Главные факты о микробиоме кишечника и его влиянии на иммунную систему

По данным эпидемиологических исследований, 20–30% взрослых и около 40% детей в мире страдают от аллергического ринита. Еще около 300 миллионов человек – от астмы.

А примерно 10% населения развитых стран и 6-8% детей в возрасте до 5 лет живут с диагнозом «пищевая аллергия». При этом с 1997 года количество пищевых реакций только среди детей возросло примерно на 50%.

Распространенность аллергических заболеваний объясняется такими факторами, как неправильное питание, способ рождения, наличие родственников с аллергией, применение антибиотиков, условия проживания на первом году жизни и т.д. Большинство этих факторов объединяет один общий знаменатель – все они так или иначе связаны с микробами и микробиомом.

Микробиом – это совокупность бактерий, живущих в организме человека и на нем. Новые данные указывают, что даже те органы, которые довольно долго считались стерильными, например, легкие, все же содержат различные бактерии.

Эти микроорганизмы участвуют в синтезе витаминов, кислот, переваривании неперевариваемых волокон.

Более того, как считается сегодня, именно бактерии играют решающую роль в обучении нашей иммунной системы отличать действительно опасные микроорганизмы от безвредных чужеродных молекул, связанных с нашим питанием и окружающей средой, что очень важно при аллергии.

Впрочем, если одни бактерии помогают предотвращать склонность к аллергии, другие, наоборот, могут способствовать ее появлению. Например, вызывая высвобождение гистамина из базофильных лейкоцитов человека и тучных клеток с помощью IgE-зависимых или независимых механизмов.

Несколько исследований показывают, что бактерии также могут индуцировать дифференциацию наивных Т-клеток в клетки Th2 или Th17 и вызвать высвобождение цитокинов из Th2. Бактериальные виды, такие как M. pneumonie или C. pneumoniae, индуцируют выработку IL-4. Именно избыток последнего напрямую связан с аллергией.

Здоровая микробиота может защитить от аллергической сенсибилизации, однако в условиях дисбактериоза микробиом может вызвать повышение уровня названных провоспалительных веществ. Это приводит к изменению иммунной среды в кишечнике и возникновению аллергии.

Факторы влияния на микробиом человека

Антибиотики

Одной из наиболее распространенных причин сбоя в микробиоме человека являются антибиотики.

К примеру, среднестатистический ребенок в первые два года жизни получает три курса этих препаратов. При этом прием антибиотиков в течение первого месяца жизни ассоциируется с возникновением аллергии на коровье молоко. Применение же антибиотиков матерью во время беременности повышает риск развития астмы у ребенка. Так же, как и приём ребенком антибиотиков в течение первого года жизни.

Исследования на мышах показывают, что антибиотики могут ингибировать толерантность дыхательных путей к аллергенам, передающимся воздушно-капельным путем. Например, таких как споры грибов (в частности, Aspergillus fumigatus) или овальбумин в виде аэрозоля.

В то же время, как свидетельствуют результаты исследований, определенные инфекции, которые человек пытается искоренить с помощью антибиотиков, могут служить защитой от аллергии.

Например, по мере уничтожения гельминтных инвазий, среди населения развитых стран начали увеличиваться случаи аллергических заболеваний.

Определенную защиту от аллергии могут давать паразитарные инфекции. Это происходит, в частности, благодаря блокированию связывания аллерген-специфических антител с тучными клетками. Даже Helicobacter pylori – известный возбудитель язвы желудка, также может оказаться полезным и может помешать развитию астмы. Особенно, если колонизация им происходит в раннем возрасте.

Кесарево сечение

Еще одним важным фактором, способным влиять на микробиом, является способ появления ребенка на свет. Доказано, что младенцы, рожденные с помощью кесарева сечения, обычно имеют микробиом, обогащенный стафилококками и стрептококками. Это, в свою очередь, повышает вероятность развития аллергических заболеваний, астмы и непереносимости глютена.

Кроме того, дети, рожденные путем кесарева сечения, имеют вдвое больший риск сенсибилизации аллергенов яиц и молока. В целом по данным шведского исследования, кесарево сечение повышает риск появления пищевой аллергии на 21%.

Грудное вскармливание

По сравнению с антибиотиками и кесаревым сечением грудное вскармливание, наоборот, увеличивает колонизацию кишечников малышей лакто- и бифидобактериями.

Грудное молоко, особенно молозиво, передает пассивный иммунитет в виде антител IgM, IgG и IgA от матери к ребенку. IgA имеет особое значение в кишечнике из-за его роли в иммунном ответе на пищевые антигены и поддержании гомеостаза микробиома.

А еще грудное молоко содержит олигосахариды и широкий спектр жирных кислот, положительно влияющих на микробиом кишечника и его способность производить метаболиты, защищающие от аллергии и астмы. Кроме того, грудное молоко содержит полифенолы и витамин Д, которые также важны для разнообразия микробиома.

Условия обитания и контакт с животными

Результаты некоторых исследований свидетельствуют о том, что разнообразная кишечная флора в раннем детстве связана со снижением риска аллергии в возрасте до 5 лет.

И, наоборот, если количество и разнообразие грамотрицательных гаммапротеобактерий, также распространенных в почве и растительности, уменьшается на коже подростков, это может свидетельствовать об атопии.

Эти данные можно отнести к так называемой гигиенической теории распространения аллергии.

Нет, это не совсем о личной гигиене или чистоте в доме. Это о том, что дети, которые родились и растут в условиях контакта с животными (от собак и кошек до коров и лошадей), а также – со старшими братьями или сестрами, реже болеют аллергией и имеют более разнообразный микробиом за счет более частого контакта с различными бактериями, влияния паразитов, инфекций и т.д. И наоборот – у детей, живущих в городах и не имеющих больших семей и домашних животных, есть больший риск приобрести аллергию из-за недостаточной стимуляции клеток Th1, которые не могут уравновесить эффекты клеток Th2, связанных с аллергией.

Теория гигиены была дополнена гипотезой о западном образе жизни. Согасно поседней, дисбаланс в популяции клеток Th2 приводит к продуцированию интерлейкинов (IL-4 и IL-5), которые, в свою очередь, индуцируют выработку IgE и эозинофилов, вызывающих атопию.

Кишечник и микробиом

Из всех органов наиболее разнообразный микробиом имеет желудочно-кишечный тракт.

Его бактерии играют фундаментальную роль в формировании иммунитета человека, уравновешивая деятельность клеток Th-1 и клеток Th-2, участвующих в аллергических реакциях.

Бедное микробное разнообразие может быть связано с низким уровнем IgA на поверхностном барьере кишечника.

Оно может привести к нарушению толерантности к определенной пище и, как следствие, к появлению пищевой аллергии и астмы.

Кроме того, бактерии из семейств Lachnospiraceae и Ruminococcaceae производят такие нерастворимые жирные кислоты (SCFA) как пропионат, бутират и ацетат. Они оказывают различные противовоспалительные эффекты на иммунную систему и могут модулировать состояние пищевой аллергии и респираторных заболеваний.

Примечательно, что по тому, какие именно бактерии обитают в человеческом кишечнике, можно судить о склонности человека к аллергическим реакциям или о наличии аллергии в прошлом.

Например, если у восьмилетнего ребенка микробиом обогащен Clostridia и Firmicutes, с большой долей вероятности можно сказать, что раньше он перерос аллергию на молоко. Некоторые ученые даже рассматривают введение клостридий как потенциальную профилактику пищевой аллергии.

Легкие и микробиом

Кишечный микробиом может влиять и на другие органы. Исследования на мышах показали, что эпителиальная клетка кишечника способна формировать микробиоту и влиять на иммунную реакцию в дыхательных путях.

Микробиом легких может сыграть роль и в стимулировании развития астмы.

Колонизация легких происходит постепенно, начиная с Staphylococcus или Corynebacterium. Впоследствии к ним присоединяются Moraxella или Alloiococcus. Нарушение развития микробной популяции может привести к изменениям в регуляции оси IgE-базофил с повышением концентрации IgE в сыворотке крови и увеличением количества циркулирующих популяций базофилов. Как следствие это приводит к возникновению аллергии. А такие бактерии как Chlamydia trachomatis, Chlamydia pneumoniae и Mycoplasma pneumoniae; Haemophilus influenzae, Moraxella catarrhalis и Streptococcus ассоциируются с увеличением заболеваемости астмой.

А вот смесь Bifidobacterium breve и неперевариваемых олигосахаридов может, напротив, ингибировать воспаление дыхательных путей легких путем модуляции регуляторного ответа Т-клеток.

Угнетать симптомы аллергического заболевания дыхательных путей, включая астму, может также Enterococcus faecalis.

Кожа и микробиом

Бактериальный дисбактериоз связан с хроническими воспалительными заболеваниями кожи, такими как атопический дерматит и псориаз.

У новорожденных с экземой наблюдается уменьшение разнообразия Bacteroidetes и протеобактерий.

С, Streptococcus или Propionibacterium.

При этом иногда может играть роль и возраст, в котором происходят изменения микробиома. Например, если колонизация S. pneumoniae, H. influenzae или M. catarrhalis в обострениями атопического дерматита коррелируют такие микроорганизмы, как кишечная палочка течение первого месяца жизни увеличивает риск астмы, колонизация этим микробом в возрасте 12 месяцев уже не приводит к таким последствиям.

Последствия изменений в микробиоме и что с этим делать

Одним из возможных последствий дисбактериоза может быть снижение уровня короткоцепочечных жирных кислот SCFA. Низкий уровень SCFA ассоциируется с аллергическим фенотипом, в то время как увеличение уровня SCFA может облегчить течение заболевания.

Улучшить состояние микробиома может помочь прием полезных бактерий-пробиотиков.

Исследования показали, что пероральный прием пробиотиков может предотвратить экзему и принести пользу пациентам с аллергическим ринитом. Также полезные бактерии демонстрируют некоторые благоприятные эффекты для других аллергических заболеваний, включая астму.

Кроме того, есть данные, что пробиотики могут вызвать десенсибилизацию к арахису и молоку у 82% пациентов при одновременном применении с соответствующей сублингвальной аллергенной иммунотерапией.

Полезными могут оказаться и пребиотики. В частности, волокна и олигосахариды – питательные вещества для пробиотиков, которые могут улучшить иммунитет и обмен веществ.

Кроме того, есть данные, что употребление достаточного количества клетчатки может подавлять симптомы аллергического ринита. А опыты на мышах показывают, что употребление беременными мышами пребиотических продуктов может профилактировать появление аллергии у их потомков.

 

Источники информации:

1.https://www.science.org/content/article/gut-microbe-stops-food-allergies

2.https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6056614/

3.https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1438422117305040#bib0650

4.https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3874145/

5.https: // www. nature.com/articles/d41586-020-02781-9

6.https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fcimb.2021.650893/full

7.https://aacijournal.biomedcentral.com/articles/10.118 s13223-015-0102-0

8.https://www.jimmunol.org/content/198/2/581

9.https://www.gutmicrobiotaforhealth.com/gut-microbiota-and-allergies/

Цей розділ сайту містить професійну спеціалізовану інформацію про препарати, властивості, способи застосування, протипоказання, призначену виключно для дипломованих медичних спеціалістів.

Подпишитесь на новые статьи об аллергии и ее лечения!