Preview

Проблемы геронауки

Расширенный поиск

Кишечный микробиом как ключевой фактор в старении: механизмы и последствия для здоровья

https://doi.org/10.37586/2949-4745-3-2024-154-160

Аннотация

В статье обсуждаются механизмы влияния кишечного микробиома на старение человека и связанные с ним заболевания. Авторы рассматривают изменения в составе микробиоты с возрастом и их влияние на воспаление, иммунный ответ и проницаемость кишечного барьера. Особое внимание уделено патогенетическим взаимосвязям между кишечной микробиотой и развитием сердечно-сосудистых, метаболических и нейродегенеративных заболеваний. Отмечается роль дисбаланса в микробиоме — дисбиоза — как одного из ключевых механизмов ускорения процессов старения. В обзоре представлен комплексный анализ современных исследований, демонстрирующих влияние микробных метаболитов на системы организма через оси «кишечник — мозг», «кишечник — сердечно-сосудистая система» и «кишечник — эндокринная система».

Об авторах

А. А. Мельницкая
ФГАОУ ВО РНИМУ им. Н.И. Пирогова Минздрава России (Пироговский Университет), ОСП «Российский геронтологический научно-клинический центр»
Россия

Мельницкая Александра Андреевна, врач-гериатр, младший научный сотрудник лаборатории биомаркеров старения

Москва



Л. В. Мачехина
ФГАОУ ВО РНИМУ им. Н.И. Пирогова Минздрава России (Пироговский Университет), ОСП «Российский геронтологический научно-клинический центр»
Россия

Мачехина Любовь Викторовна, канд. мед. наук, заведующая лабораторией биомаркеров старения

Москва



А. К. Ильющенко
ФГАОУ ВО РНИМУ им. Н.И. Пирогова Минздрава России (Пироговский Университет), ОСП «Российский геронтологический научно-клинический центр»
Россия

Ильющенко Анна Константиновна, врач-терапевт, младший научный сотрудник лаборатории биомаркеров старения

Москва



И. Д. Стражеско
ФГАОУ ВО РНИМУ им. Н.И. Пирогова Минздрава России (Пироговский Университет), ОСП «Российский геронтологический научно-клинический центр»
Россия

Стражеско Ирина Дмитриевна, д-р мед. наук, заместитель директора по трансляционной медицине ; ведущий научный сотрудник  отдела возраст-ассоциированных заболеваний медицинского научно-образовательного центра МГУ им. М.В. Ломоносова

Москва



Список литературы

1. World Health Organization. Ageing and health. World Health Organization. https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/ageingand-health. Published October 4, 2021. (дата обращения: 28.08.2024)

2. López-Otín C., Blasco M.A., Partridge L., Serrano M., Kroemer G. Hallmarks of aging: An expanding universe. Cell. 2023;186(2):243- 278. doi: 10.1016/j.cell.2022.11.001

3. Schmauck-Medina T., Molière A., Lautrup S., et al. New hallmarks of ageing: a 2022 Copenhagen ageing meeting summary. Aging (Albany NY). 2022;14(16):6829-6839. doi: 10.18632/aging.204248

4. Thursby E., Juge N. Introduction to the human gut microbiota. Biochem J. 2017;474(11):1823-1836. Published 2017 May 16. doi: 10.1042/BCJ20160510

5. Li Y., Tian X., Luo J., Bao T., Wang S., Wu X. Molecular mechanisms of aging and anti-aging strategies. Cell Commun Signal. 2024;22(1):285. Published 2024 May 24. doi: 10.1186/s12964-024-01663-1

6. Ling Z., Liu X., Cheng Y., Yan X., Wu S. Gut microbiota and aging. Crit Rev Food Sci Nutr. 2022;62(13):3509-3534. doi: 10.1080/10408398.2020.1867054

7. Ghosh T.S., Das M., Jeffery I.B., O'Toole P.W. Adjusting for age improves identification of gut microbiome alterations in multiple diseases. Elife. 2020;9:e50240. Published 2020 Mar 11. doi: 10.7554/eLife.50240

8. Naspolini N.F., Schüroff P.A., Figueiredo M.J., et al. The Gut Microbiome in the First One Thousand Days of Neurodevelopment: A Systematic Review from the Microbiome Perspective. Microorganisms. 2024;12(3):424. Published 2024 Feb 20. doi: 10.3390/microorganisms12030424

9. Rodríguez J.M., Murphy K., Stanton C., et al. The composition of the gut microbiota throughout life, with an emphasis on early life. Microb Ecol Health Dis. 2015;26:26050. Published 2015 Feb 2. doi: 10.3402/mehd.v26.26050

10. Li H., Wang J., Wu L. et al. The impacts of delivery mode on infant’s oral microflora. Sci Rep 8, 11938 (2018). doi: 10.1038/s41598-018-30397-7

11. Martino C., Dilmore A.H., Burcham Z.M. et al. Microbiota succession throughout life from the cradle to the grave. Nat Rev Microbiol 20, 707-720 (2022). doi: 10.1038/s41579-022-00768-z

12. Di Vincenzo F., Del Gaudio A., Petito V., Lopetuso L.R., Scaldaferri F. Gut microbiota, intestinal permeability, and systemic inflammation: a narrative review. Intern Emerg Med. 2024;19(2):275- 293. doi: 10.1007/s11739-023-03374-w

13. Weiss G.A., Hennet T. Mechanisms and consequences of intestinal dysbiosis. Cell Mol Life Sci. 2017;74(16):2959-2977. doi: 10.1007/s00018-017-2509-x

14. Buford T.W. (Dis)Trust your gut: the gut microbiome in agerelated inflammation, health, and disease. Microbiome 5, 80 (2017). doi: 10.1186/s40168-017-0296-0

15. de la Cuesta-Zuluaga J., Kelley S.T., Chen Y., et al. Age- and Sex-Dependent Patterns of Gut Microbial Diversity in Human Adults. mSystems. 2019;4(4):e00261-19. Published 2019 May 14. doi: 10.1128/mSystems.00261-19

16. Gadecka A., Bielak-Zmijewska A. Slowing Down Ageing: The Role of Nutrients and Microbiota in Modulation of the Epigenome. Nutrients. 2019;11(6):1251. Published 2019 Jun 1. doi: 10.3390/ nu11061251

17. DeJong E.N., Surette M.G., Bowdish D.M. The Gut Microbiota and Unhealthy Aging: Disentangling Cause from Consequence. Cell Host Microbe. 2020;28(2):180-189. doi: 10.1016/j.chom.2020.07.013

18. Alsegiani A.S., Shah Z.A.. The influence of gut microbiota alteration onage-related neuroinflammation and cognitive decline. Neural Regen Res. 2022;17(11):2407-2412. doi: 10.4103/1673-5374.335837

19. Ziganshina E.E., Sharifullina D.M., Lozhkin A.P., Khayrullin R.N., Ignatyev I.M., Ziganshin A.M. Bacterial Communities Associated with Atherosclerotic Plaques from Russian Individuals with Atherosclerosis. PLoS One. 2016;11(10):e0164836. Published 2016 Oct 13. doi: 10.1371/journal.pone.0164836

20. Battson M.L., Lee D.M., Weir T.L., Gentile C.L. The gut microbiota as a novel regulator of cardiovascular function and disease. J Nutr Biochem. 2018;56:1-15. doi: 10.1016/j.jnutbio.2017.12.010

21. Tang W.H., Wang Z., Fan Y., et al. Prognostic value of elevated levels of intestinal microbe-generated metabolite trimethylamine-Noxide in patients with heart failure: refining the gut hypothesis. J Am Coll Cardiol. 2014;64(18):1908-1914. doi: 10.1016/j.jacc.2014.02.617

22. Kondo T., Kishi M., Fushimi T., Ugajin S., Kaga T. Vinegar intake reduces body weight, body fat mass, and serum triglyceride levels in obese Japanese subjects. Biosci Biotechnol Biochem. 2009;73(8):1837-1843. doi: 10.1271/bbb.90231

23. Wang L., Zhu Q., Lu A., et al. Sodium butyrate suppresses angiotensin II-induced hypertension by inhibition of renal (pro) renin receptor and intrarenal renin-angiotensin system. J Hypertens. 2017;35(9):1899-1908. doi: 10.1097/HJH.0000000000001378

24. Roshanravan N., Mahdavi R., Alizadeh E., et al. Effect of Butyrate and Inulin Supplementation on Glycemic Status, Lipid Profile and Glucagon-Like Peptide 1 Level in Patients with Type 2 Diabetes: A Randomized Double-Blind, Placebo-Controlled Trial. Horm Metab Res. 2017;49(11):886-891. doi: 10.1055/s-0043-119089

25. Natarajan N., Hori D., Flavahan S., et al. Microbial short chain fatty acid metabolites lower blood pressure via endothelial G proteincoupled receptor 41. Physiol Genomics. 2016;48(11):826-834. doi: 10.1152/physiolgenomics.00089.2016

26. Pluznick J. A novel SCFA receptor, the microbiota, and blood pressure regulation. Gut Microbes. 2014;5(2):202-207. doi: 10.4161/gmic.27492

27. Laman J.D., Schoneveld A.H., Moll F.L., van Meurs M., Pasterkamp G. Significance of peptidoglycan, a proinflammatory bacterial antigen in atherosclerotic arteries and its association with vulnerable plaques. Am J Cardiol. 2002;90(2):119-123. doi: 10.1016/s0002-9149(02)02432-3

28. Jie Z., Xia H., Zhong S.L., et al. The gut microbiome in atherosclerotic cardiovascular disease. Nat Commun. 2017;8(1):845. Published 2017 Oct 10. doi: 10.1038/s41467-017-00900-1

29. Amabebe E., Robert F.O., Agbalalah T., Orubu E.S. Microbial dysbiosis-induced obesity: role of gut microbiota in homoeostasis of energy metabolism. Br J Nutr. 2020;123(10):1127-1137. doi: 10.1017/S0007114520000380

30. Upadhyaya S., Banerjee G. Type 2 diabetes and gut microbiome: at the intersection of known and unknown. Gut Microbes. 2015;6(2):85- 92. doi: 10.1080/19490976.2015.1024918

31. Harsch I.A., Konturek P.C. The Role of Gut Microbiota in Obesity and Type 2 and Type 1 Diabetes Mellitus: New Insights into «Old» Diseases. Med Sci (Basel). 2018;6(2):32. Published 2018 Apr 17. doi: 10.3390/medsci6020032

32. Wu J., Yang K., Fan H., Wei M., Xiong Q. Targeting the gut microbiota and its metabolites for type 2 diabetes mellitus. Front Endocrinol (Lausanne). 2023;14:1114424. Published 2023 May 9. doi: 10.3389/fendo.2023.1114424

33. de Vos W.M., Tilg H., Van Hul M., Cani P.D. Gut microbiome and health: mechanistic insights. Gut. 2022;71(5):1020-1032. doi: 10.1136/gutjnl-2021-326789

34. Allegretti J.R., Kassam Z., Mullish B.H., et al. Effects of Fecal Microbiota Transplantation With Oral Capsules in Obese Patients. Clin Gastroenterol Hepatol. 2020;18(4):855-863.e2. doi: 10.1016/j.cgh.2019.07.006

35. Rhodes J.M.. The role of Escherichia coli in inflammatory bowel disease. Gut. 2007;56(5):610-612. doi: 10.1136/gut.2006.111872

36. Zhang J., Hoedt E.C., Liu Q., et al. Elucidation of Proteus mirabilis as a Key Bacterium in Crohn's Disease Inflammation. Gastroenterology. 2021;160(1):317-330.e11. doi: 10.1053/j.gastro.2020.09.036

37. Pai C.S., Wang C.Y., Hung W.W., et al. Interrelationship of Gut Microbiota, Obesity, Body Composition and Insulin Resistance in Asians with Type 2 Diabetes Mellitus. J Pers Med. 2022;12(4):617. Published 2022 Apr 11. doi: 10.3390/jpm12040617

38. Pedersen H.K., Gudmundsdottir V., Nielsen H.B., et al. Human gut microbes impact host serum metabolome and insulin sensitivity. Nature. 2016;535(7612):376-381. doi: 10.1038/nature18646

39. Xu Z., Jiang W., Huang W., Lin Y., Chan F.K., Ng S.C. Gut microbiota in patients with obesity and metabolic disorders — a systematic review. Genes Nutr. 2022;17(1):2. Published 2022 Jan 29. doi: 10.1186/s12263-021-00703-6

40. Thingholm L.B., Rühlemann M.C., 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):252-264.e10. doi: 10.1016/j.chom.2019.07.004

41. Duvallet C., Gibbons S.M., Gurry T., Irizarry R.A., Alm E.J.. Meta-analysis of gut microbiome studies identifies disease-specific and shared responses. Nat Commun. 2017;8(1):1784. Published 2017 Dec 5. doi: 10.1038/s41467-017-01973-8

42. Bisanz J.E., Upadhyay V., Turnbaugh J.A., Ly K., Turnbaugh P.J. Meta-Analysis Reveals Reproducible Gut Microbiome Alterations in Response to a High-Fat Diet. Cell Host Microbe. 2019;26(2):265- 272.e4. doi: 10.1016/j.chom.2019.06.013

43. O'Mahony S.M., Clarke G., Borre Y.E., Dinan T.G., Cryan J.F. Serotonin, tryptophan metabolism and the brain-gut-microbiome axis. Behav Brain Res. 2015;277:32-48. doi: 10.1016/j.bbr.2014.07.027

44. Dinan T.G., Cryan J.F. Gut instincts: microbiota as a key regulator of brain development, ageing and neurodegeneration. J Physiol. 2017;595(2):489-503. doi: 10.1113/JP273106

45. Kennedy P.J., Cryan J.F., Dinan T.G., Clarke G. Kynurenine pathway metabolism and the microbiota-gut-brain axis. Neuropharmacology. 2017;112(Pt B):399-412. doi: 10.1016/j.neuropharm.2016.07.002

46. Lin L., Zhang J. Role of intestinal microbiota and metabolites on gut homeostasis and human diseases. BMC Immunol 18, 2 (2017). doi: 10.1186/s12865-016-0187-3

47. Rowland I., Gibson G., Heinken A. et al. Gut microbiota functions: metabolism of nutrients and other food components. Eur J Nutr 57, 1–24 (2018). doi: 10.1007/s00394-017-1445-8

48. Wendeln A.C., Degenhardt K., Kaurani L., et al. Innate immune memory in the brain shapes neurological disease hallmarks. Nature. 2018;556(7701):332-338. doi: 10.1038/s41586-018-0023-4

49. Philip Mani A., Balasubramanian B., Mali L.A., Joseph K.S., Meyyazhagan A., Pappuswamy M., Joseph B.V. The Role of the Gut Microbiota in Neurodegenerative Diseases. Microbiology Research. 2024; 15(2):489-507. https://doi.org/10.3390/microbiolres15020033

50. Vogt N.M., Romano K.A., Darst B.F., et al. The gut microbiotaderived metabolite trimethylamine N-oxide is elevated in Alzheimer’s disease. Alz Res Therapy 10, 124 (2018). doi: 0.1186/s13195-018-0451-2

51. Del Rio D., Zimetti F., Caffarra P., Tassotti M., Bernini F., Brighenti F., Zini A., Zanotti I. The Gut Microbial Metabolite Trimethylamine-N-Oxide Is Present in Human Cerebrospinal Fluid. Nutrients. 2017; 9(10):1053. doi: 10.3390/nu9101053

52. Qiao C.M., Quan W., Zhou Y., et al. Orally Induced High Serum Level of Trimethylamine N-oxide Worsened Glial Reaction and Neuroinflammation on MPTP-Induced Acute Parkinson's Disease Model Mice. Mol Neurobiol. 2023;60(9):5137-5154. doi: 10.1007/s12035-023-03392-x

53. Zhang Y., Jian W. Signal Pathways and Intestinal Flora through Trimethylamine N-oxide in Alzheimer's Disease. Curr Protein Pept Sci. 2023;24(9):721-736. doi: 10.2174/1389203724666230717125406

54. Gao K., Mu C.L., Farzi A., Zhu W.Y. Tryptophan Metabolism: A Link Between the Gut Microbiota and Brain. Adv Nutr. 2020;11(3):709- 723. doi: 10.1093/advances/nmz127

55. Braidy N., Grant R., Adams S., et al. Mechanism for Quinolinic Acid Cytotoxicity in Human Astrocytes and Neurons. Neurotox Res 16, 77–86 (2009). doi: 10.1007/s12640-009-9051-z

56. Tanaka M., Török N., Tóth F., Szabó Á., Vécsei L. Co-Players in Chronic Pain: Neuroinflammation and the Tryptophan-Kynurenine Metabolic Pathway. Biomedicines. 2021; 9(8):897. doi: 10.3390/biomedicines9080897

57. Kowalski K., Mulak A. Brain-Gut-Microbiota Axis in Alzheimer's Disease. J Neurogastroenterol Motil. 2019;25(1):48-60. doi: 10.5056/jnm18087

58. Tan A.H., Lim S.Y., Lang A.E. The microbiome-gut-brain axis in Parkinson disease — from basic research to the clinic. Nat Rev Neurol. 2022;18(8):476-495. doi: 10.1038/s41582-022-00681-2

59. Wang Q., Luo Y., Ray Chaudhuri K., Reynolds R., Tan E.K., Pettersson S. The role of gut dysbiosis in Parkinson's disease: mechanistic insights and therapeutic options. Brain. 2021;144(9):2571- 2593. doi: 10.1093/brain/awab156


Рецензия

Для цитирования:


Мельницкая А.А., Мачехина Л.В., Ильющенко А.К., Стражеско И.Д. Кишечный микробиом как ключевой фактор в старении: механизмы и последствия для здоровья. Проблемы геронауки. 2024;(3):154-160. https://doi.org/10.37586/2949-4745-3-2024-154-160

For citation:


Melnitskaia A.A., Matchekhina L.V., Ilyushchenko A.K., Strazhesko I.D. The gut microbiome as a central player in aging: mechanisms and health outcomes. Problems of Geroscience. 2024;(3):154-160. (In Russ.) https://doi.org/10.37586/2949-4745-3-2024-154-160

Просмотров: 219


ISSN 2949-4745 (Print)
ISSN 2949-4753 (Online)