Перспективи застосування трансплантації фекальної мікробіоти при метаболічно-асоційованій патології

Огляд літератури

Автор(и)

  • Г. Д. Фадєєнко ДУ «Національний інститут терапії імені Л. Т. Малої НАМН України», Харків, Ukraine
  • О. Є. Гріднєв ДУ «Національний інститут терапії імені Л. Т. Малої НАМН України», Харків, Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.30978/MG-2021-3-49

Ключові слова:

трансплантація фекальної мікробіоти, метаболічний синдром, інсулінорезистентність

Анотація

Наголошено на перспективності застосування трансплантації фекальної мікробіоти (ТФМ) від здорової людини як модулятора відновлення порушеної кишкової мікробіоти. Наведені дані експериментальних досліджень на тваринах показують вплив ТФМ при метаболічному синдромі: пересадка мікробіоти від худих осіб зменшувала дисфункцію метаболізму глюкози, підвищувала відносну кількість Akkermansia, Muscispirillum, Oscillospira та Ruminococcus, знижувала масу тіла, сироватковий рівень аланінамінотрансферази, аспартатамінотрансферази, ендотоксину, зменшувала вираженість стеатогепатиту (знижувався середній бал NAS печінки завдяки зменшенню вмісту внутрішньопечінкових тригліцеридів і холестерину, нормалізувався баланс прозапальних та протизапальних цитокінів). Отже, у реципієнта відбувалося успішне моделювання «метаболічно сприятливого» профілю мікробіоти. Однак дослідження на людях не показали таких значущих результатів. Лише частина авторів відзначили, що ТФМ від худих донорів тимчасово підвищує периферичну чутливість до інсуліну, рівень кишкових бактерій, які продукують бутират (Eubacterium hallii або Roseburia intestinalis), вторинних жовчних кислот (літохолевої в плазмі крові та фекаліях, ізолітохолевої і дезоксихолевої у фекаліях), пропіонату та бутирату у фекаліях, зменшує вміст g‑глутамілтранспептидази і аланінамінотрансферази та підвищує чисельність Ruminococcus, Faecalibacterium і Prevotella copri. Інші дослідники не зареєстрували статистично значущого поліпшення чутливості до інсуліну, зміну ступеня стеатозу та фіброзу печінки. Більшість авторів не виявили зміни індексу маси тіла після ТФМ. Узагальнення наявних даних показало, що хоча ТФМ є потенційною терапевтичною стратегією при ожирінні (її зв’язок з поліпшенням чутливості до інсуліну протягом 6 тиж підтверджена), якість доказів є низькою, тому необхідно провести додаткове дослідження впливу ТФМ на клінічні кінцеві точки, визначити оптимальну дозу, спосіб доставки, тривалість терапії, підготовку випорожнення і вибір донора для максимального терапевтичного ефекту ТФМ.

 

Біографії авторів

Г. Д. Фадєєнко, ДУ «Національний інститут терапії імені Л. Т. Малої НАМН України», Харків

д. мед. н., проф., директор ДУ «Національний інститут терапії імені Л.Т. Малої НАМН України»

О. Є. Гріднєв, ДУ «Національний інститут терапії імені Л. Т. Малої НАМН України», Харків

д. мед. н., ст. наук. співр., пров. наук. співр. відділу вивчення захворювань органів травлення та їх коморбідності з неінфекційними захворюваннями

Посилання

Alang N, Kelly CR. Weight Gain After Fecal Microbiota Transplantation. Open Forum Infect Dis. 2015;2 (1). ofv004.

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

Allegretti JR, Kassam Z, Hurtado J et al. Impact of fecal microbiota transplantation with capsules on the prevention of metabolic syndrome among patients with obesity. Hormones (Athens). 2021;20 (1):209-211. doi: 10.1007/s42000-020-00265-z.

Aron-Wisnewsky J, Clément K, Nieuwdorp M. Fecal microbiota transplantation: a future therapeutic option for obesity/diabetes?. Curr Diab Rep. 2019;19:51. doi: 10.1007/s11892-019-1180-z.

Bäckhed F, Ding H, Wang T et al. The gut microbiota as an environmental factor that regulates fat storage. Proc Natl Acad Sci USA. 2004;101 (44):15718-15723.

Bunnett NW. Neuro-humoral signalling by bile acids and the TGR5 receptor in the gastrointestinal tract. J Physiol. 2014;592:2943-2950.

Calkin AC, Tontonoz P. Transcriptional integration of metabolism by the nuclear sterol-activated receptors LXR and FXR. Nature Reviews Molecular Cell Biology. 2012;13 (4):213-224.

Chang CS, Ruan JW, Kao CY. An overview of microbiome based strategies on anti-obesity. Kaohsiung. J Med Sci 2019. 35:7-16. doi: 10.1002/kjm2.12010.

Fuhri Snethlage CM, Nieuwdorp M, Hanssen NMJ. Faecal microbiota transplantation in endocrine diseases and obesity. Best Pract Res Clin Endocrinol Metab. 2020;Dec 30:101483. doi: 10.1016/j.beem.2020.101483.

Costello SP, Hughes PA, Waters O, Bryant RV, Vincent AD et al. Effect of fecal microbiota transplantation on 8-week remission in patients with ulcerative colitis: a randomized clinical trial. JAMA. 2019;321:156-164. doi: 10.1001/jama.2018.20046.

Craven L, Rahman A, Parvathy SN et al. allogenic fecal microbiota transplantation in patients with nonalcoholic fatty liver disease improves abnormal small intestinal permeability: a randomized control trial. Am J Gastroenterol. 2020;115 (7):1055-1065. doi: 10.14309/ajg.0000000000000661.

Dailey FE, Turse EP, Daglilar E, Tahan V. The dirty aspects of fecal microbiota transplantation: a review of its adverse effects and complications. Curr Opin Pharmacol. 2019;49:29-33. doi: 10.1016/j.coph.2019.04.008.

Davidovics ZH, Michail S, Nicholson MR, Kociolek LK, Pai N et al. Fecal Microbiota transplantation for recurrent clostridium difficile infection and other conditions in children: A Joint Position Paper From the North American Society for Pediatric Gastroenterol., Hepatol., and Nutrition and the European Society for Pediatric Gastroenterol., Hepatol., and Nutrition. J Pediatr Gastroenterol Nutr. 2019;68:130-143. doi: 10.1097/MPG.0000000000002205.

De Filipp Z, Bloom PP, Torres Soto M, Mansour MK, Sater MR. A., Huntley MH et al. Drug-resistant E. coli bacteremia transmitted by fecal microbiota transplant. N Engl J Med. 2019;381:2043-2050. doi: 10.1056/nejmoa1910437.

De Groot PF, Frissen MN, de Clercq NC. and Nieuwdorp M. Fecal microbiota transplantation in metabolic syndrome: History, present and future. Gut Microbes. 2017;8 (3):253-267. doi: 10.1080/19490976.2017.1293224.

De Groot P, Scheithauer T, Bakker GJ et al. Donor metabolic characteristics drive effects of faecal microbiota transplantation on recipient insulin sensitivity, energy expenditure and intestinal transit time. Gut. 2020;69 (3):502-512. doi: 10.1136/gutjnl-2019-318320.

De Groot P, Nikolic T, Pellegrini S et al. Faecal microbiota transplantation halts progression of human new-onset type 1 diabetes in a randomised controlled trial. Gut. 2021;70 (1):92-105. doi: 10.1136/gutjnl-2020-322630.

Fischer M, Kao D, Kassam Z, Smith J, Louie T, Sipe B, Torbeck M, Xu H, Ouyang F, Mozaffarian D, Allegretti JR. Stool Donor Body Mass Index Does Not Affect Recipient Weight After a Single Fecal Microbiota Transplantation for Clostridium difficile Infection. Clin Gastroenterol Hepatol. 2018;16 (8):1351-1353. doi: 10.1016/j.cgh.2017.12.007.

Fuentes S, van Nood E, Tims S, Heikamp-de Jong I, ter Braak CJ, Keller JJ, Zoetendal EG, de Vos WM. Reset of a critically disturbed microbial ecosystem: Faecal transplant in recurrent Clostridium difficile infection. ISME J. 2014;8:1621-1633. doi: 10.1038/ismej.2014.13.

Grehan MJ, Borody TJ, Leis SM, Campbell J, Mitchell H, Wettstein A. Durable alteration of the colonic microbiota by the administration of donor fecal flora. J Clin Gastroenterol. 2010;44:551-561. doi: 10.1097/mcg.0b013e3181e5d06b.

Groen AK, Nieuwdorp M. An evaluation of the therapeutic potential of fecal microbiota transplantation to treat infectious and metabolic diseases. EMBO Mol Med. 2017;9:1-3. 10.15252/emmm.201607035.

Jung M.-J. et al. Chronic repression of mTOR complex 2 induces changes in the gut microbiota of diet-induced obese mice. Scientific Reports. 2016;6:30887. doi: 10.1038/srep30887.

Kang Y, Cai Y. Gut microbiota and hepatitis-B-virus-induced chronic liver disease: implications for faecal microbiota transplantation therapy. J Hosp Infect. 2017;96:342-348.

Kang Y, Cai Y. Gut microbiota and obesity: implications for fecal microbiota transplantation therapy. Hormones. 2017;16 (3):223-234. doi: 10.14310/horm.2002.1742.

Kelly CR, Ihunnah C, Fischer M et al. Fecal microbiota transplant for treatment of Clostridium difficile infection in immunocompromised patients. Am J Gastroenterol. 2014;109 (7):1065-1071.

Kootte RS, Levin E, Salojarvi J, Smits LP, Hartstra AV, Udayappan SD, Hermes G, Bouter KE, Koopen AM, Holst JJ et al. Improvement of insulin sensitivity after lean donor feces in metabolic syndrome is driven by baseline intestinal microbiota composition. Cell Metab. 2017;26:611-619. doi: 10.1016/j.cmet.2017.09.008.

Lai Z.-L., Tseng C.-H., Ho HJ, Cheung CK.Y., Lin J.-Y. et al. Fecal microbiota transplantation confers beneficial metabolic effects of diet and exercise on diet-induced obese mice. Sci Rep. 2018;8:15625. doi: 10.1038/s41598-018-33893-y.

Liu R, Hong J, Xu X, Feng Q, Zhang D et al. Gut microbiome and serum metabolome alterations in obesity and after weight-loss intervention. Nat Med. 2017;23:859-68. 10.1038/nm.4358.

Lozupone CA, Stombaugh JI, Gordon JI, Jansson JK, Knight R. Diversity, stability and resilience of the human gut microbiota. Nature. 2012;489:220-230. doi: 10.1038/nature11550.

Mallon CA, Elsas JD.V., Salles JF. Microbial invasions: The process, patterns, and mechanisms. Trends Microbiol. 2015;23:719-729. doi: 10.1016/j.tim.2015.07.013.

Miquel S, Martin R, Rossi O, Bermudez-Humaran LG, Chatel JM et al. Faecalibacterium prausnitzii and human intestinal health. Curr Opin Microbiol. 2013;16:255-261. doi: 10.1016/j.mib.2013.06.003.

Napolitano M, Covasa M. Microbiota transplant in the treatment of obesity and diabetes. current and future perspectives. Front Microbiol. 2020;11:590370. doi: 10.3389/fmicb.2020.590370.

Nieuwdorp M, Gilijamse P, Pai N et al. Role of the microbiome in energy regulation and metabolism. Gastroenterology. 2014;146 (6):1525-15336.

Olefsky JM, Glass CK. Macrophages, Inflammation, and Insulin Resistance. Ann Rev Physiol. 2010;72:219-246. doi: 10.1146/annurev-physiol-021909-135846.

Proença IM, Allegretti JR, Bernardo WM et al. Fecal microbiota transplantation improves metabolic syndrome parameters: systematic review with meta-analysis based on randomized clinical trials. Nutrition Research. 2020;83:1-14.

Reunanen J, Kainulainen V, Huuskonen L, Ottman N, Belzer C, Huhtinen H, de Vos WM, Satokari R. Akkermansia muciniphila adheres to enterocytes and strengthens the integrity of the epithelial cell layer. Appl Environ Microbiol. 2015;81:3655-3662. doi: 10.1128/AEM.04050-14.

Ridaura VK, Faith JJ, Rey FE et al. Gut microbiota from twins discordant for obesity modulate metabolism in mice. Science. 2013;341. 1241214.

Smits LP, Bouter KE. C., Vos WM et al. Therapeutic potential of fecal microbiota transplantation. Gastroenterology. 2013;145:946-953.

Smits LP, Kootte RS, Levin E, Prodan A, Fuentes S, Zoetendal EG, Wang Z, Levison BS, Cleophas MC.P., Kemper EM et al. Effect of Vegan Fecal Microbiota Transplantation on Carnitine- and Choline-Derived Trimethylamine-N-Oxide Production and Vascular Inflammation in Patients with Metabolic Syndrome. J Am Heart Assoc 2018. 7. doi: 10.1161/JAHA.117.008342.

Turnbaugh PJ, Ley RE, Mahowald MA et al. An obesity-associated gut microbiome with increased capacity for energy harvest. Nature. 2006;444:1027-1031.

Utzschneider KM, Kratz M, Damman CJ, Hullar M. Mechanisms linking the gut microbiome and glucose metabolism. J Clin Endocrinol Metab. 2016;101:1445-54. 10.1210/jc.2015-4251.

Vrieze A, Van Nood E, Holleman F, Salojarvi J, Kootte RS, Bartelsman JF, Dallinga-Thie GM, Ackermans MT, Serlie MJ, Oozeer R et al. Transfer of intestinal microbiota from lean donors increases insulin sensitivity in individuals with metabolic syndrome. Gastroenterology. 2012;143:913-916. doi: 10.1053/j.gastro.2012.06.031.

Wan J.-J., Lin C.-H., Ren E.-D., Su Y, Zhu W.-Y. Effects of early intervention with maternal fecal bacteria and antibiotics on liver metabolome and transcription in neonatal pigs. Front Physiol. 2019;10:171. doi: 10.3389/fphys.2019.00171.

Wei Z, Shen P, Cheng P, Lu Y, Wang A, Sun Z. Gut bacteria selectively altered by sennoside A alleviate type 2 diabetes and obesity traits. Oxid Med Cell Longev. 2020:2375676.

Witjes JJ, Smits LP, Pekmez CT et al. Donor fecal microbiota transplantation alters gut microbiota and metabolites in obese individuals with steatohepatitis. Hepatol Commun. 2020;4 (11):1578-1590. doi: 10.1002/hep4.1601.

Yu EI, Gao L, Stastka P et al.Fecal microbiota transplantation for the improvement of metabolism in obesity: the fmt-trim double-blind placebo-controlled pilot trial. PLoS Med. 2020. 17 (3):1-19.

Zhang F, Luo W, Shi Y, Fan Z, Ji G. Should we standardize the 1,700-year-old fecal microbiota transplantation?. Am J Gastroenterol. 2012;107 :1755-1756.

Zhang L, Bahl MI, Hellgren L et al., 2015 Obesity-associated fecal microbiota from human modulates body mass and metabolites in mice. EMBL Conference 2015, Heidelberg, Germany.

Zhang L, Zhou W, Zhan L, Hou S, Zhao C et al. Fecal microbiota transplantation alters the susceptibility of obese rats to type 2 diabetes mellitus. Aging (Albany NY). 2020 Sep 15. 12 (17):17480-17502. doi: 10.18632/aging.103756.

Zhang Z, Mocanu V, Cai, C., Dang J, Slater L et al. Impact of fecal microbiota transplantation on obesity and metabolic syndrome — A Systematic Review. Nutrients. 2019;11 (10):2291. doi: 10.3390/nu11102291.

Zhou D, Pan Q, Shen F, Cao H.-X., Ding W.-J. et al. Total fecal microbiota transplantation alleviates high-fat diet-induced steatohepatitis in mice via beneficial regulation of gut microbiota. Sci Rep. 2017;7:1529. doi: 10.1038/s41598-017-01751-y.

Zoll J, Read MN, Heywood SE, Estevez E, Marshall JP.S. et al. Fecal microbiota transplantation from high caloric-fed donors alters glucose metabolism in recipient mice, independently of adiposity or exercise status. Am J Physiol Endocrinol Metab — 2020 Jul 1. 319 (1):E203-E216. doi: 10.1152/ajpendo.00037.2020.

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-06-29

Номер

Розділ

Огляди