Антибиотики (антибактериальные препараты) как причина ожирения - по руководству США
Рис. ниже является иллюстрацией влияния различных факторов, включая рацион питания, количество употребляемых калорий, физические упражнения и применение антибактериальных препаратов, на микробиом кишечника человека с целью контроля массы тела.
Факторы окружающей среды и двустороннее взаимодействие с системами хозяина формируют микробиом кишечника. Исследования, проведенные в последние десятилетия, показали, что многие факторы окружающей среды, включая рацион питания, воздействие антибактериальных препаратов, число употребляемых калорий и упражнения, могут сильно повлиять на состав микробиома кишечника (как численно, так и функционально). В дополнение к факторам окружающей среды дальнейшее исследование выявило двустороннее взаимодействие между системами органов хозяина и микробиомом кишечника при формировании метаболизма хозяина. ГГН — гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковая ось
Чрезмерное применение и воздействие антибактериальных препаратов как факторов, влияющих на развитие ожирения, является важным вопросом для изучения в настоящее время. Фермеры используют небольшие дозы антибактериальных препаратов для увеличения веса домашнего скота. Исследователи полагают, что пассивная или активная чувствительность к данным антибактериальным препаратам может являться ключевым фактором в повышении распространенности ожирения в последнее время.
Исследования на младенцах и мышах показали, что преждевременное применение антибактериальных препаратов может привести к итоговому прогрессированию ожирения и чрезмерному отложению жира. С медицинской точки зрения антибактериальные препараты используются для лечения инфекций путем предотвращения нежелательной колонизации бактериями организма.
Однако, поскольку большинство из них не направлены на определенные виды бактерий и обладают широким спектром действия, даже кратковременное воздействие антибактериальных препаратов может оказывать влияние на микробиоту кишечника в течение нескольких последующих лет.
Микробиота кишечника играет важную роль в развитии ожирения. Исследования показали, что контроль бактериальной среды кишечника может повлиять на склонность к развитию ожирения. Имеются доказательства, что микробиота кишечника может быть изменена под действием антибактериальных препаратов, и, хотя при краткосрочном применении данных средства возможно быстрое восстановление, частое применение может привести к нежелательным долгосрочным последствиям.
В течение последних 60 лет антибактериальные препараты вводились для стимуляции роста и увеличения массы тела у домашнего скота и птицы, после того как было доказано, что антибактериальные препараты в низких дозах способствуют увеличению роста цыплят. Исследования на стерильных цыплятах обнаружили, что антибактериальные препараты не отвечали за рост; наоборот, стимуляция роста происходила за счет изменения микробиоты.
Однако недавние исследования у мышей показали, что набор веса, обусловленный действием антибактериальных препаратов, наблюдается только при воздействии данных средств на ранних этапах жизни субъектов.
Мыши, которым при рождении вводились небольшие дозы пенициллина, имели более высокую массу тела по сравнению с мышами, которым антибактериальные препараты давались после прекращения грудного вскармливания. Изучение мышей через несколько недель после воздействия антибактериальных препаратов выявило продолжающиеся эффекты, демонстрирующие, что даже временные нарушения в начале жизни могут приводить к долгосрочным последствиям.
Стерильным мышам пересаживалась микробиота от мышей, которым вводился пенициллин, и данные мыши набирали больше веса, чем мыши, которым трансплантировалась микробиота от мышей в контрольной группе. Данные результаты свидетельствуют о том, что пересаженная микробиота сама по себе может способствовать развитию ожирения.
Способность антибактериальных препаратов влиять на развитие ожирения зависит от количества введенных антибиотиков. Высокие дозы антибактериальных препаратов, вводимые мышам, приводили к уменьшению жировых отложений, веса и резистентности к инсулину, что, с большой долей вероятности, обусловлено тем фактом, что высокие дозы данных средств уменьшают присутствие бактерий и способность микробиоты кишечника получать калории из потребляемой пищи.
До недавнего времени всего несколько исследований у человека изучали именно долгосрочные эффекты воздействия антибактериальных препаратов, поэтому значимость данных исследований не учитывалась до появления более веских доказательств связи между ожирением и микробиотой кишечника.
В связи со скудным количеством доступных данных исследователи во многих странах инициировали изучение эффекта воздействия антибактериальных препаратов у младенцев в плане развития ожирения. Они получили результаты, свидетельствовавшие о том, что лечение антибиотиками на ранних этапах жизни коррелирует с более высоким показателем ИМТ. Это поздразумевает, что обширное воздействие/применение антибактериальных препаратов в последние десятилетия может явиться значимым фактором, влияющим на степень распространенности ожирения в западных странах.
Антибактериальные препараты могут изменять структуру и, в свою очередь, роль микробиоты кишечника. Например, в исследовании с внутривенным введением ванкомицина в течение 6 нед в качестве лечения инфекционного эндокардита наблюдался набор массы тела. Авторы пришли к выводу, что это с большой долей вероятности связано со сдвигом состава микробиоты в сторону лактобактерий, поскольку лактобактерии обладают природной резистентностью к ванкомицину.
В другом исследовании, где мужчины с ожирением получали лечение ванкомицином в течение 7 сут, наблюдалось уменьшение количества грамположительных бактерий (особенно фирмикутов), сопровождавшееся ухудшением периферической резистентности к инсулину. Однако введение амоксициллина (β-лактамного антибиотика), стандартной целью которого являются грамотрицательные бактерии, не оказывало влияния на фирмикуты или чувствительность к инсулину. Данные результаты говорят о значимости роли фирмикутов в кишечнике и их влиянии на резистентность к инсулину, вызываемую ожирением.
Исследование, проведенное Чо и соавт., показало существенное увеличение отложения жировой ткани у мышей в возрасте 10 нед, которым вводились многочисленные антибактериальные препараты в «субтерапевтических дозах», начиная с 4-й недели жизни. Отмечалось и увеличение соотношения фирмикутов и бактероидов при повышенном присутствии генов, отвечающих за превращение углеводов в короткоцепочечные жирные кислоты.
Наблюдали повышение концентрации пищеварительных гормонов, которые управляли «метаболизмом энергии и ростом». Подобным образом в исследованиях у человека, когда младенцам (в возрасте до 6 мес жизни) вводились антибактериальные препараты, к 38 мес жизни данных субъектов наблюдалось чрезмерное отложение жировой ткани, которое измерялось повышенным показателем ИМТ.
Это позволяет предположить, что применение антибактериальных средств у детей повышает риск развития ожирения. Особое влияние воздействия антибактериальных препаратов в младенчестве и в более старшем возрасте может быть обусловлено изменением микробиоты кишечника, связанным с процессом отнятия от груди, который обычно у человека происходит в возрасте 6 мес. Антибактериальные препараты могут оказывать отрицательное влияние на микробиоту кишечника у младенца путем уменьшения уровней облигатных анаэробов.
При уменьшении разнообразия бактерий в микрофлоре кишечника у младенцев данные младенцы попадают в группу повышенного риска развития астмы, сенсибилизации к аллергенам, аллергического ринита и эозинофилии периферической крови. Фоухи и соавт. провели исследование микрофлоры кишечника у младенцев после воздействия гентамицина и ампициллина и пришли к выводу, что микробиота кишечника изменилась, при этом увеличилось количество протеобактерий и уменьшилось количество актинобактерий и лактобактерий по сравнению с младенцами, не получавшими лечение.
Они отметили, что после 8 нед возврат к уровню бактерий до введения антибактериальных препаратов был еще неполным, что указывает на существенное влияние антибактериальных препаратов на развитие микробиоты кишечника у младенцев даже на ранних этапах воздействия.
