Микробиота кишечника при артериальной гипертензии

Артериальная гипертензия (АГ) является одним из наиболее распространенных сердечно-сосудистых заболеваний во всем мире. Изучение факторов риска, патогенетических механизмов АГ, а также поиск новых методов ее лечения и профилактики остаются актуальными задачами современной медицины. В последние десятилетия накоплены данные, позволяющие говорить о важной роли кишечной микробиоты (КМ) в развитии таких патологий, как хроническая болезнь почек, ожирение и сахарный диабет 2-го типа. Рассматривается потенциальное участие изменений состава КМ, ее метаболического и иммунного потенциала, как невидимого органа, генерирующего биоактивные метаболиты, в патогенезе многих сердечно-сосудистых заболеваний, включая атеросклероз, сердечную недостаточность, а также АГ. Последние достижения в изучении роли микробиома желудочно-кишечного тракта поддерживают идею, что КМ может быть потенциальной терапевтической мишенью в лечении и профилактике сердечно-сосудистой патологии. Тем не менее идентификация и функциональный статус дисбиотических изменений, связанных с артериальной гипертензией, до конца не изучены. В данном обзоре проанализированы исследования состава КМ взрослого человека при АГ, рассмотрены известные на сегодняшний день закономерности и механизмы, связанные с изменением состава КМ, ее метаболитов с развитием и прогрессированием АГ.

1. Шендеров Б.А. Медицинская микробная экология: некоторые итоги и перспективы исследований. Вестник Российской aкадемии медицинских наук. 2005;12:13–17. [Shenderov BA. Medical microbial ecology: some of the outcomes and perspective of studies. Vestnik Rossiyskoi Akademii Meditsinskih Nauk = Bulletin of the Russian Academy of Medical Sciences. 2005;12:13–17. In Russian.]

2. Ардатская М. Д., Минушкин О. Н. Дисбактериоз кишечника: эволюция взглядов. Современные принципы диагностики и фармакологической коррекции. Consilium Medicum. Приложение «Гастроэнтерология». 2006;8(2):4–18. [Ardatskaya MD, Minushkin ON. Gut dysbacteriosis: the evolution of perspectives. Modern principles of diagnosis and pharmacological correction. Consilium Medicum. Prilozhenie “Gastroenterologiya”. 2006;8(2):4–18. In Russian].

3. Гриневич В.Б., Захарченко М.М. Современные представления означении кишечного микробиоценоза человека испособы коррекции его нарушений. Новые Санкт-Петербургские врачебные ведомости. 2003;3:13–20. [Grinevich VB, Zaharchenko MM. Modern concept of human gut microbiocenosis and ways of its disorders correction. Novye Sankt-Peterburgskiie Vrachebnye Vedomosti = New St Petersburg Medical Gazette. 2003;3:13–20. In Russian].

4. Cani PD, Delzenne NM. The role of the gut microbiota in energy metabolism and metabolic disease. Curr Pharma Des. 2009;15(13):1546–1558.

5. Tilg H, Moschen AR, Kaser A. Obesity and the microbiota. Gastroenterology. 2009;136(5):1476–1483.

6. Tsukumo DM, Carvalho BM, Carvalho-Filho MA, Saad MJ. Translational research into gut microbiota: new horizons in obesity treatment. Arq Bras Endocrinol Metabol. 2009;53(2):139–144.

7. Santisteban MM, Qi Y, Zubcevic J, Kim S, Yang T, Shenoy V et al. Hypertension-linked pathophysiological alterations in the gut. Circ Res. 2017;120(2):312–323. doi:10.1161/CIRCRESAHA.116.309006

8. Yang T, Santisteban MM, Rodriguez V, Li E, Ahmari N, Carvajal JM et al. Gut dysbiosis is linked to hypertension. Hypertension. 2015;65(6):1331–1340. doi:10.1161/HYPERTENSIONAHA.115.05315

9. Durgan DJ, Ganesh BP, Cope JL, Ajami NJ, Phillips SC, Petrosino JF et al. Role of the gut microbiome in obstructive sleep apnea-induced hypertension. Hypertension. 2016;67(2):469–474. doi:10.1161/HYPERTENSIONAHA.115.06672

10. Yan Q, Gu Y, Li X, Yang W, Jia L, Chen C et al. Alterations of the gut microbiome in hypertension. Front Cell Infect Microbiol. 2017;7:381. doi:10.3389/fcimb.2017.00381

11. Li J, Zhao F, Wang Y, Chen J, Tao J, Tian G et al. Gut microbiota dysbiosis contributes to the development of hypertension. Microbiome. 2017;5(1):14. doi:10.1186/s40168-016-0222-x

12. Razavi AC, Potts KS, Kelly TN, Bazanno LA. Sex, gut microbiome and cardiovascular disease risk. Biol Sex Differ. 2019;10(1):29. doi:10.1186/s13293-019-0240-z

13. Wiedermann CJ, Kiechl S, Dunzendorfer S, Schratzberger P, Egger G, Oberhollenzer F et al. Association of endotoxemia with carotid atherosclerosis and cardiovascular disease: prospective results from the Bruneck Study. J Am Coll Cardiol. 1999;34(7):1975– 1981. doi:10.1016/S0735-1097(99)00448-9

14. Niebauer J, Volk HD, Kemp M, Dominguez M, Schumann RR, Rauchhaus M et al. Endotoxin and immune activation in chronic heart failure: a prospective cohort study. Lancet. 1999;353(9167):1838– 1842. doi:10.1016/S0140-6736(98)09286-1

15. Miller MA, McTernan PG, Harte AL, Silva NF, Strazullo NF, Alberti KG et al. Ethnic and sex differences in circulating endotoxin levels: a novel marker of atherosclerotic and cardiovascular risk in a British multi-ethnic population. Atherosclerosis. 2009;203(2):494–502. doi:10.1016/j.atherosclerosis.2008.06.018

16. Mitra S, Drautz-Moses DI, Alhede M, Maw MT, Liu Y, Purbojati RW et al. In silico analyses of metagenomes from human atherosclerotic plaque samples. Microbiome. 2015;3:38. doi:10.1186/s40168-015-0100-y

17. Яковлев М. Ю. Элементы эндотоксиновой теории физиологии и патологии человека. Физиология человека. 2003;29(4):476–485. [Yakovlev MU. Elements of endotoxin theory in human physiology and pathology. Fiziologiya Cheloveka = Human Physiology. 2003;29(4):476–485. In Russian].

18. Ковальчук Л.В. Роль TOLL-подобных рецепторов и дефенсинов в противомикробной защите урогенитального тракта женщин. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2008;1:46–50. [Kovalchuk LV. The antimicrobial defensive role of TOLL-like receptors and defencines in woman urogenital tract. Zhurnal Microbiologii, Epidemiologii i Immunobiologii = Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunobiology. 2008;1:46–50. In Russian].

19. Pluznick JL. Microbial short-chain fatty acids and blood pressure Regulation. Curr Hypertens Rep. 2017;19(4):25. doi:10.1007/s11906-017-0722-5

20. Chambers ES, Preston T, Frost G, Morrison DJ. Role of gut microbiota-generated short-chain fatty acids in metabolic and cardiovascular health. Curr Nutr Rep. 2018;7(4):198–206.

21. Cani PD, Bibiloni R, Knauf C, Waget A, Neyrinck AM, Delzenne NM et al. Changes in gut microbiota control metabolic endotoxemia-induced inflammation in high-fat diet-induced obesity and diabetes in mice. Diabetes. 2008;57(6):1470–1481. doi:org/10.2337/db07–1403

22. Manco M, Putignani L, Bottazzo GF. Gut microbiota, lipopolysaccharides, and innate immunity in the pathogenesis of obesity and cardiovascular risk. Endocr Rev. 2010;31(6):817–844. doi:org/10.1210/er.2009–0030

23. Шишкин А.Н. Нерешенные вопросы метаболического синдрома. Медицинский академический журнал. Специальный выпуск. 2013;85–86. Shishkin AN. Outstanding issues of metabolic syndrome. Meditsinskiy Akademicheskiy Zhurnal. Spetsial’nii Vypusk = Medical Academy Journal. Special Issue. 2013;85–86. In Russian].

24. Malhotra A, Kang BPS, Cheung S, Opawumi D, Meggs LG. Angiotensin II promotes glucose-induced activation of cardiac protein kinase C isozymes and phosphorylation of troponin I. Diabetes. 2001;50(8):1918–1926. doi:10.2337/diabetes.50.8.1918

25. Briones AM, Cat AND, Callera GE, Yogi A, Burger D, He Y et al. Adipocytes produce aldosterone through calcineurindependent signaling pathways: implications in diabetes mellitusassociated obesity and vascular dysfunction. Hypertension. 2012;59(5):1069–1078.

26. Louis P, Flint HJ. Formation of propionate and butyrate by the human colonic microbiota. Environ Microbiol. 2017;19:29–41. doi:10.1111/1462-2920.13589

27. Chen L, Luo Y, Wang HR, Liu S, Shen Y, Wang M. Effects of glucose and starch on lactate production by newly isolated streptococcus bovis S1 from saanen goats. Appl Environ Microbiol. 2016;82(19):5982–5989.

28. Lawrence O, Morolake O, Olufemi O. A8914 Plasma lactate is independently associated with high pulse pressure in hypertensive Nigerians. J Hypertens. 2018;36:e299. doi:10.1097/01.hjh.0000549222.69730.6d

29. Chambers ES, Preston T, Frost G, Morrison DJ. Role of gut microbiota-generated short-chain fatty acids in metabolic and cardiovascular health. Curr Nutr Rep. 2018;7(4):198–206.

30. Kim S, Goel R, Kumar A, Qi Y, Lobaton G, Hosaka K et al. Imbalance of gut microbiome and intestinal epithelial barrier dysfunction in patients with high blood pressure. Clin Sci (Lond). 2018;132(6):701–718. doi:10.1042/CS20180087

31. Iraporda C, Errea A, Romanin DE, Cayet D, Pereyra E, Pignataro O et al. Lactate and short chain fatty acids produced by microbial fermentation downregulate proinflammatory responses in intestinal epithelial cells and myeloid cells. Immunobiology. 2015;220(10):1161–1169. doi:10.1016/j.imbio.2015.06.004

32. Granger DN, Holm L, Kvietys P. The gastrointestinal circulation: physiology and pathophysiology. Compr Physiol. 2015;5(3):1541–1583.

33. Smiljanec K, Lennon SL. Sodium, hypertension, and the gut: does the gut microbiota go salty? Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2019;317(6):H1173–H1182. doi:10.1152/ajpheart.00312.2019

34. Khalesi S, Sun J, Buys N, Jayasinghe R. Effect of probiotics on blood pressure: a systematic review and meta-analysis of randomized, controlled trials. Hypertension. 2014;64(4):897–903. doi:10.1161/HYPERTENSIONAHA.114.0346

35. Threapleton DE, Greenwood DC, Evans CE, Cleghorn CL, Nykjaer C, Woodhead C et al. Dietary fibre intake and risk of cardiovascular disease: systematic review and meta-analysis. Br Med J. 2013;347: f6879. doi:10.1136/bmj.f6879

36. Ni YF, Wang J, Yan XL, Tian F, Zhao JB, Wang YJ et al. Histone deacetylase inhibitor, butyrate, attenuates lipopolysaccharide-induced acute lung injury in mice. Respir Res. 2010;11(1):33.

37. Li M, van Esch BCAM, Wagenaar GTM, Garssen J, Folkerts G, Henricks PAJ. Pro- and anti-inflammatory effects of short chain fatty acids on immune and endothelial cells. Eur J Pharmacol. 2018;831:52–59. doi:10.1016/j.ejphar.2018.05.003

38. Bartolomaeus H, Markó L, Wilck N, Luft FC, Forslund SK, Muller DN. Precarious symbiosis between host and microbiome in cardiovascular health. Hypertension. 2019;73(5):926–935. doi:10.1161/HYPERTENSIONAHA.119.11786

39. Ma J, Li H. The role of gut microbiota in atherosclerosis and hypertension. Front Pharmacol. 2018;9:1082. doi:10.3389/fphar.2018.01082

40. Jie Z, Xia H, Zhong SL, Feng Q, Li S, Liang S et al. The gut microbiome in atherosclerotic cardiovascular disease. Nat Commun. 2017;8(1):845. doi:10.1038/s41467-017-00900-1

41. Kaindi DWM, Kogi-Makau W, Lule GN, Kreikemeyer B, Renault P, Bonfoh B et al. Colorectal cancer-associated Streptococcus infantarius subsp. infantarius differ from a major dairy lineage providing evidence for pathogenic, pathobiont and food-grade lineages. Sci Rep. 2018;8(1):9181. doi:10.1038/s41598-018-27383-4

42. Roshanravan N, Mahdavi R, Alizadeh E, Ghavami A, Rahbar Saadat Y, Mesri Alamdari N et al. The effects of sodium butyrate and inulin supplementation on angiotensin signaling pathway via promotion of Akkermansia muciniphila abundance in type 2 diabetes; a randomized, double-blind, placebo-controlled trial. J Cardiovasc Thorac Res. 2017;9(4):183–190. doi:10.15171/jcvtr.2017.32

43. Bouter K, Bakker GJ, Levin E, Hartstra AV, Kootte RS, Udayappan SD et al. Differential metabolic effects of oral butyrate treatment in lean versus metabolic syndrome subjects. Clin Transl Gastroenterol. 2018;9(5):e155. doi:10.1038/s41424-018-0025-4

44. Miranda PM, De Palma G, Serkis V, Lu J, Louis-Auguste MP, McCarville JL et al. High salt diet exacerbates colitis in mice by decreasing Lactobacillus levels and butyrate production. Microbiome. 2018;6(1):57. doi:10.1186/s40168-018-0433-4

45. Wang C, Huang Z, Yu K, Ding R, Ye K, Dai C et al. Highsalt diet has a certain impact on protein digestion and gut microbiota: a sequencing and proteome combined study. Front Microbiol. 2017;8:1838. doi:10.3389/fmicb.2017.01838

46. Wilck N, Matus MG, Kearney SM, Olesen SW, Forslund K, Bartolomaeus H et al. Salt-responsive gut commensal modulates TH17 axis and disease. Nature. 2017;551(7682):585–589. doi:10.1038/nature24628

47. Toral M, Gómez-Guzmán M, Jiménez R, Sánchez M, Utrilla MP, Garrido-Mesa N et al. The probiotic Lactobacillus coryniformis CECT5711 reduces the vascular pro-oxidant and pro-inflammatory status in obese mice. Clin Sci (Lond). 2014;127(1): 33–45. doi:10.1042/CS20130339

48. Quirós A, Ramos M, Muguerza B, Delgado MA, Miguel M, Aleixandre A et al. Identification of novel antihypertensive peptides in milk fermented with Enterococcus faecalis. Int Dairy J. 2007;17(1):33–41.

49. Yamamoto N, Maeno M, Takano T. Purification and characterization of an antihypertensive peptide from a yogurt-like product fermented by Lactobacillus helveticus CPN 4. J Dairy Sci. 1999;82(7):1388–1393. doi:10.3168/jds.S0022-0302(99)75364-6

50. Qian B, Xing M, Cui L, Deng Y, Xu Y, Huang M et al. Antioxidant, antihypertensive, and immunomodulatory activities of peptide fractions from fermented skim milk with Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus LB340. J Dairy Res. 2011;78(1):72–79. doi:10.1017/S0022029910000889

51. Chen Y, Li C, Xue J, Kwok LY, Yang J, Zhang H et al. Characterization of angiotensin-converting enzyme inhibitory activity of fermented milk produced by Lactobacillus helveticus. J Dairy Sci. 2015;98(8):5113–5124. doi:10.3168/jds.2015-9382