Состав микробиома кишечника у людей с ожирением и без ожирения: систематический обзор и метаанализ

Nutrients 2022, 14, 12.

Gut Microbiome Composition in Obese and Non-Obese Persons: A Systematic Review and Meta-Analysis

Mariona Pinart, Andreas Dötsch, Kristina Schlicht, Matthias Laudes, Jildau Bouwman, Sofia K. Forslund, Tobias Pischon, Katharina Nimptsch

Ожирение является серьезной проблемой общественного здравоохранения во всем мире. В 2016 году глобальная распространенность избыточного веса у взрослых (определяемая как индекс массы тела, ИМТ 25 кг/м²) составила 39% (1,9 миллиарда взрослых), а распространенность ожирения у взрослых (ИМТ 30 кг/м²) составила 13% (650 миллионов взрослых). Было подсчитано, что к 2030 году 2,16 миллиарда (38%) человек взрослого населения мира будут иметь избыточный вес, а 1,12 миллиарда (20%) будут страдать ожирением. Ожирение является фактором риска развития основных хронических заболеваний, таких как сердечно-сосудистые заболевания, различные виды рака, а также преждевременной смерти. Ожирение является следствием положительного энергетического баланса, возникающего в результате взаимодействия генетических и негенетических факторов, включая личностные, экологические и пищевые факторы. Исследования на животных свидетельствуют о том, что микробиом кишечника также может играть определенную роль в развитии ожирения. Кроме того, некоторые исследования на людях предполагают, что состав микробиома может отличаться у людей с ожирением и без него, и было высказано предположение, могут ли такие различия способствовать более высокому риску заболевания, наблюдаемому у людей с ожирением, но результаты были противоречивыми.

Микробиом кишечника человека состоит из двух доминирующих типов, Firmicutes и Bacteroidetes, на долю которых приходится 90% всего сообщества, а также типов Proteobacteria, Actinobacteria и Verrucomicrobia, которые являются менее доминирующими. Среди 200 различных родов, относящихся к типу Firmicutes, есть Lactobacillus, Bacillus, Clostridium, Enterococcus и Ruminococcus, тогда как наиболее преобладающими родами, относящимися к типу Bacteroidetes, являются Bacteroides и Prevotella, хотя таксономические классификации зависят от используемой справочной базы данных. Исследования на животных показали, что когда кишечную микробиоту от традиционно выращенных мышей дикого типа пересаживали мышам без микробов, наблюдалось быстрое увеличение жировых отложений на 60% без изменения потребления пищи, а когда кишечную микробиоту от взрослых женщин с ожирением пересаживали мышам без микробов, также наблюдалось быстрое увеличение массы их тела. Другое исследование показало, что кишечная микробиота мышей с генетическим ожирением (ob/ob) была менее разнообразной по сравнению с их худощавыми собратьями, а также было обнаружено, что она обогащена Firmicutes и обеднена Bacteroidetes. У людей результаты были противоречивыми: в некоторых исследованиях была обнаружена более высокая относительная численность Firmicutes по сравнению с типом Bacteroidetes (часто также выражаемая в виде соотношения) у людей с ожирением по сравнению с лицами, не страдающими ожирением, в то время как другие не обнаружили таких ассоциаций. Различия в исследуемой популяции (например, возраст, пол, географический регион) или конкретных подгруппах, связанных со здоровьем (например, метаболический статус у лиц с ожирением), могли бы объяснить высокие межиндивидуальные различия в микробном сообществе кишечника, что исключает определение эталонного микробиома у здоровых и больных. Кроме того, различия в методах измерения микробиома и аннотациях, вероятно, способствовали неоднородности результатов в прошлом.

Ранее были проведены два систематических обзора, изучаювших различия в составе кишечного микробиома у взрослых и детей без ожирения или только у взрослых, хотя ни в одном из них не проводился метаанализ. Как в этих систематических обзорах, так и в других несистематических обзорах была предпринята попытка ответить на вопрос, связано ли ожирение с более высоким или более низким разнообразием кишечного микробиома по сравнению с худощавыми людьми, а также можно ли считать соотношение Firmicutes к Bacteroidetes (F:B) важным маркером дисбактериоза кишечника у людей с ожирением. Систематические обзоры у взрослых, полученные в ходе обсервационных и интервенционных исследований (пациенты с бариатрической хирургией), показали, что у людей с ожирением профиль кишечной микробиоты отличается от профиля у людей, не страдающих ожирением. Более высокое относительное содержание типов Firmicutes, Proteobacteria и Fusobacteria, а также рода Lactobacillus было обнаружено у лиц с ожирением по сравнению с худощавыми лицами, тогда как тип Bacteroidetes, а также виды Faecalibacterium prausnitzii, Akkermansia muciniphila, Methanobrevibacter smithii и Bifidobacterium animalis были обнаружены в относительно меньшем количестве у лиц с ожирением по сравнению с худощавыми. Однако были выявлены противоречивые результаты в отношении разнообразия кишечной микробиоты, связанной с ожирением. Оба систематических обзора объясняли такие противоречивые результаты техническими факторами, такими как включение исследований, в которых использовались различные методологии количественного определения микроорганизмов. Другими техническими факторами, которые могут способствовать расхождению результатов, являются: различные методы секвенирования для количественной оценки микробиома, различия в используемых праймерах и методах извлечения ДНК, а также справочная база данных, используемая для классификации. Однако ни в одном из этих систематических обзоров не рассматривался вопрос об отсутствии определения критериев для выбора соответствующей справочной базы данных для таксономической классификации. Нетехнические факторы, которые, как было показано, оказывают влияние на микробный состав кишечника, но в доступных исследованиях редко или недостаточно контролируются, включают пол, время года, режим питания, физические упражнения, медикаментозное лечение и географические аспекты. Оба систематических обзора призывают к проведению будущих исследований для количественной оценки кишечного микробиома с использованием высокопроизводительных методов секвенирования (так называемых технологий секвенирования следующего поколения), чтобы разобраться в сложности кишечного микробиома.

Это первый систематический обзор с метаанализом, в котором рассматриваются различия в составе микробиома кишечника у взрослых с ожирением и без него, с акцентом на исследования с использованием высокопроизводительных технологий секвенирования (например, секвенирование 16S рДНК/РРРНК рРНК-shotgun, shotgun метагеномика). Нашей основной целью было оценить различия в составе и разнообразии кишечного микробиома (альфа- и бета-разнообразие) на уровне типа и рода между взрослыми людьми с ожирением и без ожирения из общей популяции на основе данных обсервационных исследований. Кроме того, мы стремились проверить гипотезу о том, что люди с ожирением по сравнению с лицами, не страдающими ожирением, имеют более высокое соотношение F: B, что можно считать отличительной чертой патофизиологии ожирения. Мы также описываем микробные таксономические признаки, связанные с ожирением, о которых сообщалось во включенных исследованиях.

doi.org

Перевод на русский язык научной статьи осуществлен в соответствии с условиями открытой лицензии Creative Commons Attributions (CC BY) (Creative Commons — Attribution 4.0 International — CC BY 4.0)