Печеночно-интестинальная ось: физиология сквозь призму микробиома
https://doi.org/10.29235/1814-6023-2022-19-4-413-423
Анатацыя
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.
Аб аўтарах
У. СалимовБеларусь
И. Стома
Беларусь
А. Ковалев
Беларусь
А. Щерба
Беларусь
И. Штурич
Беларусь
О. Руммо
Беларусь
Спіс літаратуры
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
##reviewer.review.form##
Для цытавання:
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