Потенциальная роль короткоцепочечных жирных кислот в формировании синдрома раздраженного кишечника у лиц с избыточной массой тела и ожирением

Растущая распространенность функциональных заболеваний толстой кишки у пациентов с ожирением диктует потребность в изучении механизмов влияния кишечной микробиоты на формирование симптомов синдрома раздраженного кишечника в условиях метаболической активности жировой ткани. Одним из ключевых механизмов влияния кишечного микробиоценоза на возникновение и особенности течения синдрома раздраженного кишечника является количественное и качественное изменение пула синтезируемых короткоцепочечных жирных кислот, оказывающих разнонаправленное влияние на моторную функцию толстой кишки. Вопрос влияния отдельных короткоцепочечных жирных кислот на выраженность абдоминальной боли и особенности моторных нарушений толстой кишки остается предметом дискуссии. Отдельного внимания заслуживает изучение механизмов влияния короткоцепочечных жирных кислот на формирование и прогрессирование ожирения. Повышение концентрации короткоцепочечных жирных кислот в сыворотке крови и кале больных ожирением может как являться следствием изменений состава микрофлоры кишечника, связанных с особыми пищевыми привычками и образом жизни, так и оказывать самостоятельное влияние на формирование ожирения у отдельных лиц вследствие уже сформированных нарушений состава кишечной микрофлоры. В связи с наличием характерных особенностей течения синдрома раздраженного кишечника, ассоциированного с избыточной массой тела и ожирением, изучение состава кишечной микробиоты и синтезируемых ею короткоцепочечных жирных кислот у данной когорты больных синдромом раздраженного кишечника представляет особый интерес. Настоящая публикация подготовлена с целью описания и систематизации возможных механизмов влияния короткоцепочечных жирных кислот на формирование абдоминальной боли и нарушение моторной функции толстой кишки у больных синдромом раздраженного кишечника с избыточной массой тела и ожирением. Поиск литературы проводился в системах Embase, PubMed и Google Scholar по ключевым словам «синдром раздраженного кишечника», «ожирение», «короткоцепочечные жирные кислоты», «кишечная микробиота».

1. Chey WD, Kurlander J, Eswaran S. Irritable bowel syndrome: a clinical review. JAMA. 2015;313(9):949–958. https://doi.org/10.1001/jama.2015.0954.

2. Ивашкин ВТ, Маев ИВ, Шелыгин ЮА, Баранская ЕК, Белоус СС, Белоусова ЕА и др. Диагностика и лечение синдрома раздраженного кишечника (Клинические рекомендации Российской гастроэнтерологической ассоциации и Ассоциации колопроктологов России). Российский журнал гастроэнтерологии, гепатологии, колопроктологии. 2021;31(5):74–95. https://doi.org/10.22416/1382-4376-2021-31-5-74-95.

3. Суханова СА, Тимакова АЮ, Ливзан МА, Федорин ММ, Скирденко ЮП, Гаус ОВ и др. Приверженность лечению пациентов с синдромом раздраженного кишечника: состояние вопроса. Профилактическая медицина. 2021;24(8):101–108.

4. Федорин ММ, Ливзан МА, Гаус ОВ. Клинические особенности и пищевые предпочтения у лиц с синдромом раздраженного кишечника на фоне избыточной массы тела и ожирения. Consilium Medicum. 2022;24(5):306–311. https://doi.org/10.26442/20751753.2022.5.201730.

5. Федорин ММ, Гаус ОВ, Ливзан МА, Суханова СА. Лица с избыточной массой тела и СРК имеют характерные пищевые привычки и повышенный уровень кишечной проницаемости. Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. 2021;1(6):50–56. https://doi.org/10.31146/1682-8658-ecg-190-6-50-56.

6. Федорин ММ, Ливзан МА, Гаус ОВ. Синдром раздраженного кишечника у лиц с избыточной массой тела и ожирением: новый фенотип заболевания? Доказательная гастроэнтерология. 2021;10(2):52–60. https://doi.org/10.17116/dokgastro20211002152.

7. Федорин ММ, Ливзан МА, Гаус ОВ. Синдром повышенной эпителиальной проницаемости у больных синдромом раздраженного кишечника, ассоциированным с избыточной массой тела и ожирением. РМЖ. Медицинское обозрение. 2023;7(7):424–431. https://doi.org/10.32364/2587-6821-2023-7-7-4.

8. Mortensen PB, Andersen JR, Arffmann S, Krag E. Short-chain fatty acids and the irritable bowel syndrome: the effect of wheat bran. Scand J Gastroenterol. 1987;22(2):185–192. https://doi.org/10.3109/00365528708991878.

9. Jiang W, Wu J, Zhu S, Xin L, Yu C, Shen Z. The Role of Short Chain Fatty Acids in Irritable Bowel Syndrome. J Neurogastroenterol Motil. 2022;28(4):540–548. https://doi.org/10.5056/jnm22093.

10. Van der Hee B, Wells JM. Microbial Regulation of Host Physiology by Shortchain Fatty Acids. Trends Microbiol. 2021;29(8):700–712. https://doi.org/10.1016/j.tim.2021.02.001.

11. Cummings JH, Pomare EW, Branch WJ, Naylor CP, Macfarlane GT. Short chain fatty acids in human large intestine, portal, hepatic and venous blood. Gut. 1987;28(10):1221–1227. https://doi.org/10.1136/gut.28.10.1221.

12. Louis P, Flint HJ. Diversity, metabolism and microbial ecology of butyrateproducing bacteria from the human large intestine. FEMS Microbiol Lett. 2009;294(1):1–8. https://doi.org/10.1111/j.1574-6968.2009.01514.x.

13. Frost G, Sleeth ML, Sahuri-Arisoylu M, Lizarbe B, Cerdan S, Brody L et al. The short-chain fatty acid acetate reduces appetite via a central homeostatic mechanism. Nat Commun. 2014;5:3611. https://doi.org/10.1038/ncomms4611.

14. Scott KP, Martin JC, Chassard C, Clerget M, Potrykus J, Campbell G et al. Substrate-driven gene expression in Roseburia inulinivorans: importance of inducible enzymes in the utilization of inulin and starch. Proc Natl Acad Sci U S A. 2011;108(Suppl. 1):4672–4679. https://doi.org/10.1073/pnas.1000091107.

15. Koh A, De Vadder F, Kovatcheva-Datchary P, Bäckhed F. From Dietary Fiber to Host Physiology: Short-Chain Fatty Acids as Key Bacterial Metabolites. Cell. 2016;165(6):1332–1345. https://doi.org/10.1016/j.cell.2016.05.041.

16. Sepponen K, Ruusunen M, Pakkanen JA, Pösö AR. Expression of CD147 and monocarboxylate transporters MCT1, MCT2 and MCT4 in porcine small intestine and colon. Vet J. 2007;174(1):122–128. https://doi.org/10.1016/j.tvjl.2006.05.015.

17. Puhl HL 3rd, Won YJ, Lu VB, Ikeda SR. Human GPR42 is a transcribed multisite variant that exhibits copy number polymorphism and is functional when heterologously expressed. Sci Rep. 2015;5:12880. https://doi.org/10.1038/srep12880.

18. Hou H, Chen D, Zhang K, Zhang W, Liu T, Wang S et al. Gut microbiotaderived short-chain fatty acids and colorectal cancer: Ready for clinical translation? Cancer Lett. 2022;526:225–235. https://doi.org/10.1016/j.canlet.2021.11.027.

19. Бикбавова ГР, Ливзан МА, Федорин ММ. Профилактика колоректального рака у больных воспалительными заболеваниями кишечника. Фарматека. 2021;28(7):8–14. https://doi.org/10.18565/pharmateca.2021.7.8-14.

20. Zhang D, Jian YP, Zhang YN, Li Y, Gu LT, Sun HH et al. Short-chain fatty acids in diseases. Cell Commun Signal. 2023;21(1):212. https://doi.org/10.1186/s12964-023-01219-9.

21. Ардатская МД. Масляная кислота и инулин в клинической практике: теоретические аспекты и возможности клинического применения. М.: Форте принт; 2014. 64 с. Режим доступа: http://www.drfalkpharma.ru/Zacofalk_2014.pdf.

22. Marger F, Gelot A, Alloui A, Matricon J, Ferrer JF, Barrère C et al. T-type calcium channels contribute to colonic hypersensitivity in a rat model of irritable bowel syndrome. Proc Natl Acad Sci U S A. 2011;108(27):11268–11273. https://doi.org/10.1073/pnas.1100869108.

23. Esquerre N, Basso L, Defaye M, Vicentini FA, Cluny N, Bihan D et al. ColitisInduced Microbial Perturbation Promotes Postinflammatory Visceral Hypersensitivity. Cell Mol Gastroenterol Hepatol. 2020;10(2):225–244. https://doi.org/10.1016/j.jcmgh.2020.04.003.

24. Zhang WX, Zhang Y, Qin G, Li KM, Wei W, Li SY, Yao SK. Altered profiles of fecal metabolites correlate with visceral hypersensitivity and may contribute to symptom severity of diarrhea-predominant irritable bowel syndrome. World J Gastroenterol. 2019;25(43):6416–6429. https://doi.org/10.3748/wjg.v25.i43.6416.

25. Mujagic Z, Jonkers DMAE, Ludidi S, Keszthelyi D, Hesselink MA, Weerts ZZRM et al. Biomarkers for visceral hypersensitivity in patients with irritable bowel syndrome. Neurogastroenterol Motil. 2017;29(12). https://doi.org/10.1111/nmo.13137.

26. Dimidi E, Christodoulides S, Scott SM, Whelan K. Mechanisms of Action of Probiotics and the Gastrointestinal Microbiota on Gut Motility and Constipation. Adv Nutr. 2017;8(3):484–494. https://doi.org/10.3945/an.116.014407.

27. Rondeau MP, Meltzer K, Michel KE, McManus CM, Washabau RJ. Short chain fatty acids stimulate feline colonic smooth muscle contraction. J Feline Med Surg. 2003;5(3):167–173. https://doi.org/10.1016/S1098-612X(03)00002-0.

28. Yajima T. Contractile effect of short-chain fatty acids on the isolated colon of the rat. J Physiol. 1985;368:667–678. https://doi.org/10.1113/jphysiol.1985.sp015882.

29. Tian Z, Zhuang X, Luo M, Yin W, Xiong L. The propionic acid and butyric acid in serum but not in feces are increased in patients with diarrheapredominant irritable bowel syndrome. BMC Gastroenterol. 2020;20(1):73. https://doi.org/10.1186/s12876-020-01212-3.

30. Soret R, Chevalier J, De Coppet P, Poupeau G, Derkinderen P, Segain JP, Neunlist M. Short-chain fatty acids regulate the enteric neurons and control gastrointestinal motility in rats. Gastroenterology. 2010;138(5):1772–1782. https://doi.org/10.1053/j.gastro.2010.01.053.

31. Hurst NR, Kendig DM, Murthy KS, Grider JR. The short chain fatty acids, butyrate and propionate, have differential effects on the motility of the guinea pig colon. Neurogastroenterol Motil. 2014;26(11):1586–1596. https://doi.org/10.1111/nmo.12425.

32. Chassard C, Dapoigny M, Scott KP, Crouzet L, Del’homme C, Marquet P et al. Functional dysbiosis within the gut microbiota of patients with constipatedirritable bowel syndrome. Aliment Pharmacol Ther. 2012;35(7):828–838. https://doi.org/10.1111/j.1365-2036.2012.05007.x.

33. Rastelli M, Cani PD, Knauf C. The Gut Microbiome Influences Host Endocrine Functions. Endocr Rev. 2019;40(5):1271–1284. https://doi.org/10.1210/er.2018-00280.

34. O’Malley D. Endocrine regulation of gut function – a role for glucagon-like peptide-1 in the pathophysiology of irritable bowel syndrome. Exp Physiol. 2019;104(1):3–10. https://doi.org/10.1113/EP087443.

35. Jeffery IB, O’Toole PW, Öhman L, Claesson MJ, Deane J, Quigley EM, Simrén M. An irritable bowel syndrome subtype defined by species-specific alterations in faecal microbiota. Gut. 2012;61(7):997–1006. https://doi.org/10.1136/gutjnl-2011-301501.

36. Rajilić-Stojanović M, Biagi E, Heilig HG, Kajander K, Kekkonen RA, Tims S, de Vos WM. Global and deep molecular analysis of microbiota signatures in fecal samples from patients with irritable bowel syndrome. Gastroenterology. 2011;141(5):1792–1801. https://doi.org/10.1053/j.gastro.2011.07.043.

37. Liu HN, Wu H, Chen YZ, Chen YJ, Shen XZ, Liu TT. Altered molecular signature of intestinal microbiota in irritable bowel syndrome patients compared with healthy controls: A systematic review and meta-analysis. Dig Liver Dis. 2017;49(4):331–337. https://doi.org/10.1016/j.dld.2017.01.142.

38. Botschuijver S, Roeselers G, Levin E, Jonkers DM, Welting O, Heinsbroek SEM et al. Intestinal Fungal Dysbiosis Is Associated With Visceral Hypersensitivity in Patients With Irritable Bowel Syndrome and Rats. Gastroenterology. 2017;153(4):1026–1039. https://doi.org/10.1053/j.gastro.2017.06.004.

39. Perry RJ, Peng L, Barry NA, Cline GW, Zhang D, Cardone RL et al. Acetate mediates a microbiome-brain-β-cell axis to promote metabolic syndrome. Nature. 2016;534(7606):213–217. https://doi.org/10.1038/nature18309.

40. Alhabeeb H, AlFaiz A, Kutbi E, AlShahrani D, Alsuhail A, AlRajhi S et al. Gut Hormones in Health and Obesity: The Upcoming Role of Short Chain Fatty Acids. Nutrients. 2021;13(2):481. https://doi.org/10.3390/nu13020481.

41. Singh N, Gurav A, Sivaprakasam S, Brady E, Padia R, Shi H et al. Activation of Gpr109a, receptor for niacin and the commensal metabolite butyrate, suppresses colonic inflammation and carcinogenesis. Immunity. 2014;40(1):128–139. https://doi.org/10.1016/j.immuni.2013.12.007.

42. Kim KN, Yao Y, Ju SY. Short Chain Fatty Acids and Fecal Microbiota Abundance in Humans with Obesity: A Systematic Review and Meta-Analysis. Nutrients. 2019;11(10):2512. https://doi.org/10.3390/nu11102512.

43. Rahat-Rozenbloom S, Fernandes J, Gloor GB, Wolever TM. Evidence for greater production of colonic short-chain fatty acids in overweight than lean humans. Int J Obes (Lond). 2014;38(12):1525–1531. https://doi.org/10.1038/ijo.2014.46.

44. Riley LW, Raphael E, Faerstein E. Obesity in the United States – dysbiosis from exposure to low-dose antibiotics? Front Public Health. 2013;1:69. https://doi.org/10.3389/fpubh.2013.00069.

45. Федорин ММ, Ливзан МА, Гаус ОВ. Ассоциации лептина и адипонектина у больных синдромом раздраженного кишечника с избыточной массой тела и ожирением. Эффективная фармакотерапия. 2023;19(8):34–41. https://doi.org/10.33978/2307-3586-2023-19-8-34-41.