Синбиотик, редуциращ индоксил сулфат и хронично бъбречно заболяване

ali.ma@wecistanche.com

ЧАСТ Ⅱ: Приложението на синбиотичния щам Lactobacillus bulgaricus 6c3, инулин и фруктоолигозахарид намалява концентрациите на индоксил сулфат и увреждането на бъбреците в модел на плъх

Алонсо Херес-Моралес, Хосе С. Мерино, Синди Т. Диас-Кастило и др.

Резюме

Индоксил сулфат(IS) участва в прогресирането нахронично бъбречно заболяване(CKD) и неговите сърдечно-съдови усложнения. Един от предложените подходи за намаляване на IS (Индоксил сулфат) е администрацията насинбиотици. Тази работа имаше за цел да търси пробиотичен щам, способен да намали серумния IS (Индоксил сулфат) нива и смесете с два пребиотика (инулинифруктоолигозахарид(FOS)), за да се получи предполагаемосинбиотики го тествайте при ХБН на плъх (хронично бъбречно заболяване) модел. Две групи плъхове Sprague-Dawley бяха нефректомирани. Едната група (Lac) получава сместа в продължение на 16 седмици във вода за пиене, а другата не (Nef). Контролна група (C) включва плъхове с фалшива нефректомия. Серумен креатинин и IS(Индоксил сулфат)концентрациите бяха измерени с помощта на високоефективна течна хроматография с диоден детектор (HPLC-DAD). Оптична микроскопия и двуфотонна възбуждаща микроскопия бяха използвани за изследване на бъбречни и сърдечни проби. Групата Lac, която получисинбиотик, намален IS(Индоксил сулфат) с 0.8 процента, докато групата Nef го увеличи с 38.8 процента. Хистологичният анализ на бъбреците показа, че Lac групата е увеличила фиброзните области с 12 процента, а Nef групата го е направила с 25 процента. Синбиотикът не намалява сърдечната фиброза. Следователно, предполагаемият синбиотик показа, че функционира, намалявайки IS(Индоксил сулфат)и прогресията на ХБН(хронично бъбречно заболяване)при модел на плъх, но не се наблюдава защита на сърцето.

Ключови думи: ХБН; индоксил сулфат; CVD; бъбречна фиброза; синбиотик

НАТИСНЕТЕ ТУК ЗА ЧАСТ Ⅰ

Click to cistanche UK за бъбречно заболяване

3. Дискусия

Като се има предвид значителното нарастване на разпространението му в световен мащаб, трудностите и разходите за лечение и тъй като е един от основните рискови фактори за сърдечно-съдови заболявания [13,20], ХБН(хронично бъбречно заболяване)се превръща в едно от основните предизвикателства пред общественото здраве. Понастоящем нарастват научните доказателства, подкрепящи тясната връзка между здравето на червата и здравето на бъбреците, обикновено наричана чревно-бъбречна ос [21]. Комуникацията/взаимодействието между чревната микробиота и нейния гостоприемник е патофизиологично значимо, особено при ХБН(хронично бъбречно заболяване)пациенти [22]. При тези пациенти повишаването на уремичните съединения в кръвта може да повлияе на състава и метаболизма на микробиотата и също така да благоприятства растежа на бактериални групи, които произвеждат тези метаболити [21,22]. Съобщава се, че при индивиди, страдащи от дисбиоза, микробиотата може да произведе над 200 серумни метаболита [17]. Всичко по-горе предполага увеличаване на чревната пропускливост, което може да доведе до транслокация на метаболити, ендотоксини и жизнеспособни бактерии в кръвния поток [23], като по този начин благоприятства хронично възпаление, увеличава сърдечно-съдовия риск и влошава уремичната токсичност. Независимо от това, дисбалансът на чревната микробиота може да бъде възстановен, например чрез използване на пребиотици, пробиотици или тяхната комбинация катосинбиотици. В този контекст е описано, че добавките с определени пробиотици и пребиотици могат да намалят производството на определени уремични токсини и да възстановят нормалната микробиота [5]. Нашите резултати предоставят доказателство, че от 84 бактериални щама, тествани in vitro в това проучване, три щама показват способността значително да намаляват [в културалната среда. Тези резултати са подобни на тези, докладвани от други автори [24,25]. Механизмът, чрез който ИС(Индоксил сулфат)все още остава несигурно. Постулира се, че IS(Индоксил сулфат)може да се свърже с клетъчната стена на пробиотиците и след това да бъде елиминиран с изпражненията [25] или че някои микроорганизми притежават ензими, способни да разграждат IS(Индоксил сулфат)[26]. Независимо дали тези постулирани механизми са верни или не, широко се съобщава, че пробиотиците възстановяват нормалната микробиота при индивиди с ХБН(хронично бъбречно заболяване)причинени от дисбиоза [27].

Използването на пребиотици и пробиотици като подход за намаляване на прогресията на ХБН(хронично бъбречно заболяване)е обстойно изследван. Различни пребиотици са показали, че са полезни за намаляване на различни метаболити на дисбиоза, като добавка за перитонеална диализа [17,18]. Лай и др. [28] сравняват ефекта от диета с ниско съдържание на протеини и допълването на тази диета синулин(19 g/ден) в стадий 3 или 4 на ХБН(хронично бъбречно заболяване)пациенти. Те съобщават, че диетичната интервенция има малък ефект върху микробиотата, като само намалява честотата на род Lacto-bacillus, но когатоинулинбеше добавено, че е възможно да се повишат нивата на Bifidobacterium.

Друг благоприятен ефект отинулинбеше намаляване на чревното рН, уреиновия азот, на TNF-a и NOX2 в кръвта, ограничавайки повишаването на URMs и намалявайки възпалението [28]. Въпреки това се съобщава, че добавянето на пробиотици към диетата генерира много по-значими ефекти, водещи до употребата на пребиотици и смеси от пробиотици (синбиотици) за потенциране на тяхната модулираща активност на микробиотата. Alla и Sadeek [29] оценяват приложението на арабска гума и L. casei Shirota на плъхове Wistar, страдащи от индуцирана ХБН(хронично бъбречно заболяване). Техните резултати показват, че лечението е в състояние да намали концентрациите на урея, креатинин и пикочна киселина в кръвта. По същия начин, широко се съобщава, че употребата на пребиотици, пробиотици исинбиотициимат модулиращ ефект върху чревната микробиота. Това е важен въпрос, тъй като при дисбиоза е показано, че уремичните токсини (особено индолови производни) активират прегнановия X рецептор (PXR), който регулира експресията на TLR4. Полученото повишено възпаление засяга чревната бариера, увеличавайки нейната пропускливост за различни метаболити и позволявайки транслокацията на бактерии [11]. В настоящата работа лечението се състоеше в прилагането на aсинбиотиквключително инулин, FOS(Фруктоолигозахарид)и щам L. bulgaricus 6c3. Rocchettiet al. [30] демонстрират, че различен щам L. bulgaricus, комбиниран в aсинбиотик, намалени серумни нива на IS и PCS, когато се използват, свързани с иновативно диализно лечение при пациенти с HD.

Наблюдавани са разлики в нивата на серумния креатинин между контролните и нефректомираните (Lac и Nef) плъхове, което показва, че уремичният модел е успешно установен. Въпреки това не се наблюдава значителна разлика при сравняване на групи Lac и Nef. Това означава, че няма разлика в нивата на креатинина, ако лечението е приложено или не на ХБН(хронично бъбречно заболяване)плъхове, наблюдение в съответствие с други доклади [24,31,32]. По този начин приносът на измерванията на креатинина е да потвърди бъбречния дефицит, постигнат чрез нефректомия. От друга страна, серумът IS(Индоксил сулфат)нивата се повишават значително в групата на Nef (38,8 процента), но не и всинбиотикадминистрира Lac група, чийто IS(Индоксил сулфат)нивото беше подобно на това на контролната група. По този начин,синбиотикуспя да избегне вредното нарастване на ИВ(Индоксил сулфат)концентрации въпреки наличието на индуцирана ХБН(хронично бъбречно заболяване).Няколко произведения съобщават за подобни резултати при прилагане на пребиотици [28], пробиотици [24] илисинбиотици[29] защото те имат капацитета да намалят ИВ(Индоксил сулфат)в различни модели на обучение. Wuet al [31] прилагат L.acidophilus LB на 5/6-ти нефректомирани Sprague-Dawley плъхове и оценяват 35 метаболита в изпражненията. Интересното е, че някои метаболити (3-(3-хидроксифенил) пропионова киселина, амебамид, бензопирен, аспартил-глутамин, фенетиламин глюкуронид и Т2 токсин тетрол) се увеличават пет пъти при нефректомирани плъхове; въпреки това, техните нива са възстановени до нормални нива след лечението. Тези резултати са в съгласие с нашите наблюдения, тъй като прилагането насинбиотикподдържан ИС(Индоксил сулфат)нива, подобни на тези на контролната група.

Съобщава се, че И.С(Индоксил сулфат)индуцира локално повишаване на реактивните кислородни видове (ROS) в бъбречната тъкан, което от своя страна активира ядрения фактор kappa B (NF-kB) и активира оксидативния стрес и производството на провъзпалителни цитокини [11]. IS е способен да навлезе в клетките на извити тубули, използвайки транспортера за органични аниони и веднъж там той увеличава ROS и NF-kB, което води до намаляване на E-cadherin и увеличаване на трансформиращия растежен фактор (TGF-) и гладкомускулен актин алфа (-SMA). Резултатът е епителен-мезенхимен преход, предизвикващ бъбречна фиброза [33]. По същия начин, един от основните механизми за защита на бъбреците на L.bulgaricus 6c3 е неговата противовъзпалителна активност, постигната чрез намаляване на нивата на IS. Нашите наблюдения показаха, че фиброзната област на бъбреците при животни от групата с нефректомия Nef (25 процента от фиброзната област) е два пъти по-голяма от тази насинбиотикадминистрирани нефректомирани Lac плъхове (12 процента от фиброзната област) и симулативно нефректомирани контролни плъхове; по този начин лечението ссинбиотике ефективен за намаляване на фиброзната област на бъбрека при ХБН(хронично бъбречно заболяване)плъхове. Теоретично този защитен ефект може да се обясни с промяна на чревния лумен, което от своя страна може да намали IS(Индоксил сулфат)серумни концентрации. Feng et al.[34] демонстрира значителни промени между нефректомирани и ненефректомирани плъхове, включващи 13 бактериални вида, принадлежащи към родовете Blautia, Escherichia_Shigella, Bacteroides, Allobaculum Clostridium_IV и 291 метаболита; като по този начин се подчертава влиянието на ХБН(хронично бъбречно заболяване)върху микробиотата и URMs. Нещо повече, те също предоставиха доказателства, че прилагането на два пребиотика (Poria cocos и порикоинова киселина A) модифицира чревния лумен и възстанови нормалната чревна микробиота. И двата пребиотика смекчават възпалението и оксидативния стрес чрез инхибиране на IKBo /NF-kBI пътя и нормализират серумната урея и креатинин, както и експресията на o-SMA. Досега, доколкото ни е известно, това е първата работа, съобщаваща за използването на двуфотонна възбуждаща микроскопия в този тип изследвания и, което е интересно, въпреки че има доказателства за увреждане на гломерулния корпускул (трихромно оцветяване на Masson), фиброзни лезии се наблюдават само в извитите тубули чрез двуфотонна възбуждаща микроскопия. Това наблюдение подкрепя тези доклади, в които се споменава, че основният вреден ефект на най-изследваните URMs е точно върху клетките на извитите тубули на бъбрека [33].

Съобщава се, че И.С(Индоксил сулфат)индуцира сърдечна фиброза с експресията на фиброзни протеини (TGF- 1, SMA и тип 1 колаген), сърдечна хипертрофия и оксидативен стрес [35] и нарастващ брой публикации потвърждават отрицателните ефекти на IS(Индоксил сулфат)върху сърдечно-съдовата система. Камински и др. [36] изследват 51 пациенти с ХБН(хронично бъбречно заболяване)етапи 1 до 5 и съобщава, че натрупването на IS(Индоксил сулфат)е свързано с нарушения на някои фактори, влияещи върху параметрите на хемостатичната система на ХБН(хронично бъбречно заболяване)пациенти, като H2O2 и плазмена Cu/Zn супероксид дисмутаза. Също така се съобщава, че прилагането на пробиотичен щам може да намали биомаркерите на възпаление при сърдечно-съдови заболявания и да намали свързаните с тях рискове [37,38]. Нашите резултати показват, че въпреки че серумът IS(Индоксил сулфат)беше значително намалена, администрацията насинбиотикне избягва развитието на сърдечна фиброза. Всъщност се предполага, че въпреки щетите, причинени от IS(Индоксил сулфат)в сърдечно-съдовата система основните URMs, засягащи сърцето, са р-крезол [39] и TMAO [40], метаболити, които не са оценени в това проучване. Въпреки това някои автори твърдят, че разликите в резултатите от различните изследвания са следствие от вариативността на моделите на изследване. Karbowska и колеги [41], работещи с плъхове Wistar и C57BL6/cmdb мишки, съобщават за ефекта от острата експозиция на IS върху тромботичния процес, съсирването, коагулацията и осмотичната резистентност на еритроцитите, наред с други параметри. Те съобщават, че 0,1 mM IS в кръвта е свързано с генерирането на фибрин и индуцираната от колаген агрегация в PRP и че до 1 mM плазмен IS(Индоксил сулфат)няма ефект върху хемолизата на еритроцитите. В нашата работа, използвайки плъхове Sprague-Dawley, най-високият IS(Индоксил сулфат) достигнатите нива бяха почти 0.0025 mM в групата с нефректомия, която не консумирасинбиотик(Nef). Нива на IS над 0.0025 mM може да са разкрили корелация между креати-девет и са(Индоксил сулфат)нива. Що се отнася до нашите резултати за хематокрита и на трите групи животни, те са в съответствие с доклада на Karbowska и колеги. Те също заключиха, че И.С(Индоксил сулфат)може да бъде един от решаващите фактори за увреждане на сърцето. Тъй като наблюдавахме и сърдечно увреждане с по-нисък IS(Индоксил сулфат) нива, може би нашият модел, използващ нефректомирани плъхове Sprague-Dawley, може да допринесе за откриването на други ключови фактори, причиняващи увреждане на сърцето. И накрая, трябва да се подчертае, че по-високите нива на IS, докладвани от Karbowswka и колеги, в сравнение с тези, докладвани в настоящата работа, вероятно могат да бъдат следствие от това, че те инжектират до 100 mg/kg телесно тегло на IS в животните, докато нашите Нивата на IS са следствие от 5/6 нефректомия от тях. Въпреки увеличаването на публикациите, отнасящи се до приложението на пробиотици при сърдечни и други заболявания, все още има дълъг път, преди да разберем как пребиотиците и пробиотиците допринасят за нашето здраве.

4. Изводи

Докладваните тук резултати показват, чесинбиотикформулиран с помощта на щам L. bulgaricus 6c3,инулини FOS(Фруктоолигозахарид) е в състояние да намали IS(Индоксил сулфат)както in vitro, така и в кръвта на плъхове Sprague-Dawley, използван модел. Освен това, той успява да намали прогресията на бъбречната фиброза, когато се прилага ежедневно, но не успява да избегне развитието на сърдечна фиброза.