DOI: https://doi.org/10.14739/2310-1210.2020.4.208409

Кишечная микробиота и артериальная гипертензия (обзор литературы)

S. M. Koval, K. O. Yushko, I. O. Snihurska

Аннотация


 

Цель работы – анализ и обобщение литературных данных о роли нарушений кишечной микробиоты в патогенезе артериальной гипертензии и определение перспектив дальнейших исследований.

Результаты. В статье приведены результаты исследований, которые свидетельствуют о значительной роли нарушений различных компонентов кишечной микробиоты в развитии артериальной гипертензии у экспериментальных животных и людей. Накопленные данные позволяют рассматривать кишечную микробиоту как часть сложной системы, принимающей участие в регуляции артериального давления. В работах с применением фекальной трансплантации показано, что пересадка фекального трансплантата от гипертензивных животных и больных артериальной гипертензией нормотензивным животным приводила к повышению у этих животных артериального давления. В то же время трансплантация микробиоты от нормотензивных животных гипертензивным способствовала снижению у реципиентов артериального давления. Выявлено, что ведущими дисбиотическими факторами, которые играют наиболее значительную роль в механизмах развития артериальной гипертензии, являются состав кишечной микробиоты, соотношение Firmicutes/Bacteroidetes, состояние белков плотных контактов эпителия кишечника, проницаемость эпителия кишечника для липополисахаридов, эндотоксинемия, субклиничное системное воспаление, уровни продукции триметиламин N-оксида и короткоцепочечных жирных кислот, а также взаимоотношения последних со специфическими рецепторами Olfr и GPR.

Выводы. Результаты проанализированных исследований свидетельствуют о вовлеченности нарушений микробиоты кишечника в патогенез артериальной гипертензии. Однако роль отдельных компонентов кишечной микробиоты в механизмах регуляции артериального давления и развитии гипертензивных поражений органов-мишеней и осложнений остается недостаточно изученной. Перспективным направлением исследований является разработка информативных методов оценки состояния кишечной микробиоты и принципиально новых подходов к снижению риска развития и прогрессирования артериальной гипертензии с помощью коррекции ее нарушений.


Ключевые слова


микробиота кишечника; артериальная гипертензия; Firmicutes/Bacteroidetes; эндотоксинемия; триметиламин N-оксид; коротко-цепочечные жирные кислоты; бутират

Полный текст:

PDF (Українська)

Литература


Williams, B., Mancia, G., Spiering, W., Agabiti Rosei, E., Azizi, M., Burnier, M., Clement, D. L., Coca, A., de Simone, G., Dominiczak, A., Kahan, T., Mahfoud, F., Redon, J., Ruilope, L., Zanchetti, A., Kerins, M., Kjeldsen, S. E., Kreutz, R., Laurent, S., Lip, G., … ESC Scientific Document Group. (2018). 2018 ESC/ESH Guidelines for the management of arterial hypertension. European heart journal, 39(33), 3021-3104. https://doi.org/10.1093/eurheartj/ehy339

Camm, A., Lüscher, T., Maurer, G., & Serruys, P. (Eds.). (2019). The ESC textbook of cardiovascular medicine (3rd ed.). Oxford University Press/European Society of Cardiology. https://doi.org/10.1093/med/9780199566990.001.0001

Kovalenko, V. M., Lutai, M. I., Sirenko, Yu. M., & Sychov, O. S. (Eds.). (2018). Sertsevo-sudynni zakhvoriuvannia. Klasyfikatsiia, standarty diahnostyky ta likuvannia [Cardiovascular diseases. Classification, standards of diagnostic and therapeutic standards] (3rd ed.). Morion. [in Ukrainian].

Koval, S., Iushko, K., & Starchenko, T. (2018). Relations of Apelin with Cardiac Remodeling in Patients with Hypertension and Type 2 Diabetes. Folia Medica, 60(1), 117-123. https://doi.org/10.1515/folmed-2017-0066

Koval, S. M., Yushko, K. O., Snihurska, I. O., Starchenko, T. G., Pankiv, V. I., Lytvynova, O. M., & Mysnychenko, O. V. (2019). Relations of angiotensin-(1-7) with hemodynamic and cardiac structural and functional parameters in patients with hypertension and type 2 diabetes. Arterial Hypertension, 23(3), 183-189. https://doi.org/10.5603/ah.a2019.0012

Koval, S., Snihurska, I., Yushko, K., Lytvynova, O., & Berezin, A. (2019). Plasma microRNA-133а level in patients with essential arterial hypertension. Georgian medical news, (290), 52-59.

Mancia, G., Grassi, G., Tsioufis, K. P., Dominiczak, A. F., & Rosei, E. A. (Eds.). (2019). Manual of Hypertension of the European Society of Hypertension (3rd ed.). CRC Press. https://doi.org/10.1201/9780429199189

Xu, H., Wang, X., Feng, W., Liu, Q., Zhou, S., Liu, Q., & Cai, L. (2020). The gut microbiota and its interactions with cardiovascular disease. Microbial biotechnology, 13(3), 637-656. https://doi.org/10.1111/1751-7915.13524

Kazemian, N., Mahmoudi, M., Halperin, F., Wu, J. C., & Pakpour, S. (2020). Gut microbiota and cardiovascular disease: opportunities and challenges. Microbiome, 8(1), Article 36. https://doi.org/10.1186/s40168-020-00821-0

Tang, W. H., Kitai, T., & Hazen, S. L. (2017). Gut Microbiota in Cardiovascular Health and Disease. Circulation research, 120(7), 1183-1196. https://doi.org/10.1161/CIRCRESAHA.117.309715

Richards, E. M., Pepine, C. J., Raizada, M. K., & Kim, S. (2017). The Gut, Its Microbiome, and Hypertension. Current Hypertension Reports, 19(4), Article 36. https://doi.org/10.1007/s11906-017-0734-1

Katsimichas, T., Antonopoulos, A. S., Katsimichas, A., Ohtani, T., Sakata, Y., & Tousoulis, D. (2019). The intestinal microbiota and cardiovascular disease. Cardiovascular Research, 115(10), 1471-1486. https://doi.org/10.1093/cvr/cvz135

Nikonov, E. L., & E. N., Popova. (Eds.). (2019). Mikrobiota [Microbiota]. Media Sfera. [in Russian].

Busnelli, M., Manzini, S., & Chiesa, G. (2019). The Gut Microbiota Affects Host Pathophysiology as an Endocrine Organ: A Focus on Cardiovascular Disease. Nutrients, 12(1), Article 79. https://doi.org/10.3390/nu12010079

Sánchez, B., Delgado, S., Blanco-Míguez, A., Lourenço, A., Gueimonde, M., & Margolles, A. (2017). Probiotics, gut microbiota, and their influence on host health and disease. Molecular Nutrition & Food Research, 61(1), Article 1600240. https://doi.org/10.1002/mnfr.201600240

Miro-Blanch, J., & Yanes, O. (2019). Epigenetic Regulation at the Interplay Between Gut Microbiota and Host Metabolism. Frontiers in Genetics, 10, Article 638. https://doi.org/10.3389/fgene.2019.00638

Mithieux, G. (2018). Gut Microbiota and Host Metabolism: What Relationship. Neuroendocrinology, 106(4), 352-356. https://doi.org/10.1159/000484526

Costea, P. I., Hildebrand, F., Arumugam, M., Bäckhed, F., Blaser, M. J., Bushman, F. D., de Vos, W. M., Ehrlich, S. D., Fraser, C. M., Hattori, M., Huttenhower, C., Jeffery, I. B., Knights, D., Lewis, J. D., Ley, R. E., Ochman, H., O'Toole, P. W., Quince, C., Relman, D. A., Shanahan, F., … Bork, P. (2018). Enterotypes in the landscape of gut microbial community composition. Nature Microbiology, 3(1), 8-16. https://doi.org/10.1038/s41564-017-0072-8

Koliada, A., Syzenko, G., Moseiko, V., Budovska, L., Puchkov, K., Perederiy, V., Gavalko, Y., Dorofeyev, A., Romanenko, M., Tkach, S., Sineok, L., Lushchak, O., & Vaiserman, A. (2017). Association between body mass index and Firmicutes/Bacteroidetes ratio in an adult Ukrainian population. BMC Microbiology, 17(1), Article 120. https://doi.org/10.1186/s12866-017-1027-1

Mushtaq, N., Hussain, S., Zhang, S., Yuan, L., Li, H., Ullah, S., Wang, Y., & Xu, J. (2019). Molecular characterization of alterations in the intestinal microbiota of patients with grade 3 hypertension. International Journal of Molecular Medicine, 44(2), 513-522. https://doi.org/10.3892/ijmm.2019.4235

Oyama, J. I., & Node, K. (2019). Gut microbiota and hypertension. Hypertension Research, 42(5), 741-743. https://doi.org/10.1038/s41440-018-0203-5

Kang, Y., & Cai, Y. (2018). Gut microbiota and hypertension: From pathogenesis to new therapeutic strategies. Clinics and Research in Hepatology and Gastroenterology, 42(2), 110-117. https://doi.org/10.1016/j.clinre.2017.09.006

Pevsner-Fischer, M., Blacher, E., Tatirovsky, E., Ben-Dov, I. Z., & Elinav, E. (2017). The gut microbiome and hypertension. Current Opinion in Nephrology and Hypertension, 26(1), 1-8. https://doi.org/10.1097/MNH.0000000000000293

Hsu, C. N., Hou, C. Y., Lee, C. T., Chan, J., & Tain, Y. L. (2019). The Interplay between Maternal and Post-Weaning High-Fat Diet and Gut Microbiota in the Developmental Programming of Hypertension. Nutrients, 11(9), Article 1982. https://doi.org/10.3390/nu11091982

Sun, S., Lulla, A., Sioda, M., Winglee, K., Wu, M. C., Jacobs, D. R., Jr, Shikany, J. M., Lloyd-Jones, D. M., Launer, L. J., Fodor, A. A., & Meyer, K. A. (2019). Gut Microbiota Composition and Blood Pressure. Hypertension, 73(5), 998-1006. https://doi.org/10.1161/HYPERTENSIONAHA.118.12109

Li, J., Zhao, F., Wang, Y., Chen, J., Tao, J., Tian, G., Wu, S., Liu, W., Cui, Q., Geng, B., Zhang, W., Weldon, R., Auguste, K., Yang, L., Liu, X., Chen, L., Yang, X., Zhu, B., & Cai, J. (2017). Gut microbiota dysbiosis contributes to the development of hypertension. Microbiome, 5(1), Article 14. https://doi.org/10.1186/s40168-016-0222-x

Yang, T., Santisteban, M. M., Rodriguez, V., Li, E., Ahmari, N., Carvajal, J. M., Zadeh, M., Gong, M., Qi, Y., Zubcevic, J., Sahay, B., Pepine, C. J., Raizada, M. K., & Mohamadzadeh, M. (2015). Gut dysbiosis is linked to hypertension. Hypertension, 65(6), 1331-1340. https://doi.org/10.1161/HYPERTENSIONAHA.115.05315

Kanbay, M., Onal, E. M., Afsar, B., Dagel, T., Yerlikaya, A., Covic, A., & Vaziri, N. D. (2018). The crosstalk of gut microbiota and chronic kidney disease: role of inflammation, proteinuria, hypertension, and diabetes mellitus. International Urology and Nephrology, 50(8), 1453-1466. https://doi.org/10.1007/s11255-018-1873-2

Silveira-Nunes, G., Durso, D. F., Jr, L., Cunha, E., Maioli, T. U., Vieira, A. T., Speziali, E., Corrêa-Oliveira, R., Martins-Filho, O. A., Teixeira-Carvalho, A., Franceschi, C., Rampelli, S., Turroni, S., Brigidi, P., & Faria, A. (2020). Hypertension Is Associated With Intestinal Microbiota Dysbiosis and Inflammation in a Brazilian Population. Frontiers in Pharmacology, 11, Article 258. https://doi.org/10.3389/fphar.2020.00258

Jama, H. A., Kaye, D. M., & Marques, F. Z. (2019). The gut microbiota and blood pressure in experimental models. Current Opinion in Nephrology and Hypertension, 28(2), 97-104. https://doi.org/10.1097/MNH.0000000000000476

Karbach, S. H., Schönfelder, T., Brandão, I., Wilms, E., Hörmann, N., Jäckel, S., Schüler, R., Finger, S., Knorr, M., Lagrange, J., Brandt, M., Waisman, A., Kossmann, S., Schäfer, K., Münzel, T., Reinhardt, C., & Wenzel, P. (2016). Gut Microbiota Promote Angiotensin II-Induced Arterial Hypertension and Vascular Dysfunction. Journal of the American Heart Association, 5(9), Article e003698. https://doi.org/10.1161/JAHA.116.003698

Toral, M., Robles-Vera, I., de la Visitación, N., Romero, M., Yang, T., Sánchez, M., Gómez-Guzmán, M., Jiménez, R., Raizada, M. K., & Duarte, J. (2019). Critical Role of the Interaction Gut Microbiota - Sympathetic Nervous System in the Regulation of Blood Pressure. Frontiers in Physiology, 10, Article 231. https://doi.org/10.3389/fphys.2019.00231

Santisteban, M. M., Qi, Y., Zubcevic, J., Kim, S., Yang, T., Shenoy, V., Cole-Jeffrey, C. T., Lobaton, G. O., Stewart, D. C., Rubiano, A., Simmons, C. S., Garcia-Pereira, F., Johnson, R. D., Pepine, C. J., & Raizada, M. K. (2017). Hypertension-Linked Pathophysiological Alterations in the Gut. Circulation Research, 120(2), 312-323. https://doi.org/10.1161/CIRCRESAHA.116.309006

Adnan, S., Nelson, J. W., Ajami, N. J., Venna, V. R., Petrosino, J. F., Bryan, R. M., Jr., & Durgan, D. J. (2017). Alterations in the gut microbiota can elicit hypertension in rats. Physiological Genomics, 49(2), 96-104. https://doi.org/10.1152/physiolgenomics.00081.2016

Nowiński, A., & Ufnal, M. (2018). Trimethylamine N-oxide: A harmful, protective or diagnostic marker in lifestyle diseases? Nutrition, 46, 7-12. https://doi.org/10.1016/j.nut.2017.08.001

Cho, C. E., & Caudill, M. A. (2017). Trimethylamine-N-Oxide: Friend, Foe, or Simply Caught in the Cross-Fire? Trends in Endocrinology & Metabolism, 28(2), 121-130. https://doi.org/10.1016/j.tem.2016.10.005

Tang, W. H., & Hazen, S. L. (2017). Microbiome, trimethylamine N-oxide, and cardiometabolic disease. Translational Research, 179, 108-115. https://doi.org/10.1016/j.trsl.2016.07.007

Ge, X., Zheng, L., Zhuang, R., Yu, P., Xu, Z., Liu, G., Xi, X., Zhou, X., & Fan, H. (2020). The Gut Microbial Metabolite Trimethylamine N-Oxide and Hypertension Risk: A Systematic Review and Dose-Response Meta-analysis. Advances in Nutrition, 11(1), 66-76. https://doi.org/10.1093/advances/nmz064

Li, Z., Wu, Z., Yan, J., Liu, H., Liu, Q., Deng, Y., Ou, C., & Chen, M. (2019). Gut microbe-derived metabolite trimethylamine N-oxide induces cardiac hypertrophy and fibrosis. Laboratory Investigation, 99(3), 346-357. https://doi.org/10.1038/s41374-018-0091-y

Huc, T., Drapala, A., Gawrys, M., Konop, M., Bielinska, K., Zaorska, E., Samborowska, E., Wyczalkowska-Tomasik, A., Pączek, L., Dadlez, M., & Ufnal, M. (2018). Chronic, low-dose TMAO treatment reduces diastolic dysfunction and heart fibrosis in hypertensive rats. American journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology, 315(6), H1805-H1820. https://doi.org/10.1152/ajpheart.00536.2018

Chambers, E. S., Preston, T., Frost, G., & Morrison, D. J. (2018). Role of Gut Microbiota-Generated Short-Chain Fatty Acids in Metabolic and Cardiovascular Health. Current Nutrition Reports, 7(4), 198-206. https://doi.org/10.1007/s13668-018-0248-8

Louis, P., & Flint, H. J. (2017). Formation of propionate and butyrate by the human colonic microbiota. Environmental Microbiology, 19(1), 29-41. https://doi.org/10.1111/1462-2920.13589

Miyamoto, J., Kasubuchi, M., Nakajima, A., Irie, J., Itoh, H., & Kimura, I. (2016). The role of short-chain fatty acid on blood pressure regulation. Current Opinion in Nephrology and Hypertension, 25(5), 379-383. https://doi.org/10.1097/MNH.0000000000000246

Chen, Y., Xu, C., Huang, R., Song, J., Li, D., & Xia, M. (2018). Butyrate from pectin fermentation inhibits intestinal cholesterol absorption and attenuates atherosclerosis in apolipoprotein E-deficient mice. The Journal of Nutritional Biochemistry, 56, 175-182. https://doi.org/10.1016/j.jnutbio.2018.02.011

Liu, H., Wang, J., He, T., Becker, S., Zhang, G., Li, D., & Ma, X. (2018). Butyrate: A Double-Edged Sword for Health? Advances in Nutrition, 9(1), 21-29. https://doi.org/10.1093/advances/nmx009

Wang, L., Zhu, Q., Lu, A., Liu, X., Zhang, L., Xu, C., Liu, X., Li, H., & Yang, T. (2017). Sodium butyrate suppresses angiotensin II-induced hypertension by inhibition of renal (pro)renin receptor and intrarenal renin-angiotensin system. Journal of Hypertension, 35(9), 1899-1908. https://doi.org/10.1097/HJH.0000000000001378

Yang, T., Magee, K. L., Colon-Perez, L. M., Larkin, R., Liao, Y. S., Balazic, E., Cowart, J. R., Arocha, R., Redler, T., Febo, M., Vickroy, T., Martyniuk, C. J., Reznikov, L. R., & Zubcevic, J. (2019). Impaired butyrate absorption in the proximal colon, low serum butyrate and diminished central effects of butyrate on blood pressure in spontaneously hypertensive rats. Acta Physiologica, 226(2), Article e13256. https://doi.org/10.1111/apha.13256

Gomez-Arango, L. F., Barrett, H. L., McIntyre, H. D., Callaway, L. K., Morrison, M., Dekker Nitert, M., & SPRING Trial Group. (2016). Increased Systolic and Diastolic Blood Pressure Is Associated With Altered Gut Microbiota Composition and Butyrate Production in Early Pregnancy. Hypertension, 68(4), 974-981. https://doi.org/10.1161/HYPERTENSIONAHA.116.07910

Maßberg, D., & Hatt, H. (2018). Human Olfactory Receptors: Novel Cellular Functions Outside of the Nose. Physiological Reviews, 98(3), 1739-1763. https://doi.org/10.1152/physrev.00013.2017

Natarajan, N., Hori, D., Flavahan, S., Steppan, J., Flavahan, N. A., Berkowitz, D. E., & Pluznick, J. L. (2016). Microbial short chain fatty acid metabolites lower blood pressure via endothelial G protein-coupled receptor 41. Physiological Genomics, 48(11), 826-834. https://doi.org/10.1152/physiolgenomics.00089.2016

Natarajan, N., & Pluznick, J. L. (2016). Olfaction in the kidney: 'smelling' gut microbial metabolites. Experimental Physiology, 101(4), 478-481. https://doi.org/10.1113/EP085285

Pluznick, J. L. (2017). Microbial Short-Chain Fatty Acids and Blood Pressure Regulation. Current Hypertension Reports, 19(4), Article 25. https://doi.org/10.1007/s11906-017-0722-5

Onyszkiewicz, M., Gawrys-Kopczynska, M., Konopelski, P., Aleksandrowicz, M., Sawicka, A., Koźniewska, E., Samborowska, E., & Ufnal, M. (2019). Butyric acid, a gut bacteria metabolite, lowers arterial blood pressure via colon-vagus nerve signaling and GPR41/43 receptors. Pflügers Archiv - European Journal of Physiology, 471(11-12), 1441-1453. https://doi.org/10.1007/s00424-019-02322-y

Di Lorenzo, F., De Castro, C., Silipo, A., & Molinaro, A. (2019). Lipopolysaccharide structures of Gram-negative populations in the gut microbiota and effects on host interactions. FEMS Microbiology Reviews, 43(3), 257-272. https://doi.org/10.1093/femsre/fuz002

Moludi, J., Maleki, V., Jafari-Vayghyan, H., Vaghef-Mehrabany, E., & Alizadeh, M. (2020). Metabolic endotoxemia and cardiovascular disease: A systematic review about potential roles of prebiotics and probiotics. Clinical and Experimental Pharmacology and Physiology, 47(6), 927-939. https://doi.org/10.1111/1440-1681.13250

Aune, D., Giovannucci, E., Boffetta, P., Fadnes, L. T., Keum, N., Norat, T., Greenwood, D. C., Riboli, E., Vatten, L. J., & Tonstad, S. (2017). Fruit and vegetable intake and the risk of cardiovascular disease, total cancer and all-cause mortality-a systematic review and dose-response meta-analysis of prospective studies. International Journal of Epidemiology, 46(3), 1029-1056. https://doi.org/10.1093/ije/dyw319

Marques, F. Z., Nelson, E., Chu, P. Y., Horlock, D., Fiedler, A., Ziemann, M., Tan, J. K., Kuruppu, S., Rajapakse, N. W., El-Osta, A., Mackay, C. R., & Kaye, D. M. (2017). High-Fiber Diet and Acetate Supplementation Change the Gut Microbiota and Prevent the Development of Hypertension and Heart Failure in Hypertensive Mice. Circulation, 135(10), 964-977. https://doi.org/10.1161/CIRCULATIONAHA.116.024545


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


Запорожский медицинский журнал   Лицензия Creative Commons
Запорожский государственный медицинский университет