Взаимосвязь стресса, иммунитета и кишечной микробиоты

Исследования последних лет показывают наличие взаимосвязи между стрессом, иммунитетом и кишечной микробиотой. Хронический стресс ассоциирован с высокой продукцией медиаторов воспаления и риском развития инфекции, формированием хронического системного воспаления и воспалительных заболеваний, а также депрессивных расстройств. Кишечная микробиота производит широкий спектр соединений, имеющих важное значение для организма: все основные нейромедиаторы, включая серотонин, цитокины, триптофан, короткоцепочечные жирные кислоты. Недостаточность серотонина рассматривается как значительный причинный фактор в развитии тревоги, агрессии, аффективных расстройств и стресса. Предшественником серотонина является триптофан. Триптофан, продуцируемый кишечной микробиотой или полученный из пищи, можетметаболизироваться в кинуренин. Провоспалительные цитокины активируют гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковую ось, что способствует повышению уровня циркулирующего кинуренина и, соответственно, снижению синтеза серотонина. Кроме того, при воспалении в мозг поступает больше кинуренина, и нейротоксический путь метаболизма кинуренина преобладает над нейропротекторным. Менее разнообразная микробиота ассоциируется с повышенной реакцией гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы, повышением провоспалительных цитокинов, снижением стрессоустойчивости и депрессией. Обогащение диеты пребиотическими компонентами увеличивает разнообразие кишечной микробиоты. Диетические вмешательства, направленные на микробиом кишечника, включают также пробиотики, которые способствуют повышенной сопротивляемости организма и обусловливают меньшую подверженность депрессии.

1. Dhabhar FS. Effects of stress on immune function: the good, the bad, and the beautiful. Immunol Res. 2014;58(2-3):193-210. doi: 10.1007/s12026-014-8517-0.

2. Marsland AL, Walsh C, Lockwood K, John-Henderson NA. The effects of acute psychological stress on circulating and stimulated inflammatory markers: a systematic review and meta-analysis. Brain Behav Immun. 2017;64:208-219. doi: 10.1016/j.bbi.2017.01.011.

3. Dantzer R. Neuroimmune interactions: from the brain to the immune system and vice versa. Physiol Rev. 2018;98(1):477-504. doi: 10.1152/physrev.00039.2016.

4. Cohen S, Gianaros PJ, Manuck SB. A stage model of stress and disease. Perspect Psychol Sci. 2016;11(4):456-463. doi: 10.1177/1745691616646305.

5. Hodes GE, Pfau ML, Leboeuf M, et al. Individual differences in the peripheral immune system promote resilience versus susceptibility to social stress. Proc Natl Acad Sci U S A. 2014;111:16136-16141. doi: 10.1073/pnas.1415191111.

6. Miller GE, Cohen S, Ritchey AK. Chronic psychological stress and the regulation of pro-inflammatory cytokines: a glucocorticoid-resistance model. Health Psychol. 2002;21(6):531-541. doi: 10.1037//0278-6133.21.6.531.

7. Dantzer R, Capuron L, eds. Inflammation-associated depression: evidence, mechanisms ‘and implications. Springer, Cham; 2017. 356 р. doi: 10.1007/978-3-319-51152-8.

8. Dantzer R, O'Connor JC, Freund GG, et al. From inflammation to sickness and depression: when the immune system subjugates the brain. Nat Rev Neurosci. 2008;9(1):46-57. doi: 10.1038/nrn2297.

9. Michopoulos V, Powers A, Gillespie CF, et al. Inflammation in fear- and anxiety-based disorders: PTSD, GAD, and beyond. Neuropsychopharmacology. 2017;42(1):254-270. doi: 10.1038/npp.2016.146.

10. Bilbo SD, Block CL, Bolton JL, et al. Beyond infection — maternal immune activation by environmental factors, microglial development, and relevance for autism spectrum disorders. Exp. Neurol. 2018;299(Pt A):241-251. doi: 10.1016/j.expneurol.2017.07.002.

11. Patterson E, Cryan JF, Fitzgerald GF, et al. Gut microbiota, the pharmabiotics they produce and host health. Proc Nutr Soc. 2014;73(4):477-489. doi: 10.1017/S0029665114001426.

12. Luczynski P, Neufeld KA, Oriach CS, et al. Growing up in a bubble: using germ-free animals to assess the influence of the gut microbiota on brain and behavior. Int J Neuropsychopharmacol. 2016;19(8). doi: 10.1093/ijnp/pyw020.

13. Bravo JA, Forsythe P Chew MV, et al. Ingestion of Lactobacillus strain regulates emotional behavior and central GABA receptor expression in a mouse via the vagus nerve. Proc Natl Acad Sci U S A. 2011;108(38):16050-16055. doi: 10.1073/pnas.1102999108.

14. Dinan TG, Cryan JF. Gut instincts: microbiota as a key regulator of brain development, ageing and neurodegeneration. J Physiol. 2017;595(2):489-503 doi: 10.1113/JP273106.

15. Holsche HD. Dietary fiber and prebiotics and the gastrointestinal microbiota. Gut Microbes. 2017;8(2):172-184. doi: 10.1080/19490976.2017.1290756.

16. Desbonnet L, Garrett L, Clarke G, et al. The probiotic Bifidobacteria infantis: an assessment of potential antidepressant properties in the rat. J Psychiatr Res. 2008;43(2):164-174. doi: 10.1016/j.jpsychires.2008.03.009.

17. Mezrich JD, Fechner JH, Zhang X, et al. An interaction between kynurenine and the aryl hydrocarbon receptor can generate regulatory T cells. J Immunol. 2010;185(6):3190-3198. doi: 10.4049/jimmunol.0903670.

18. Dantzer R. Role of the kynurenine metabolism pathway in inflammation-induced depression: preclinical approaches. Curr Top Behav Neurosci. 2017;31:117-138. doi: 10.1007/7854_2016_6.

19. Glynn LM, Davis EP, Schetter CD, et al. Postnatal maternal cortisol levels predict temperament in healthy breastfed infants. Early Hum Dev. 2007;83(10):675-681. doi: 10.1016/j.earlhum-dev.2007.01.003.

20. Ruddick JP, Evans AK, Nutt DJ, et al. Tryptophan metabolism in the central nervous system: medical implications. Expert Rev Mol Med. 2006;8(20):1-27. doi: 10.1017/S1462399406000068.

21. Floc'h N, Otten W, Merlot E. Tryptophan metabolism, from nutrition to potential therapeutic applications. Amino Acids. 2011;41(5):1195-1205. doi: 10.1007/s00726-010-0752-7.

22. Honorio-Fran a AC, Castro Pernet Hara C, Silva Ormonde JV, et al. Human colostrum melatonin exhibits a day-night variation and modulates the activity of colostral phagocytes. J Appl Biomed. 2013;11(3):153-162. doi: 10.2478/v10136-012-0039-2.

23. O'Mahony SM, Marchesi JR, Scully P, et al. Early life stress alters behavior, immunity, and microbiota in rats: implications for irritable bowel syndrome and psychiatric illnesses. Biol Psychiatry. 2009;65(3):263-267. doi: 10.1016/j.biopsych.2008.06.026.

24. Marin IA, Goertz JE, Ren T, et al. Microbiota alteration is associated with the development of stress-induced despair behavior. Sci Rep. 2017;7:43859. doi: 10.1038/srep43859.

25. Jiang H, Ling Z, Zhang Y et al. Altered fecal microbiota composition in patients with major depressive disorder. Brain Behav Immun. 2015;48:186-194. doi: 10.1016/j.bbi.2015.03.016.

26. Kelly JR, Borre Y, O' Brien C, et al. Transferring the blues: depression-associated gut microbiota induces neurobehavioural changes in the rat. J Psychiatr Res. 2016;82:109-118. doi: 10.1016/j.jpsychires.2016.07.019.

27. Devkota S, Wang Y, Musch MW, et al. Dietary-fat-induced taurocholic acid promotes pathobiont expansion and colitis in Il10(-/-) mice. Nature. 2012;487(7405):104-108. doi: 10.1038/nature11225.

28. De Filippo C, Cavalieri D, Di Paola M, et al. Impact of diet in shaping gut microbiota revealed by a comparative study in children from Europe and rural Africa. Proc Natl Acad Sci U S A. 2010;107(33):14691-14696. doi: 10.1073/pnas.1005963107.

29. Carlos S, de la Fuente-Arrillaga C, Bes-Rastrollo M, et al. Mediterranean diet and health outcomes in the SUN cohort. Nutrients. 2018;10(4):E439. doi: 10.3390/nu10040439.

30. Jacka FN, O'Neil A, Opie R, et al. A randomised controlled trial of dietary improvement for adults with major depression (the ‘SMILES' trial). BMC Med. 2017;15(1):23. doi: 10.1186/s12916-017-0791-y.

31. Barton W, Penney NC, Cronin O, et al. The microbiome of professional athletes differs from that of more sedentary subjects in composition and particularly at the functional metabolic level. Gut. 2017;67(4):625-633. doi: 10.1136/gutjnl-2016-313627.

32. Zhang Z, Hinrichs DJ, Lu H, et al. After interleukin-12p40, are interleukin-23 and interleukin-17 the next therapeutic targets for inflammatory bowel disease? Int Immunopharmacol. 2007;7(4):409-416. doi: 10.1016/j.intimp.2006.09.024.

33. Smits HH, Engering A, van der Kleij D, et al. Selective probiotic bacteria induce IL-10-producing regulatory T cells in vitro by modulating dendritic cell function through dendritic cell-specific intercellular adhesion molecule 3-grabbing nonintegrin. J Allergy Clin Immunol. 2005;115(6):1260-1267. doi: 10.1016/j.jaci.2005.03.036.

34. Fijan S. Microorganisms with claimed probiotic properties: an overview of recent literature. Int J Environ Res Public Health. 2014;11(5):4745-4767. doi: 10.3390/ijerph110504745.

35. Lopez P Gueimonde M, Margolles A, Suarez A. Distinct Bifidobacterium strains drive different immune responses in vitro. Int J Food Microbiol. 2010;138(1-2):157-165. doi: 10.1016/j.ijfoodmicro.2009.12.023.

36. Shulzhenko N, Morgun A, Hsiao W, et al. Crosstalk between B lymphocytes, microbiota and the intestinal epithelium governs immunity versus metabolism in the gut. Nat Med. 2011;17(12):1585-1593. doi: 10.1038/nm.2505.

37. Хавкин А.И., Федотова О.Б., Волынец Г.В., и др. Результаты проспективного сравнительного открытого рандомизированного исследования по изучению эффективности йогурта, обогащенного пребиотиками и пробиотиками, у детей раннего возраста, перенесших острую респираторную инфекцию // Вопросы детской диетологии. — 2019. — Т.17. — №1. — С. 29-37. doi: 10.20953/1727-5784-2019-1-29-37.

38. Sarkar A, Lehto SM, Harty S, et al. Psychobiotics and the manipulation of bacteria-gut-brain signals. Trends Neurosci. 2016;39(11):763-781. doi: 10.1016/j.tins.2016.09.002.

39. Хавкин А.И., Комарова О.Н. Роль пребиотиков в рационе ребенка // Вопросы современной педиатрии. — 2014. — Т.13. — №1. — С. 96-101. doi: 10.15690/vsp.v13i1.917.

40. Хавкин А.И. Микрофлора пищеварительного тракта. — М.: Фонд социальной педиатрии, 2006. — 416 с.