Зміни у складі мікробіоти кишечника у пацієнтів з ожирінням та цукровим діабетом 2-го типу та без діабету: пілотне дослідження

Xiaojing Wang, Qinli Guo, Zhaoxiang Liu, Yanlei Wang, Chenxiang Cao, Lixia Jin, Caihong Li, Jianzhong Xiao, Wenhui Zhao
Відділення ендокринології, Пекінська лікарня Tsinghua Changgung, Університет Tsinghua, Пекін, Китайська Народна Республіка

DOI :

Резюме

Поширеність ожиріння серед дорослих і дітей у всьому світі стрімко зростає, і ожиріння стало основною проблемою охорони здоров’я [1]. У зв’язку зі стрімким соціально-економічним розвитком і зміною способу життя в Китаї кількість людей, які страждають на ожиріння, збільшилася більш ніж у чотири рази за останні чотири десятиліття [2]. Останнє національне дослідження показало, що 16,4 % дорослого населення Китаю страждає на ожиріння [2]. Безсумнівно, що ожиріння, яке переважно підвищує ризик цукрового діабету (ЦД) 2-го типу, серцево-судинних захворювань, інсульту та раку, є значним тягарем для системи охорони здоров’я [3].
Ожиріння спричинене дисбалансом між споживанням та витратою енергії. Зокрема, надлишок енергії та накопичення жиру спричиняють хронічне запалення низького ступеня, що є важливим фактором розвитку ЦД 2-го типу внаслідок прогресуючої втрати секреції інсуліну β-клітинами та інсулінорезистентності [4, 5]. Однак не у всіх людей з ожирінням розвивається ЦД 2-го типу.

Зростає кількість доказів того, що дисбактеріоз мікробіоти кишечника пов’язаний з широким спектром метаболічних порушень, включаючи ожиріння та ЦД 2-го типу [6]. Кишкова мікробіота регулює метаболізм глюкози в організмі, виробляючи метаболічно активні продукти, такі як коротколанцюгові жирні кислоти (КЖК) та жовчні кислоти [7]. Крім того, ліпополісахарид (ЛПС), компонент клітинних стінок грамнегативних бактерій, бере безпосередню участь у запальному процесі шляхом активації сигнального шляху TLR-4/NF-κB [8]. Порушення мікробіоти підвищує проникність кишечника, що дозволяє транслокації ЛПС індукувати системне запалення та порушення метаболізму глюкози [7, 9]. Метааналіз також показав значні відмінності у складі мікробіому кишечника у дорослих з ожирінням та без ожиріння [10]. Крім того, трансплантація фекальної мікробіоти від осіб з ожирінням підвищує ризик гіперглікемії [11]. Разом ці спостереження дозволяють припустити, що мікробіом кишечника може відігравати вирішальну роль у розвитку ЦД 2-го типу, пов’язаного з ожирінням. На противагу цьому, дослідження, проведене на німецькій популяції, показало, що мікробіом кишечника суттєво не відрізнявся у пацієнтів з ожирінням та ЦД 2-го типу і без ЦД [12]. Ці суперечливі результати підкреслили важливість вивчення мікробіому кишечника в популяціях з різною етнічною приналежністю та харчовими звичками [13].

Таким чином, докази щодо порушення мікробіоти кишечника при ожирінні, що супроводжується ЦД 2-го типу, є обмеженими. У цьому дослідженні ми мали на меті вперше дослідити композиційні та функціональні особливості кишкового мікробіому у осіб з ожирінням та ЦД 2-го типу та ЦД у китайській популяції. Результати нашого дослідження можуть бути застосовні до інших популяцій з дієтичними звичками з високим споживанням вуглеводів, подібними до китайської.

Література

  1. Mahase E. Obesity: no European country is on track to halt rising levels by 2025, WHO warns. BMJ. 2022;377:o1107. doi:10.1136/ bmj.o1107
  2. Zeng Q, Li N, Pan XF, Chen L, Pan A. Clinical management and treatment of obesity in China. Lancet Diabetes Endocrinol. 2021;9(6):393–405. doi:10.1016/S2213-8587(21)00047-4
  3. Withrow D, Alter DA. The economic burden of obesity worldwide: a systematic review of the direct costs of obesity. Obes Rev. 2011;12(2):131–141. doi:10.1111/j.1467-789X.2009.00712.x
  4. Mandrup-Poulsen T. Type 2 diabetes mellitus: a metabolic autoinflammatory disease. Dermatol Clin. 2013;31(3):495–506. doi:10.1016/j.det.2013.04.006
  5. Eizirik DL, Pasquali L, Cnop M. Pancreatic beta-cells in type 1 and type 2 diabetes mellitus: different pathways to failure. Nat Rev Endocrinol. 2020;16(7):349–362. doi:10.1038/s41574-020-0355-7
  6. Dabke K, Hendrick G, Devkota S. The gut microbiome and metabolic syndrome. J Clin Invest. 2019;129(10):4050–4057. doi:10.1172/JCI129194
  7. Van Hul M, Cani PD. The gut microbiota in obesity and weight management: microbes as friends or foe? Nat Rev Endocrinol. 2023;19(5):258–271. doi:10.1038/s41574-022-00794-0
  8. Saad MJ, Santos A, Prada PO. Linking Gut Microbiota and Inflammation to Obesity and Insulin Resistance. Physiology. 2016;31(4):283–293. doi:10.1152/physiol.00041.2015
  9. Cani PD, Amar J, Iglesias MA, et al. Metabolic endotoxemia initiates obesity and insulin resistance. Diabetes. 2007;56(7):1761– 1772. doi:10.2337/db06-1491
  10. Pinart M, Dotsch A, Schlicht K, et al. Gut Microbiome Composition in Obese and Non-Obese Persons: a Systematic Review and Meta-Analysis. Nutrients. 2021;14(1):12. doi:10.3390/ nu14010012
  11. Li Z, Chen L, Sepulveda M, et al. Microbiota-dependent and -independent effects of obesity on transplant rejection and hyperglycemia. Am J Transplant. 2023;23(10):1526–1535. doi:10.1016/j. ajt.2023.06.011
  12. Thingholm LB, Ruhlemann MC, Koch M, et al. Obese Individuals with and without Type 2 Diabetes Show Different Gut Microbial Functional Capacity and Composition. Cell Host Microbe. 2019;26(2):252–264e210. doi:10.1016/j.chom.2019.07.004
  13. Ejtahed HS, Hoseini-Tavassol Z, Khatami S, et al. Main gut bacterial composition differs between patients with type 1 and type 2 diabetes and non-diabetic adults. J Diabetes Metab Disord. 2020;19(1):265–271. doi:10.1007/s40200-020-00502-7
  14. Le chatelier E, Nielsen T, Qin J, et al. Richness of human gut microbiome correlates with metabolic markers.

Nature. 2013;500(7464):541–546. doi:10.1038/nature12506

  1. Vallianou N, Stratigou T, Christodoulatos GS, et al. Understand- ing the Role of the Gut Microbiome and Microbial Metabolites in Obesity and Obesity-Associated Metabolic Disorders: current Evidence and Perspectives. Curr Obes Rep. 2019;8(3):317–332. doi:10.1007/s13679-019-00352-2
  2. Zhang X, Zhao Y, Xu J, et al. Modulation of gut microbiota by berberine and metformin during the treatment of high-fat diet- induced obesity in rats. Sci Rep. 2015;5(1):14405. doi:10.1038/ srep14405
  3. Kasai C, Sugimoto K, Moritani I, et al. Comparison of the gut microbiota composition between obese and non-obese individuals in a Japanese population, as analyzed by terminal restriction fragment length polymorphism and next generation sequencing. BMC Gastroenterol. 2015;15(100):1–10. doi:10.1186/

s12876-015-0330-2

  1. Gaike AH, Paul D, Bhute S, et al. The Gut Microbial Diversity of
    Newly Diagnosed Diabetics but Not of Prediabetics Is Significantly Different from That of Healthy Nondiabetics. mSystems. 2020;5(2). doi:10.1128/mSystems.00578-19.
  2. Vavreckova M, Galanova N, Kostovcik M, et al. Specific gut bacterial and fungal microbiota pattern in the first half of pregnancy is linked to the development of gestational diabetes mellitus in the cohort including obese women. Front Endocrinol. 2022;13:970825. doi:10.3389/fendo.2022.970825
  3. Wang C, Zhang H, Liu H, et al. The genus Sutterella is a potential contributor to glucose metabolism improvement after Roux-en-Y gastric bypass surgery in T2D. Diabet Res Clin Pract. 2020;162:108116. doi:10.1016/j.diabres.2020.108116
  4. Liu G, Bei J, Liang L, Yu G, Li L, Li Q. Stachyose Improves Inflammation through Modulating Gut Microbiota of High-Fat Diet/ Streptozotocin-Induced Type 2 Diabetes in Rats. Mol Nutr Food Res. 2018;62(6):e1700954. doi:10.1002/mnfr.201700954
  5. Liang YY, Liu LY, Jia Y, et al. Correlation between gut microbiota and glucagon-like peptide-1 in patients with gestational diabetes mellitus. World J Diabetes. 2022;13(10):861–876. doi:10.4239/ wjd.v13.i10.861
  6. Blaak EE, Canfora EE, Theis S, et al. Short chain fatty acids in human gut and metabolic health. Benef Microbes. 2020;11(5):411– 455. doi:10.3920/BM2020.0057
  7. Mishra SP, Wang B, Jain S, et al. A mechanism by which gut microbiota elevates permeability and inflammation in obese/ diabetic mice and human gut. Gut. 2023;72(10):1848–1865. doi:10.1136/gutjnl-2022-327365
  8. Larsen JM. The immune response to Prevotella bacteria in chronic inflammatory disease. Immunology. 2017;151(4):363–374. doi:10.1111/imm.12760
  9. Kovatcheva-Datchary P, Nilsson A, Akrami R, et al. Dietary Fiber-Induced Improvement in Glucose Metabolism Is Associated with Increased Abundance of Prevotella. Cell Metab. 2015;22(6):971–982. doi:10.1016/j.cmet.2015.10.001
  10. Zhao X, Zhang Y, Guo R, et al. The Alteration in Composition and Function of Gut Microbiome in Patients with Type 2 Diabetes. J Diabetes Res. 2020;2020:8842651. doi:10.1155/2020/8842651
  11. Tao S, Li L, Li L, et al. Understanding the gut-kidney axis among biopsy-proven diabetic nephropathy, type 2 diabetes mellitus and healthy controls: an analysis of the gut microbiota composition. Acta Diabetol. 2019;56(5):581–592. doi:10.1007/s00592- 019-01316-7
  12. Chen T, Long W, Zhang C, Liu S, Zhao L, Hamaker BR. Fiberutilizing capacity varies in Prevotellaversus Bacteroides-dominated gut microbiota. Sci Rep. 2017;7(1):2594. doi:10.1038/ s41598-017-02995-4
  13. Chambers ES, Viardot A, Psichas A, et al. Effects of target- ed delivery of propionate to the human colon on appetite regulation, body weight maintenance and adiposity in over- weight adults. Gut. 2015;64(11):1744–1754. doi:10.1136/ gutjnl-2014-307913
  14. Tlaskalova-Hogenova H, Stepankova R, Kozakova H, et al. The role of gut microbiota (commensal bacteria) and the mucosal barrier in the pathogenesis of inflammatory and autoimmune diseases and cancer: contribution of germ-free and gnotobiotic animal models of human diseases. Cell Mol Immunol. 2011;8(2):110–120. doi:10.1038/cmi.2010.67
  15. Croxen MA, Law RJ, Scholz R, Keeney KM, Wlodarska M, Finlay BB. Recent advances in understanding enteric pathogenic Escherichia coli. Clin Microbiol Rev. 2013;26(4):822–880. doi:10.1128/ CMR.00022-13
  16. Leiva-Gea I, Sanchez-Alcoholado L, Martin-Tejedor B, et al. Gut Microbiota Differs in Composition and Functionality Between Children With Type 1 Diabetes and MODY2 and Healthy Control Subjects: a Case-Control Study. Diabetes Care. 2018;41(11):2385–2395. doi:10.2337/dc18-0253
  17. Qin J, Li Y, Cai Z, et al. A metagenome-wide association study of gut microbiota in type 2 diabetes. Nature. 2012;490(7418):55–60. doi:10.1038/nature11450
  18. Sasidharan Pillai S, Gagnon CA, Foster C, et al. Exploring the Gut Microbiota: key Insights into Its Role in Obesity, Metabolic Syndrome, and Type 2 Diabetes. J Clin Endocrinol Metab. 2024. doi:10.1210/clinem/dgae499
  19. Warmbrunn MV, Attaye I, Aron-Wisnewsky J, et al. Oral histidine affects gut microbiota and MAIT cells improving glycemic control in type 2 diabetes patients. Gut Microbes. 2024;16(1):2370616. doi:10.1080/19490976.2024.2370616
PDF (українська)

Опубліковано: 2025

Як цитувати:

Xiaojing Wang, Qinli Guo, Zhaoxiang Liu, Yanlei Wang, Chenxiang Cao, Lixia Jin, Caihong Li, Jianzhong Xiao, Wenhui Zhao (2025). Зміни у складі мікробіоти кишечника у пацієнтів з ожирінням та цукровим діабетом 2-го типу та без діабету: пілотне дослідження. Діабет Ожиріння Метаболічний синдром 1(13), 29-40.