Μια νέα βακτηριακή απάντηση σε πολλές φλεγμονώδεις καταστάσεις;
Januar 9, 2023Clostridium butyricum
Χρησιμοποιημένο για δεκαετίες ως προβιοτικό που παράγει βουτυρικό, αυτό το ωφέλιμο βακτήριο συνδέεται επίσης με πολυάριθμα ανοσολογικά οφέλη που σχετίζονται με την επαγόμενη από το GI σηματοδότηση που καταρράκτη στο ήπαρ, τον λιπώδη ιστό, τον εγκέφαλο και πολλά άλλα. υπάρχει στο ανθρώπινο έντερο: ανιχνεύεται στο 10-20% του ενήλικου ανθρώπινου πληθυσμού και είναι συχνά ένα από τα οι πρώτοι αποικιστές σε βρέφη[1]
Στο ανθρώπινο έντερο, όπου επιβιώνει ως συμβίωση, Clostridium butyricum έχει έναν ζυμωτικό ρόλο που καταναλώνει άπεπτες διαιτητικές ίνες που παράγουν λιπαρά οξέα βραχείας αλυσίδας (SCFAs), συγκεκριμένα βουτυρικό και οξικό. Το βουτυρικό είναι ένα από τα κυρίαρχα τελικά προϊόντα ζύμωσης και παράγεται μέσω του μονοπάτι βουτυρικής κινάσης (buk).[2]. Τα SCFA που παράγονται από μικροβιακούς οργανισμούς στο κόλον είναι γνωστό ότι έχουν μυριάδες και σημαντικές επιδράσεις στην υγεία του ξενιστή, συμπεριλαμβανομένης της ρύθμισης της εντερικής ανοσολογικής ομοιόστασης, της βελτίωσης της λειτουργίας του γαστρεντερικού φραγμού και της ανακούφισης της φλεγμονής. Προτείνεται επίσης ότι Clostridium butyricum μπορεί να ρυθμίσει τη σύνθεση του μικροβιώματος του εντέρου, αυξάνοντας πιθανώς ορισμένες ευεργετικές βακτηριακές ταξινομήσεις όπως Lactobacillus και Bifidobacterium[3].
Clostridium butyricum ενισχύει τον φραγμό του εντέρου
ο ο εντερικός φραγμός εκτελεί μια κρίσιμη εξισορροπητική πράξη: διατήρηση της ανοχής της μικροχλωρίδας του εντέρου και της απορρόφησης των θρεπτικών συστατικών αφενός και της άμυνας έναντι της εισβολής παθογόνων από την άλλη. Λειτουργεί ως επιλεκτικός φραγμός, αποτρέποντας τη διείσδυση τοξινών και αντιγόνων ενώ διευκολύνει την απορρόφηση θρεπτικών ουσιών, ηλεκτρολυτών και νερού. Δομικά, ο εντερικός φραγμός αποτελείται από τρία στρώματα: το στρώμα βλέννας, το επιθήλιο και το έλασμα.[4]
Clostridium butyricum στελέχη εμφανίζονται μέσω μοντέλων ποντικιών για τη βελτίωση της λειτουργίας του φραγμού του εντέρου αυξάνοντας το πάχος της στιβάδας του βλεννογόνου και αυξάνοντας την έκφραση των πρωτεϊνών σφιχτής σύνδεσης (TJ). Προτείνεται ότι εν μέρει, η αυξημένη έκφραση των πρωτεϊνών TJ μπορεί επίσης να προκύψει από Clostridium butyricum’s διέγερση της παραγωγής IL-17 από ενδοεπιθηλιακά Τ κύτταρα. Αυτός ο βελτιωμένος φραγμός έχει ως αποτέλεσμα μειωμένη διείσδυση λιποπολυσακχαριτών και παθογόνων βακτηρίων στον ιστό και το αίμα του ξενιστή[5]. Αν και συχνά εκλαμβάνεται ως προφλεγμονώδης, η IL-17 που εκκρίνεται τοπικά από τα γδ Τ κύτταρα χρησιμεύει για την προστασία και την επιδιόρθωση του φραγμού του εντέρου διασφαλίζοντας την έκφραση των πρωτεϊνών TJ.
Clostridium butyricum Έχει επίσης αποδειχθεί ότι προάγει την παραγωγή αντιφλεγμονωδών λιπιδικών μεταβολιτών όπως παλμιτολεϊκών οξέων, μεταβολιτών προσταγλανδίνης και εξειδικευμένων μεσολαβητών προ-ανάλυσης σε ιστούς του παχέος εντέρου ποντικού. Τέτοιοι λιπιδικοί μεταβολίτες, ιδιαίτερα η προστατευτική D1, συμβάλλουν στην προώθηση των αντιφλεγμονωδών Τ-κυττάρων που εκκρίνουν IL-10 στο κόλον. Αυτό δείχνει ότι ένας από τους άλλους μηχανισμούς δράσης στο παχύ έντερο επηρεάζει το τροποποίηση της ανοσολογικής και μεταβολικής του ξενιστή μονοπάτια είναι ένας ακόμη προστατευτικός μηχανισμός του Clostridium butyricum σε φλεγμονή του εντέρου[6].
Clostridium butyricum προάγει Tregs που προκαλούνται από GI
Τα Tregs είναι μια ειδική ομάδα τελεστών Τ κυττάρων που αντιτίθενται στις φλεγμονώδεις αποκρίσεις Th και επομένως είναι αντιφλεγμονώδη. Η απόκριση Treg περιορίζει τη φλεγμονώδη απόκριση με την παραγωγή της IL-10, μιας αντιφλεγμονώδους κυτοκίνης που καταστέλλει τη φλεγμονή που προκαλείται από Th1, Th2 και Th17. Η αποκατάσταση της απόκρισης Treg και η διατήρηση μιας ισορροπίας με τις προφλεγμονώδεις αποκρίσεις μπορεί να είναι ένα κρίσιμο μέρος της καταπολέμησης των φλεγμονωδών ασθενειών.
Μοντέλα ασθένειας ποντικού έχουν δείξει ότι η χορήγηση του Clostridium butyricum προάγει την εντερική ανοσολογική ανοχή αυξάνοντας την αφθονία Tregsόπως αποδεικνύεται από τη συσσώρευση επαγόμενων Tregs, ειδικά στον μεσεντέριο λεμφαδένα,[7] μαζί με τη μειωμένη αναλογία των κυττάρων Th1 και Th17 στα όργανα-στόχους της νόσου όπως το πάγκρεας, σπλήνα, ήπαρ, εγκέφαλος και έντερα[8],[9].
Clostridium butyricum στη διαχείριση μεταβολικών ασθενειών
Οι μεταβολικές ασθένειες, συμπεριλαμβανομένου του διαβήτη (τύπου 1 και τύπου 2) και των ηπατικών παθήσεων θεωρούνται συστηματικές παθήσεις, καθώς προκύπτουν και συνεχίζουν να επηρεάζουν τη μη ρυθμισμένη διαφωνία μεταξύ των οργάνων. Αν και Clostridium butyricum και άλλα μικρόβια του εντέρου βρίσκονται φυσικά στον αυλό του εντέρου, οι έμμεσες επιδράσεις τους εκτείνονται από την ακεραιότητα του φραγμού του εντέρου έως τη διαμόρφωση του ανοσοποιητικού και την ενδοκρινική ρύθμιση, επηρεάζοντας κατά συνέπεια τα μεταβολικά σήματα σε όλο το σώμα.
Clostridium butyricum όπως ήδη περιγράφηκε, αυξάνει τη συγκέντρωση του SCFA καθώς και την αφθονία των βακτηρίων που παράγουν βουτυρικό άλας στο έντερο. Η σχετιζόμενη αυξημένη έκκριση του Πεπτιδίου-1 (GLP-1) στο κόλον και στην κυκλοφορία του αίματος μπορεί να αποδοθεί στην αυξημένη σηματοδότηση του υποδοχέα SCFA μέσω GPR41 και GPR43[10]. Το GLP-1 έχει πλειοτροπικά αποτελέσματα σε πολλά όργανα για τη μείωση της όρεξης, την επιβράδυνση της γαστρεντερικής κινητικότητας, τη μείωση της γλυκονεογένεσης και την αύξηση της πρόσληψης γλυκόζης και το πιο σημαντικό, την αύξηση της έκκρισης ινσουλίνης από το πάγκρεας[11].
Perraudeau & McMurdie et al. ερευνηθεί Clostridium butyricum στέλεχος CBUT ως μέρος μιας κοινοπραξίας 5 στελεχών και 3 στελεχών σε μια διπλά τυφλή, ελεγχόμενη με εικονικό φάρμακο μελέτη γλυκαιμικού ελέγχου σε άτομα με διαβήτη τύπου 2[12]. Οι ερευνητές κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι η κοινοπραξία 5 στελεχών που περιέχει CBUT μαζί με στελέχη της Ackermansia muciniphila, Anaerobutyricum hallii, Clostridium beijerinckiiκαι Bifidobacterium infantis προκάλεσε σημαντική βελτίωση στην AUC της ολικής γλυκόζης0-180 λεπτά σε σχέση με το εικονικό φάρμακο μετά από χορήγηση 12 εβδομάδων, καθώς και ονομαστικά σημαντικές βελτιώσεις στην αυξητική AUC γλυκόζης0-180 λεπτά και αιμοσφαιρίνη A1c.
Συζήτηση
Όπως συνοψίστηκε παραπάνω, στελέχη του Clostridium butyricum φαίνεται να ενισχύει την ικανότητα του εντέρου να μειώνει τις μικροβιακές και ανοσολογικές διαταραχές που προκαλούνται από αντιβιοτικά, παθογόνα ή άλλους παράγοντες, καθιστώντας τις παρεμβάσεις δυνητικής σημασίας σε διάφορες καταστάσεις υγείας. Για τους ανθρώπους, προβιοτικά Clostridium butyricum Τα στελέχη είναι πολλά υποσχόμενα για τη διαχείριση των γαστρεντερικών συμπτωμάτων, των ψυχολογικών καταστάσεων και της μεταβολικής νόσου. Απαιτείται περαιτέρω εργασία για να αποσαφηνιστούν οι σαφείς δεσμοί δόσης και μηχανισμού, αλλά αυτό είναι ένα από τα πιο συναρπαστικά στελέχη για την είσοδο στην κλινική περίθαλψη και μπορούμε να περιμένουμε να μάθουμε περισσότερα καθώς χρησιμοποιείται στην κλινική εργασία[13].
βιβλιογραφικές αναφορές
[1] Mountzouris KC, McCartney AL, Gibson GR. Εντερική μικροχλωρίδα ανθρώπινων βρεφών και σύγχρονες τάσεις για τη διατροφική της τροποποίηση. Br J Nutr. 2002 Μάιος· 87(5):405-20.
[2] Guo P, Zhang K, Ma X, He P. Clostridium είδη ως προβιοτικά: δυνατότητες και προκλήσεις. J Anim Sci Biotechnol. 20 Φεβρουαρίου 2020, 11:24.
[3] στελέχη LL, Niu W, Fang X, Liang W, Li H, Chen W, Zhang H, Bhatia M, Sun J. Clostridium butyricum καταστέλλουν την πειραματική οξεία παγκρεατίτιδα διατηρώντας την εντερική ομοιόσταση. ΜοΙ Nutr Food Res. 29 Απριλίου 2019: e1801419.
[4] Ahmad R, Sorrell MF, Batra SK, Dhawan P, Singh AB. Διαπερατότητα εντέρου και φλεγμονή του βλεννογόνου: κακή, καλή ή εξαρτώμενη από το περιβάλλον. Mucosal Immunol. 2017 Mar;10(2):307-317. doi: 10.1038/mi.2016.128. Epub 2017 25 Ιανουαρίου..
[5] Τα στελέχη Pan LL, Niu W, Fang X, Liang W, Li H, Chen W, Zhang H, Bhatia M, Sun J. Clostridium butyricum καταστέλλουν την πειραματική οξεία παγκρεατίτιδα διατηρώντας την εντερική ομοιόσταση. ΜοΙ Nutr Food Res. 29 Απριλίου 2019: e1801419.
[6] Gobbetti T, Dalli J, Colas RA, Federici Canova D, Aursnes M, Bonnet D, Alric L, Vergnolle N, Deraison C, Hansen TV, Serhan CN, Perretti M. Protectin D1n-3 DPA και ρεσολβίνη D5n-3 DPA είναι τελεστές προστασίας του εντέρου. Proc Natl Acad Sci US A. 2017 Apr 11;114(15):3963-3968.
[7] Chen H, Ma X, Liu Y, Ma L, Chen Z, Lin X, Si L, Ma X, Chen X. Παρεμβάσεις μικροβιακής εντέρου με Clostridium butyricum and Norfloxacin Modulate Immune Response in Experimental Autoimmune Encephalomyelitis Mice. Front Immunol. 23 Ιουλίου 2019, 10:1662.
[8] Jia L, Shan K, Pan LL, Feng N, Lv Z, Sun Y, Li J, Wu C, Zhang H, Chen W, Diana J, Sun J, Chen YQ. Clostridium butyricum Το CGMCC0313.1 Προστατεύει από τον αυτοάνοσο διαβήτη ρυθμίζοντας την εντερική ανοσολογική ομοιόσταση και διεγείροντας τα ρυθμιστικά Τ κύτταρα του παγκρέατος. Front Immunol. 19 Οκτωβρίου 2017, 8:1345.
[9] Zhang J, Su H, Li Q, Wu H, Liu M, Huang J, Zeng M, Zheng Y, Sun X. Από του στόματος χορήγηση Clostridium butyricum Το CGMCC0313-1 αναστέλλει την επαγόμενη από β-λακτοσφαιρίνη εντερική αναφυλαξία σε ένα μοντέλο τροφικής αλλεργίας σε ποντίκια. Εντερικό παθογόνο. 22 Φεβρουαρίου 2017, 9:11.
[10] Ang Z and Ding JL (2016) GPR41 and GPR43 in Obesity and Inflammation – Protective or Causative; Εμπρός. Immunol. 7:28
[11] Drucker DJ. Μηχανισμοί Δράσης και Θεραπευτική Εφαρμογή του Πεπτιδίου-1 που μοιάζει με Γλυκαγόνη. Cell Metab. 2018 Απρ 3;27(4):740-756.
[12] Perraudeau F, McMurdie P, Bullard J, Cheng A, Cutcliffe C, Deo A, Eid J, Gines J, Iyer M, Justice N, Loo WT, Nemchek M, Schicklberger M, Souza M, Stoneburner B, Tyagi S, Kolterman O Βελτιώσεις στον μεταγευματικό έλεγχο της γλυκόζης σε άτομα με διαβήτη τύπου 2: μια πολυκεντρική, διπλή τυφλή, τυχαιοποιημένη ελεγχόμενη με εικονικό φάρμακο δοκιμή ενός νέου προβιοτικού σκευάσματος. BMJ Open Diabetes Res Care. 2020 Ιουλίου; 8(1):e001319.
[13] Magdalena K. Stoeva, Jeewon Garcia-So, Nicholas Justice, Julia Myers, Surabhi Tyagi, Madeleine Nemchek, Paul J. McMurdie, Orville Kolterman & John Eid (2021) Συμβίωση ανθρώπινου εντέρου που παράγει βουτυρικό, Clostridium butyricumκαι ο ρόλος του στην υγεία και τις ασθένειες, Gut Microbes, 13:1
