Роль микробиоты кишечника в развитии сахарного диабета 1 типа

Сахарный диабет — это хроническое метаболическое заболевание, связанное с нарушением углеводного обмена и устойчивым повышением уровня глюкозы в крови. Диабет 1 типа (СД 1) развивается в результате аутоиммунного разрушения β-клеток поджелудочной железы, отвечающих за выработку инсулина. Это приводит к абсолютному дефициту гормона и требует пожизненной инсулинотерапии.

Всё больше данных свидетельствует о том, что кишечная микробиота играет важную роль в развитии и прогрессировании аутоиммунных заболеваний, включая СД 1. Именно микробный состав кишечника во многом определяет уровень воспаления и иммунного ответа.

При СД 1 нередко наблюдается нарушение барьерной функции кишечника, в результате чего липополисахариды и другие молекулы бактериального происхождения попадают в системный кровоток, активируя воспалительные процессы и способствуя разрушению β-клеток.

Исследования показывают различия в составе микробиоты у здоровых людей и у пациентов с диабетом. У диабетиков чаще фиксируется снижение разнообразия микробов, уменьшение количества полезных бактерий, таких как Akkermansia и Bifidobacterium, и рост условно-патогенных штаммов.

Влияние гормонов и питания

Микробиота может взаимодействовать с гормональной системой. Так, тестостерон, предположительно, оказывает защитное действие у самцов NOD-мышей (животная модель СД 1). Пересадка кишечной микробиоты от самцов самкам снижает у них риск развития диабета. Это указывает на связь микробиоты с половыми гормонами и иммунной регуляцией через цитокины, такие как ИФН-γ и ИЛ-1β.

Питание также влияет на состав микробиоты и иммунные реакции. Безглютеновая диета, например, способствует росту полезных бактерий и может снижать вероятность развития аутоиммунного воспаления. Кроме того, такие вещества, как ретиноевая кислота (активная форма витамина А), способствуют уменьшению активности провоспалительных клеток и поддерживают регуляторные механизмы иммунитета, что потенциально снижает риск возникновения СД 1.

Особенности микробиоты кишечника при сахарном диабете 1 типа

Сахарный диабет 1 типа (СД 1) представляет собой аутоиммунное заболевание, возникающее у лиц с генетической предрасположенностью и связанное с разрушением β-клеток поджелудочной железы. Одним из ключевых факторов, вовлеченных в развитие СД 1, на сегодняшний день считается микробиота кишечника — сложная, динамичная и тесно взаимодействующая с иммунной системой экосистема, которая начинает формироваться с момента рождения.

Исследования последних лет показали, что нарушения в структуре и функции микробиома кишечника (МК) могут оказывать значительное влияние на развитие аутоиммунных процессов. Так, у детей, у которых впоследствии был диагностирован СД 1, уже на ранних этапах жизни фиксировались характерные отклонения в составе микробиоты. Эти изменения зачастую предшествовали появлению специфических аутоантител к антигенам β-клеток, что позволяет предположить участие микробиоты в запуске иммунных реакций против тканей собственного организма.

Таблица 1 

Изменения микробиоты кишечника при сахарном диабете 1 типа

Наиболее типичным изменением при СД 1 считается снижение количества бактерий рода Firmicutes на фоне увеличения доли Bacteroidetes. Дисбаланс между этими двумя основными филумами нарушает процессы синтеза короткоцепочечных жирных кислот (КЦЖК), в частности бутирата — вещества с выраженными противовоспалительными и иммуномодулирующими свойствами. Бутират играет важную роль в поддержании целостности кишечного барьера, а его дефицит ведёт к повышенной проницаемости слизистой оболочки, что, в свою очередь, облегчает проникновение антигенов и провоцирует иммунные реакции.

Помимо снижения Firmicutes, у пациентов с СД 1 часто фиксируется уменьшение численности Bifidobacterium — представителей полезной микрофлоры, способствующих формированию толерантности иммунной системы и участвующих в ферментации сложных углеводов. Также наблюдается угасание популяций лактат-продуцирующих бактерий, способных оказывать антагонистическое действие в отношении условно-патогенных микроорганизмов. Это нарушает микробное равновесие и создаёт условия для колонизации кишечника агрессивными штаммами.

В результате таких изменений микробиота теряет способность оказывать иммунорегуляторное воздействие: уменьшается количество метаболитов, регулирующих дифференцировку Т-клеток, страдает продукция сигнальных молекул, обеспечивающих нормальную иммунную коммуникацию. В условиях снижения микробного разнообразия повышается риск трансмуральной миграции микробных антигенов, что может спровоцировать активацию аутореактивных Т-лимфоцитов, способных распознавать антигены собственных β-клеток поджелудочной железы.

Дополнительным фактором риска являются условия, способствующие формированию неблагоприятной микробной среды. Например, рождение с помощью кесарева сечения, дефицит витаминов (в частности A и D), недостаточное грудное вскармливание, раннее применение антибиотиков и несбалансированное питание. В экспериментальных моделях установлено, что питание, обогащенное цинком и пребиотическими волокнами, способно частично компенсировать микробные нарушения, увеличивая разнообразие флоры и восстанавливая соотношение между полезными и патогенными микроорганизмами.

Таким образом, микробиота при СД 1 характеризуется снижением защитных и метаболически активных штаммов, нарушением микробного разнообразия и снижением барьерных функций кишечника. Эти изменения создают благоприятные условия для формирования патологического иммунного ответа, что делает микробиоту не просто участником, но и потенциальным триггером в развитии сахарного диабета 1 типа.

Исследование кишечной микробиоты

Для анализа дисбиоза у пациентов с СД 1 используются селективные и дифференциальные среды:

• Среда Сабуро, Эндо, МакКонки — для выявления условно-патогенной флоры (например, Klebsiella, Proteus, Escherichia coli, дрожжей).
• Среда MRS (de Man, Rogosa and Sharpe) — для культивирования Lactobacillus spp.
• Бифидум-селективные среды (BS) — для выделения Bifidobacterium spp.

Выявление сопутствующих инфекций

Диабет повышает риск кандидозов и бактериальных инфекций. Для диагностики будут и использовать такие среды:

• Среда Сабуро, Хромогенная среда  — для выделения и дифференциации грибов рода Candida.
• Кровяной агар, шоколадный агар — для диагностики бактериальных инфекций мочеполовой системы или кожи.

Таким образом, питательные среды используются не для прямой диагностики самого СД 1, а как вспомогательный инструмент для оценки состояния микробиоты, выявления осложнений, вызванных ослаблением иммунитета.