Osa yksi Postbiootit ja munuaissairaudet

Abstrakti

Kroonisesta munuaissairaudesta (CKD) ennustetaan nousevan viidenneksi maailmanlaajuisesti kuolinsyyksi vuoteen 2040 mennessä, mikä johtuu keskeisistä puutteista nykyisissä munuaissairauksien diagnosointi- ja hoitomenetelmissä. Tässä suhteessa uusi Holobiont-konsepti, jota käytetään kuvaamaan yksittäistä isäntää ja sen mikrobiyhteisöä, voi tasoittaa tietä munuaissairauden patogeneesin ja etenemisen parempaan ymmärtämiseen. Mikrobiotaa moduloivia tai niistä johdettuja interventioita ovat probiootit, prebiootit, synbiootit ja postbiootit. Vuodesta 2019 lähtien International Scientific Association of Probiotics and Prebiotics (ISAAPP) päivitti postbioottien käsitteen viittaamaan elottomista mikro-organismeista ja/tai niiden komponenteista koostuviin valmisteisiin, joista on hyötyä isännälle. Sulkemalla nimenomaisesti pois puhdistetut metaboliitit ilman solubiomassaa, mikä tahansa kirjallisuus, jossa käytetään tällaista termiä, on mahdollisesti vanhentunut. Tarkastelemme nyt postbioottien tarkistettua käsitettä niiden mahdollisten kliinisten sovellusten ja munuaissairauden tutkimuksen osalta keskustelemalla yksityiskohtaisesti useista prekliinisistä valmisteista, kuten GABA-suola ruokavalion aiheuttamaan verenpainetautiin ja munuaisvaurioihin, sonikoitu Lactobacillus paracasei korkean verenpaineen hoitoon. rasvaruokavalion aiheuttama munuaisvaurio, GABA-suola, lakto-GABA-suola ja postbioottinen-GABA-suola akuutissa munuaisvauriossa ja O. formigenes -lysaatit hyperoksaluriaan. Lisäksi tarjoamme etenemissuunnitelman munuaissairauksien postbioottitutkimukselle kliinisen translaation nopeuttamiseksi.

Avainsanat

krooninen munuaissairaus; postbiootit; prebiootit; probiootit; hyperoksaluria; Oxalobacter formigenes; GABA-suola.

Keskeinen panos

Tämä on ensimmäinen postbioottien ja munuaissairauksien yleiskatsaus, joka on ottanut käyttöön vuoden 2019 ISAPP-määritelmän postbiooteille. Lisäksi tarjoamme etenemissuunnitelman munuaissairauksien postbioottitutkimukselle kliinisen translaation nopeuttamiseksi.

Napsauta tästä saadaksesi Cistanchen edut

Maailmanlaajuinen munuaistaudin taakka

Krooninen munuaissairaus (CKD) on tähän mennessä määritelty arvioimalla glomerulusten suodatusnopeus (eGFR eli munuaisten toiminnan mitta) ja albuminuria (eli munuaisvaurion mitta), joihin liittyy yhdistetty riski ennenaikainen kaikista syistä ja sydän- ja verisuoniperäinen kuolema, CKD:n eteneminen ja akuutti munuaisvaurio (AKI) [1]. Huolimatta alan viimeaikaisista edistysaskeleista CKD:n arvioidaan olevan viides globaali kuolinsyy vuoteen 2040 mennessä ja toinen kuolinsyy tämän vuosisadan loppuun mennessä maissa, joissa elinajanodote on pitkä [2]. Nämä ennusteet havainnollistavat keskeisiä puutteita nykyisissä munuaissairauksien diagnosointiin ja hoitoon käytettävissä menetelmissä. Sellaisenaan CKD:n taustalla olevan patogeneesin parempi ymmärtäminen voi auttaa meitä tunnistamaan uusia diagnostisia vihjeitä ja terapeuttisia kohteita. Tässä suhteessa holobiontin käsite, termi, jota käytetään kuvaamaan yksittäistä isäntää ja sen mikrobiyhteisöä, mukaan lukien virukset ja solumikro-organismit [3], voi tasoittaa tietä CKD:n patogeneesin parempaan ymmärtämiseen. On todellakin yhä enemmän todisteita siitä, että terveys ja sairaudet voivat olla seurausta isännän ja sen mikrobiotan, erityisesti suoliston mikrobiotan, kahdenvälisestä vuorovaikutuksesta. Tällaiseen vuorovaikutukseen voivat vaikuttaa useat tekijät: isännän sairaustila, ruokavalio, lääkkeet ja antibiootit [4]. Yritykset muokata isännän ja mikrobiotan välisiä vuorovaikutuksia ovat johtaneet prebioottien, probioottien, synbioottien ja postbioottien suunnitteluun ja määräämiseen. Postbioottien määritelmästä äskettäin saavutetun konsensuksen seurauksena [5] postbiootteja ja munuaissairauksia koskeva pre-2019 kirjallisuus on nyt mahdollisesti vanhentunut. Näin ollen olemme täällä tarkistaneet käsitteen ja päivittäneet kirjallisuutta postbiooteista munuaissairauden alalla keskittymällä näihin interventioihin postbioottien käsitettä koskevan tarkistetun konsensuksen mukaisesti.

Cistanche-pillerit

Suoliston mikrobiota: Munuaisten sairauksien ja terveyden keskeinen muokkaaja

Viime vuosina suoliston mikrobiotan keskeinen rooli homeostaasin modulaattorina, joka vaikuttaa sekä terveyteen että sairauksiin, on noussut esiin kroonisen taudin yhteydessä [6,7]. Suoliston dysbioosin, hypervolemian, systeemisen tulehduksen, sydänlihaksen tainnutuksen ja aliravitsemus-tulehdusoireyhtymän välillä on todellakin läheinen yhteys CKD-populaatioissa [8]. Munuaissairaus voi vaikuttaa suoliston mikrobiotaan useiden mekanismien kautta, jotka vaihtelevat ureemisen ympäristön vaikutuksesta määrättyjen ruokavalioiden vaikutuksiin (esim. vähäkaliumisissa ruokavalioissa on usein vähän ravintokuitua) sekä toistuvaan antibioottien ja polyfarmasian käyttöön. voivat muuttaa suoliston mikrobiota haitallisesti [9–11]. Sitä vastoin muuttunut suoliston mikrobiota voi edistää kroonisen taudin kehittymistä ja etenemistä välittämällä lisääntynyttä tulehdusta ja/tai tuottamalla ureemisia toksiineja ja niiden esiasteita [12]. Suolen läpäisevyyden lisääntyminen, joka johtuu esteen eheyden heikkenemisestä muuttuneen mikrobiotan seurauksena, mahdollistaa endotoksiinien ja bakteerituotteiden siirtymisen vereen. Tämä mahdollisesti johtaa oksidatiivisen stressin ja tulehduksen lisääntymiseen, mikä edistää kroonisen taudin komplikaatioita, kuten sydän- ja verisuonisairauksia ja mineraaliaineenvaihdunnan häiriöitä. Suoliston mikrobiota voi myös tuottaa indoleja, amiineja ja fenoleja ravinnon komponenteista, pääasiassa proteiineista. Nämä suolistosta peräisin olevat aineenvaihduntatuotteet voivat metaboloitua edelleen ureemisiksi myrkkyiksi p-kresyylisulfaatiksi (PCS), indoksyylisulfaatiksi (IS) ja trimetyyliamiini-N-oksidiksi (TMAO) [9, 11, 13]. Ureemisten toksiinien esiintyminen verenkierrossa voi johtaa proinflammatorisiin tapahtumiin, mikä edistää transformoivan tekijän (TGF- 1) ilmentymistä ja reaktiivisten happilajien (ROS) tuotantoa munuaisten tubulusepiteelisoluissa [14]. IS ja PCS estävät myös Klothon ilmentymistä geenin hypermetylaation kautta [15]. Klotholla on ikääntymistä estävä ja munuaisia ​​suojaava vaikutus. Kaikki nämä tekijät voivat johtaa CKD:n etenemisen ja siihen liittyvien sydän- ja verisuonisairauksien kiihtymiseen. Munuaisten ja mikrobiotan välisen vuorovaikutuksen tunnistaminen on johtanut lisääntyneisiin ponnisteluihin uusien mikrobiotaan kohdistuvien terapeuttisten lähestymistapojen kehittämisessä.

Standardoitu Cistanche ja Cistanche tubulosa

Prebiootit, probiootit, synbiootit ja postbiootit

Ruokavaliolla on suuri vaikutus mikrobiston koostumukseen, sillä sekä ihminen että suoliston mikrobisto käyttävät ravinnon komponentteja ravintoaineina. Tämän seurauksena on ilmaantunut mikrobiotaa moduloivia tai niistä johdettuja interventioita, mukaan lukien probiootit, prebiootit, synbiootit ja postbiootit, jotka voisivat olla saatavilla lääkkeinä, ruokavaliona tai ravintolisinä [16,17] (Kuva 1). Probioottien, prebioottien ja synbioottien käsitteet on kaikki kuvattu hyvin tieteellisessä kirjallisuudessa.

Termi "probiootti" on kreikkalaista alkuperää ja tarkoittaa "elämää varten". Sitä käytettiin luultavasti ensimmäisen kerran vuonna 1954, vaikka sen merkitys on muuttunut ajan myötä. Nykyisen määritelmän muotoilivat Yhdistyneiden Kansakuntien elintarvike- ja maatalousjärjestö (FAO) ja Maailman terveysjärjestö (WHO) vuonna 2002: "Elävät tiukasti valittujen mikro-organismien kannat, jotka riittävät määrät antavat terveydellistä hyötyä isännälle ". Kansainvälinen probioottien ja prebioottien tieteellinen liitto (ISAPP) hyväksyi määritelmän vuonna 2013 [18,19]. FAO/WHO määritteli prebiootit vuonna 2007 "elinkelvottomaksi elintarvikekomponentiksi, joka antaa isännälle terveydellistä hyötyä mikrobiotan moduloinnissa". Prebiootit ovat molekyylejä, jotka bakteerit voivat metaboloida ruoansulatuskanavassa ja sisältävät ravintokuituja, jotka bakteerientsyymit metaboloivat hyödyllisten aineenvaihduntatuotteiden, kuten lyhytketjuisten rasvahappojen (SCFA) tuottamiseksi, mukaan lukien butyraatti, asetaatti ja propionaatti [20]. Prebiootteja voidaan käyttää joko vaihtoehtona probiooteille tai yhdistettynä niihin [19]. Vuonna 1995 otettiin käyttöön termi "synbiootti" määrittelemään pro- ja prebioottien synergistinen vaikutus. Synbioottien päätavoitteena on parantaa probioottien eloonjäämisastetta suolistossa, ja sopivan yhdistelmän tulisi parantaa tehokkuutta verrattuna kunkin yksittäiseen käyttöön.

Lopuksi toinen strategia, joka pystyy edistämään terveyttä toistamalla suoliston mikrobiotan etuja, on postbioottien käyttö, uusi mikro-organismeista johdettu työkalu, jota käsittelemme tarkemmin alla.

Cistanche-uute

Vuoden 2019 postbioottikonsepti: mikä on ja mikä ei ole postbiootti

Vaikka probiootit ovat eläviä mikro-organismeja, säilyvyysaikansa lopussa ne voivat loukkaantua ja kuolla. Vain vähän huomiota on kiinnitetty näiden kuolleiden mikro-organismien ja fermentaatiotuotteiden osuuteen probioottien biologiseen vaikutukseen [5]. Vuonna 2019 Kansainvälinen probioottien ja prebioottien tieteellinen yhdistys (ISAPP) määritteli postbiootin käsitteen tieteellisestä, kaupallisesta ja sääntelyn näkökulmasta "elollisten mikro-organismien ja/tai niiden komponenttien valmisteeksi, joka tuottaa terveydellistä hyötyä isännälle". "[5]. "Valmistus" osoittaa, että sillä pitäisi olla tietty formulaatio, joka on saavutettu tietyillä inaktivointimenetelmillä, jotta se antaa hyödyllisiä vaikutuksia. "Eloton" viittaa mikro-organismeihin, jotka olivat elossa ja kun ne on tapettu, ne säilyttävät hyödyllisen vaikutuksensa. Sana "komponentit" keskittyy suotuisiin vaikutuksiin, joita mikrobikomponentit, kuten soluseinäkomponentit ja pilit, voivat saada aikaan. Vaikka mikrobien metaboliitteja saattaa olla läsnä postbioottisissa valmisteissa ja niillä voi olla olennainen rooli, määritelmä ei sisällä puhdistettuja metaboliitteja, joista puuttuu solubiomassa. Vuoteen 2019 asti kirjallisuudessa on kuitenkin usein käytetty termiä väärin viittaamalla rokotteisiin ja puhdistettuihin metaboliitteihin, kuten SCFA:ihin, proteiineihin ja peptideihin, postbiootteina [21–23]. Tämä saattaa tehdä vanhentuneeksi kaiken vanhemman kirjallisuuden, jossa käytetään termiä postbiootti, ja vaatii kiireellistä nollausta.

Postbiootin valmistuksessa tulee noudattaa määriteltyjä kriteerejä: ensinnäkin mikro-organismin koostumus on karakterisoitava ennen inaktivointia, esimerkiksi genomisekvenssin avulla. Toiseksi inaktivointiprosessi on kuvattava ja tarkistettava. Kolmanneksi postbioottinen valmiste on raportoitava [5].

Postbioottien tärkein etu verrattuna probiootteihin on niiden stabiilisuus. Niiden valmistus ja koostumus tekevät niistä erittäin stabiileja useita vuosia huoneenlämmössä, mikä tekee niistä erityisen sopivia alueille, joissa kylmäketjun ylläpito kuljetusta ja varastointia varten on vielä rajoittunutta. Lisäksi niillä voi olla parempi turvallisuusprofiili verrattuna probiootteihin, koska ne eivät voi lisääntyä ja aiheuttaa bakteremiaa tai fungemiaa. Kaikenlaisen postbiootin turvallisuutta tulisi kuitenkin edelleen arvioida [5].

Postbioottien mahdollisia vaikutusmekanismeja ovat muun muassa pysyvän mikrobiotan modulointi, epiteelin estetoiminnan tehostaminen, systeemisten tai paikallisten immuunivasteiden modulointi, systeemisten metabolisten vasteiden modulointi ja systeemin signalointi hermoston kautta [5] (Kuva 2).

Viitteet

1. Perez-Gomez, MV; Bartsch, L.-A.; Castillo-Rodriguez, E.; Fernandez-Prado, R.; Fernandez-Fernandez, B.; Martin-Cleary, C.; Gracia-Iguacel, C.; Ortiz, A. Kroonisen munuaissairauden käsitteen selventäminen ei-nefrologeille. Clin. Kidney J. 2019, 12, 258–261. [CrossRef] [PubMed]

2. Ortiz, A.; Roger, M.; Jiménez, VM; Perez, JCR; Furlano, M.; Atxer, LS; Zurro, DG; Casabona, CMR; Gómez, CG; Bermúdez, PP; et ai. RICORS2040: Yhteistutkimuksen tarve kroonisessa munuaissairaudessa. Clin. Kidney J. 2021, 15, 372–387. [CrossRef] [PubMed]

3. Douglas, AE; Werren, JH Hologenomin reikiä: Miksi isäntä-mikrobisymbioosit eivät ole holobiontteja. mBio 2016, 7, e02099. [CrossRef] [PubMed]

4. Maier, L.; Pruteanu, M.; Kuhn, M.; Zeller, G.; Telzerow, A.; Anderson, EE; Brochado, AR; Fernandez, KC; Annos, H.; Mori, H.; et ai. Ei-antibioottisten lääkkeiden laaja vaikutus ihmisen suolistobakteereihin. Luonto 2018, 555, 623–628. [CrossRef] [PubMed]

5. Salminen, S.; Collado, MC; Endo, A.; Hill, C.; Lebeer, S.; Quigley, EMM; Sanders, ME; Shamir, R.; Swann, JR; Szajewska, H.; et ai. Kansainvälisen probioottien ja prebioottien tieteellisen yhdistyksen (ISAAPP) konsensuslausunto postbioottien määritelmästä ja laajuudesta. Nat. Rev. Gastroenterol. Hepatol. 2021, 18, 649–667. [CrossRef]

6. Zhang, P.; Zou, J.-Z.; Chen, J.; Tan, X.; Xiang, F.-F.; Shen, B.; Hu, J.-C.; Wang, J.-L.; Wang, Y.-Q.; Yu, J.-B.; et ai. Trimetyyliamiini-N-oksidin yhdistäminen sydän- ja verisuonisairauksien sekä hemodialyysipotilaiden kaikista syistä johtuvaan kuolleisuuteen. Ren. Epäonnistua. 2020, 42, 1004–1014. [CrossRef]

7. Zhao, J.; Ning, X.; Liu, B.; Dong, R.; Bai, M.; Sun, S. Suoliston mikrobiotan erityiset muutokset kroonista munuaistautia sairastavilla potilailla: päivitetty systemaattinen katsaus. Ren. Epäonnistua. 2021, 43, 102–112. [CrossRef]

8. Zsom, L.; Zsom, M.; Salim, SA; Fülöp, T. Arvioitu glomerulaarinen suodatusnopeus kroonisessa munuaissairaudessa: Kriittinen katsaus arvioon perustuviin ennusteisiin munuaissairauden yksittäisistä tuloksista. Toxins 2022, 14, 127. [CrossRef]

9. Cigarran Guldris, S.; González Parra, E.; Tapaukset Amenós, A. Gut Microbiota in Chronic Kidney Disease. Nefrologia 2017, 37, 9–19. [CrossRef]

10. Favero, C.; Carriazo, S.; Cuarental, L.; Fernandez-Prado, R.; Gomá-Garcés, E.; Perez-Gomez, MV; Ortiz, A.; Fernandez-Fernandez, B.; Sanchez-Niño, MD-fosfaatti, mikrobiota ja CKD. Nutrients 2021, 13, 1273. [CrossRef]

11. Chi, M.; Ma, K.; Wang, J.; Ding, Z.; Li, Y.; Zhu, S.; Liang, X.; Zhang, Q.; Song, L.; Liu, C. Immunomodulatory Effect of Gut Microbiota in Kidney Disease. J. Immunol. Res. 2021, 2021, 5516035. [CrossRef]

12. Castillo-Rodriguez, E.; Fernandez-Prado, R.; Esteras, R.; Perez-Gomez, MV; Gracia-Iguacel, C.; Fernandez-Fernandez, B.; Kanbay, M.; Tejedor, A.; Lazaro, A.; Ruiz-Ortega, M.; et ai. Muuttuneen suoliston mikrobiotan vaikutus kroonisen munuaissairauden etenemiseen. Toxins 2018, 10, 300. [CrossRef] [PubMed]

13. Fernandez-Prado, R.; Esteras, R.; Perez-Gomez, MV; Gracia-Iguacel, C.; Gonzalez-Parra, E.; Sanz, AB; Ortiz, A.; Sanchez-Niño, MD Myrkyllisiksi muuttuneet ravintoaineet: ravintoaineiden ominaisuuksien mikrobiston modulaatio kroonisessa munuaissairaudessa. Nutrients 2017, 9, 489. [CrossRef] [PubMed]

14. Poveda, J.; Sanchez-Niño, MD; Glorieux, G.; Sanz, AB; Egido, J.; Vanholder, R.; Ortiz, A. P-kresyylisulfaatilla on tulehdusta edistäviä ja sytotoksisia vaikutuksia ihmisen proksimaalisiin tubulaarisiin epiteelisoluihin. Nephrol. Soita. Elinsiirto. 2014, 29, 56–64. [CrossRef] [PubMed]

15. Sun, C.-Y.; Chang, S.-C.; Wu, M.-S. Proteiiniin sitoutuneiden ureemisten toksiinien aiheuttama Klotho-ekspression suppressio liittyy lisääntyneeseen DNA-metyylitransferaasiekspressioon ja DNA:n hypermetylaatioon. Kidney Int. 2012, 81, 640–650. [CrossRef]

16. Suoliston mikrobisto kroonisessa munuaissairaudessa – PubMed. Saatavilla verkossa: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27553986/ (käytetty 11. heinäkuuta 2022).

17. Mills, S.; Stanton, C.; Lane, JA; Smith, GJ; Ross, RP Precision Nutrition and the Microbiome, Osa I: Tieteen nykytila. Nutrients 2019, 11, 923. [CrossRef]

18. Kim, S.-K.; Guevarra, RB; Kim, Y.-T.; Kwon, J.; Kim, H.; Cho, JH; Kim, HB; Lee, J.-H. Probioottien rooli ihmisen suoliston mikrobiomiin liittyvissä sairauksissa. J. Microbiol. Biotechnol. 2019, 29, 1335–1340. [CrossRef]

19. Markowiak, P.; ´Sli˙zewska, K. Probioottien, prebioottien ja synbioottien vaikutukset ihmisten terveyteen. Nutrients 2017, 9, 1021. [CrossRef]

20. Holscher, HD Dietary Fiber and Prebiotics and the Gastrointestinal Microbiota. Gut Microbes 2017, 8, 172–184. [CrossRef] [PubMed]

21. Muralitharan, RR; Jama, HA; Xie, L.; Peh, A.; Snelson, M.; Marques, FZ Microbial Peer Pressure: Suoliston mikrobiotan rooli verenpainetaudissa ja sen komplikaatioissa. Hypertensio 2020, 76, 1674–1687. [CrossRef]

22. Vrzáˇcková, N.; Ruml, T.; Zelenka, J. Postbiootit, Metabolic Signaling ja Cancer. Molecules 2021, 26, 1528. [CrossRef]

23. Rhys-Jones, D.; Climie, RE; Gill, PA; Jama, HA; Pää, GA; Gibson, PR; Kaye, DM; Muir, JG; Marques, FZ Microbial Interventions hallita ja alentaa verenpainetta Australiassa (MICRoBIA): Perusteet ja suunnittelu kaksoissokkoutetun satunnaistetun cross-over plasebo-kontrolloidun tutkimuksen. Kokeilut 2021, 22, 496. [CrossRef]

Chiara Favero 1, Laura Giordano 2, Silvia Maria Mihaila 2, Rosalinde Masereeuw 2, Alberto Ortiz 1,3,4 ja Maria Dolores Sanchez-Niño 1,3,5,

1 Nefrologian ja hypertension laitos, IIS-Fundacion Jimenez Diaz UAM, 28049 Madrid, Espanja

2 Division of Pharmacology, Utrecht Institute for Pharmaceutical Sciences, Utrechtin yliopisto, 3584 CG Utrecht, Alankomaat

3 Redes de Investigación Cooperativa Orientadas a Resultados en Salud (RICORS) 2040, 28049 Madrid, Espanja

4 Departamento de Medicina, Facultad de Medicina, Universidad Autónoma de Madrid, 28049 Madrid, Espanja

5 Departamento de Farmacología, Facultad de Medicina, Universidad Autónoma de Madrid, 28049 Madrid, Espanja