Мікробіом та порушення кишкової проникності як екстраартикулярні чинники розвитку та прогресування ревматоїдного артриту
##plugins.themes.bootstrap3.article.sidebar##
##plugins.themes.bootstrap3.article.main##
Анотація
Ревматоїдний артрит (РА) – аутоімунне захворювання, що характеризується хронічним запаленням суглобів та спричиняє пошкодження хрящів та суглобів. У розвитку та прогресуванні РА беруть участь не тільки генетичні фактори, а й чинники навколишнього середовища. Зокрема, дієта має вагомий вплив на розвиток та перебіг захворювання. Тому у науковому просторі питання впливу зміни мікробіому кишки у хворих на РА є актуальним та дискутабельним. Наукові дані за останні десятиріччя свідчать про те, що так званий дисбактеріоз впливає на хронічну запальну відповідь при РА та може бути скоригований.
Наступним питанням розвитку та прогресування РА є цілісність кишкового бар’єра. Зміни кишкового бар’єра, згідно з останніми науковими відкриттями, є одними з ключових у патогенезі РА. Завдяки вивченню пошкодження кишкового бар’єра було відкрито протеїн I-FABP, що є перспективним маркером змін кишкової проникності у пацієнтів із РА.
На сьогодні зібрана велика кількість даних та ведуться дослідження нових підходів корекції перерахованих вище ланок патогенезу РА, які у поєднанні із стандартною терапією потенційно можуть зменшити інтенсивність симптомів та забезпечити тривалу ремісію. Було вивчено, що зміна дієти, додавання пробіотиків, продуктів бактеріального метаболізму, зокрема, бутирату, справляють позитивний вплив на активність захворювання. А додавання ларазотиду (препарату, що впливає на цілісність щільних з’єднань) може використовуватись у лікуванні хворих на РА.
У статті показана перспективність модифікації мікробіому та кишкової проникності в лікуванні хворих на РА. Через лімітовану кількість даних, цей напрямок потребує подальшого дослідження.
##plugins.themes.bootstrap3.article.details##
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори зберігають авторське право, а також надають журналу право першого опублікування оригінальних наукових статей на умовах ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License, що дозволяє іншим розповсюджувати роботу з визнанням авторства твору та першої публікації в цьому журналі.
Посилання
Smolen JS, Aletaha D, McInnes IB. Rheumatoid arthritis. Lancet. 2016;388:2023–38.
Deane KD, Demoruelle MK, Kelmenson LB, Kuhn KA, Norris JM, Holers VM. Genetic and environmental risk factors for rheumatoid arthritis. Best Pract Res Clin Rheumatol. 2017;31(1):3–18. doi: 10.1016/j.berh.2017.08.003.
McInnes IB, Schett G. Pathogenetic insights from the treatment of rheumatoid arthritis. Lancet. 2017;389(10086):2328–37. doi: 10.1016/S0140-6736(17)31472-1.
Diamanti AP, Manuela Rosado M, Laganà B, D’Amelio R. Microbiota and chronic inflammatory arthritis: an interwoven link. J Transl Med. 2016;14(1):233. doi: 10.1186/s12967-016-0989-3.
Taneja V. Arthritis susceptibility and the gut microbiome. FEBS Lett. 2014;588(22):4244–9. doi: 10.1016/j.febslet.2014.05.034.
Mu Q, Kirby J, Reilly CM, Luo XM. Leaky Gut As a Danger Signal for Autoimmune Diseases. Front Immunol. 2017;8:598. doi: 10.3389/fimmu.2017.00598.
Teng F, Klinger CN, Felix KM, Bradley CP, Wu E, Tran NL, et al. Gut Microbiota Drive Autoimmune Arthritis by Promoting Differentiation and Migration of Peyer’s Patch T Follicular Helper Cells. Immunity. 2016;44(4):875–88. doi: 10.1016/j.immuni.2016.03.013.
Qin J, Li R, Raes J, Arumugam M, Burgdorf KS, Manichanh C, et al. A human gut microbial gene catalogue established by metagenomic sequencing. Nature. 2010;464(7285):59–65. doi: 10.1038/nature08821.
Human Microbiome Project Consortium. Structure, function and diversity of the healthy human microbiome. Nature. 2012;486(7402):207–14. doi: 10.1038/nature11234.
Koren O, Knights D, Gonzalez A, Waldron L, Segata N, Knight R, et al. A guide to enterotypes across the human body: meta-analysis of microbial community structures in human microbiome datasets. PLoS Comput Biol. 2013;9(1):e1002863. doi: 10.1371/journal.pcbi.1002863.
Gregersen PK, Silver J, Winchester RJ. The shared epitope hypothesis. An approach to understanding the molecular genetics of susceptibility to rheumatoid arthritis. Arthritis Rheum. 1987;30(11):1205–13. doi: 10.1002/art.1780301102.
Scher JU, Joshua V, Artacho A, Abdollahi-Roodsaz S, Öckinger J, Kullberg S, et al. The lung microbiota in early rheumatoid arthritis and autoimmunity. Microbiome. 2016;4(1):60. doi: 10.1186/s40168-016-0206-x.
Quirke AM, Perry E, Cartwright A, Kelly C, De Soyza A, Eggleton P, et al. Bronchiectasis is a Model for Chronic Bacterial Infection Inducing Autoimmunity in Rheumatoid Arthritis. Arthritis Rheumatol. 2015;67(9):2335–42. doi: 10.1002/art.39226.
Bergot AS, Giri R, Thomas R. The microbiome and rheumatoid arthritis. Best Pract Res Clin Rheumatol. 2019;33(6):101497. doi: 10.1016/j.berh.2020.101497.
Clarke A, Perry E, Kelly C, De Soyza A, Heesom K, Gold LI, et al. Heightened autoantibody immune response to citrullinated calreticulin in bronchiectasis: Implications for rheumatoid arthritis. Int J Biochem Cell Biol. 2017;89:199–206. doi: 10.1016/j.biocel.2017.06.013.
Potempa J, Mydel P, Koziel J. The case for periodontitis in the pathogenesis of rheumatoid arthritis. Nat Rev Rheumatol. 2017;13(10):606–20. doi: 10.1038/nrrheum.2017.132.
Mariette X, Perrodeau E, Verner C, Struillou X, Picard N, Schaeverbeke T, et al. Role of good oral hygiene on clinical evolution of rheumatoid arthritis: a randomized study nested in the ESPOIR cohort. Rheumatology (Oxford). 2020;59(5):988-96. doi: 10.1093/rheumatology/kez368.
Zhang X, Zhang D, Jia H, Feng Q, Wang D, Liang D, et al. The oral and gut microbiomes are perturbed in rheumatoid arthritis and partly normalized after treatment. Nat Med. 2015;21(8):895–905. doi: 10.1038/nm.3914.
Chen J, Wright K, Davis JM, Jeraldo P, Marietta EV, Murray J, et al. An expansion of rare lineage intestinal microbes characterizes rheumatoid arthritis. Genome Med. 2016;8(1):43. doi: 10.1186/s13073-016-0299-7.
Alpizar-Rodriguez D, Lesker TR, Gronow A, Gilbert B, Raemy E, Lamacchia C, et al. Prevotella copri in individuals at risk for rheumatoid arthritis. Ann Rheum Dis. 2019;78(5):590–3. doi: 10.1136/annrheumdis-2018-214514.
Horta-Baas G, Romero-Figueroa MDS, Montiel-Jarquín AJ, Pizano-Zárate ML, García-Mena J, Ramírez-Durán N. Intestinal Dysbiosis and Rheumatoid Arthritis: A Link between Gut Microbiota and the Pathogenesis of Rheumatoid Arthritis. J Immunol Res. 2017;2017:4835189. doi: 10.1155/2017/4835189.
Scher JU, Sczesnak A, Longman RS, Segata N, Ubeda C, Bielski C, et al. Expansion of intestinal Prevotella copri correlates with enhanced susceptibility to arthritis. Elife. 2013;2:e01202. doi: 10.7554/eLife.01202.
Bodkhe R, Balakrishnan B, Taneja V. The role of microbiome in rheumatoid arthritis treatment. Ther Adv Musculoskelet Dis. 2019;11:1759720X19844632. doi: 10.1177/1759720X19844632.
Rogier R, Evans-Marin H, van der Kraan MJPM, Walgreen B, Helsen MM, et al. Alteration of the intestinal microbiome characterizes preclinical inflammatory arthritis in mice and its modulation attenuates established arthritis. Sci Rep. 2017;(7):15613. doi: 10.1038/s41598-017-15802-x.
Jubair WK, Hendrickson JD, Severs EL, Schulz HM, Adhikari S, Ir D, et al. Modulation of Inflammatory Arthritis in Mice by Gut Microbiota Through Mucosal Inflammation and Autoantibody Generation. Arthritis Rheumatol. 2018;70(8):1220–33. doi: 10.1002/art.40490.
Eason RJ, Bell KS, Marshall FA, Rodgers DT, Pineda MA, Steiger CN, et al. The helminth product, ES-62 modulates dendritic cell responses by inducing the selective autophagolysosomal degradation of TLR-transducers, as exemplified by PKCδ. Sci Rep. 2016;6:37276. doi: 10.1038/srep37276.
Wu HJ, Ivanov II, Darce J, Hattori K, Shima T, Umesaki Y, et al. Gut-residing segmented filamentous bacteria drive autoimmune arthritis via T helper 17 cells. Immunity. 2010;32(6):815–27. doi: 10.1016/j.immuni.2010.06.001.
Rogier R, Ederveen THA, Boekhorst J, Wopereis H, Scher JU, Manasson J, et al. Aberrant intestinal microbiota due to IL-1 receptor antagonist deficiency promotes IL-17- and TLR4-dependent arthritis. Microbiome. 2017;5(1):63. doi: 10.1186/s40168-017-0278-2.
van Delft MAM, van der Woude D, Toes REM, Trouw LA. Secretory form of rheumatoid arthritis-associated autoantibodies in serum are mainly of the IgM isotype, suggesting a continuous reactivation of autoantibody responses at mucosal surfaces. Ann Rheum Dis. 2019;78(1):146–8. doi: 10.1136/annrheumdis-2018-213724.
Singh JA, Saag KG, Bridges SL, Jr Akl EA, Bannuru RR, Sullivan MC, et al. 2015 American college of rheumatology guideline for the treatment of rheumatoid arthritis. Arthritis Care Res. (Hoboken). 2016;68:1–25.
Schett G, Tanaka Y, Isaacs JD. Why remission is not enough: underlying disease mechanisms in RA that prevent cure. Nat Rev Rheumatol. 2021;17(3):135–44. doi: 10.1038/s41584-020-00543-5.
Nayak R, Alexander M, Stapleton-Grey K, Ubeda C, Scher J, Turnbaugh P. Perturbation of the Human Gut Microbiome by Methotrexate Contributes to the Resolution of Inflammation and Autoimmune Disease [Internet]. Arthritis Rheumatol. 2019;71(10). Available from: https://acrabstracts.org/abstract/perturbation-of-the-human-gut-microbiome-by-methotrexate-contributesto-the-resolution-of-inflammation-andautoimmune-disease/.
Kanerud L, Scheynius A, Nord CE, Hafström I. Effect of sulphasalazine on gastrointestinal microflora and on mucosal heat shock protein expression in patients with rheumatoid arthritis. Br J Rheumatol. 1994;33(11):1039–48. doi: 10.1093/rheumatology/33.11.1039.
Busquets D, Mas-de-Xaxars T, López-Siles M, Martínez-Medina M, Bahí A, Sàbat M, et al. Anti-tumour Necrosis Factor Treatment with Adalimumab Induces Changes in the Microbiota of Crohn’s Disease. J Crohns Colitis. 2015;9(10):899–906. doi: 10.1093/ecco-jcc/jjv119.
Peterson LW, Artis D. Intestinal epithelial cells: regulators of barrier function and immune homeostasis. Nat Rev Immunol. 2014;14(3):141–53. doi: 10.1038/nri3608.
Anderson JM, Van Itallie CM. Physiology and function of the tight junction. Cold Spring Harb Perspect Biol. 2009;1(2):a002584. doi: 10.1101/cshperspect.a002584.
Wang W, Uzzau S, Goldblum SE, Fasano A. Human zonulin, a potential modulator of intestinal tight junctions. J Cell Sci. 2000;113(24):4435–40. doi: 10.1242/jcs.113.24.4435.
Thomas KE, Sapone A, Fasano A, Vogel SN. Gliadin stimulation of murine macrophage inflammatory gene expression and intestinal permeability are MyD88-dependent: role of the innate immune response in Celiac disease. J Immunol. 2006;176(4):2512–21. doi: 10.4049/jimmunol.176.4.2512.
Clemente MG, De Virgiliis S, Kang JS, Macatagney R, Musu MP, Di Pierro MR, et al. Early effects of gliadin on enterocyte intracellular signalling involved in intestinal barrier function. Gut. 2003;52(2):218–23. doi: 10.1136/gut.52.2.218.
Sturgeon C, Fasano A. Zonulin, a regulator of epithelial and endothelial barrier functions, and its involvement in chronic inflammatory diseases. Tissue Barriers. 2016;4(4):e1251384. doi: 10.1080/21688370.2016.1251384.
Drago S, El Asmar R, Di Pierro M, Grazia CM, Tripathi A, Sapone A, et al. Gliadin, zonulin and gut permeability: Effects on celiac and non-celiac intestinal mucosa and intestinal cell lines. Scand J Gastroenterol. 2006;41(4):408–19. doi: 10.1080/00365520500235334.
Zaiss MM, Joyce Wu HJ, Mauro D, Schett G, Ciccia F. The gut-joint axis in rheumatoid arthritis. Nat Rev Rheumatol. 2021;17(4):224–37. doi: 10.1038/s41584-021-00585-3.
Ciccia F, Guggino G, Rizzo A, Alessandro R, Luchetti MM, Milling S, et al. Dysbiosis and zonulin upregulation alter gut epithelial and vascular barriers in patients with ankylosing spondylitis. Ann Rheum Dis. 2017;76(6):1123–32. doi: 10.1136/annrheumdis-2016-210000.
Fasano A. Zonulin and its regulation of intestinal barrier function: the biological door to inflammation, autoimmunity, and cancer. Physiol Rev. 2011;91(1):151–75. doi: 10.1152/physrev.00003.2008.
Voth M, Duchene M, Auner B, Lustenberger T, Relja B, Marzi I. I-FABP is a Novel Marker for the Detection of Intestinal Injury in Severely Injured Trauma Patients. World J Surg. 2017;41(12):3120–7. doi: 10.1007/s00268-017-4124-2.
Krook A. Effect of metronidazole and sulfasalazine on the normal human faecal flora. Scand J Gastroenterol. 1981;16(5):587–92. doi: 10.3109/00365528109182016.
Salem F, Kindt N, Marchesi JR, Netter P, Lopez A, Kokten T, et al. Gut microbiome in chronic rheumatic and inflammatory bowel diseases: Similarities and differences. United European Gastroenterol J. 2019;7(8):1008–32. doi: 10.1177/2050640619867555.
Sköldstam L, Hagfors L, Johansson G. An experimental study of a Mediterranean diet intervention for patients with rheumatoid arthritis. Ann Rheum Dis. 2003;62(3):208–14. doi: 10.1136/ard.62.3.208.
Kjeldsen-Kragh J, Haugen M, Borchgrevink CF, Laerum E, Eek M, Mowinkel P, et al. Controlled trial of fasting and oneyear vegetarian diet in rheumatoid arthritis. Lancet. 1991;338(8772):899–902. doi: 10.1016/0140-6736(91)91770-u.
Smith PM, Howitt MR, Panikov N, Michaud M, Gallini CA, Bohlooly-Y M, et al. The microbial metabolites, short-chain fatty acids, regulate colonic Treg cell homeostasis. Scie. 2013;341(6145):569–73. doi: 10.1126/science.1241165.
Häger J, Bang H, Hagen M, Frech M, Träger P, Sokolova MV, et al. The Role of Dietary Fiber in Rheumatoid Arthritis Patients: A Feasibility Study. Nutrients. 2019;11(10):2392. doi: 10.3390/nu11102392.
Zhang J, Song X, Cao W, Lu J, Wang X, Wang G, et al. Autophagy and mitochondrial dysfunction in adjuvant-arthritis rats treatment with resveratrol. Sci Rep. 2016;6:32928. doi: 10.1038/srep32928.
Khojah HM, Ahmed S, Abdel-Rahman MS, Elhakeim EH. Resveratrol as an effective adjuvant therapy in the management of rheumatoid arthritis: a clinical study. Clin Rheumatol. 2018 Aug;37(8):2035–2042. doi: 10.1007/s10067-018-4080-8.
Alrafas HR, Busbee PB, Nagarkatti M, Nagarkatti PS. Resveratrol modulates the gut microbiota to prevent murine colitis development through the induction of Tregs and suppression of Th17 cells. J Leukoc Biol. 2019;106(2):467–80. doi: 10.1002/JLB.3A1218-476RR.
Tajik N, Frech M, Schulz O, Schälter F, Lucas S, Azizov V, Dürholz K, et al. Targeting zonulin and intestinal epithelial barrier function to prevent onset of arthritis. Nat Commun. 2020;11(1):1–14. doi: 10.1038/s41467-020-15831-7.
El Asmar R, Panigrahi P, Bamford P, Berti I, Not T, Coppa GV, уе фдю Host-dependent zonulin secretion causes the impairment of the small intestine barrier function after bacterial exposure. Gastroenterology. 2002;123(5):1607–15. doi: 10.1053/gast.2002.36578.
Cannarella LAT, Mari NL, Alcântara CC, Iryioda TMV, Costa NT, Oliveira SR, et al. Mixture of probiotics reduces inflammatory biomarkers and improves the oxidative/nitrosative profile in people with rheumatoid arthritis. Nutrition. 2021;89:111282. doi: 10.1016/j.nut.2021.111282.
Aqaeinezhad Rudbane SM, Rahmdel S, Abdollahzadeh SM, Zare M, Bazrafshan A, Mazloomi SM. The efficacy of probiotic supplementation in rheumatoid arthritis: a meta-analysis of randomized, controlled trials. Inflammopharmacology. 2018;26(1):67–76. doi: 10.1007/s10787-017-0436-y.
Alipour B, Homayouni-Rad A, Vaghef-Mehrabany E, Sharif SK, Vaghef-Mehrabany L, Asghari-Jafarabadi M, et al. Effects of Lactobacillus casei supplementation on disease activity and inflammatory cytokines in rheumatoid arthritis patients: a randomized double-blind clinical trial. Int J Rheum Dis. 2014;17(5):519–27. doi: 10.1111/1756-185X.12333.
Amdekar S, Singh V, Kumar A, Sharma P, Singh R. Lactobacillus casei and Lactobacillus acidophilus regulate inflammatory pathway and improve antioxidant status in collagen-induced arthritic rats. J Interferon Cytokine Res. 2013;33(1):1–8. doi: 10.1089/jir.2012.0034.
Zamani B, Golkar HR, Farshbaf S, Emadi-Baygi M, Tajabadi-Ebrahimi M, Jafari P, et al. Clinical and metabolic response to probiotic supplementation in patients with rheumatoid arthritis: a randomized, double-blind, placebo-controlled trial. Int J Rheum Dis. 2016;19(9):869–79. doi: 10.1111/1756-185X.12888.
Marietta EV, Murray JA, Luckey DH, Jeraldo PR, Lamba A, Patel R, et al. Suppression of Inflammatory Arthritis by Human Gut-Derived Prevotella histicola in Humanized Mice. Arthritis Rheumatol. 2016;68(12):2878–88. doi: 10.1002/art.39785.
Maeda Y, Kurakawa T, Umemoto E, Motooka D, Ito Y, Gotoh K, et al. Dysbiosis Contributes to Arthritis Development via Activation of Autoreactive T Cells in the Intestine. Arthritis Rheumatol. 2016;68(11):2646–61. doi: 10.1002/art.39783.
Reyes-Castillo Z, Valdés-Miramontes E, Llamas-Covarrubias M, Muñoz-Valle JF. Troublesome friends within us: the role of gut microbiota on rheumatoid arthritis etiopathogenesis and its clinical and therapeutic relevance. Clin Exp Med. 2021;21(1):1–13. doi: 10.1007/s10238-020-00647-y.
Ferro M, Charneca S, Dourado E, Guerreiro CS, Fonseca JE. Probiotic Supplementation for Rheumatoid Arthritis: A Promising Adjuvant Therapy in the Gut Microbiome Era. Front Pharmacol. 2021;12:711788. doi: 10.3389/fphar.2021.711788.
