Печеночно-интестинальная ось: физиология сквозь призму микробиома
https://doi.org/10.29235/1814-6023-2022-19-4-413-423
Аннотация
В данной работе представлено краткое историческое описание эволюции взглядов на развитие концепции функционирования печеночно-интестинальной оси и ее физиологии. Описаны и обсуждены основные принципы физиологического функционирования нового, «виртуального», органа человека и их роль в патогенезе заболеваний печени, в том числе после перенесенной трансплантации печени.
Приведены полученные нами данные о секвенировании нового поколения, дающие представление о микробиомной палитре пациентов, страдающих хроническими диффузными заболеваниями печени различной этиологии. Cобственное исследование было представлено на основании изучения данных 12 обследованных в пред- и посттрансплантационном периоде пациентов, страдающих хроническими диффузными поражениями печени. Полученные результаты свидетельствуют о важном значении микробиома кишечника в естественном процессе реконвалесценции после перенесенной трансплантации печени.
Об авторах
У. Р. СалимовБеларусь
Салимов Умид Равшанович – кандидат медицинских наук, докторант.
ул. Семашко, 8, 220045, Минск
И. О. Стома
Беларусь
Стома Игорь Олегович – доктор медицинских наук, профессор, ректор.
ул. Ланге, 5, 246000, Гомель
А. А. Ковалев
Беларусь
Ковалев Алексей Алексеевич – старший преподаватель.
ул. Ланге, 5, 246000, Гомель
А. Е. Щерба
Беларусь
Щерба Алексей Евгеньевич – доктор медицинских наук, заместитель директора.
ул. Семашко, 8, 220045, Минск
И. П. Штурич
Беларусь
Штурич Иван Павлович ‒ кандидат медицинских наук, доцент, заведующий отделением.
ул. Семашко, 8, 220045, Минск
О. О. Руммо
Беларусь
Руммо Олег Олегович ‒ академик, доктор медицинских наук, профессор, директор.
ул. Семашко, 8, 220045, Минск
Список литературы
1. IgA antibodies to dietary antigens in liver cirrhosis / U. Volta [et al.] // Ric. Clin. Lab. ‒ 1987. ‒ Vol. 17, N 3. ‒ P. 235–242. https://doi.org/10.1007/BF02912537
2. Vajros, P. Microbiota and gut-liver axis: their influences on obesity and obesity-related liver disease / P. Vajros, G. Paolella, A. Fasano // J. Pediatr. Gastroenterol. Nutr. ‒ 2013. ‒ Vol. 56, N 5. ‒ P. 461‒468. https://doi.org/10.1097/MPG.0b013e318284abb5
3. The interplay between gut microbiota and the immune system in liver transplant recipients and its role in infections / G. Ancona [et al.] // Infect. Immun. ‒ 2021. ‒ Vol. 89, N 11. ‒ P. e0037621. https://doi.org/10.1128/IAI.00376-21
4. Gut microbiota, and its modulation in the management of liver diseases: a review of the literature / I. Milosevic [et al.] // Int. J. Mol. Sci. ‒ 2019. ‒ Vol. 20, N 2. ‒ P. 395. https://doi.org/10.3390/ijms20020395
5. Tilg, H. Liver tissue microbiome in NAFLD: next step in understanding the gut-liver axis? / H. Tilg, R. Burcelin, V. Tremaroli // Gut. ‒ 2020. ‒ Vol. 69, N 8. ‒ P. 1373‒1374. https://doi.org/10.1136/gutjnl-2019-320490
6. Alterations in gut microbiome in cirrhosis as assessed by quantitative metagenomics: relationship with acute-on-chronic liver failure and prognosis / C. Solé [et al.] // Gastroenterology. ‒ 2021. ‒ Vol. 160, N 1. ‒ P. 206‒218.e13. https://doi.org/10.1053/j.gastro.2020.08.054
7. Lee, G.-H. Hepatic encephalopathy in acute-on-chronic liver failure / G.-H. Lee // Hepatol. Int. ‒ 2015. ‒ Vol. 9, N 4. ‒ P. 520‒526. https://doi.org/10.1007/s12072-015-9626-0
8. Стома, И. О. Микробиом человека / И. О. Стома, И. А. Карпов ; Белорус. гос. мед. ун-т, Минск. науч.-практ. центр хирургии, трансплантологии и гематологии. ‒ Минск : Доктор Дизайн, 2018. ‒ 122 с.
9. Blesl, A. The gut-liver axis in cholestatic liver diseases / A. Blesl, V. Stadlbauer // Nutrients. ‒ 2021. ‒ Vol. 13, N 3. ‒ Art. 1018. https://doi.org/10.3390/nu13031018
10. Disruption of the gut microbiota with antibiotics exacerbates acute vascular rejection / K. Rey [et al.] // Transplantation. ‒ 2018. ‒ Vol. 102, N 7. ‒ P. 1085‒1095. https://doi.org/10.1097/TP.0000000000002169
11. Influence of the microbiome on solid organ transplant survival / I. Pirozzolo [et al.] // J. Heart Lung Transplant. ‒ 2021. ‒ Vol. 40, N 8. ‒ P. 745‒753. https://doi.org/10.1016/j.healun.2021.04.004
12. Albillos, A. The gut-liver axis in liver disease: pathophysiological basis for therapy / A. Albillos, A. de Gottardi, M. Rescigno // J. Hepatol. ‒ 2020. ‒ Vol. 72, N 3. ‒ P. 558‒577. https://doi.org/10.1016/j.jhep.2019.10.003
13. Kim, S.-I. Bacterial infection after liver transplantation / S.-I. Kim // World J. Gastroenterol. ‒ 2014. ‒ Vol. 20, N 20. ‒ P. 6211‒6220. https://doi.org/10.3748/wjg.v20.i20.6211
14. Brandl, K. Gut-liver axis at the frontier of host-microbial interactions / K. Brandl, V. Kumar, L. Eckmann // Am. J. Physiol.-Gastrointest. Liver Physiol. ‒ 2017. ‒ Vol. 312, N 5. ‒ P. G413‒G419. https://doi.org/10.1152/ajpgi.00361.2016
15. Muc2-deficient mice spontaneously develop colitis, indicating that MUC2 is critical for colonic protection / M. Van der Sluis [et al.] // Gastroenterology. ‒ 2006. ‒ Vol. 131, N 1. ‒ P. 117–129. https://doi.org/10.1053/j.gastro.2006.04.020
16. Gram-positive bacteria are held at a distance in the colon mucus by the lectin-like protein ZG16 / J. H. Bergström [et al.] // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. ‒ 2016. ‒ Vol. 113, N 48. ‒ P. 13833‒13838. https://doi.org/10.1073/pnas.1611400113
17. Paneth cells secrete lysozyme via secretory autophagy during bacterial infection of the intestine / S. Bel [et al.] // Science. ‒ Vol. 357, N 6355. ‒ P. 1047‒1052. https://doi.org/10.1126/science.aal4677
18. Colorectal cancer in mice genetically deficient in the mucin Muc2 / A. Velcich [et al.] // Science. ‒ 2002. ‒ Vol. 295, N 5560. ‒ P. 1726–1729. https://doi.org/10.1126/science.1069094
19. 19. Spadoni, I. Organ-specific protection mediated by cooperation between vascular and epithelial barriers / I. Spadoni, G. Fornasa, M. Rescigno // Nat. Rev. Immunol. ‒ 2017. ‒ Vol. 17, N 12. ‒ P. 761‒773. https://doi.org/10.1038/nri.2017.100
20. The antibacterial lectin RegIIIgamma promotes the spatial segregation of microbiota and host in the intestine / S. Vaishnava [et al.] // Science. ‒ 2011. ‒ Vol. 334, N 6053. ‒ P. 255‒258. https://doi.org/10.1126/science.1209791
21. Romanque, U. P. A. Molecular mechanisms in liver ischemic-reperfusion injury and ischemic preconditioning / U. P. Romanque, M. M. Uribe, L. A. Videla // Rev. Med. Chil. ‒ 2005. ‒ Vol. 133, N 4. ‒ P. 469‒476. https://doi.org/10.4067/s0034-98872005000400012
22. Suzuki, T. Regulation of the intestinal barrier by nutrients: The role of tight junctions / T. Suzuki // Anim. Sci. J. ‒ 2020. ‒ Vol. 91, N 1. ‒ P. e13357. https://doi.org/10.1111/asj.13357
23. Suzuki, T. Regulation of intestinal epithelial permeability by tight junctions / T. Suzuki // Cell Mol. Life Sci. ‒ 2013. ‒ Vol. 70, N 4. ‒ P. 631‒659. https://doi.org/10.1007/s00018-012-1070-x
24. Dokladny, K. Intestinal epithelial barrier function and tight junction proteins with heat and exercise / K. Dokladny, M. N. Zuhl, P. L. Moseley // J. Appl. Physiol. ‒ 2016. ‒ Vol. 120, N 6. ‒ P. 692‒701. https://doi.org/10.1152/japplphysiol.00536.2015
25. Allam-Ndoul, B. Gut Microbiota and Intestinal Trans-Epithelial Permeability / B. Allam-Ndoul, S. Castonguay-Paradis, A. Veilleux // Int. J. Mol. Sci. ‒ 2020. ‒ Vol. 21, N 17. ‒ P. 6402. https://doi.org/10.3390/ijms21176402
26. Camus, C. Complications infectieuses chez le transplanté hépatique / C. Camus // Réanimation. ‒ 2014. ‒ Vol. 23. ‒ P. 317‒326. https://doi.org/10.1007/s13546-014-0888-7
27. Peterson, L. WIntestinal epithelial cells: regulators of barrier function and immune homeostasis / L. W. Peterson, D. Artis // Nat. Rev. Immunol. ‒ 2014. ‒ Vol. 14, N 3. ‒ P. 141–153. https://doi.org/10.1038/nri3608
28. Moore, W. E. Human fecal flora: the normal flora of 20 Japanese-Hawaiians / W. E. Moore, L. V. Holdeman // Appl. Microbiol. ‒ 1974. ‒ Vol. 27, N 5. ‒ P. 961‒979. https://doi.org/10.1128/am.27.5.961-979.1974
29. The Gut-liver Axis in Immune Remodeling: New insight into Liver Diseases / X. Yang [et al.] // Int. J. Biol. Sci. ‒ 2020. ‒ Vol. 16, N 13. ‒ P. 2357‒2366. https://doi.org/10.7150/ijbs.46405
30. Doré, J. Le microbiote intestinal humain / J. Doré, G. Corthier // Gastroenterol. Clin. Biol. ‒ 2010. ‒ Vol. 34, suppl. 1. ‒ P. S7‒S15. https://doi.org/10.1016/S0399-8320(10)70015-4
31. Holdeman, L. V. Human fecal flora: variation in bacterial composition within individuals and a possible effect of emotional stress / L. V. Holdeman, I. J. Good, W. E. Moore // Appl. Environ. Microbiol. ‒ 1976. ‒ Vol. 31, N 3. ‒ P. 359‒375. https://doi.org/10.1128/aem.31.3.359-375.1976
32. Yu, L.-X. The gut microbiome and liver cancer: mechanisms and clinical translation / L. X.Yu, R. F. Schwabe // Nat. Rev. Gastroenterol. Hepatol. ‒ 2017. ‒ Vol. 14, N 9. ‒ P. 527–539. https://doi.org/10.1038/nrgastro.2017.72
33. Kim, C. H. Gut microbiota-derived short-chain fatty acids, T cells, and inflammation / C. H. Kim, J. Park, M. Kim // Immune Network. ‒ 2014. ‒ Vol. 14, N 6. ‒ P. 277–288. https://doi.org/10.4110/in.2014.14.6.277
34. Acharya, C. Microbiota, cirrhosis, and the emerging oral-gut-liver axis / C. Acharya, S. E. Sahingur, J. S. Bajaj // JCI Insight. ‒ 2017. ‒ Vol. 2, N 19. ‒ P. e94416. https://doi.org/10.1172/jci.insight.94416
35. Merritt, M. E. Effect of bile salts on the DNA and membrane integrity of enteric bacteria / M. E. Merritt, J. R. Donaldson // J. Med. Microbiol. ‒ 2009. ‒ Vol. 58, рt. 12. ‒ P. 1533–1541. https://doi.org/10.1099/jmm.0.014092-0
36. Microbiota-dependent crosstalk between macrophages and ILC3 promotes intestinal homeostasis / A. Mortha [et al.] // Science. ‒ 2014. ‒ Vol. 343, N 6178. ‒ Art. 1249288. https://doi.org/10.1126/science.1249288
37. Chemopreventive effects of phytochemicals and medicines on M1/M2 polarized macrophage role in inflammation-related diseases / Y.-C. Koh [et al.] // Int. J. Mol. Sci. ‒ 2018. ‒ Vol. 19, N 8. ‒ Art. 2208. https://doi.org/10.3390/ijms19082208
38. Llorente, C. Fast-track clearance of bacteria from the liver / C. Llorente, B. Schnabl // Cell Host Microbe. ‒ 2016. ‒ Vol. 20, N 1. ‒ P. 1–2. https://doi.org/10.1016/j.chom.2016.06.012
39. Dual-track clearance of circulating bacteria balances rapid restoration of blood sterility with induction of adaptive immunity / S. P. Broadley [et al.] // Cell Host Microbe. ‒ 2016. ‒ Vol. 20, N 1. ‒ P. 36–48. https://doi.org/10.1016/j.chom.2016.05.023
Рецензия
Для цитирования:
Салимов У.Р., Стома И.О., Ковалев А.А., Щерба А.Е., Штурич И.П., Руммо О.О. Печеночно-интестинальная ось: физиология сквозь призму микробиома. Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия медицинских наук. 2022;19(4):413-423. https://doi.org/10.29235/1814-6023-2022-19-4-413-423
For citation:
Salimov U.R., Stoma I.O., Kovalev A.A., Scherba A.E., Shturich I.P., Rummo O.O. Gut-liver axis: physeology through the prism of the microbiome. Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Medical series. 2022;19(4):413-423. (In Russ.) https://doi.org/10.29235/1814-6023-2022-19-4-413-423