белок (CRP). При ожирении макрофаги накапливаются в жировой ткани, что приводит к локальному и системному воспалению, которое может способствовать развитию депрессивных симптомов через множество механизмов, таких как снижение доступности нейротрансмиттеров и потенцирование нейровоспалительных процессов, таких как активация микроглии и перемещение периферических моноцитов в центральную нервную систему (ЦНС). 

   Следует отметить, однако, что воспаление, как было показано, лежит в основе лишь части случаев депрессии, в связи с чем была разработана концепция теоретического иммуно-метаболического подтипа большого депрессивного расстройства. Тем не менее, воспалительная дисрегуляция остается центральным механизмом, лежащим в основе совместного возникновения депрессии и ожирения, и это, вероятно, имеет отношение к субклинической депрессивной симптоматике. С этой целью в нашей предыдущей работе было показано, что даже у лиц без клинического диагноза депрессии более высокие показатели депрессивных симптомов, ожирение и снижение уровня глюкокортикоидных и адренергических рецепторов, опосредованное клеточным воспалительным контролем, взаимосвязаны.

   Хотя было доказано, что психологический стресс, генетика хозяина и факторы окружающей среды способствуют ожирению и депрессии, микробиом человека и его метаболом (т.е. совокупность структурно разнообразных метаболитов) вовлечены в процессы энергетического гомеостаза, настроения и поведения, а также иммунной регуляции, и поэтому могут предложить новый механизм, лежащий в основе совместного возникновения депрессии и ожирения. Исследования ожирения на животных показали, что истощение представителей родов Bifidobacterium, Lactobacillus и Akkermansia связано с увеличением веса, усилением воспаления, депрессивным поведением и изменениями в нейронных схемах. 

   Исследования на животных также показали, что повышенная проницаемость кишечного барьера и гематоэнцефалического барьера (ГЭБ) связана с повышением уровня липополисахарида (ЛПС) в плазме крови и нейровоспалением. В целом, эти исследования позволяют предположить, что повышенная проницаемость кишечного барьера и последующая транслокация эндотоксинов кишечных бактерий, в частности ЛПС из клеточных стенок грамотрицательных бактерий, в системную циркуляцию может вызвать метаболическую эндотоксемию, приводящую к активации иммунных клеток и выработке провоспалительных цитокинов, таких как IL-1β, IL-6 и TNF-α. Известно, что повышенное содержание насыщенных жирных кислот в рационе также стимулирует адипоциты и макрофаги к выработке провоспалительных цитокинов, а жировая ткань накапливает макрофаги, обитающие в жировой ткани, что может способствовать дальнейшему развитию воспаления. Эти процессы могут способствовать повышению проницаемости ГЭБ, что приводит к накоплению провоспалительных цитокинов и иммунных клеток в головном мозге, которые могут усиливать нейровоспалительные процессы, и, следовательно, служить потенциальным механизмом, лежащим в основе возникновения депрессивных симптомов в контексте ожирения.

   Следует отметить, что исследования микробиома человека при депрессии и ожирении, да и вообще при здоровье и болезни, в основном сосредоточены на экосистеме дистального отдела кишечника, в то время как лишь немногие исследования изучали микробную экологию полости рта, не связанную с такими заболеваниями, как кариес и пародонтит. Ротовая полость, входной портал в пищеварительный и дыхательный тракты, содержит самое разнообразное микробное сообщество после кишечника, где обитает более 700 уникальных видов бактерий, при этом в каждой полости рта обитает не менее 150 специализированных видов бактерий. Было доказано, что более 60% микробных видов, обнаруженных в полости рта, потенциально могут передаваться в кишечник, что позволяет предположить, что полость рта является резервуаром для штаммов кишечных микроорганизмов, формирующих микробиом кишечника в условиях здоровья и болезни. 

   Дисрегуляция уникальных взаимодействий микробов и хозяев в экосистеме полости рта была связана с системными воспалительными заболеваниями, такими как воспалительный синдром кишечника, а также с целым рядом заболеваний полости рта. Кроме того, микробиота полости рта также была связана с некоторыми неврологическими заболеваниями, такими как болезнь Альцгеймера (БА), рассеянный склероз и болезнь Паркинсона. Ранее наша группа обнаружила, что микробное разнообразие слюны и суточная изменчивость были связаны как с уровнем периферических провоспалительных цитокинов, так и с психологическим дистрессом в когорте, на которой основано данное исследование. Тесная связь между микробиотой полости рта и системными заболеваниями человека, подтвержденная вышеупомянутыми исследованиями, позволяет предположить, что полость рта, вероятно, является перспективным местом для получения информации о патофизиологии коморбидности депрессии и ожирения. Более того, ротовая полость легко доступна для неинвазивного сбора образцов слюны по требованию для мультиомических исследований.

   Хотя механизмы, связывающие микробиоту полости рта с мозгом (т.е. "орально-мозговая ось"), остаются в основном неизвестными, недавние исследования позволили предположить несколько путей передачи бактерий полости рта в мозг и влияния на нейроиммунную активность и воспаление. Например, обычные стоматологические процедуры, такие как чистка зубов, чистка зубной нитью и щеткой, могут привести к попаданию бактерий из полости рта в кровь и вызвать бактериемию, и некоторые из этих микроорганизмов могут преодолевать ГЭБ. Изменение проницаемости ГЭБ может также подвергать мозг воздействию бактериальных метаболитов, вызывая воспалительную реакцию, которая, в свою очередь, изменяет функционирование ЦНС. Например, Porphyromonas gingivalis, бактерия, обитающая в полости рта и являющаяся основным возбудителем пародонтита, была обнаружена в мозге пациентов с БА, как и нейротоксичные протеазы, т.е. гингипаины, производимые P. gingivalis.

   Недавнее исследование показало, что бактерии кишечника человека кодируют по меньшей мере 56 метаболических путей кишечник-мозг, которые включают как известные, так и новые микробные пути синтеза и деградации ряда нейротрансмиттеров, способных преодолевать кишечный барьер и ГЭБ. Некоторые из этих эффекторов кишечно-мозгового пути, например, дофамин, глутамат, триптофан и гамма-аминомасляная кислота (ГАМК), были либо обогащены, либо обеднены у пациентов с большой депрессией. В частности, было показано, что пути метаболизма триптофана широко распространены среди видов бактерий кишечника человека. 

   Интересно, что большинство видов бактерий кишечника с нейроактивным потенциалом также являются обитателями ротовой полости. Однако в какой степени эти виды бактерий могут действительно биосинтезировать нейротрансмиттеры в организме хозяина, будь то в кишечнике или в ротовой полости, остается неизвестным. Таким образом, использование метаболомики позволяет получить функциональные данные о фенотипах хозяина и микроорганизмов, закодированных в геноме, и в сочетании с анализом микробиома может дать представление о механизмах, однако современные знания весьма ограничены. В частности, было показано, что микробные специализированные метаболиты являются каноническими медиаторами взаимодействия микроб-микроб и микроб-хозяин, и наиболее распространенные специализированные метаболиты представляют большой интерес для понимания механизмов этих взаимодействий на молекулярном уровне. В этом отношении обширный и весьма разнообразный набор коротких пептидов, играющих ключевую роль в сигнализации бактериальных клеток, иммунной модуляции и нейроактивном метаболизме, остается практически неизученным. Недавнее исследование показало, что истощение целого ряда структурно нехарактеризованных дипептидов связано с воспалительными заболеваниями кишечника, хроническим воспалением желудочно-кишечного тракта. Эти наблюдения побудили нас предположить, что нейротрансмиттеры и дипептиды, вероятно, играют ключевую роль во взаимосвязи ожирения, воспаления и депрессии.

   В данном исследовании мы стремились выяснить, различаются ли микробиота полости рта и низкомолекулярные медиаторы ключевых взаимодействий микроб - микроб и микроб - хозяин в зависимости от депрессивной симптоматики и ожирения, а также их совместного присутствия, и влияют ли на них воспалительные процессы. Мы провели секвенирование микробиома полости рта на основе гена 16S рРНК и нецелевую масс-спектрометрию малых молекул из слюны, а также профили регуляции воспаления в крови 60 участников.

Результаты
   Грамотрицательные бактерии с потенциалом воспаления были обогащены по сравнению с грамположительными бактериями при коморбидном ожирении и депрессии, что подтверждает связь воспаления и орального микробиома во взаимосвязи ожирения и депрессии. Микробиом полости рта в большей степени предсказывал совместное возникновение депрессивной симптоматики и ожирения, чем ожирение или депрессивная симптоматика по отдельности, что позволяет предположить наличие специфических микробных сигнатур, связанных с совместным возникновением ожирения и депрессии.

   Масс-спектрометрический анализ выявил значительные изменения в уровнях сигнальных молекул микробиоты, микробных или пищевых сигнальных пептидов и ароматических аминокислот при депрессивной симптоматике, ожирении и коморбидной ожирению депрессии. Кроме того, интеграция данных микробиома и метаболомики показала, что ключевые микроорганизмы полости рта, многие из которых, как было показано ранее, обладают нейроактивным потенциалом, сочетаются с потенциальными нейропептидами и биосинтетическими предшественниками нейротрансмиттеров допамина, эпинефрина и серотонина.

Выводы
   Несмотря на ограничения, наше исследование значительно расширяет доказательства наличия специализированных микробных метаболитов и пептидов с нейроактивным потенциалом, открывая дальнейшие пути для исследований в области взаимодействия микробиома и физиологии хозяина, и существует большой клинический потенциал в понимании и изменении этих взаимодействий. Более того, это дает первые доказательства того, что микробная ось "ротовая полость-мозг" является дополнением оси "кишечник-мозг" в контексте взаимосвязи ожирения-депрессии-воспаления.

Комментариев: 0
Вам также может быть интересно
Узнайте о новостях и событиях микробиологии
Первыми получайте новости и информацию о событиях
up