Метагеномные исследования микробиома человека выявили ряд родов и видов, которые связаны с устойчивым составом микробиоты кишечника, а экспериментальные работы на животных моделях заболеваний предоставили доказательства того, что некоторые из них могут быть полезными инструментами
для смягчения воспаления кишечника
индукции иммунной регуляции
усиления барьерной функции кишечника.
К этим микробам относятся Akkermansia muciniphila44 и Faecalibacterium prausnitzii45, а также другие бактерии, продуцирующие бутират, такие как Roseburia spp. и Eubacterium hallii.
Можно ли использовать эти микробы в пищевых продуктах, диетических добавках, лечебном питании, медицинских устройствах или лекарственных препаратах, будет зависеть от демонстрации безопасности и эффективности для этих целей и в рамках нормативно-правовой базы.
Микробиота может представлять собой новых кандидатов на роль новых пробиотиков.
Метагеномные исследования дают профиль микробных сообществ в кишечнике человека и выявляют связь между низким микробным разнообразием и несколькими болезненными состояниями, включая ВЗК, метаболические нарушения и СРК.
Даже если причинно-следственная связь между низким микробным богатством и заболеванием не установлена, известно, что воздействие антибиотиков в раннем возрасте является фактором риска развития рака кишечника или ожирения,что предполагает, что истощение некоторых критических комменсалов может иметь последствия для здоровья в более позднем возрасте.
Эти наблюдения, среди прочего, подтверждают гипотезу о том, что все более уязвимая человеческая микробиота и, в частности, дефектная колонизация «старыми друзьями» играют роль в этиологии ряда расстройств современного общества. 39,40
Guarner, F. et al. Mechanisms of disease: the hygiene hypothesis revisited. Nat. Clin. Pract. Gastroenterol. Hepatol. 3, 275–284 (2006).Article CAS PubMed Google Scholar
В индустриально развитых странах возросла заболеваемость заболеваниями, вызванными иммунной дисрегуляцией. Эпидемиологические исследования первоначально предполагали, что это связано со снижением заболеваемости инфекционными заболеваниями; однако в настоящее время признается связь с дефектами иммунорегуляции. Эффекторные клетки T(H)1 и T(H)2 контролируются специализированными подмножествами регуляторных Т-клеток. Некоторые патогены могут побуждать регуляторные клетки избегать иммунной элиминации, но регуляторные пути являются гомеостатическими и в основном запускаются безвредными микроорганизмами. Гельминты, сапрофитные микобактерии, бифидобактерии и лактобациллы, которые вызывают иммунорегуляторные механизмы у хозяина, улучшают аберрантные иммунные реакции в условиях аллергии и воспалительных заболеваний кишечника. Эти организмы наносят небольшой вред, если вообще наносят, и являются частью микроэкологии человека на протяжении тысячелетий; однако в настоящее время они встречаются реже или даже отсутствуют в среде обитания человека в западных обществах. Недостаточное воздействие этих «старых друзей» может объяснить рост иммунодисрегуляционных расстройств. Поэтому использование пробиотиков, пребиотиков, гельминтов или иммунорегуляторных вакцин микробного происхождения может стать ценным подходом к профилактике заболеваний.
Blaser, M. J. & Falkow, S. What are the consequences of the disappearing human microbiota? Nat. Rev. Microbiol. 7, 887–894 (2009).Article CAS PubMed Google Scholar
Люди и наши предки эволюционировали с древнейших времен с коммансовой микробиотрой. Сохранение индикаторов видов в специфическом отношении к конкретной нише во всех изученных группах населения позволяет предположить, что сохраненная микробиота дает преимущества для человека. Тем не менее, некоторые из этих организмов имеют патогенные свойства и, благодаря медицинской практике и изменению образа жизни, их распространенность в населении человека меняется, зачастую до крайних пределов. В этом эссе мы предлагаем, что исчезновение этих предков-организмов, которые тесно связаны с человеческой физиологией, не является полностью благотворным и имеет последствия, которые могут включать постмодернистские условия, такие как ожирение и астма.
Гипотетически замена отсутствующих комменсальных микробов отдельными штаммами или определенными смесями штаммов может помочь в профилактике и лечении таких расстройств.
Метагеномные исследования микробиома человека выявили ряд родов и видов, которые связаны с устойчивым составом микробиоты кишечника, а экспериментальные работы на животных моделях заболеваний предоставили доказательства того, что некоторые из них могут быть полезными инструментами для смягчения воспаления кишечника 41, индукции иммунной регуляции 42 или усиления барьерной функции кишечника 43.
- Sokol, H. et al. Faecalibacterium prausnitzii is an anti-inflammatory commensal bacterium identified by gut microbiota analysis of Crohn disease patients. Proc. Natl Acad. Sci. USA 105, 16731–16736 (2008).Article CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Снижение численности и биоразнообразия кишечных бактерий в пределах доминирующего типа Firmicutes неоднократно наблюдалось у пациентов с болезнью Крона (БК). В этом исследовании мы определили состав микробиоты, ассоциированной со слизистой оболочкой, у пациентов с БК во время хирургической резекции и через 6 месяцев с помощью анализа FISH. Мы обнаружили, что снижение основного члена Firmicutes, Faecalibacterium prausnitzii, связано с более высоким риском послеоперационного рецидива БК подвздошной кишки. Более низкая доля F. prausnitzii на резецированной слизистой оболочке Крона подвздошной кишки также была связана с эндоскопическим рецидивом через 6 месяцев. Для оценки иммуномодулирующих свойств F. prausnitzii мы проанализировали противовоспалительное действие F. prausnitzii как in vitro (клеточные модели), так и in vivo [вызванный 2,4,6-тринитробензолсульфоновой кислотой (TNBS)] колит у мышей. В клетках Caco-2, трансфицированных репортерным геном для активности NF-kappaB, F. prausnitzii не оказывал никакого влияния на активность NF-kappaB, индуцированную IL-1beta, тогда как супернатант отменял ее. Стимуляция мононуклеарных клеток периферической крови in vitro с помощью F. prausnitzii приводила к значительно более низким уровням продукции IL-12 и IFN-gamma и более высокой секреции IL-10. Пероральное введение либо живого F. prausnitzii, либо его супернатанта заметно снижало тяжесть колита TNBS и имело тенденцию к коррекции дисбиоза, связанного с колитом TNBS, что было продемонстрировано с помощью количественной ПЦР в реальном времени (qPCR). F. prausnitzii проявляет противовоспалительное действие на клеточных моделях колита и моделях колита TNBS, отчасти из-за секретируемых метаболитов, способных блокировать активацию NF-kappaB и продукцию IL-8. Полученные результаты свидетельствуют о том, что устранение дисбактериоза с помощью пробиотика F. prausnitzii является перспективной стратегией в лечении болезни Крона.
- Atarashi, K. et al. Treg induction by a rationally selected mixture of clostridia strains from the human microbiota. Nature 500, 232–236 (2013).Article CAS PubMed Google Scholar
Манипуляция микробиотой кишечника открывает большие перспективы для лечения воспалительных и аллергических заболеваний. Хотя было идентифицировано множество пробиотических микроорганизмов, по-прежнему сохраняется настоятельная необходимость в обнаружении организмов, которые вызывают более надежные терапевтические ответы, совместимы с хозяином и могут влиять на определенную часть иммунной системы хозяина хорошо контролируемым физиологическим образом. Здесь мы используем рациональный подход для изоляции штаммов бактерий, индуцирующих регуляторные Т (Treg)-клетки CD4(+)FOXP3(+), из собственной микробиоты человека. Начиная с образца фекалий здорового человека, была применена последовательность этапов отбора для получения мышей, колонизированных микробиотой человека, обогащенной видами, индуцирующими Treg-клетки. Из этих мышей мы выделили и отобрали 17 штаммов бактерий на основе их высокой эффективности в увеличении численности клеток Treg и индукции важных противовоспалительных молекул, включая интерлейкин-10 (IL-) и индуцируемый ко-стимулятор Т-клеток (ICOS), в клетках Treg при инокуляции стерильным мышам. Секвенирование генома показало, что 17 штаммов попадают в кластеры IV, XIVa и XVIII Clostridia, в которых отсутствуют заметные токсины и факторы вирулентности. 17 штаммов действуют как сообщество, предоставляя бактериальные антигены и богатую TGF-β среду для содействия расширению и дифференциации клеток Treg. Пероральное введение комбинации 17 штаммов взрослым мышам ослабило заболевание в моделях колита и аллергической диареи. Использование изолированных штаммов может позволить проводить индивидуальную терапевтическую манипуляцию иммунными расстройствами человека.
- Everard, A. et al. Cross-talk between Akkermansia muciniphila and intestinal epithelium controls diet-induced obesity. Proc. Natl Acad. Sci. USA 110, 9066–9071 (2013).Article CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Официально или вредно для хозяина, еще предстоит определить. Эти результаты связывают колонизацию толстой кишки, но не подвздошной кишки, A. muciniphila с фундаментальными иммунными механизмами, посредством которых RegIIIγ способствует мутуализму хозяина и бактерий и регулирует пространственные отношения между микробиотой и хозяином.
Наконец, известно, что A. muciniphila разрушает человеческую слизь.
Однако, могут ли наблюдаемые здесь полезные эффекты распространяться на другие патологические ситуации, при которых изменяется слой слизи (например, воспалительные заболевания кишечника), еще предстоит выяснить. Недавно мы продемонстрировали, что мыши без микробов, которые были моноассоциированы с A. muciniphila, демонстрируют важные модуляции экспрессии генов; наиболее выраженные изменения наблюдались в толстой кишке (442 гена), за которой следуют подвздошная кишка (253 гена) и слепая кишка (211 генов).
В толстой кишке 60 генов, включая 16 генов, кодирующих маркеры антигена CD, и 10 генов, кодирующих рецепторы мембран иммунных клеток, были повышены после колонизации A. muciniphila.
Несколько путей, которые регулируют липидный метаболизм, клеточную сигнализацию и молекулярный транспорт, в основном затронуты в подвздошной кишке. Эти данные раскрыли механизмы взаимодействия бактерий с хозяином для контроля проницаемости кишечника и метаболизма. Дальнейшие исследования должны изучить клеточные процессы и идентифицировать бактериальные продукты, которые регулируют реакции клеток хозяина и метаболические эффекты A. muciniphila.
Подводя итог, можно сказать, что это исследование предоставило уникальные и существенные сведения о сложной регуляции перекрестных взаимодействий между хозяином и бактериями A. muciniphila.
Эти результаты дают обоснование для разработки лечения, которое использует этого колонизатора человеческой слизи для профилактики или лечения ожирения и связанных с ним метаболических нарушений.
К этим микробам относятся Akkermansia muciniphila 44 и Faecalibacterium prausnitzii 45, а также другие бактерии, продуцирующие бутират, такие как Roseburia spp. 46 и Eubacterium hallii 47.
- oyce, S. A. & Gahan, C. G. The gut microbiota and the metabolic health of the host. Curr. Opin. Gastroenterol. 30, 120–127 (2014).Article CAS PubMed Google Scholar
Недавние результаты: Недавние анализы коррелируют изменения в структуре микробного сообщества с возникновением диабета, ожирения и сердечно-сосудистых заболеваний, а также воспалительных состояний кишечника. Эта работа продемонстрировала влияние диеты на микробиоту при болезненных состояниях и выявила ряд микробных метаболитов, которые организуют важнейшие аспекты диалога хозяина и микроба. Было показано, что микробное производство короткоцепочечных жирных кислот, триметиламина, ацетальдегида и воспалительных медиаторов оказывает значительное влияние на метаболическое здоровье хозяина через пути, которые влияют на сытость, проницаемость кишечника и иммунную функцию. В тонком кишечнике микробный метаболизм изменяет профиль желчных кислот хозяина, влияя на взаимодействия со специализированными рецепторами желчных кислот (включая FXR и TGR5), чтобы влиять как на локальные, так и на системные клеточные реакции. Таким образом, недавние исследования позволили выявить специфические профили микробиоты и метаболиты в качестве предикторов риска заболевания, а также определить виды микроорганизмов (такие как Akkermansia muciniphila и Bilophila wadsworthia), которые коррелируют со здоровьем и заболеванием.
- Miquel, S. et al. Faecalibacterium prausnitzii and human intestinal health. Curr. Opin. Microbiol. 16, 255–261 (2013).Article CAS PubMed Google Scholar
Основные моменты
•Faecalibacterium prausnitzii — это повсеместная бактерия кишечной микробиоты всех животных.
• F. prausnitzii — доминирующий член кишечной микробиоты здоровых взрослых людей.
• F. prausnitzii — это датчик здоровья, особенно для пациентов с активной болезнью Крона.
• Полезные механизмы и роль F. prausnitzii в микробиоте до сих пор неясны.
• F. prausnitzii — это потенциальная новая пробиотическая бактерия для таких заболеваний человека, как ВЗК и СРК.
- Louis, P., Scott, K. P., Duncan, S. H. & Flint, H. J. Understanding the effects of diet on bacterial metabolism in the large intestine. J. Appl. Microbiol. 102, 1197–1208 (2007).Article CAS PubMed Google Scholar
Бактерии, которые тесно связаны с твердыми частицами и поверхностями в кишечнике, включают специализированных первичных деградаторов нерастворимых субстратов, включая резистентный крахмал, растительные структурные полисахариды и муцин. Бактерии, продуцирующие бутират, обнаруженные в человеческих фекалиях, в основном относятся к клостридиальным кластерам IV и XIVa. Данные in vitro и in vivo указывают на то, что группа, родственная Roseburia и Eubacterium rectale, играет важную роль в опосредовании бутирогенного эффекта ферментируемых пищевых углеводов. Дополнительные виды кластера XIVa могут преобразовывать лактат в бутират, в то время как некоторые члены клостридиального кластера IX преобразовывают лактат в пропионат. Метаболические выходы кишечного микробного сообщества зависят не только от доступного субстрата, но и от кишечной среды, где pH играет важную роль. Лучшее понимание кишечной микробной экосистемы поможет объяснить и предсказать эффекты пищевых добавок, включая неперевариваемые углеводы, пробиотики и пребиотики.
- Vrieze, A. et al. Transfer of intestinal microbiota from lean donors increases insulin sensitivity in individuals with metabolic syndrome. Gastroenterology 143, 913–916 (2012).
Можно ли использовать эти микробы в пищевых продуктах, диетических добавках, лечебном питании, медицинских устройствах или лекарственных препаратах, будет зависеть от демонстрации безопасности и эффективности для этих целей и в рамках нормативно-правовой базы.
Группа посчитала, что такие микробы явно подпадают под термин пробиотики, если проводятся соответствующие оценки безопасности.6
Sanders, M. E. How do we know when something called “probiotic” is really a probiotic? A guideline for consumers and health care professionals. Functional Food Rev. 1, 3–12 (2009).
Бактерии и дрожжи изучались как пробиотики.
Микроб должен быть живым при введении, хотя он может погибнуть после введения хозяину.
Жизнеспособность в месте действия, как предполагается, важна, но некоторые эффекты могут быть опосредованы клеточными компонентами.
Восстановление использованного штамма в кале предполагает, что микроб жив в активных участках в пищеварительном тракте.
Микроб должен быть идентифицирован на уровне рода, вида и штамма в соответствии с текущей номенклатурой и с использованием современных лучших методов, как правило, основанных на ДНК.
Фенотипическая, морфологическая и биохимическая характеристика способствуют тщательной характеристике штамма.
Пробиотик должен быть безопасен для его предполагаемого использования, как это предусмотрено регулирующими органами для категории продукта. В случае лекарств, но не продуктов питания, риски уравновешиваются преимуществами.
«Пробиотик» — это всеобъемлющая категория.
Подкатегории включают
• Пробиотическая пища (еда)
• Пробиотическая добавка (пищевая добавка)
• Пробиотический препарат (лекарство)
• Дизайнерский пробиотик (генетически модифицированный микроб)
• Микробный препарат прямого кормления (использование животными)
Кандидаты на пробиотики обычно выделяются из пула нативных предположительно полезных бактерий, обнаруженных у людей, но неправильно приравнивать пробиотические и нативные комменсальные микробы.
Живые культуры — это микробы, связанные с продуктами питания, часто в качестве агентов ферментации продуктов питания.
Многие из них не были напрямую протестированы на предмет пользы для здоровья.
Пробиотики — это живые микробы, которые, как было показано, оказывают влияние на здоровье.
Кроме того, некоторые пробиотики обычно не связаны с продуктами питания (например, Escherichia coli) и, как таковые, обычно не называются «живой культурой».
Хотя это специально не исключено из определения, эти виды использования микробов выходят за категорию пробиотиков
- Вещества, выделяемые одним микроорганизмом, которые стимулируют другой микроорганизм
- Тканевые экстракты, которые стимулируют рост микроорганизмов
- Организмы и вещества, которые оказывают благотворное влияние на животное-хозяина, способствуя его кишечному микробному балансу
- Живая микробная кормовая добавка, которая благотворно влияет на животное-хозяина, улучшая его кишечный микробный баланс
- Жизнеспособная моно- или смешанная культура микроорганизмов, которая, применяемая к животным или людям, благотворно влияет на хозяина, улучшая свойства местной микрофлоры
- Живая микробная культура кисломолочного продукта, которая благотворно влияет на здоровье и питание хозяина
- Жизнеспособные бактерии в одной или смешанной культуре, которые оказывают благотворное влияние на здоровье хозяина
- Живые микроорганизмы, которые при приеме внутрь в определенных количествах оказывают пользу для здоровья сверх присущего им основного питания
- Микробный диетический адъювант, который благотворно влияет на физиологию хозяина, модулируя слизистый и системный иммунитет, а также улучшая питательный и микробный баланс в кишечном тракте
- Препарат или продукт, содержащий жизнеспособные, определенные микроорганизмы в достаточном количестве, которые изменяют микрофлору (путем имплантации или колонизации) в компартменте хозяина и тем самым оказывают полезные эффекты на здоровье этого хозяина
- Живые микроорганизмы, которые при введении в адекватных количествах приносят пользу для здоровья хозяина
- Конкретные живые или инактивированные микробные культуры, которые имеют документированные цели по снижению риска заболеваний человека или в их питательном управлении
- Приготовление жизнеспособных микроорганизмов, которые потребляются людьми или другими животными с целью вызвать полезные эффекты путем качественного или количественного влияния на их кишечную микрофлору и/или изменения их иммунного статуса
Для этих новых пробиотиков, которые могут включать малоизученные виды, было бы целесообразно продолжать на основе штамма за штаммом до тех пор, пока не будет достаточно информации и механистического понимания для экстраполяции на уровень вида.
Должна ли пробиотическая структура включать неопределенные консорциумы комменсалов, полученные из образцов участков человеческого тела?
Группа признала возросшее использование неопределенных смесей микробов, полученных из образцов человека, для лечения желудочно-кишечных заболеваний с помощью FMT fecal microbiota transplantation. 48
Smits, L. P., Bouter, K. E., de Vos, W. M., Borody, T. J. & Nieuwdorp, M. Therapeutic potential of fecal microbiota transplantation. Gastroenterology 145, 946–953 (2013).Article PubMed Google Scholar
Therapeutic Potential of Fecal Microbiota Transplantation - Gastroenterology
Здесь растет интерес к использованию фекальной микробиоты для лечения пациентов с хроническими желудочно-кишечными инфекциями и воспалительными заболеваниями кишечника.
В последнее время также наблюдается интерес к ее терапевтическому потенциалу при кардиометаболических, аутоиммунных и других внекишечных состояниях, которые ранее не считались связанными с кишечной микробиотой.
Хотя не ясно, вызывают ли эти состояния изменения в микробиоте, мы рассматриваем самые современные и лучшие методы проведения трансплантации фекальной микробиоты и суммируем клинические наблюдения, которые указывают на участие кишечной микробиоты в различных заболеваниях.
Мы также обсуждаем отчеты о случаях трансплантации фекальной микробиоты при различных расстройствах, включая инфекцию Clostridium difficile, синдром раздраженного кишечника, воспалительные заболевания кишечника, инсулинорезистентность, рассеянный склероз и идиопатическую тромбоцитопеническую пурпуру.
Все больше внимания уделяется взаимодействию между кишечным микробиомом, ожирением и кардиометаболическими заболеваниями, и мы изучаем эти отношения и потенциальные роли различных микробных штаммов. Возможно, когда-нибудь мы сможем добывать штаммы кишечных бактерий, которые можно будет использовать для диагностики или лечения этих заболеваний.
На сегодняшний день большая часть клинического опыта была сосредоточена на использовании FMT Fecal Microbiota Transplantation у пациентов с рецидивирующей диареей, вызванной инфекцией Clostridium difficile, при которой процедура устраняет рецидив примерно в 90% случаев.
Также существует интерес к терапевтическому потенциалу FMT при ВЗК(воспалительном заболевании кишечника), СРК(синдроме раздраженного кишечника) и некоторых внекишечных состояниях, таких как метаболические и аутоиммунные заболевания.
Smits, L. P., Bouter, K. E., de Vos, W. M., Borody, T. J. & Nieuwdorp, M. Therapeutic potential of fecal microbiota transplantation. Gastroenterology 145, 946–953 (2013).
Безопасность (особенно в долгосрочной перспективе) таких процедур еще предстоит установить.
Allen-Vercoe, E. et al. A Canadian Working Group report on fecal microbial therapy: microbial ecosystems therapeutics. Can. J. Gastroenterol. 26, 457–462 (2012).
Article PubMed PubMed Central Google Scholar
Рабочая группа со всей Канады, состоящая из клиницистов и ученых-фундаменталистов, эпидемиологов, специалистов по этике, регулирующих органов Министерства здравоохранения Канады и представителей основных финансирующих агентств (Канадские институты исследований в области здравоохранения и Канадский фонд по болезни Крона и колиту), встретилась, чтобы рассмотреть текущий опыт фекальной микробной терапии и определить ключевые области исследований, необходимые для продвижения этой области вперед. В отчете подчеркивается перспективность фекальной микробной терапии и связанной с ней синтетической терапии стула (совместно именуемой «терапией микробных экосистем») для лечения колита Clostridium difficile и, возможно, других расстройств. В нем определяются неотложные клинические проблемы, которые необходимо решить, а также социальные, этические и нормативные барьеры для использования этих важных методов лечения.
ПЕРЕСАДКА ФЕКАЛЬНОЙ МИКРОФЛОРЫ
- Большинство врачей сообщили о выполнении этой процедуры с использованием удерживающей клизмы в качестве метода доставки.
- Один сообщил об успешной доставке трансплантата через верхний отдел желудочно-кишечного тракта, а несколько в одном центре использовали колоноскопию для доставки донорского материала.
- Некоторые используют очистители толстой кишки, такие как 4 л раствора полиэтиленгликоля перед доставкой.
- Все методы кажутся эффективными, и никаких осложнений не было зарегистрировано.
Путь доставки для фекальной терапии является не только практической проблемой, но и поднимает интересные механистические вопросы, учитывая, что области толстой кишки, контактирующие с трансплантируемым материалом, могут заметно различаться.
Пероральное введение через назоеюнальный (NJ) зонд предпочтительно доставляет организмы сначала в тонкую кишку.
Хотя он может охватывать дополнительные области кишечника, процедура введения NJ зонда неудобна, часто требует рентгеновского подтверждения размещения трубки и менее приятна для пациентов.
Применение через колоноскоп доставляет бактерии как в правую, так и в левую толстую кишку, что желательно для покрытия поверхности.
Однако при выполнении в больнице этот метод требует наличия укомплектованного эндоскопического кабинета и значительно более дорог. Введение с помощью клизмы — самый простой и наименее дорогой метод — достигает только левой толстой кишки.
Фактически, если фекальная клизма вводится без какой-либо предварительной очистки толстой кишки, ее содержимое может достичь только дистальной левой толстой кишки.
Наблюдается значительная проксимальная миграция терапевтических организмов.
Неизвестно, оказывает ли путь введения существенное влияние на эффективность, поскольку не было исследований, специально разработанных для сравнения различных путей введения.
Однако недавний систематический обзор показывает, что введение через зонд NJ может быть хуже, чем ректальный путь (11).
11.Gough E, Shaikh H, Manges AR. Systematic review of intestinal microbiota transplantation (fecal bacteriotherapy) for recurrent Clostridium difficile infection. Clin Infect Dis. 2011;53:994–1002. doi: 10.1093/cid/cir632. [DOI] [PubMed] [Google Scholar]
Использование очищающих агентов для толстой кишки, вводимых перед колоноскопией, может изменить состав и разнообразие кишечной микробиоты в течение нескольких недель после процедуры (28).
28.Mai V, Greenwald B, Morris JG, Jr, Raufman JP, Stine OC. Effect of bowel preparation and colonoscopy on post-procedure intestinal microbiota composition. Gut. 2006;55:1822–3. doi: 10.1136/gut.2006.108266. [DOI] [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]
Любые такие изменения могут повлиять на эффект терапии и, по крайней мере, будут учитываться при мониторинге изменений микробиоты после терапии. Понимание науки: ценность биоинформатического анализа микробных экосистем при рецидивирующей ИКД Существует несколько подходов к характеристике и пониманию микробных экосистем дистального отдела кишечника, которые варьируются от только описательной информации до предоставления оценки возможностей и функций сообщества.
Профилирование рибосомальной РНК (рРНК) 16S, осуществляемое путем глубокого секвенирования амплифицированных полимеразной цепной реакцией вариабельных областей рРНК с использованием платформ высокопроизводительного секвенирования (29,30), является самым простым методом и полезен для описательного исследования или сравнения состава сообщества.
Этические и социальные проблемы
Тот факт, что многие больницы и органы здравоохранения не одобряют МЭТ, говорит о том, что лечение может быть связано с важными этическими, правовыми и/или социальными проблемами. Можно утверждать, что риски для пациента от потенциальных неизвестных патогенов в донорском стуле не отличаются по существу от неизвестных неблагоприятных последствий новых препаратов или других вмешательств. Более того, можно утверждать, что в тяжелых случаях заболевания такие риски перевешиваются потенциальной пользой для пациента.
Как уже отмечалось ранее, эту проблему можно решить с помощью адекватных процедур информированного согласия, в которых пациент понимает как известные, так и неизвестные риски вмешательства.
В настоящее время процессы согласия, используемые врачами, проводящими МЭТ, различаются по структуре и содержанию, и стандартизация может помочь решить эти проблемы.
Еще одна потенциальная проблема — это право собственности на донорский стул.
Традиционно фекалии считались отходами; Однако эффективность MET предполагает ценность фекалий и микробных сообществ, которые они содержат.
В случае образцов человеческих тканей, которые использовались для разработки новых методов лечения, которые потенциально могут привести к значительной финансовой выгоде, возникли противоречия, когда пациенты, у которых изначально были получены ткани, возражали.
В некоторых случаях люди даже не знали, что их ткани использовались для исследования или разработки новых методов лечения (35).
35.Skloot R. The Immortal Life of Henrietta Lacks. New York: Crown; 2010. [Google Scholar]
Донорские смеси FMT могут включать ряд неизвестных таксонов, включая бактерии, дрожжи, паразитов и вирусы, и неизвестно, какие микробы ответственны за полезный эффект, а какие могут представлять риск из-за передачи устойчивости к антибиотикам, продукции генотоксичных метаболитов или кишечной транслокации. Кроме того, FMT не может быть стандартизирована, даже с одним и тем же донором, из-за межиндивидуальной и внутрииндивидуальной изменчивости микробиоты кишечника.
Caporaso, J. G. et al. Moving pictures of the human microbiome. Genome Biol. 12, R50 (2011).
Article PubMed PubMed Central Google Scholar
Тем не менее, регулирующие органы в США, которые изначально запретили любое клиническое использование FMT, за исключением случаев применения нового исследуемого препарата, изменили курс и теперь разрешают клиническое использование для лечения заболевания C. difficile.52
US Department of Health & Human Services. Guidance for industry: enforcement policy regarding investigational new drug requirements for use of fecal microbiota for transplantation to treat Clostridium difficile infection not responsive to standard therapies. US Food and Drug Administration [online], (2013).
Отсутствие идентификации микробов, используемых от широкого круга доноров, побудило комиссию исключить FMT из пробиотической структуры. Аналогичным образом, неопределенные коллекции микробов из других участков человеческого тела не считаются пробиотиками. Однако комиссия определила, что препараты определенных смесей микробов, таких как «RePoop»,53 в подходе, придуманном Петрофом и коллегами как «терапия микробных экосистем»,54 действительно соответствуют критериям пробиотика, если микробные препараты содержат четко определенные микробные компоненты.
- Petrof, E. O. et al. Stool substitute transplant therapy for the eradication of C. difficile infection: 'RePOOPulating the gut'. Microbiome 1, 3 (2013).Article PubMed PubMed Central Google Scholar
- Petrof, E. O., Claud, E. C., Gloor, G. B. & Allen-Vercoe, E. Microbial ecosystems therapeutics: a new paradigm in medicine? Benef. Microbes 4, 53–65 (2013).Article CAS PubMed Google Scholar
Следует ли продолжать поддерживать определение и рекомендации ФАО/ВОЗ? До сих пор мы описывали примеры того, как различные микробы соответствуют определению пробиотика ФАО/ВОЗ. Группа экспертов постановила, что это определение остается актуальным и полезным для ученых и регулирующих органов для определения широкой категории пробиотиков.
Кроме того, мы посчитали, что рекомендации ФАО/ВОЗ также актуальны, с одним изменением.
В этих рекомендациях говорится: «Использование и принятие рекомендаций, изложенных в этом отчете, должно быть предпосылкой для того, чтобы назвать штамм бактерий пробиотиком».
Группа экспертов посчитала, что благодаря накопленным доказательствам общие преимущества могут быть обоснованно связаны с хорошо изученными видами пробиотиков, в той степени, в которой даже если рандомизированные контролируемые испытания (РКИ) не проводятся на конкретных штаммах, они все равно могут быть
onstellen как «пробиотики».
Кроме того, раздел Руководства, посвященный генетической характеристике пробиотиков, следует обновить, включив в него использование геномного секвенирования как часть тщательной оценки безопасности. Были отмечены и другие несоответствия между документами.
Целью Экспертной консультации и Рабочей группы, созванных ФАО/ВОЗ в 20011 и 2002 годах2 соответственно, было установление руководящих принципов оценки эффективности пробиотиков, поставляемых в виде продуктов питания. Однако в этих документах приводятся многочисленные примеры доставки пробиотиков, выходящие за рамки пищевых приложений. Например, определение пробиотиков, принятое Экспертной консультацией, явно не ограничивалось пробиотическими продуктами питания и действительно включало непероральные приложения. Слово «вводимый» было намеренно выбрано вместо «потребляемый», и в определении не было установлено никаких ограничений на тип воздействия на здоровье или целевые группы населения, что позволяет сделать многие приложения осуществимыми. Большинство перечисленных доказательств полезных эффектов пробиотиков касались патологических состояний, которые правильно относятся к области применения лекарственных средств, как в настоящее время дифференцируется большинством регулирующих органов. Другое несоответствие между двумя документами заключается в том, что Консультация экспертов1 заявила, что способность оставаться жизнеспособным в целевом месте должна быть проверена для каждого потенциального штамма. Этот пункт не был включен в Руководство.2 Консультация экспертов далее утверждает, что «...традиционные закваски не следует считать пробиотиками, поскольку они не способны размножаться в кишечнике».
Однако Руководство 2002 года признало пробиотический статус традиционных йогуртовых культур (S. salivarius subsp. thermophilus и L. delbrueckii subsp. bulgaricus) из-за их способности улучшать переносимость лактозы у мальдигестеров.
Благоприятные эффекты этих культур с тех пор были одобрены EFSA.23
Конечно, другие преимущества для здоровья, которые не требуют штамма для размножения в кишечнике, возможны и входят в сферу действия пробиотиков. Как и следовало ожидать, учитывая быстроту научных прорывов, исследования механизмов и воздействия пробиотиков на здоровье выходят далеко за рамки того, что было включено в Экспертную консультацию 2001 года.1 Тем не менее, определение остается актуальным, и документ Руководства по-прежнему предоставляет полезный подход к проверке пробиотического штамма.
Каков соответствующий уровень доказательств для определения пользы для здоровья пробиотиков?
Чтобы определить, существует ли связь между веществом (таким как пробиотик) и желаемым результатом (таким как поддержание здоровой пищеварительной системы), важно изучить следующие критерии:
- временная связь;
- сила связи;
- доза-ответ;
- воспроизведение результатов;
- биологическая правдоподобность;
- рассмотрение альтернативных объяснений;
- прекращение воздействия;
- специфичность связи;
- согласованность с другими знаниями. 55,56
Schunemann, H., Hill, S., Guyatt, G., Akl, E. A. & Ahmed, F. The GRADE approach and Bradford §Hill's criteria for causation. J. Epidemiol. Community Health 65, 392–395 (2011).Article PubMed Google Scholar
Существуют незначительные расхождения между различными эпидемиологическими органами, но эти критерии (основанные на критериях Брэдфорда Хилла) являются важными факторами для определения причинно-следственной связи.
Соответствующим образом организованные, хорошо спланированные РКИ, желательно оцененные с помощью систематического обзора и процесса метаанализа, предоставляют доказательства для выводов о причинно-следственной связи.
Однако такие исследования могут быть недоступны для определения силы доказательств для обоснования заявлений о пользе для здоровья диетических (пищевых) добавок или продуктов питания.
Группа также считает, что пробиотические продукты питания или добавки не должны соответствовать более высокому стандарту доказательств, чем другие продукты питания или добавки.
Ни одно заявление о пробиотиках не было признано достаточно обоснованным для продуктов питания в Европейском союзе.
Доказательства того, что витамин С снижает утомляемость и усталость, способствует нормальному энергетическому обмену и поддерживает нормальную функцию иммунной системы, считаются достаточными,57 однако нет надежных РКИ на здоровых людях, подтверждающих эти преимущества — важность диетического витамина С основана на недоедающих пациентах, у которых развилась цинга.58,59,60,61
- Hemila, H. Vitamin C and the common cold. Br. J. Nutr. 67, 3–16 (1992).Article CAS PubMed Google Scholar
- Hemila, H. Vitamin C and common cold incidence: a review of studies with subjects under heavy physical stress. Int. J. Sports Med. 17, 379–383 (1996).Article CAS PubMed Google Scholar
- Hemila, H. & Chalker, E. Vitamin C for preventing and treating the common cold. Cochrane Database of Systematic Reviews, Issue 1. Art. No.: CD000980 http:/dx.doi.org/10.1002/14651858.CD000980.pub4.
- Douglas, R. M., Hemila, H., Chalker, E. & Treacy, B. Vitamin C for preventing and treating the common cold. Cochrane Database of Systematic Reviews, Issue 3. Art. No.: CD000980 http://dx.doi.org/10.1002/14651858.CD000980.pub3.
Многие другие добавки также рекомендуются врачами для использования, не подкрепленного РКИ.
Например, для здоровья костей многие врачи первичной медико-санитарной помощи рекомендуют добавки с кальцием и витамином D, однако существуют ограниченные доказательства РКИ, подтверждающие эту рекомендацию. Действительно, обзор Кокрейна показал, что доказательства не поддерживают добавки витамина D для улучшения плотности костей у здоровых детей. 62
Winzenberg, T. M., Powell, S., Shaw, K. A. & Jones, G. Vitamin D supplementation for improving bone mineral density in children. Cochrane Database of Systematic Reviews, Issue 10. Art No.: CD006944 http://dx.doi.org/10.1002/14651858.CD006944.pub2.
Влияние пробиотиков на здоровье подтверждается многими хорошо проведенными РКИ и высококачественными систематическими обзорами и метаанализами.14,63,64,65,66
То, что при оценке доказательств пользы для здоровья необходимо учитывать всю совокупность доказательств, широко признано.
Группа настоятельно призывает специалистов здравоохранения и регулирующие органы к последовательному подходу к клиническим, пищевым и диетическим рекомендациям.
Выводы из рекомендаций
На рынке представлено множество продуктов с маркировкой «пробиотик», но слишком часто они не соответствуют минимальным критериям, таким как определенное содержание, соответствующее жизнеспособное количество в конце срока годности и соответствующие доказательства пользы для здоровья. Группа рекомендует использовать термин «пробиотик» только в отношении продуктов, которые поставляют живые микроорганизмы с соответствующим жизнеспособным количеством четко определенных штаммов с обоснованным ожиданием предоставления пользы для благополучия хозяина (таблица 1).
Таблица 1 Категории живых микроорганизмов для использования человеком, определенные группой экспертов Полный размер таблицы Кроме того, необходимо четко донести до потребителей и поставщиков медицинских услуг, как различать пробиотические продукты. К сожалению, эта цель труднодостижима из-за ограничений регулирующих органов на то, что может быть сообщено на этикетках продуктов. Ограничение использования термина «пробиотик» на продуктах питания, как это произошло в некоторых странах Европейского союза, необоснованно, если соблюдены минимальные критерии. Подход к маркировке продукта, который сообщает известную информацию о продаваемом пробиотике, был бы более полезным для потребителей и поставщиков медицинских услуг. Эта группа или любая другая группа экспертов не может навязывать изменения, и в конечном итоге рынок и регулирующие органы будут решать, какие пробиотики будут доступны потребителям.
Однако, как сторонники важности трансляции преимуществ строгих научных и медицинских исследований, мы повторяем, что исследования показали и продолжают показывать, что определенные типы микроорганизмов полезны для здоровья человека, и мы предполагаем, что ограничение доступа потребителей к этой информации имеет негативные последствия для здоровья взрослых и детей во всем мире. Выводы Группа считает, что ее рекомендации важны по нескольким ключевым причинам. Научно-исследовательские достижения за последние 12 лет требуют обсуждения актуальности концепции пробиотиков.67,68,69 Группа пришла к выводу, что определение пробиотика, предложенное ФАО/ВОЗ в 2001 году, достаточно широкое, чтобы позволить разрабатывать широкий спектр продуктов, и достаточно узкое, чтобы налагать некоторые основные требования (таблица 1). Разработка побочных продуктов метаболизма, мертвых микроорганизмов или других нежизнеспособных продуктов на основе микробов имеет потенциал; Однако они не подпадают под понятие пробиотика. Рисунок 3 представляет собой общую структуру использования термина «пробиотик», охватывающую различные конечные применения. В регулировании пробиотиков существует существенная путаница, во многих случаях из-за того, что регулирующие органы пытаются применять схемы к пробиотическим продуктам питания и добавкам, которые изначально были разработаны для содействия фармацевтической разработке.
Мы согласны с отчетом, опубликованным в 2013 году
Hoffmann, D. E. et al. Science and regulation. Probiotics: finding the right regulatory balance. Science 342, 314–315 (2013).
Hoffmann, D. E. et al. Science and regulation. Probiotics: finding the right regulatory balance. Science 342, 314–315 (2013).
Article CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
что необходимы изменения в том, как регулирующие органы обращаются с пробиотиками в таких юрисдикциях, как США и Европа.
Однако мы категорически не согласны с регулирующими действиями FDA в США, требующими подачи заявок на новые исследуемые препараты для всех функциональных конечных точек для пробиотических продуктов питания и для большинства диетических добавок.
US Department of Health and Human Services, Food and Drug Administration, Center for Drug Evaluation and Research, Center for Biologics Evaluation and Research & Center for Food Safety and Applied Nutrition. Guidance for clinical investigators, sponsors, and IRBs. Investigational new drug applications (INDs)—determining whether human research studies can be conducted without an IND. US Food and Drug Administration [online], (2013).
Эти действия серьезно затруднят проведение и увеличат стоимость безопасных, крайне необходимых исследований пробиотиков из-за ненужных бюрократических требований, которые трудно, если не невозможно, выполнить для продуктов, произведенных не с использованием фармацевтических стандартов.
Подход к исследованиям с точки зрения лекарственных средств может увеличить стоимость и задержать необходимые исследования эффективности, требуя исследований безопасности, которые не считаются необходимыми Институциональными наблюдательными советами, контролирующими исследования.
Группа экспертов выявила необходимость улучшения коммуникации с общественностью и специалистами здравоохранения о преимуществах пробиотиков, которые можно ожидать для населения в целом. Группа экспертов также признает, что необходимо предоставить надежные доказательства преимуществ, связанных с конкретными штаммами.
Эта позиция аналогична системе категорий, первоначально предложенной в 2012 году,67
Reid, G. Microbiology: Categorize probiotics to speed research. Nature 485, 446 (2012).
Article CAS PubMed Google Scholar
но Группа убеждена, что накоплено достаточно доказательств, подтверждающих концепцию «основных» преимуществ определенных пробиотиков; разумно ожидать, что доказательства, полученные от определенного класса живых микробов, могут быть подходящими для определенных, но не всех, результатов для здоровья.
Эта позиция противоречит преобладающей точке зрения, что каждый пробиотический штамм отличается и, вероятно, вызывает разный результат у хозяина.
Мы приходим к выводу, что это более тонкое понимание пробиотиков оправдано на основе накопленных доказательств из сотен исследований на людях и десятков положительных метаанализов, доступных сегодня. Кажется примечательным, что пробиотические штаммы, отобранные десятилетия назад для использования в коммерческих пробиотических продуктах (в которых устойчивость штамма, рост и стабильность были бы центральными критериями), доказали свою эффективность в предоставлении пользы для здоровья в многочисленных испытаниях с различными конечными точками.
Это открытие подтверждает концепцию о том, что существуют общие преимущества для здоровья, которые можно получить от потребления (или доставки) в адекватной дозе любого безопасного штамма вида, который уже известен как включающий эффективный пробиотик. Например, если исследуемая гипотеза была «безопасные бактериальные культуры, вводимые в высоких дозах, будут иметь благоприятный результат при желудочно-кишечных заболеваниях», то подходящей методологией будет выбор широкого спектра отдельных бактериальных штаммов или смесей штаммов и их тестирование в различных условиях в различных группах пациентов. Затем результаты всех отдельных испытаний будут анализироваться в совокупности.
Этот подход по сути является тем, что было сделано в многочисленных метаанализах, проведенных на нескольких пробиотических штаммах, которые использовались в испытаниях на людях.
Один из таких метаанализов был проведен Ричи и Романуком,11 который включал широкий спектр пробиотических штаммов; нулевые исследования также были частью анализа.
В своем метаанализе, содержащем 74 исследования, 84 испытания и 10 351 пациента, авторы пришли к выводу, что в целом пробиотики полезны для лечения и профилактики желудочно-кишечных заболеваний.
Этот подход объединения пробиотических штаммов различных родов и видов в один функциональный «класс» уже был принят EFSA для йогуртовых культур, о чем свидетельствует одобренное заявление о том, что Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus и Streptococcus salivarius subsp. thermophilus способствуют перевариванию лактозы.23
EFSA Panel on Dietetic Products, Nutrition and Allergies. Scientific Opinion on the substantiation of health claims related to live yoghurt cultures and improved lactose digestion (ID 1143, 2976) pursuant to Article 13(1) of Regulation (EC) No 1924/2006. EFSA Journal 8, 1763 (2010).
В этом случае EFSA приняло характеристику на уровне вида, а не штамма, поскольку механизм действия четко понимается как микробная продукция β-галактозидазы, которая способствует перевариванию лактозы в кишечнике.
Однако заявителю не нужно доказывать, что каждый штамм L. delbruueckii subsp. bulgaricus или S. salivarius subsp. thermophilus производит достаточно лактазы, чтобы поддержать заявление, и поэтому польза приписывается этому классу микробов.
Аналогично, поскольку основная польза может быть связана с определенной структурой или активностью, было бы разумно использовать данные, накопленные для любого штамма, демонстрирующего это свойство, в качестве поддержки заявления о пользе для здоровья. Также было бы справедливо разрешить использование термина «пробиотик» для представителя вида, для которого систематические обзоры или метаанализы указывают на общую пользу для здоровья, особенно (или, возможно, только) если конкретное заявление о пользе для здоровья не было сообщено о продукте.
Должна ли пробиотическая структура включать традиционные ферментированные продукты, содержащие живые микробы? Группа признала, что доказательства подтверждают полезную связь между некоторыми продуктами, содержащими живые микробы, особенно ферментированными молочными продуктами, и снижением риска определенных заболеваний.
Например, ферментированные молочные продукты были связаны со снижением риска диабета 2 типа или улучшением маркеров гомеостаза глюкозы24,25,26,
- Tong, X., Dong, J. Y., Wu, Z. W., Li, W. & Qin, L. Q. Dairy consumption and risk of type 2 diabetes mellitus: a meta-analysis of cohort studies. Eur. J. Clin. Nutr. 65, 1027–1031 (2011).Article CAS PubMed Google Scholar
Употребление молока широко рекомендуется для здорового питания. Эпидемиологические исследования показали, что потребление молочных продуктов может быть связано со снижением сахарного диабета 2 типа (СД2).
Был проведен метаанализ для выяснения связи между потреблением молочных продуктов и СД2.
Темы/Методы: Был проведен систематический поиск литературы в базе данных Medline, и было выявлено семь связанных когортных исследований. Для расчета объединенного ОР были извлечены скорректированные относительные риски (ОР) с самой высокой и самой низкой категориями из каждого исследования. Для оценки зависимости «доза-реакция» применялась оценка тренда по методу наименьших квадратов.
Результаты: Был выявлен объединенный ОР 0,86 (95% доверительный интервал (ДИ), 0,79–0,92) для риска СД2, связанного с потреблением молочных продуктов, с небольшими доказательствами гетерогенности. Для анализа подгрупп комбинированный RR составил 0,82 (95% ДИ, 0,74–0,90), 1,00 (95% ДИ, 0,89–1,10), 0,95 (95% ДИ, 0,86–1,05) и 0,83 (95% ДИ, 0,74–0,93) для потребления нежирных молочных продуктов, высокожирных молочных продуктов, цельного молока и йогурта соответственно. Анализ «доза-реакция» показал, что риск СД2 может быть снижен на 5% для всех молочных продуктов и на 10% для нежирных молочных продуктов.
Вывод: Была выявлена обратная связь ежедневного потребления молочных продуктов, особенно нежирных молочных продуктов, с СД2, что указывает на полезный эффект потребления молочных продуктов в профилактике развития СД2.
- Struijk, E. A. et al. Dairy product intake in relation to glucose regulation indices and risk of type 2 diabetes. Nutr. Metab. Cardiovasc. Dis. 23, 822–828 (2013).Article CAS PubMed Google Scholar
- Sluijs, I. et al. The amount and type of dairy product intake and incident type 2 diabetes: results from the EPIC-InterAct Study. Am. J. Clin. Nutr. 96, 382–390 (2012).Article CAS PubMed Google Scholar
Предыстория: Потребление молочных продуктов может быть обратно пропорционально связано с риском диабета 2 типа, но доказательства неубедительны для всех молочных продуктов и скудны для типов молочных продуктов.
Цель: Цель состояла в том, чтобы изучить перспективную связь всех молочных продуктов и различных подтипов молочных продуктов с заболеваемостью диабетом в популяциях с выраженной вариацией потребления этих групп продуктов.
Дизайн: Вложенная когорта случаев в 8 европейских странах Европейского проспективного исследования рака и питания (n = 340 234; 3,99 млн человеко-лет наблюдения) включала случайную подкогорту (n = 16 835) и случаи диабета (n = 12 403). Исходное потребление молочных продуктов оценивалось с помощью диетических анкет. HR регрессии Кокса, взвешенной по Прентису, для конкретных стран рассчитывались и объединялись с помощью метаанализа случайных эффектов.
Результаты: Потребление всех молочных продуктов не было связано с диабетом (HR для сравнения самого высокого и самого низкого квинтиля всех молочных продуктов: 1,01; 95% ДИ: 0,83, 1,34; P-тренд = 0,92) в анализе, скорректированном по возрасту, полу, ИМТ, факторам риска диабета, образованию и диетическим факторам. Из подтипов молочных продуктов потребление сыра, как правило, имело обратную связь с диабетом (HR: 0,88; 95% ДИ: 0,76, 1,02; P-тренд = 0,01), а более высокое комбинированное потребление ферментированных молочных продуктов (сыр, йогурт и густое ферментированное молоко) было обратно связано с диабетом (HR: 0,88; 95% ДИ: 0,78, 0,99; P-тренд = 0,02) в скорректированных анализах, сравнивающих крайние квинтили.
Выводы: Это крупное перспективное исследование не обнаружило связи между общим потреблением молочных продуктов и риском диабета. Предполагается обратная связь между потреблением сыра и комбинированным потреблением ферментированных молочных продуктов и диабетом, что заслуживает дальнейшего изучения.
меньшим набором веса с течением времени в проспективном исследовании >120 000 взрослых
Mozaffarian, D., Hao, T., Rimm, E. B., Willett, W. C. & Hu, F. B. Changes in diet and lifestyle and long-term weight gain in women and men. N. Engl. J. Med. 364, 2392–2404 (2011).
Article CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
снижением риска общей смертности.28
Soedamah-Muthu, S. S., Masset, G., Verberne, L., Geleijnse, J. M. & Brunner, E. J. Consumption of dairy products and associations with incident diabetes, CHD and mortality in the Whitehall II study. Br. J. Nutr. 109, 718–726 (2013).
Article CAS PubMed Google Scholar