Роль микробиоты желудочно-кишечного тракта в развитии гестационного сахарного диабета

Оноприйчук А.Р., Капустин Р.В., Аржанова О.Н.

ФГБНУ «Научно исследовательский институт акушерства, гинекологии и репродуктологии имени Д.О. Отта», Санкт-Петербург, Россия
Микробиота желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) регулирует многие процессы, происходящие в кишечнике, воздействуя на его иммунную и эндокринную функции, всасывание веществ. Существует гипотеза о том, что дисбактериоз кишечника играет роль в патогенезе гестационного сахарного диабета (ГСД). Проведен обзор данных литературы ведущих мировых референтных баз (MEDLINE, EMBASE, Cochrane), посвященных вопросу изменения микробиоты и микробиома у женщин с ГСД. В результате анализа полученных данных обнаружены многочисленные корреляционные связи между конкретными таксонами бактерий и изменениями процесса обмена веществ в организме во время беременности. Возможным механизмом развития ГСД является возникновение воспаления в стенке кишечника на фоне дисбиоза ЖКТ, которое приводит к нарушению барьерной функции энтероцитов, увеличению их проницаемости и эндотоксемии. Это ведет к гиперэкспрессии провоспалительных цитокинов и повышению инсулинорезистентности. Методом коррекции нарушенной микрофлоры ЖКТ является прием пробиотиков. Показано, что прием пробиотиков способствует уменьшению реакций субклинического воспаления, восстановлению баланса всасываемых веществ. Возможно, данный способ может быть актуальным и для терапии гипергликемических состояний во время беременности.

Ключевые слова

микробиота
микробиом
микрофлора
гестационный сахарный диабет
инсулинорезистентность
гипергликемия
пробиотики

Список литературы

  1. American Diabetes Association. Diagnosis and classification of diabetes mellitus. Diabetes Care. 2012; 35(Suppl. 1): S64–71. https:/dx.doi.org/10.2337/dc12-s064.
  2. International Diabetes Federation. IDF Diabetes Atlas, 8th ed. Brussels, Belgium: International Diabetes Federation; 2017.
  3. Schneider S., Hoeft B., Freerksen N., Fischer B., Roehrig S., Yamamoto S., Maul H. Neonatal complications and risk factors among women with gestational diabetes mellitus. Acta Obstet. Gynecol. Scand. 2011; 90(3): 231–7. https:/dx.doi.org/10.1111/j.1600-0412.2010.01040.x.
  4. Qin J., Li Y., Cai Z., Li S., Zhu J., Zhang F. A metagenome-wide association study of gut microbiota in type 2 diabetes. Nature. 2012; 490(7418): 55–60. https:/dx.doi.org/10.1038/nature11450.
  5. Karlsson F.H., Tremaroli V., Nookaew I., Bergstrom G., Behre C.J., Fagerberg B., et al. Gut metagenome in European women with normal, impaired and diabetic glucose control. Nature. 2013; 498(7452): 99–103. https:/dx.doi.org/10.1038/nature12198.
  6. Cani P.D., Neyrinck A.M., Fava F., Knauf C., Burcelin R.G., Tuohy K.M. et al. Selective increases of bifidobacteria in gut microflora improve high-fat-diet-induced diabetes in mice through a mechanism associated with endotoxaemia. Diabetologia. 2007; 50(11): 2374–83. https:/dx.doi.org/10.1007/s00125-007-0791-0.
  7. Pedersen H.K., Gudmundsdottir V., Nielsen H.B., Hyotylainen T., Nielsen T., Jensen B.A. et al. Human gut microbes impact host serum metabolome and insulin sensitivity. Nature. 2016; 535(7612): 376–81. https:/dx.doi.org/10.1038/nature18646.
  8. Koren O., Goodrich J.K., Cullender T.C., Spor A., Laitinen K., Bäckhed H.K., et al. Host remodeling of the gut microbiome and metabolic changes during pregnancy. Cell. 2012; 150(3): 470–80. https:/dx.doi.org/10.1016/j.cell.2012.07.008.
  9. Liu J., Yang H., Yin Z., Jiang X., Zhong H., Qiu D., et al. Remodeling of the gut microbiota and structural shifts in preeclampsia patients in South China. Eur. J. Clin. Microbiol. Infect. Dis. 2017; 36(4): 713–9. https:/dx.doi.org/10.1007/s10096-016-2853-z.
  10. Gomez-Arango L.F., Barrett H.L., Mcintyre H.D., Callaway L.K., Morrison M., Dekker Nitert M.; SPRING Trial Group. Connections between the gut microbiome and metabolic hormones in early pregnancy in overweight and obese women. Diabetes. 2016; 65(8): 2214–23. https:/dx.doi.org/10.2337/db16-0278.
  11. Капустин Р.В., Аржанова О.Н. Субклиническое воспаление как фактор развития инсулинорезистентности во время беременности. Российский вестник акушера-гинеколога. 2017; 17(1): 27–36.

  12. Wang J., Jia H. Metagenome-wide association studies: fine-mining the microbiome. Nat. Rev. Microbiol. 2016; 14(8): 508-22. https:/dx.doi.org/10.1038/nrmicro.2016.83.
  13. Turnbaugh P.J., Ley R.E., Mahowald M.A., Magrini V., Mardis E.R., Gordon J.I. An obesity-associated gut microbiome with increased capacity for energy harvest. Nature. 2006; 444(7122): 1027–31. https:/dx.doi.org/10.1038/nature05414.
  14. Rajilic Stojanovic M., Heilig H.G., Molenaar D., Kajander K., Surakka A., Smidt H., et al. Development and application of the human intestinal tract chip, a phylogenetic micro array: analysis of universally conserved phylotypes in the abundant microbiota of young and elderly adults. Environ. Microbiol. 2009; 11(7): 1736–51. https:/dx.doi.org/10.1111/j.1462–2920.2009.01900.x.
  15. Naik S., Bouladoux N., Wilhelm C., Molloy M.J., Salcedo R., Kastenmuller W. et al. Compartmentalized control of skin immunity by resident commensals. Science. 2012; 337(6098): 1115–9. https:/dx.doi.org/10.1126/science.1225152.
  16. Qin J., Li R., Raes J., Arumugam M., Burgdorf K.S., Manichanh C. et al. A human gut microbial gene catalogue established by metagenomic sequencing. Nature. 2010; 464(7285): 59-65.
  17. Backhed F., Ding H., Wang T., Hooper L.V., Koh G.Y., Nagy A. et al. The gut microbiota as an environmental factor that regulates fat storage. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2004; 101(44): 15718–23. https:/dx.doi.org/10.1073/pnas.0407076101.
  18. Ley R.E., Backhed F., Turnbaugh P., Lozupone C.A., Knight R.D., Gordon J.I. Obesity alters gut microbial ecology. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2005; 102(31): 11070-5. https:/dx.doi.org/10.1073/pnas.0504978102.
  19. Girdwood R.H. The possible effects of gastro-intestinal bacteria on the absorption of Vitamin B12. Rev. Hematol. 1955; 10(2): 187–93. discussion, 207–11.
  20. Everard A., Cani P.D. Gut microbiota and GLP-1. Rev. Endocr. Metab. Disord. 2014; 15(3): 189–96. https:/dx.doi.org/10.1007/s11154-014-9288-6.
  21. Ploger S., Stumpff F., Penner G.B., Schulzke J.D., Gabel G., Martens H. et al.Microbial butyrate and its role for barrier function in the gastrointestinal tract. Ann. N.Y. Acad. Sci. 2012; 1258: 52–9. https:/dx.doi.org/10.1111/j.1749-6632.2012.06553.x.
  22. Kau A.L., Ahern P.P., Griffin N.W., Goodman A.L., Gordon J.I. Human nutrition, the gut microbiome and the immune system. Nature. 2011; 474(7351): 327–36. https:/dx.doi.org/10.1038/nature10213.
  23. Clarke G., Stilling R.M., Kennedy P.J., Stanton C., Cryan J.F., Dinan T.G. Minireview: Gut microbiota: The neglected endocrine organ. Mol. Endocrinol. 2014; 28(8): 1221–38. https:/dx.doi.org/10.1210/me.2014-1108.
  24. Meijnikman A.S., Gerdes V.E., Nieuwdorp M., Herrema H. Evaluating causality of gut microbiota in obesity and diabetes in humans. Endocr. Rev. 2018; 39(2): 133–53. https:/dx.doi.org/0.1210/er.2017-00192.
  25. Sircana A., Framarin L., Leone N., Berrutti M., Castellino F., Parente R. et al.Altered gut microbiota in type 2 diabetes: Just a coincidence? Curr. Diab. Rep. 2018; 18(10): 98. https:/dx.doi.org/10.1007/s11892-018-1057-6.
  26. Hu C., Wong F.S., Wen L. Type 1 diabetes and gut microbiota: Friend or foe? Pharmacol. Res. 2015; 98: 9–15. https:/dx.doi.org/10.1016/j.phrs.2015.02.006.
  27. Caricilli A.M., Saad M.J. The role of gut microbiota on insulin resistance. Nutrients. 2013; 5(3): 829–51. https:/dx.doi.org/10.3390/nu5030829.
  28. Collado M.C., Isolauri E., Laitinen K. Distinct composition of gut microbiota during pregnancy in overweight and normal-weight women. Am. J. Clin. Nutr. 2008; 88(4): 894–9. https:/dx.doi.org/10.1093/ajcn/88.4.894.
  29. Haro C., Garcia-Carpintero S., Alcala-Diaz J.F., Gomez-Delgado F., Delgado-Lista J., Perez-Martinez P. et al. The gut microbial community in metabolic syndrome patients is modified by diet. J. Nutr. Biochem. 2016; Jan. 27: 27–31. https:/dx.doi.org/10.1016/j.jnutbio.2015.08.011.
  30. Gohir W., Whelan F.J., Surette M.G., Moore C., Schertzer J.D., Sloboda D.M. Pregnancy-related changes in the maternal gut microbiota are dependent upon the mother’s periconceptional diet. Gut Microbes. 2015; 6(5): 310–20.https:/dx.doi.org/10.1080/19490976.2015.1086056.
  31. Mueller N.T., Shin H., Pizoni A., Werlang I.C., Matte U., Goldani M.Z. et al. Birth mode-dependent association between pre-pregnancy maternal weight status and the neonatal intestinal microbiome. Sci. Rep. 2016; 6: 23133.https:/dx.doi.org/10.1038/srep23133.
  32. Natarajan N., Pluznick J.L. From microbe to man: the role of microbial short chain fatty acid metabolites in host cell biology. Am J Physiol. Cell Physiol. 2014; 307(11): C979-85. https:/dx.doi.org/10.1152/ajpcell.00228.2014.
  33. Brun P., Castagliuolo I., Di Leo V., Buda A., Pinzani M., Palù G., Martines D. Increased intestinal permeability in obese mice: new evidence in the pathogenesis of nonalcoholic steatohepatitis. Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. 2007; 292(2): G518–25. https:/dx.doi.org/10.1152/ajpgi.00024.2006.
  34. Lin H.V., Frassetto A., Kowalik E.J. Jr, Nawrocki A.R., Lu M.M., Kosinski J.R. et al. Butyrate and propionate protect against diet-induced obesity and regulate gut hormones via free fatty acid receptor 3-independent mechanisms. PLoS One. 2012; 7(4): e35240. https:/dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0035240.
  35. Cani P.D., Amar J., Iglesias M.A., Poggi M., Knauf C., Bastelica D. et al. Metabolic endotoxemia initiates obesity and insulin resistance. Diabetes. 2007; 56(7): 1761–72. https:/dx.doi.org/10.2337/db06-1491.
  36. Asemi Z., Samimi M., Tabassi Z., Naghibi Rad M., Rahimi Foroushani A., Khorammian H., Esmaillzadeh A. Effect of daily consumption of probiotic yoghurt on insulin resistance in pregnant women: a randomized controlled trial. Eur J Clin Nutr. 2013; 67(1): 71–4. https:/dx.doi.org/10.1038/ejcn.2012.189.
  37. Tolhurst G., Heffron H., Lam Y.S., Parker H.E., Habib A.M., Diakogiannaki E. et al. Short-chain fatty acids stimulate glucagon-like peptide-1 secretion via the G-protein-coupled receptor FFAR2. Diabetes. 2012; 61(2): 364–71.https:/dx.doi.org/10.2337/db11-1019.
  38. Kuang Y.S., Lu J.H., Li S.H., Li J.H., Yuan M.Y., He J.R. et al. Connections between the human gut microbiome and gestational diabetes mellitus. Gigascience. 2017; 6(8): 1–12. https:/dx.doi.org/10.1093/gigascience/gix058.
  39. Manco M., Putignani L., Bottazzo G.F. Gut microbiota, lipopolysaccharides, and innate immunity in the pathogenesis of obesity and cardiovascular risk. Endocr. Rev. 2010; 31(6): 817–44. https:/dx.doi.org/10.1210/er.2009-0030.
  40. Abreu M.T. Toll-like receptor signalling in the intestinal epithelium: how bacterial recognition shapes intestinal function. Nat Rev Immunol. 2010; 10(2): 131–44. https:/dx.doi.org/10.1038/nri2707.
  41. Buchanan T.A., Xiang A.H., Page K.A. Gestational diabetes mellitus: risks and management during and after pregnancy. Nat. Rev. Endocrinol. 2012; 8(11): 639–49. https:/dx.doi.org/10.1038/nrendo.2012.96.
  42. Kim Y.A., Keogh J.B., Clifton P.M. Probiotics, prebiotics, synbiotics and insulin sensitivity. Nutr Res Rev. 2018; 31(1): 35–51. https:/dx.doi.org/10.1017/S095442241700018X.
  43. Guo Z., Liu X.M., Zhang Q.X., Shen Z., Tian F.W., Zhang H., et al. Influence of consumption of probiotics on the plasma lipid profile: a meta-analysis of randomised controlled trials. Nutr. Metab. Cardiovasc. Dis. 2011; 21(11): 844–50. https:/dx.doi.org/10.1016/j.numecd.2011.04.008.
  44. DeWeerdt S. How baby’s first microbes could be crucial to future health. Nature. 2018; 555(7695): S18–9. https:/dx.doi.org/10.1038/d41586-018-02480-6.
  45. Sanchez B., De Los Reyes-Gavilan C.G., Margolles A., Gueimonde M. Probiotic fermented milks: present and future. Int. J. Dairy Technol. 2009; 62: 472–83. https:/dx.doi.org/10.1111/j.1471-0307.2009.00528.x.
  46. Hill C., Guarner F., Reid G., Gibson G.R., Merenstein D.J., Pot B., et al. Expert consensus document: The International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics consensus statement on the scope and appropriate use of the term probiotic. Nat. Rev. Gastroenterol. Hepatol. 2014; 11(8): 506-14.https:/dx.doi.org/10.1038/nrgastro.2014.66.
  47. Griffin C. Probiotics in obstetrics and gynaecology. Aust. N. Z. J. Obstet. Gynaecol. 2015; 55(3): 201–9. https:/dx.doi.org/10.1111/ajo.12303.
  48. Palaria A., Johnson-Kanda I., O’Sullivan D.J. Effect of a synbiotic yogurt on levels of fecal bifidobacteria, clostridia, and enterobacteria. Appl. Environ. Microbiol. 2012; 78(4): 933–40. https:/dx.doi.org/10.1128/AEM.05848-11.
  49. Rogozinska E., Chamillard M., Hitman G.A., Khan K.S., Thangaratinam S. Nutritional manipulation for the primary prevention of gestational diabetes mellitus: a meta-analysis of randomised studies. PLoS One. 2015; 10(2): e0115526. https:/dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0115526.
  50. Laitinen K., Poussa T., Isolauri E. Probiotics and dietary counselling contribute to glucose regulation during and after pregnancy: a randomised controlled trial. Br. J. Nutr. 2009; 101(11): 1679–87. https:/dx.doi.org/10.1017/S0007114508111461.
  51. Lindsay K.L., Kennelly M., Culliton M., Smith T., Maguire O.C., Shanahan F. et al. Probiotics in obese pregnancy do not reduce maternal fasting glucose: a double-blind, placebo-controlled, randomized trial (Probiotics in Pregnancy Study). Am. J. Clin. Nutr. 2014; 99(6): 1432–9. https:/dx.doi.org/10.3945/ajcn.113.079723.
  52. Lindsay K.L., Brennan L., Kennelly M.A., Maguire O.C., Smith T., Curran S. et al. Impact of probiotics in women with gestational diabetes mellitus on metabolic health: a randomized controlled trial. Am. J. Obstet. Gynecol. 2015; 212(4): 496. e1–11. https:/dx.doi.org/10.1016/j.ajog.2015.02.008.
  53. Dolatkhah N., Hajifaraji M., Abbasalizadeh F., Aghamohammadzadeh N., Mehrabi Y., Abbasi M. Is there a value for probiotic supplements in gestational diabetes mellitus? A randomized clinical trial. J. Health Popul. Nutr. 2015; 33: 25. https:/dx.doi.org/10.1186/s41043-015-0034-9.
  54. Serino M., Fernández-Real J.M., García-Fuentes E., Queipo-Ortuño M., Moreno-Navarrete J.M., Sánchez A., et al. The gut microbiota profile is associated with insulin action in humans. Acta Diabetol. 2013; 50(5): 753–61.https:/dx.doi.org/10.1007/s00592-012-0410-5.

Поступила 10.11.2019

Принята в печать 29.11.2019

Об авторах / Для корреспонденции

Оноприйчук Александра Романовна, младший научный сотрудник отдела акушерства и перинатологии ФГБНУ «НИИ акушерства, гинекологии и репродуктологии
им. Д.О. Отта». Тел.: +7(921)7701055. E-mail: alexandraonopriychuk@gmail.com; ORCID ID 0000-0002-3332-4920
199034, Россия, Санкт-Петербург, Менделеевская линия, д. 3.
Капустин Роман Викторович, к.м.н., ученый секретарь ФГБНУ «НИИ акушерства, гинекологии и репродуктологии им. Д.О. Отта».
Тел.: +7(911)0890769. E-mail: kapustin.roman@gmail.com& 199034, Россия, Санкт-Петербург, Менделеевская линия, д. 3.
Аржанова Ольга Николаевна, д.м.н., профессор; ведущий научный сотрудник отдела акушерства и перинатологии
ФГБНУ «НИИ акушерства, гинекологии и репродуктологии им. Д.О. Отта». Тел.: +7(921)9379536. E-mail: arjanova_olga@mail.ru
199034, Россия, Санкт-Петербург, Менделеевская линия, д. 3.

Для цитирования: Оноприйчук А.Р., Капустин Р.В., Аржанова О.Н. Роль микробиоты желудочно-кишечного тракта в развитии гестационного сахарного диабета.
Акушерство и гинекология. 2020; 3: 18-24.
https://dx.doi.org/10.18565/aig.2020.3.18-24

Также по теме

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.