Связь дисбиоза и хронического воспаления

Хроническое воспаление, или инфламэйджинг, представляет собой важный механизм, который лежит в основе множества возрастных заболеваний, включая атеросклероз, диабет, болезнь Альцгеймера и рак. Одним из ключевых факторов, способствующих инфламэйджингу, является дисбиоз — нарушение нормального состава кишечной микробиоты. Взаимодействие между дисбиозом и хроническим воспалением объясняется рядом сложных процессов, которые заслуживают детального рассмотрения.

Изменения в составе микробиоты и их последствия

С возрастом микробиота кишечника претерпевает значительные изменения, которые включают снижение разнообразия микробных сообществ и увеличение численности патогенных бактерий. Здоровая микробиота играет ключевую роль в поддержании иммунного гомеостаза, участвуя в созревании и регуляции иммунных клеток, таких как макрофаги и Т-клетки. Однако возрастные изменения в микробиоте приводят к ослаблению этой регуляторной функции, что способствует развитию хронического воспаления.

Одним из ключевых механизмов, лежащих в основе этих изменений, является нарушение барьерной функции кишечника. В норме кишечный эпителий создает барьер, предотвращающий попадание микробов и их продуктов в системный кровоток. Однако с возрастом, под влиянием факторов, таких как дисбиоз (нарушение в структуре, составе и функциях микробиома) и окислительный стресс, этот барьер ослабевает, что приводит к увеличению проницаемости кишечника, известному как синдром «дырявого кишечника». В результате продукты микробного метаболизма, такие как липополисахариды (ЛПС), начинают проникать в кровь, где они активируют врожденный иммунитет, вызывая хроническое низкоуровневое воспаление.

Роль микробиоты в поддержании иммунного гомеостаза

Микробиота кишечника играет ключевую роль в поддержании иммунного гомеостаза, влияя на развитие и функционирование иммунной системы. Она обеспечивает сложное взаимодействие между микробными сообществами и клетками хозяина, которое критически важно для поддержания баланса между толерантностью к собственным тканям и реакцией на патогены.

1. Созревание и регуляция иммунных клеток

Здоровая микробиота способствует созреванию и дифференцировке различных типов иммунных клеток, включая макрофаги, дендритные клетки и лимфоциты. Эти клетки играют важную роль в обеспечении адекватного иммунного ответа на патогены и поддержании толерантности к антигенам, присутствующим в кишечнике. Например, Faecalibacterium prausnitzii и Bifidobacterium способствуют выработке противовоспалительных цитокинов, таких как интерлейкин-10 (ИЛ-10), который подавляет чрезмерные воспалительные реакции и поддерживает баланс иммунной системы.

Дисбиоз, или нарушение микробного баланса, может привести к снижению численности этих полезных бактерий, что ослабляет иммунную регуляцию и способствует возникновению хронического воспаления. Это состояние может усугубляться с возрастом, когда защитные функции микробиоты снижаются, что приводит к увеличению численности патогенных бактерий и активации воспалительных процессов.

2. Барьерная функция кишечника

Одним из важнейших механизмов, с помощью которых микробиота поддерживает иммунный гомеостаз, является обеспечение барьерной функции кишечника. Кишечный эпителий, покрытый слоем слизи, действует как физический барьер, предотвращая проникновение патогенов и токсинов в кровоток. Полезные бактерии играют ключевую роль в поддержании целостности этого барьера, стимулируя выработку муцина и укрепляя межклеточные соединения.

В условиях дисбиоза барьерная функция нарушается, что приводит к повышению проницаемости кишечника, известному как синдром «дырявого кишечника». Это состояние позволяет микробным продуктам, таким как липополисахариды (ЛПС), проникать в кровоток и вызывать системное воспаление, что способствует развитию инфламэйджинга и возрастных заболеваний.

3. Влияние на врожденный и адаптивный иммунитет

Микробиота кишечника оказывает влияние как на врожденный, так и на адаптивный иммунитет. Полезные бактерии, такие как Lactobacillus и Bifidobacterium, способствуют активации регуляторных Т-клеток (Treg), которые играют ключевую роль в подавлении чрезмерных иммунных реакций и предотвращении аутоиммунных заболеваний. Treg-клетки помогают поддерживать баланс между иммунной толерантностью и реактивностью, предотвращая развитие воспалительных заболеваний кишечника и других аутоиммунных расстройств.

Кроме того, микробиота участвует в активации врожденного иммунитета через взаимодействие с клетками эпителия и дендритными клетками. Это взаимодействие приводит к выработке антимикробных пептидов и других молекул, которые помогают бороться с патогенами и предотвращать их распространение. Однако при дисбиозе эти механизмы нарушаются, что приводит к снижению способности организма защищаться от инфекций и поддерживать иммунный гомеостаз.

4. Модуляция воспалительных процессов

Здоровая микробиота активно участвует в модуляции воспалительных процессов в организме. В нормальных условиях она способствует поддержанию низкого уровня воспаления, необходимого для восстановления тканей и борьбы с инфекциями. Однако при дисбиозе микробиота может стимулировать чрезмерную выработку провоспалительных цитокинов, таких как ФНО-α и ИЛ-6, что приводит к хроническому воспалению и повреждению тканей. Этот процесс является одним из ключевых механизмов инфламэйджинга и способствует развитию возрастных заболеваний.

Потенциальные терапевтические стратегии

Учитывая важную роль микробиоты в развитии инфламэйджинга, корректировка ее состава может рассматриваться как перспективная стратегия для профилактики и лечения возраст-ассоциированных заболеваний. Например, изменение диеты, направленное на увеличение потребления клетчатки и снижение потребления жиров, может помочь в модуляции микробиоты и снижении риска инфламэйджинга.

Литература

• Mostafavi Abdolmaleky, H.; Zhou, J.-R. Gut Microbiota Dysbiosis, Oxidative Stress, Inflammation, and Epigenetic Alterations in Metabolic Diseases. Antioxidants 2024, 13, 985. doi.org/10.3390/antiox13080985
• Franceschi C, Garagnani P, Parini P, Giuliani C, Santoro A. Inflammaging: a new immune-metabolic viewpoint for age-related diseases. Nat Rev Endocrinol. 2018 Oct;14(10):576-590. doi: 10.1038/s41574-018-0059-4. PMID: 30046148
• Franceschi C, Campisi J. Chronic inflammation (inflammaging) and its potential contribution to age-associated diseases. J Gerontol A Biol Sci Med Sci. 2014 Jun;69 Suppl 1:S4-9. doi: 10.1093/gerona/glu057. PMID: 24833586