Как кишечные бактерии влияют на развитие сахарного диабета

Уже доказано, что микробиом у пациентов с диабетом второго типа и ожирением отличается от микробиома людей без диабета. Параллельно ученые ищут ответ на вопрос, можно ли определить по микрофлоре кишечника, высоки ли риски развитие диабета первого типа у малышей*.

Разнообразные полезные микроорганизмы заселяют наш кишечник с рождения. В первые месяцы жизни микробиом – общая популяция кишечных бактерий – изменяется. После ввода определенных продуктов в рацион малыша одни бактериальные штаммы растут лучше, другие – хуже.

Под влиянием питания у детей также развивается иммунная система, а микробиом энергично вмешивается в этот процесс.

В течение почти 20 лет западные ученые провели несколько крупных исследований (BABYDIAB, BABYDIET, TEDDY), в ходе которых оценивали метаболизм детей, чтобы выявить факторы, повышающие риски развития диабета 1 типа. Все эти исследования включали в себя анализ образцов стула. Этот анализ дает информацию о составе кишечной флоры и функциональном взаимодействии кишечных бактерий у детей с диабетом 1 типа и без него.

Под влиянием питания у детей также развивается иммунная система, а микробиом энергично вмешивается в этот процесс.

 Из результатов упомянутых исследований вытекают три основных вывода:

  1. Микробиом растет вместе с маленькими детьми и изменяется особенно сильно в первые месяцы и годы жизни.
  2. Микробиом людей, у которых развивается диабет 1 типа, не слишком сильно отличается от микробиома здоровых. У детей были обнаружены лишь незначительные изменения: так, численность одних видов бактерий у них была повышена, а других, напротив, понижена. Например, бактерий, которые производят жирные кислоты с короткой цепью и оказывают противовоспалительное действие, было меньше, чем у контрольных групп.
  3. Диета и некоторые другие факторы окружающей среды оказывают решающее влияние на состав микробиома.

Три фазы развития микробиома

В исследовании TEDDY было проанализировано 12 500 образцов стула 903 детей в возрасте от трех до 46 месяцев, что делает его наиболее полным проектом по микробиомам, когда-либо проводившимся у детей. После чего были сделаны выводы о том, что развитие микробиома ребенка делится на три этапа:

  • Начальный этап – возраст от трех до 14 месяцев, когда бактерии впервые заселяют кишечник.
  • Переходный этап – возраст от 15 до 30 месяцев, характеризуется введением прикорма, переходом на твердую пищу и прекращением грудного вскармливания.
  • Этап стабилизации – возраст от 31 до 46 месяцев, когда микробиом малыша уже похож на микробиом взрослого человека.

Грудное вскармливание оказывает особенно большое влияние на развитие кишечной флоры: можно сказать, что оно задает его темп, так как раннее отлучение от груди или отсутствие материнского молока вообще (при кормлении смесями с рождения) ускоряет изменение микробиома малыша, а грудное вскармливание  замедляет его.

У детей, которых кормят грудным молоком, имеется больше видов бифидобактерий, считающихся наиболее важной группой полезных кишечных бактерий. Помимо борьбы с микробами и вредными веществами, они выполняют фундаментальные задачи иммунной системы: обеспечивают иммунные клетки кишечника важной информацией о борьбе с патогенами. В то же время они усиливают барьерную функцию слизистой оболочки кишечника. Бифидобактерии также присутствуют во влагалище здоровых женщин. Во время естественных родов они захватываются малышом в родовой канал.

После отлучения от груди и введения молочных продуктов и прикорма в рацион ребенка увеличивается разнообразие и масса культур, особенно бактерий.

Чем отличаются микробиомы детей с СД 1 и без него

BABYDIET было одним из первых исследований, в котором изучался микробиом новорожденных и малышей с диабетом 1 типа. В нем были задействованы 44 ребенка в возрасте от 0 до 3 лет, из 22 из них позже развился островковый аутоиммунитет и СД 1.  Несмотря на небольшое количество участников, уже тогда стало ясно, что кишечная флора малыша в первые месяцы жизни претерпевает изменения, которые зависят от таких факторов, как грудное вскармливание или его отсутствие, введение прикорма, способ родоразрешения матери (кесарево сечение или естественные роды).

Различными у детей с диабетом 1 типа и без него были взаимодействие между бактериями и общая встречаемость различных видов, так называемая сеть микробиома. Уже в возрасте шести месяцев у детей, у которых в последствии развился СД 1, были обнаружены отклонения.

Аналогичные результаты были получены в более масштабном исследовании TEDDY. В подгруппе детей, которых рано начали кормить твердой пищей (BABYDIET), особенно мясом, была обнаружена повышенная доля бактероидов, и у этих малышей чаще всего развивались поздние островковые аутоантитела и диабет 1 типа.

Ученые выяснили, что у детей, появившихся на свет с помощью кесарева сечения, риск развития диабета 1 типа в два с лишним раза выше, чем у тех, чьи мамы рожали самостоятельно.

Факторы воздействия на микробиом детей раннего возраста

В раннем детском возрасте решающим параметром развития кишечных бактерий является питание. Наряду с ним имеют значение и такие внешние факторы, как гигиена младенца, способ родов матери, местожительство, наличие домашних животных.

В 2011 году, проанализировав данные исследования BABYDIAB, немецкие ученые выяснили, что у детей, появившихся на свет с помощью кесарева сечения, риск развития диабета 1 типа в два с лишним раза выше, чем у тех, чьи мамы рожали самостоятельно.

Ученые предположили, что стерильность родов посредством кесарева сечения влияет на состояние кишечной флоры у младенцев и на иммунную систему. Так, после кесарева сечения в микробиоме ребенка может быть обнаружено меньше бифидобактерий.

Взаимодействие между различными типами бактерий и их способность «связываться» в единую сеть у детей с аутоиммунитетом к СД, по-видимому, нарушается еще до того, как у них появятся аутоантитела, типичные для диабета.

До сих пор остается открытым вопрос о том, возможно ли с помощью лекарств и пищевых добавок восстановить способность кишечных бактерий взаимодействовать друг с другом или не допустить нарушения этой способности вовсе и тем самым повлиять на иммунную систему младенца и его восприимчивость к диабету 1 типа.

*Prof. Dr. med. Anette-Gabriele Ziegler, PD Dr. med. Peter Achenbach u. a, Darmbakterien: Einfluss auf Typ-1-Diabetes