Кишкова мікробіота і старіння організму: чи є зв’язок?
Населення Землі старіє, і це породжує величезні медичні та економічні проблеми. Частково вирішити їх могли би недорогі та доступні технології поліпшення здоров’я людей похилого віку, уповільнення старіння, подовження періоду працездатності. Окрім оздоровлення раціону та підвищення фізичної активності, які без сумніву грають важливу роль у запобіганні багатьом віковим хворобам, допомогти у боротьбі зі старінням можуть мікроорганізми-симбіонти, що мешкають в людському кишечнику
Вікові зміни
Колонізація людського кишечнику мікроорганізмами починається в момент народження (а за деякими даними, і раніше — в період гестації). У ранньому дитинстві склад кишкової мікробіоти є вельми нестабільним і залежить від таких чинників, як спосіб народження (фізіологічні пологи або кесарів розтин), тип вигодовування (грудне або штучне), оточення (наявність братів та сестер, домашніх тварин, побутові умови), застосування лікарських засобів. Із введенням у раціон малюка твердої їжі головним чинником, що визначає склад кишкової мікрофлори, стає харчування. А починаючи приблизно з трирічного віку мікробний пейзаж кишечнику стає стабільнішим та менш чутливим до впливів.
Коли людина починає старіти, її мікрофлора також змінюється. Літні люди менше рухаються, ніж люди середнього віку, інакше харчуються, в них слабшають імунні реакції, змінюються морфологія та фізіологія травної системи, розвиваються хронічні запальні захворювання, вони приймають дедалі більше ліків тощо. З віком зменшується різноманіття кишкової мікробіоти, знижується частка симбіонтів (бактероїдів, біфідобактерій, лактобактерій), тоді як зростає частка умовно-патогенних бактерій (ентеробактерій, Clostridium perfringens, C. difficile). Результати низки досліджень вказують на те, що порушення складу мікробіоти корелює не з календарним, а з біологічним віком людини. І хоча достеменно невідомо, що є причиною, а що — наслідком, на сьогодні вже очевидно, що стабільність та різноманіття мікроскопічних кишкових симбіонтів людини є запорукою здорового старіння та активного довголіття.
Старіння супроводжується не лише змінами складу кишкової мікробіоти, а й зменшенням її метаболічного потенціалу, приміром, зниженням продукції коротколанцюгових жирних кислот (КЛЖК). Це може призводити до таких поширених серед людей літнього віку проблем, як закреп, зниження апетиту, зменшення маси тіла, дефіцит вітаміну D, розвиток цукрового діабету та артеріальної гіпертензії, артриту, саркопенії, когнітивних порушень. Значно уповільнити розвиток більшості з цих патологій можуть збалансоване харчування та фізична активність. Тож, можливо, поліпшення стану мікробіоти здатне зменшити темпи старіння?
Від порушень мікробіоти до системного запалення
Кишкова мікробіота — один із ключових «гравців» у процесах розвитку та підтримки в активному стані місцевого кишкового й системного імунітету. Слизова оболонка кишечнику — місце постійного контакту організму з усілякими чужорідними агентами (мікроорганізмами та їхніми метаболітами, компонентами їжі тощо). Імунна система травного тракту виконує дві надважливі функції: з одного боку, забезпечує толерантність організму до мікробіоти та решти кишкового вмісту, а з іншого — контролює цю мікробіоту, не дає їй безконтрольно розмножуватися та поширюватися організмом. Експерименти на стерильних (цілком позбавлених будь-якої мікрофлори) тваринах доводять, що заселення біфідобактерій, лактобактерій, бактероїдів стимулює формування в травному тракті імунних клітин та лімфоїдної тканини, які за відсутності мікробіоти є неповноцінними. Представники саме цих родів симбіонтних бактерій протягом життя підтримують імунітет в травному тракті в нормальному стані, але з віком їхня частка у складі мікробіоти зазвичай знижується.
Читайте також: Як кишкова мікробіота впливає на мозок?
У стані дисбіозу, в тому числі пов’язаному зі старінням, зміна складу мікробіоти, а також порушення проникності кишкової стінки можуть призводити до потрапляння в кровотік та поширення органами та тканинами мікроорганізмів, продуктів їхньої життєдіяльності (ліпополісахаридів, ДНК, токсинів), гістаміну, компонентів кишкового слизу. Результатами цього є активація макрофагів, дендритних та лімфоїдних клітин кишечнику, посилення продукції прозапальних цитокінів (інтерлейкінів-6 та -8, фактора некрозу пухлин тощо) та розвиток системних запальних процесів, які додатково погіршують захист організму від чужорідних агентів та токсинів. Розвиток запалення в травному тракті спричиняють також умовно-патогенні бактерії, частка яких у складі кишкової мікрофлори з віком зростає. Для позначення системного запалення, пов’язаного з віком, використовують термін «інфламейджинг» (від англ. inflammation — запалення, aging — старіння).
Читайте також: Кишкова мікробіота та цукровий діабет
Порушення з віком бар’єрної функції кишечнику та посилена продукція в організмі прозапальних цитокінів, ймовірно, є ланками патогенезу та прогресування метаболічних захворювань, характерних для осіб похилого віку: ожиріння, інсулінорезистентності, жирового гепатозу, атеросклерозу, погіршення рухової активності тощо. Встановлено зв’язок між віковими змінами мікробіоти та нейродегенеративними хворобами, цукровим діабетом, неалкогольною жировою хворобою печінки, серцево-судинними хворобами.
Хронічне підвищення рівня запальних цитокінів впливає зокрема на ЦНС, що призводить до порушень відповіді організму на стрес, а також психічних та емоційних розладів: з віком у людей часто підвищується тривожність, переважає пригнічений настрій, зростає ризик розвитку депресії, погіршуються когнітивні показники.
Метформін — цукрознижувальний засіб, який в низці досліджень продемонстрував здатність подовжувати життя. Цікаво, що «антивіковий» ефект метформіну пов’язаний із впливом на кишкову мікробіоту, зокрема з пригніченням бактеріального метаболізму фолатів
Зміна складу мікробіоти тягне за собою порушення балансу в травному тракті та в організмі в цілому бактеріальних метаболітів, які впливають на багато різних фізіологічних процесів. Найліпше вивчені біологічно активні метаболіти симбіотичних бактерій людини — КЛЖК (оцтова, пропіоноіва, масляна). КЛЖК сприяють підтриманню низького рівня рН в просвіті кишечнику, розмноженню корисних бактерій, збільшенню мікробної біомаси, регулюють продукцію слизу, слугують джерелами енергії для клітин слизової оболонки травного тракту. Відома роль масляної кислоти як фактора захисту від раку товстої кишки: вона інгібує фермент деацетилазу гістонів, що може стимулювати поділ ракових клітин. Пропіонова та оцтова кислоти беруть участь у процесі глюконеогенезу і ліпогенезу в печінці та регуляції синтезу холестерину, а також чинять антиканцерогенну дію. Для осіб похилого віку є характерним зниження рівня КЛЖК, яке посилюється за низького споживання рослинних волокон та прийому антибіотиків, призводячи до порушення слизового шару на стінках кишечнику, що, своєю чергою, загрожує проникненням в слизову оболонку патогенних бактерій та розвитком запальних захворювань травного тракту.
Мікробіота заслуговує на піклування
Розкриття зв’язків між кишковою мікробіотою та патологічними проявами старіння спричинило пошук можливих шляхів впливу на кишкову екосистему з метою уповільнення вікових змін організму та збільшення тривалості життя. Насправді концепція впливу на кишкових симбіонтів задля здорового старіння не нова: близько 100 років тому лауреат Нобелівської премії відомий біолог Ілля Мечников висунув гіпотезу, згідно з якою вікові хвороби є наслідком того, що кишкові токсини активують фагоцити, які пошкоджують здорові тканини, а регулярне споживання певних кисломолочних бактерій має запобігти цьому. Сьогодні пробіотики та пребіотики розглядають як перспективні засоби для поліпшення стану кишкової мікробіоти та відповідно перебігу всіх фізіологічних процесів, з нею пов’язаних.
Читайте також: Кишкова мікробіота та травлення
Пробіотики — живі мікроорганізми, які у разі споживання в адекватній кількості корисні для організму. Пребіотики — це неперетравлювані харчові компоненти, які селективно стимулюють ріст та активність певних кишкових бактерій. Завдання в про- і пребіотиків однакове — відновити та/або підтримати гомеостаз кишкової мікробної екосистеми. Через те що пребіотики є «улюбленим» живильним середовищем для пробіотиків, їх нерідко комбінують у так звані синбіотики. Ферментація пребіотиків пробіотиками, переважно біфідо- та лактобактеріями, також підвищує рівень КЛЖК, особливо масляної кислоти, яка чинить протизапальну та імуномодулювальну дію. Ці ефекти вкрай важливі для осіб похилого віку.
Більшість пробіотиків містить один або декілька штамів лакто- та/або біфідобактерій, тоді як до складу пребіотиків входять зазвичай складні вуглеводи, такі як інулін, галактоолігосахариди, фруктоолігосахариди та ін. Збільшення кількості біфідо- та лактобактерій в кишечнику дозволяє знизити ризик багатьох хвороб — від діареї або закрепу до респіраторних інфекцій.
Хоча дані щодо застосування про- і пребіотиків з метою запобігання віковим змінам в організмі є вельми суперечливими, дослідження тривають, і наразі найбільш перспективними кандидатами у цій сфері вважають пробіотичні штами, виділені із кишечнику здорових людей літнього віку та довгожителів.
Щодо пребіотиків, то більшість досліджень за участі осіб похилого віку зосереджена на інуліні та олігосахаридах, які не лише сприяють збагаченню мікробіоти корисними штамами, а й виявляють протизапальну та імуномодулюючу дію. Також в експериментах застосовували стійкий до дії людських ферментів крохмаль, клітковину кукурудзи, полідекстрозу, які чинили позитивний вплив на склад мікробіоти та підвищували рівень КЛЖК. Однак через те, що кишкова мікробіота значно варіює у різних людей і ефекти пробіотиків залежать від застосованих штамів та особливостей конкретного організму-хазяїна, вкрай складно виявити та підтвердити конкретні ефекти та механізми дії різних про- і пребіотичних препаратів.
Окрім прямого втручання в склад кишкової мікробіоти, оздоровленню екології кишечнику можуть сприяти й інші впливи: посилення антиоксидантної активності, регуляція метаболізму та відкладання жирів, пригнічення інсулінорезистентності, поліпшення цілості слизової оболонки травного тракту та імунного гомеостазу, підвищення продукції КЛЖК, поліпшення метаболізму ксенобіотиків. Наразі тривають випробування деяких із цих підходів на тваринах та у клінічній практиці.
“Фармацевт Практик” #11′ 2020
