Вісь кишечник — печінка: шляхи збереження гомеостазу організму. Історичні аспекти та сучасний стан проблеми. Огляд літератури
DOI:
https://doi.org/10.30978/MG-2024-2-46Ключові слова:
вісь кишечник — печінка, бактеріальна транслокація, кишковий мікробіоценоз, кишковий бар’єр, гомеостаз, захворювання печінкиАнотація
Між кишечником і печінкою існують тісні еволюційно сформовані анатомічні та функціональні зв’язки. Якщо особливості функціонування цих органів як компонентів системи травлення давно є об’єктом наукових досліджень, то їхню роль їх у підтриманні гомеостазу організму вивчають порівняно нещодавно. Особливо це стосується імунних аспектів взаємодїї печінки та кишечника. Слизова оболонка кишечника виконує не лише функцію механічного бар’єра, а й забезпечує імунну відповідь на патогени при збереженні толерантності до власної флори, що запобігає транслокації антигенів у внутрішнє середовище організму. У цьому аспекті особливий інтерес становить вивчення кишкового мікробіоценозу, оскільки останній відіграє важливу роль у підтриманні цілісності кишкового бар’єра, зменшенні бактеріальної транслокації, формуванні та модуляції активності місцевої імунної системи, має регуляторний вплив на метаболічні процеси організму. Зниження бар’єрної функції кишечника призводить до контакту транслокованих антигенів бактеріального генезу та інших ксенобіотиків зі структурами адаптативного імунітету та через портальний кровотік із лімфоїдними структурами печінки, запускає каскад запальних реакцій, як наслідок, це спричинює розвиток патологічних процесів гепатобіліарної зони та порушення обміну речовин. Розуміння цих процесів сприяє появі перспективних напрямів у профілактиці та лікуванні широкого спектра патологічних станів, наприклад, порушень харчової толерантності, деяких алергійних захворювань. В огляді узагальнено історичні аспекти та сучасні погляди щодо ролі осі кишечник — печінка в забезпеченні метаболічного й імунного гомеостазу організму, а також наведено дані щодо патологічних станів, які розвиваються при порушеннях функціонування цієї осі.
Посилання
Abrahamsson TR, Wu RY, Jenmalm MC. Gut microbiota and allergy: the importance of the pregnancy period. Pediatr Res. 2015;77(1-2):214-9. http://doi.org/10.1038/pr.2014.165.
Adak A, Khan MR. An insight into gut microbiota and its functionalities. Cell Mol Life Sci. 2019;76(3):473-93. http://doi.org/10.1007/s00018-018-2943-4.
Baktash A, Terveer EM, Zwittink RD, et al. Mechanistic insights in the success of fecal microbiota transplants for the treatment of Clostridium difficile infections. Front Microbiol. 2018;9:1242. http://doi.org/10.3389/fmicb.2018.01242.
Barber TM, Hanson P, Weickert MO. Metabolic-associated fatty liver disease and the gut microbiota. Endocrinol Metab Clin North Am. 2023;52(3):485-96. http://doi.org/10.1016/j.ecl.2023.01.004.
Benedé-Ubieto R, Cubero FJ, Nevzorova YA. Breaking the barriers: the role of gut homeostasis in metabolic-associated steatotic liver disease (MASLD). Gut Microbes. 2024;16(1):2331460. http://doi.org/10.1080/19490976.2024.2331460.
Bjoern O Schroeder. Fight them or feed them: how the intestinal mucus layer manages the gut microbiota. Gastroenterol Rep (Oxf). 2019;7(1):3-12. http://doi.org/10.1093/gastro/goy052.
Blander JM, Longman RS, Iliev ID, et al. Regulation of inflammation by microbiota interactions with the host. Nat Immunol. 2017;18(8):851-60.
Bunker JJ, Erickson SA, Flynn TM, Henry C, Koval JC, Meisel M, Jabri B, Antonopoulos DA, Wilson PC, Bendelac A. Natural polyreactive IgA antibodies coat the intestinal microbiota. Science. 2017 Oct 20;358(6361):eaan6619. http://doi.org/10.1126/science.aan6619. Epub 2017 Sep 28. PMID: 28971969; PMCID: PMC5790183.
Camilleri M. Leaky gut: mechanisms, measurement and clinical implications in humans. Gut. 2019;68(8):1516-26. http://doi.org/10.1136/gutjnl-2019-318427.
Cani PD. Human gut microbiome: hopes, threats and promises. Gut. 2018;67(9):1716-25. http://doi.org/10.1136/gutjnl-2018-316723.
Carr RM, Reid AE. FXR Agonists as therapeutic agents for non-alcoholic fatty liver disease. Curr Atheroscler Rep. 2015;17(4):16. http://doi.org/10.1007/s11883-015-0500-2.
Chairatana P, Nolan EM. Defensins, lectins, mucins, and secretory immunoglobulin A: microbe-binding biomolecules that contribute to mucosal immunity in the human gut. Crit Rev Biochem Mol Biol. 2017;52(1):45-56. http://doi.org/10.1080/10409238.2016.1243654.
Cheng S, Ma X, Geng S, et al. Fecal microbiota transplantation beneficially regulates intestinal mucosal autophagy and alleviates gut barrier injury. mSystems. 2018;3(5):e00137-18. http://doi.org/10.1128/mSystems.00137-18.
Corrêa-Oliveira R, Fachi JL, Vieira A, et al. Regulation of immune cell function by short-chain fatty acids. Clin Transl Immunology. 2016;5(4):e73. http://doi.org/10.1038/cti.2016.17.
Drescher HK, Schippers A, Clahsen T, et al. β7-Integrin and MAdCAM-1 play opposing roles during the development of non-alcoholic steatohepatitis. J Hepatol. 2017;66(6):1251-64. http://doi.org/10.1016/j.jhep.2017.02.001.
Dupont HL, Jiang ZD, Dupont AW, Utay NS. The intestinal microbiome in human health and disease. Trans Am Clin Climatol Assoc. 2020;131:178-97.
El Tanbouly MA, Noelle RJ. Rethinking peripheral T cell tolerance: checkpoints across a T cell’s journey. Nat Rev Immunol. 2021;21(4):257-67. http://doi.org/10.1038/s41577-020-00454-2.
Falony G, Joossens M, Vieira-Silva S, et al. Population-level analysis of gut microbiome variation. Science. 2016;352(6285):560-4. http://doi.org/10.1126/science.aad3503.
Fang J, Yu CH, Li XJ, et al. Gut dysbiosis in nonalcoholic fatty liver disease: pathogenesis, diagnosis, and therapeutic implications. Front Cell Infect Microbiol. 2022;12:997018. http://doi.org/10.3389/fcimb.2022.997018.
Fernando MR, Saxena A, Reyes JL, McKay DM. Butyrate enhances antibacterial effects while suppressing other features of alternative activation in IL-4-induced macrophages. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 2016;310(10):G822-31. http://doi.org/10.1152/ajpgi.00440.2015.
Grover P, Goel PN, Greene MI. Regulatory T cells: regulation of identity and Function. Front Immunol. 2021;12:750542. http://doi.org/10.3389/fimmu.2021.750542.
Guan H, Zhang X, Kuang M, Yu J. The gut-liver axis in immune remodeling of hepatic cirrhosis. Front Immunol. 2022;13:946628. http://doi.org/10.3389/fimmu.2022.946628.
Harmsen HJ, de Goffau MC. The human gut microbiota. Adv Exp Med Biol. 2016;902:95-108. http://doi.org/10.1007/978-3-319-31248-4_7.
Hsu CL, Schnabl B. The gut-liver axis and gut microbiota in health and liver disease. Nat Rev Microbiol. 2023;21(11):719-33. http://doi.org/10.1038/s41579-023-00904-3.
Irudayanathan FJ, Nangia S. Paracellular Gatekeeping: What does it take for an ion to pass through a tight junction pore? Langmuir. 2020;36(24):6757-64. http://doi.org/10.1021/acs.langmuir.0c00877.
Jakobsson HE, Rodríguez-Piñeiro AM, Schütte A, Ermund A, Boysen P, Bemark M, Sommer F, Bäckhed F, Hansson GC, Johansson ME. The composition of the gut microbiota shapes the colon mucus barrier. EMBO Rep. 2015 Feb;16(2):164-77. http://doi.org/10.15252/embr.201439263. Epub 2014 Dec 18. PMID: 25525071; PMCID: PMC4328744.
Jayachandran M, Qu S. Non-alcoholic fatty liver disease and gut microbial dysbiosis- underlying mechanisms and gut microbiota mediated treatment strategies. Rev Endocr Metab Disord. 2023;24(6):1189-204. http://doi.org/10.1007/s11154-023-09843-z.
Jiang N, Xiao Y, Yuan K, Wang Z. Effect of intestinal microbiota on liver disease and its related future prospection: From the perspective of intestinal barrier damage and microbial metabolites. J Gastroenterol Hepatol. 2023;38(7):1056-71. http://doi.org/10.1111/jgh.16129.
Kho ZY, Lal SK. The human gut microbiome — a potential controller of wellness and disease. Front. Microbiol. 2018;9:1835. http://doi.org/10.3389/fmicb.2018.01835.
Konturek PC, Harsch IA, Konturek K, et al. Gut liver axis: How do gut bacteria influence the liver? Med Sci (Basel). 2018;6(3):79. http://doi.org/10.3390/medsci6030079.
Langdon A, Crook N, Dantas G. The effects of antibiotics on the microbiome throughout development and alternative approaches for therapeutic modulation. Genome Med. 2016;8(1):39. http://doi.org/10.1186/s13073-016-0294-z.
Lee JY, Wasinger VC, Yau YY, et al. Molecular pathophysiology of epithelial barrier dysfunction in inflammatory bowel diseases. Proteomes. 2018;6:1-17. http://doi.org/10.3390/proteomes6020017.
Liu J, Wu A, Cai J, She ZG, Li H. The contribution of the gut-liver axis to the immune signaling pathway of NAFLD. Front Immunol. 2022 Aug 31;13:968799. http://doi.org/10.3389/fimmu.2022.968799. PMID: 36119048; PMCID: PMC9471422.
Lombardi M, Troisi J, Motta BM, et al. Gut-liver axis dysregulation in portal hypertension: emerging frontiers. Nutrients. 2024;16(7):1025. http://doi.org/10.3390/nu16071025.
Luettig J, Rosenthal R, Barmeyer C, Schulzke JD. Claudin-2 as a mediator of leaky gut barrier during intestinal inflammation. Tissue Barriers. 2015;3(1-2):e977176. http://doi.org/10.4161/21688370.2014.977176.
Luo L, Chang Y, Sheng L. Gut-liver axis in the progression of nonalcoholic fatty liver disease: From the microbial derivatives-centered perspective. Life Sci. 2023;321:121614. http://doi.org/10.1016/j.lfs.2023.121614.
Mao Q, Lin B, Zhang W, Zhang Y, Zhang Y, Cao Q, Xu M. Understanding the role of ursodeoxycholic acid and gut microbiome in non-alcoholic fatty liver disease: current evidence and perspectives. Front Pharmacol. 2024 Mar 21;15:1371574. http://doi.org/10.3389/fphar.2024.1371574. PMID: 38576492; PMCID: PMC10991717.
Morampudi V, Graef FA, Stahl M, Dalwadi U, Conlin VS, Huang T, Vallance BA, Yu HB, Jacobson K. Tricellular Tight Junction Protein Tricellulin Is Targeted by the Enteropathogenic Escherichia coli Effector EspG1, Leading to Epithelial Barrier Disruption. Infect Immun. 2016 Dec 29;85(1):e00700-16. http://doi.org/10.1128/IAI.00700-16. PMID: 27795363; PMCID: PMC5203647.
Ohtani N, Kamiya T, Kawada N. Recent updates on the role of the gut-liver axis in the pathogenesis of NAFLD/NASH, HCC, and beyond. Hepatol Commun. 2023;7(9):e0241. http://doi.org/10.1097/HC9.0000000000000241.
Pabst O, Hornef MW, Schaap FG, et al. Gut-liver axis: barriers and functional circuits. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2023;20(7):447-61. http://doi.org/10.1038/s41575-023-00771-6.
Parséus A, Sommer N, Sommer F, Caesar R, Molinaro A, Ståhlman M, Greiner TU, Perkins R, Bäckhed F. Microbiota-induced obesity requires farnesoid X receptor. Gut. 2017 Mar;66(3):429-437. http://doi.org/10.1136/gutjnl-2015-310283. Epub 2016 Jan 6. PMID: 26740296; PMCID: PMC5534765.
Pérez-Reytor D, Jaña V, Pavez L, et al. Accessory toxins of vibrio pathogens and their role in epithelial disruption during infection. Front Microbiol. 2018;9:article 2248. http://doi.org/10.3389/fmicb.2018.02248.
Piano S, Singh V, Caraceni P, Maiwall R, Alessandria C, Fernandez J, Soares EC, Kim DJ, Kim SE, Marino M, Vorobioff J, Barea RCR, Merli M, Elkrief L, Vargas V, Krag A, Singh SP, Lesmana LA, Toledo C, Marciano S, Verhelst X, Wong F, Intagliata N, Rabinowich L, Colombato L, Kim SG, Gerbes A, Durand F, Roblero JP, Bhamidimarri KR, Boyer TD, Maevskaya M, Fassio E, Kim HS, Hwang JS, Gines P, Gadano A, Sarin SK, Angeli P; International Club of Ascites Global Study Group. Epidemiology and Effects of Bacterial Infections in Patients With Cirrhosis Worldwide. Gastroenterology. 2019 Apr;156(5):1368-1380.e10. http://doi.org/10.1053/j.gastro.2018.12.005. Epub 2018 Dec 13. PMID: 30552895.
Ranjbarian T, Schnabl B. Gut microbiome-centered therapies for alcohol-associated liver disease. Semin Liver Dis. 2023;43(3):311-22. http://doi.org/10.1055/a-2145-7331.
Rodrigues SG, van der Merwe S, Krag A, Wiest R. Gut-liver axis: Pathophysiological concepts and medical perspective in chronic liver diseases. Semin Immunol. 2024;71:101859. http://doi.org/10.1016/j.smim.2023.101859.
Schöler D, Schnabl B. The role of the microbiome in liver disease. Curr Opin Gastroenterol. 2024;40(3):134-42. http://doi.org/10.1097/MOG.0000000000001013.
Shah A, Shanahan E, Macdonald GA, et al. Systematic review and meta-analysis: prevalence of small intestinal bacterial overgrowth in chronic liver disease. Semin Liver Dis. 2017;37(4):388-400. http://doi.org/10.1055/s-0037-1608832.
Shin NR, Whon TW, Bae JW. Proteobacteria: microbial signature of dysbiosis in gut microbiota. Trends Biotechnol. 2015;33(9):496-503. http://doi.org/10.1016/j.tibtech.2015.06.011.
Song X, Sun X, Oh SF, Wu M, Zhang Y, Zheng W, Geva-Zatorsky N, Jupp R, Mathis D, Benoist C, Kasper DL. Microbial bile acid metabolites modulate gut RORγ+ regulatory T cell homeostasis. Nature. 2020 Jan;577(7790):410-415. http://doi.org/10.1038/s41586-019-1865-0. Epub 2019 Dec 25. PMID: 31875848; PMCID: PMC7274525.
Thursby E, Juge N. Introduction to the human gut microbiota. Biochem J. 2017;474(11):1823-36. http://doi.org/10.1042/bcj20160510.
Tilg H, Adolph TE, Trauner M. Gut-liver axis: Pathophysiological concepts and clinical implications. Cell Metab. 2022;34(11):1700-18. http://doi.org/10.1016/j.cmet.2022.09.017.
Wang H, Gao K, Wen K, Allen IC, Li G, Zhang W, Kocher J, Yang X, Giri-Rachman E, Li GH, Clark-Deener S, Yuan L. Lactobacillus rhamnosus GG modulates innate signaling pathway and cytokine responses to rotavirus vaccine in intestinal mononuclear cells of gnotobiotic pigs transplanted with human gut microbiota. BMC Microbiol. 2016 Jun 14;16(1):109. http://doi.org/10.1186/s12866-016-0727-2. PMID: 27301272; PMCID: PMC4908676.
Weiss HJ, O’Neill LAJ. Of Flies and men-the discovery of TLRs. Cells. 2022;11(19):3127. http://doi.org/10.3390/cells11193127.
Wieland A, Frank DN, Harnke B, Bambha K. Systematic review: microbial dysbiosis and nonalcoholic fatty liver disease. Aliment Pharmacol Ther. 2015;42(9):1051-63. http://doi.org/10.1111/apt.13376.
Zhang HY, Wang F, Chen X, Meng X, Feng C, Feng JX. Dual roles of commensal bacteria after intestinal ischemia and reperfusion. Pediatr Surg Int. 2020 Jan;36(1):81-91. http://doi.org/10.1007/s00383-019-04555-5. Epub 2019 Sep 20. PMID: 31541279.
Zihni C, Mills C, Matter K, Balda MS. Tight junctions: from simple barriers to multifunctional molecular gates. Nat Rev Mol Cell Biol. 2016;17(9):564-80. http://doi.org/10.1038/nrm.2016.80.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 Автори
![Creative Commons License](http://i.creativecommons.org/l/by-nd/4.0/88x31.png)
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NoDerivatives 4.0 International License.