Роль мукозального барьера в формировании синдрома раздраженного кишечника как потенциальной мишени для терапии заболевания

Введение

Синдром раздраженного кишечника (СРК) является одним из самых часто встречаемых функциональных расстройств пищеварительного тракта в популяции, на его долю приходится 50% всех обращений за медицинской помощью к врачам первичного звена [1]. Для СРК характерно наличие рецидивирующей абдоминальной боли, связанной с изменением привычной деятельности кишечника. Хорошо известно, что заболевание оказывает значительное негативное влияние на трудоспособность и качество жизни пациентов, а ежегодные прямые и косвенные затраты на их ведение превосходят таковые при органической патологии [1–3]. Вместе с тем очевидно, что эффективность существующих подходов к курации больных с СРК, основанных на купировании доминирующего в клинической картине симптома, позволяет достичь стойкого контроля над заболеванием лишь в 10–15% случаев [1], а переход к индивидуализированной патогенетической терапии будет возможен лишь при уточнении ключевых механизмов развития заболевания. Именно на поиске уникального патогенетического механизма сосредоточено большинство исследований по СРК в последние годы [4–6].

До недавнего времени в качестве основных механизмов формирования симптомов при СРК рассматривались нарушения моторики пищеварительного тракта и висцеральная гиперчувствительность [7, 8], которые, как оказалось, являются универсальными и не определяют тип кишечной дисфункции и тяжесть течения заболевания. В настоящее время появляется все больше доказательств того, что значимую роль в патогенезе заболевания может играть нарушение функции эпителиального кишечного барьера. В англоязычных работах для обозначения данного феномена нередко используется словосочетание «leaky gut syndrome», которое дословно можно перевести как «синдром дырявого кишечника» [9]. Эквивалентом «leaky gut» в отечественной научной литературе является термин «повышенная кишечная проницаемость».

Мукозальный барьер как основа поддержания гомеостаза

Мукозальный кишечный барьер является сложной динамической системой, сформировавшейся у млекопитающих в процессе эволюции для осуществления процессов переваривания пищи и всасывания питательных веществ. Однако слизистая оболочка кишечника также сталкивается с огромным количеством патогенных факторов, включая пищевые антигены, токсины, продукты жизнедеятельности бактерий [10]. Таким образом, для поддержания гомеостаза требуется уникальная барьерная функция кишечника, которая обеспечивает избирательное поступление в организм воды, микро- и макронутриентов, при этом препятствует проникновению во внутреннюю среду агрессивных компонентов внутрипросветного кишечного содержимого. Такое функционирование мукозального кишечного барьера обеспечивается его многокомпонентной структурой, в которой можно выделить несколько уровней: преэпителиальный, эпителиальный и субэпителиальный [9].

Преэпителиальный уровень образован двумя слоями слизи, внутренним и внешним, покрывающими всю эпителиальную выстилку кишечника и создающими механическое препятствие для отделения люминальных микроорганизмов от поверхности эпителия [11]. Слизь продуцируется бокаловидными клетками и имеет вид геля за счет высокого содержания в ней высокогликозилированного муцина 2 (MUC2). Кроме того, в слизи в большом количестве находятся секреторный иммуноглобулин A (IgA), различные антимикробные ферменты и белки, включая лактоферрин [12].

Под слоями слизи расположен собственно кишечный эпителий, общая площадь поверхности которого достигает 400 м2 [13]. Кишечный эпителий представляет собой единый слой клеток, среди которых выделяют по крайней мере 7 различных типов: энтероциты, бокаловидные клетки, клетки Панета, микроскладчатые клетки (М-клетки), энтероэндокринные клетки, чашеобразные клетки и пучковые клетки, хотя функции последних двух популяций изучены недостаточно [14]. Энтероциты составляют абсолютное большинство — на их долю приходится не менее 90% клеток крипт или ворсинок, по своей биологической сути они являются абсорбирующими клетками и чрезвычайно важны для усвоения питательных веществ. Следует отметить, что данный тип клеток экспрессирует не только муцин MUC2, но и муцины, связанные с мембраной (MUC1, MUC3, MUC4, MUC12, MUC13, MUC17), образующие совместно с гликолипидами гликокаликс на апикальной клеточной поверхности, который непосредственно участвует в процессе пристеночного пищеварения и избирательном транспорте веществ [15]. Однако сегодня появляются данные, что функция энтероцитов не ограничивается абсорбцией питательных веществ. Например, они могут контролировать численность грамположительных бактерий посредством экспрессии RegIIIγ, а также синтеза антимикробных белков [16].

Все типы эпителиальных клеток происходят из стволовых эпителиальных клеток кишечника, расположенных в криптах, при этом скорость их обновления очень высока — в кишечнике млекопитающих они заменяются каждые 3–5 дней, за исключением клеток Панета, продолжительность жизни которых составляет около 2 мес. Известно, что клетки Панета при контакте с антигенами бактерий продуцируют большое количество лизоцима, дефензинов и некоторых других антибактериальных пептидов [15, 17].

Несмотря на то, что энтероэндокринные клетки составляют лишь около 1% от общей популяции эпителио-цитов, они также выполняют важные биологические функции — распознавание бактериальных клеток через экспрессию toll-подобных рецепторов (TLR) и синтез нейромедиаторов [18].

Выстилка эпителиальных клеток не является сплошной, промежутки между клетками необходимы для обеспечения парацеллюлярного транспорта молекул и ионов. Соединяют соседние клетки кишечного эпителия белковые комплексы, которые получили название плотных контактов (tight junction, TJ) [14, 19]. TJ имеют в своем составе более чем 150 белков, включая окклюдины, клаудины, молекулы адгезии плотных контактов, трицеллулин и ангулины. При различных патологических состояниях синтез белков TJ может нарушаться, в результате чего увеличивается параклеточная проницаемость, что приводит к проникновению потенциально вредных молекул во внутреннюю среду организма. Механизмы регуляции синтеза белков плотных контактов до конца не изучены, но важен факт открытия белка зонулина, который является эндогенным аналогом токсина холерного вибриона и единственным известным на данный момент физиологическим модулятором, который может обратимо открывать TJ [14, 20, 21].

Важнейшим элементом кишечного барьера, который тесно взаимодействует с эпителиальными клетками, являются микробиота и продукты ее метаболизма [11]. Установлено, что комменсальные кишечные бактерии участвуют в поддержании резистентности слизистой оболочки к колонизации патогенов, конкурируя за питательные вещества и место прикрепления, а также высвобождая антимикробные пептиды. Кроме того, ферментируя растительные волокна, поступающие с пищей, микробиота кишечника продуцирует короткоцепочечные жирные кислоты, являющиеся важнейшим источником энергии для эпителиальных клеток [22, 23].

И наконец, субэпителиальный уровень мукозального барьера представлен иммунокомпетентными клетками подслизистого слоя и собственно подслизистым сплетением энтеральной нервной системы [13]. Иммунокомпетентные клетки подслизистого слоя, включая В-, Т-лимфоциты, дендритные клетки и нейтрофилы, сосредоточены в организованных лимфоидных фолликулах, в том числе бляшках Пейера, или изолированных лимфоидных фолликулах и реализуют иммунный ответ, представляя антигены, секретируя цитокины и вырабатывая антигенсвязывающие антитела. Доставку антигенов к пейеровым бляшкам обеспечивают также М-клетки кишечного эпителия, а бокаловидные клетки участвуют в представлении просветных антигенов к CD103+ дендритным клеткам в собственной пластинке кишечника [24, 25].

Еще одним иммунологическим компонентом мукозального барьера является секреторный IgA, самое большое его количество в организме человека находится именно на поверхности слизистой оболочки кишечника. Предположительно IgA обеспечивает защиту от патогенов, взаимодействуя с комменсальными бактериями. Уникальной особенностью IgA является то, что он структурно устойчив в богатой протеазами среде, что позволяет ему оставаться функционально активным в кишечнике, в отличие от других изотипов антител [16, 26]. Схематичное изображение строения эпителиального кишечного барьера представлено на рисунке.

В настоящее время нарушение функции мукозального барьера и повышение кишечной проницаемости считается одним из основных патогенетических механизмов развития СРК [27]. Известно, что проникновение антигенов из просвета кишечника во внутреннюю среду организма может способствовать чрезмерной антигенной стимуляции и формированию воспаления низкой степени активности в слизистой оболочке кишечника, характерного для СРК. Первоначально повышенная проницаемость эпителия была описана в когорте пациентов с постинфекционным вариантом СРК, несколько позже — при СРК с преобладанием диареи, в меньшей степени — при СРК с преобладанием запора и смешанном варианте заболевания. Данный факт был подтвержден с помощью электронной микроскопии, которая выявила увеличение расстояния между эпителиальными клетками в биоптатах толстой кишки пациентов с СРК [28, 29]. Кроме того, повышенная кишечная проницаемость при СРК была подтверждена и в экспериментальных исследованиях с камерой Уссинга, а также в целом ряде клинических исследований при использовании «двойного» или «тройного» сахарного теста и таких биомаркеров, как зонулин; белок, связывающий жирные кислоты; диаминоксидаза [30, 31].

Установлено, что степень повышения кишечной проницаемости ассоциирована с выраженностью диареи и абдоминальной боли. Хотя триггеры, запускающие дисфункцию мукозального барьера при СРК, до сих пор неясны, было выдвинуто предположение, что в этом могут быть задействованы многочисленные факторы, включая генетические и эпигенетические факторы, кишечный дисбиоз и пищевую аллергию [20]. С применением конфокальной лазерной эндомикроскопии слизистой оболочки двенадцатиперстной кишки у пациентов с СРК и наличием пищевой непереносимости в анамнезе продемонстрировано формирование разрывов эпителия и увеличение межворсинчатых промежутков после провокации пищевыми антигенами [28].

Показано также, что в ответ на растяжение стенки кишки внутрипросветным содержимым высвобождаются провоспалительные медиаторы, включая триптазу. Последняя, как известно, способствует дегрануляции тучных клеток, что признано ключевым механизмом формирования висцеральной гиперчувствительности и абдоминальной боли при СРК. Продукты дегрануляции тучных клеток, включая эйкозаноиды, гистамин и протеазы, стимулируют афферентные нервные окончания энтеральной нервной системы и влияют на перистальтику кишечника, а после их взаимодействия с рецепторами PAR-2 на эпителиальных клетках увеличивается экспрессия фактора некроза опухоли α, тогда как синтез белков TJ резко снижается [22, 32].

Вызванное стрессом нарушение взаимодействия по оси «мозг — кишечник» также может привести к повышению проницаемости эпителиального кишечного барьера. В настоящее время существует множество взглядов на механизм изменения функции кишечного барьера при стрессе, включая взаимодействие между иммунными клетками, кишечными нейронами и эпителиальными клетками, опосредованное высвобождением кортикотропин-рилизинг-гормона, активацией блуждающего нерва и тучными клетками [33, 34].

Мукозальный барьер как терапевтическая мишень Появление данных о роли мукозального барьера в развитии СРК побудило исследователей искать новые средства для патогенетической терапии заболевания. Перспективным с этой точки зрения представляются коррекция дисбиотических нарушений с помощью применения про-, пре- и синбиотиков, фекальной трансплантации и повышение резистентности слизистой оболочки кишечника путем назначения цитопротекторов [35].

Эффективность пробиотиков и фекальной трансплантации при СРК подтверждена рандомизированными клиническими исследованиями, свидетельствующими о положительном влиянии данных вмешательств в отношении снижения выраженности основных клинических проявлений заболевания — абдоминальной боли и нарушений привычной деятельности кишечника [36–38]. При этом показано, что при лечении пациентов с СРК предпочтение следует отдавать комбинированным (мультиштаммовым) пробиотикам, а клинический эффект оценивать не ранее 14 нед. от начала терапии [37]. Согласно практическим рекомендациям Всемирной гастроэнтерологической организации под пробиотиками принято понимать живые микроорганизмы, чаще всего относящиеся к представителям облигатной микробиоты человека. Основными требованиями, предъявляемыми к пробиотикам, являются их способность сохранять активность и жизнеспособность при прохождении через кислотный барьер желудка, а также оказывать положительное воздействие на здоровье человека [39]. Механизмы действия пробиотиков до конца не изучены. Вместе с тем установлено, что пробиотики, подобно представителям комменсальной микробиоты, участвуют в поддержании целостности эпителиального кишечного барьера как in vitro, так и in vivo. Так, показано, что пробиотические штаммы, входящие в состав смеси VSL#3 (Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus casei и Lactobacillus bulgaricus, Bifidobacterium breve, Bifidobacterium longum, Bifidobacterium infantis, Streptococcus thermophilus), уменьшают кишечную проницаемость посредством модуляции экспрессии TJ [40]. Escherichia coli Nissle 1917 — еще один бактериальный штамм, который также может регулировать синтез белков плотных контактов и, следовательно, проницаемость кишечника [38].

В исследовании M. Lamprecht et al. [37] продемонстрировано статистически значимое снижение концентрации зонулина в кале как маркера повышенной кишечной проницаемости в группе пациентов с СРК, принимавших синбиотик, содержащий Bifidobacterium bifidum, Bifidobacterium lactis, Enterococcus faecium, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus brevis, Lactococcus lactus, по сравнению с контрольной группой.

Неизвестно, все ли штаммы пробиотиков в равной степени влияют на проницаемость кишечника, поскольку на сегодняшний день количество клинических исследований по данной теме очень ограничено. Очевидно, что выбор конкретных видов пробиотических бактерий может сыграть решающую роль в регуляции целостности мукозального барьера.

На данный момент обсуждаются возможность коррекции повышенной кишечной проницаемости при помощи ингибиторов фактора некроза опухоли α, индукторов синтеза клаудина-2 и киназы легких цепей миозина. Исследуются возможности использования трансплантата стволовых клеток эпителия для восстановления нормальной проницаемости кишечного эпителия. Ведется разработка препарата, аналогичного фактору роста эпителия, который должен стимулировать регенерацию эпителиальных клеток [35, 41].

В реальной клинической практике в арсенале врачей лекарственным средством, которое с доказанной эффективностью может воздействовать на эпителиальную кишечную проницаемость и синтез TJ, является ребамипид. Препарат способен увеличивать синтез гликопротеинов на уровне слизистого компонента эпителиального барьера, на суб-эпителиальном уровне данный препарат восстанавливает и улучшает кровоснабжение собственно эпителия [42]. Ребамипид усиливает продукцию собственных простагландинов в слизистой оболочке пищеварительного тракта, а также регулирует экспрессию белков TJ, в частности окклюдина и клаудина [41, 43].

За время использования ребамипида опубликовано большое количество работ, подтверждающих его эффективность в лечении многих органических заболеваний пищеварительного тракта, таких как хронический гастрит, язвенная болезнь, в профилактике и лечении индуцированных нестероидными противовоспалительными препаратами гастро- и энтеропатий, в существенном повышении эффективности эрадикации Helicobacter pylori, а также при воспалительных заболеваниях кишечника [44–46]. Кроме того, с открытием роли повышенной эпителиальной проницаемости и повреждения белков TJ как при органической, так и при функциональной патологии ЖКТ стали появляться исследования, подтверждающие высокую эффективность ребамипида при функциональных заболеваниях пищеварительного тракта, а также при гастроэзофагеальной рефлюксной болезни [35, 47, 48].

Заключение

В заключение хотелось бы отметить, что, несмотря на уже хорошо известную структуру мукозального барьера кишечника, механизмы, посредством которых регулируется его функционирование, по-прежнему являются актуальным предметом научных исследований. Предполагается, что нарушение барьерной функции кишечника лежит в основе развития многих хронических заболеваний как органической, так и функциональной природы, однако остается много нерешенных вопросов, поскольку в реальной клинической практике отсутствуют диагностические тесты, позволяющие оценить кишечную проницаемость, а также высокоэффективные методы ее коррекции. Безусловно, терапия, направленная на повышение резистентности мукозального барьера и уменьшение повышенной кишечной проницаемости при СРК, будет способствовать не только улучшению самочувствия и качества жизни самих пациентов, но и снижать затраты здравоохранения на их лечение.

Сведения об авторах:

Беляков Денис Григорьевич — студент 6-го курса лечебного факультета ФГБОУ ВО ОмГМУ Минздрава России; 644099, Россия, г. Омск, ул. Ленина, д. 12; ORCID iD 0000-0001-5544-5945.

Гаус Ольга Владимировна — к.м.н., доцент кафедры факультетской терапии и гастроэнтерологии ФГБОУ ВО ОмГМУ Минздрава России; 644099, Россия, г. Омск, ул. Ленина, д. 12; ORCID iD 0000-0001-9370-4768.

Гавриленко Дарья Александровна — студентка 6-го курса лечебного факультета ФГБОУ ВО ОмГМУ Минздрава России; 644099, Россия, г. Омск, ул. Ленина, д. 12; ORCID iD 0000-0001-5245-7190.

Контактная информация: Гаус Ольга Владимировна, e-mail: gaus_olga@bk.ru.

Прозрачность финансовой деятельности: никто из авторов не имеет финансовой заинтересованности в представленных материалах или методах.

Конфликт интересов отсутствует.

Статья поступила 23.06.2022.

Поступила после рецензирования 18.07.2022.

Принята в печать 10.08.2022.

About the authors:

Denis G. Belyakov — 6th year student of the Faculty of Medicine, Omsk State Medical University; 12, Lenin str., Omsk, 644099, Russian Federation; ORCID iD 0000-0001-5544-5945.

Olga V. Gaus — C. Sc. (Med.), Assistant Professor of the Department of Faculty Therapy and Gastroenterology, Omsk State Medical University; 12, Lenin str., Omsk, 644099, Russian Federation; ORCID iD 0000-0001-9370-4768.

Daria A. Gavrilenko — 6th year student of the Faculty of Medicine, Omsk State Medical University; 12, Lenin str., Omsk, 644099, Russian Federation; ORCID iD 0000-0001-5245-7190.

Contact information: Olga V. Gaus, e-mail: gaus_olga@bk.ru.

Financial Disclosure: no authors have a financial or property interest in any material or method mentioned.

There is no conflict of interests.

Received 23.06.2022.

Revised 18.07.2022.

Accepted 10.08.2022.