ПРОБИОТИКИ МОГУТ СПОСОБСТВОВАТЬ СРАСТАНИЮ КОСТЕЙ ПОСЛЕ ПЕРЕЛОМОВ

Вікторія Валеріївна Родінкова

Професорка Вінницького національного медичного університету, докторка біологічних наук

Научный редактор Виктория Родинкова

Короткоцепочечные жирные кислоты, которые производят пробиотики, могут способствовать срастанию костей после переломов. Они также влияют на плотность и образование новой костной массы.

Об этом говорится в научном обзоре, проведенном учеными из нескольких стран (Швейцарского института исследований аллергии и астмы Давоса (SIAF), Университета Цюриха, Медицинского факультета школы микробиологии, Корк, Ирландии, а также Школы механической и аэрокосмической инженерии Сибли Корнельского университета, Итака, Нью -Йорк, США).

В статье, опубликованной 21 апреля 2021, ученые пишут, что в целом от проблем с заживлением страдают 5-10% пациентов с переломами длинных трубчатых костей. Развитию этого состояния способствуют наличие некоторых заболеваний или вредных привычек, например, сахарного диабета и курения.

Связь между пробиотиками и костями

Но, одновременно от проблемы с заживлением переломов могут страдать и вполне здоровые люди, у которых, на первый взгляд, не должно было быть проблем со сращиванием костей.

По мнению ученых, это может быть связано с желудочно-кишечным микробиомом. Более того, благодаря воздействию на нее, можно улучшать и процесс заживления переломов.

Авторы исследования считают, что микробиота кишечника и метаболиты, которые она производит, преимущественно, жирные кислоты с короткоцепочечными молекулами (SCFA), влияют почти на все органы человеческого тела, включая кости.

Так, микробиота кишечника влияет на метаболизм костей через три основных механизма:

• регулирование поглощения питательных веществ,
• регулирования иммунной системы,
• перемещения микробных продуктов к стенке кишечника.

Кроме того, кишечные бактерии вырабатывают витамины, включая В1, В3, В5, В7, В12 и K, которые тоже влияют на здоровье костей.

Эти же бактерии, которые еще называют пробиотиками, также могут регулировать здоровье костей, взаимодействуя с иммунными клетками в оболочке кишечника.

Как работают пробиотики

Основным классом метаболитов, производимых микробиотой кишечника после ферментации пищевых волокон, которые мы потребляем с цельнозерновыми продуктами, овощами и фруктами, является SCFA. Тяжело перевариваемая клетчатка, из которой образуются SCFA, не переваривается в тонком кишечнике, а позже ферментируется пробитиками в слепой и толстой кишках.

В кишечной ткани эти жирные кислоты взаимодействуют с клетками иммунной системы, такими как Т-клетки и макрофаги. Кроме того, SCFA распространяются в различные органы с кровью, достигая их различных участков.

Как пробиотики влияют на заживление костей

Поэтому, попадая в кровоток, SCFA могут влиять на метаболизм и функцию периферических тканей. В частности, жировой ткани, а также – печени, скелетных мышц и костей.

В месте перелома кости SCFA влияют на различные типы клеток и включаются в биологические процессы заживления переломов.

В частности, SCFA положительно влияют на сращивания костей, действуя непосредственно на клетки, участвующие в заживлении переломов. Это остеобласты, остеокласты, хондроциты и фибробласты. Жирные кислоты также косвенно формируют соответствующую противовоспалительное и иммунную регуляторную реакцию.

Например, активированные ими иммунные клетки могут выделять в системный кровоток регуляторные белки или могут мигрировать непосредственно к кости и влиять на нее, активируя образование остеокластов – клеток, разрушающих раненую поверхность кости, – и остеобластов. Последние – эти молодые клетки, образующие костную ткань, в том числе и в местах ее заживления. Такие процессы способствуют более быстрому срастанию костей при переломах.

Из-за способности SCFA влиять на дифференцировку остеобластов и остеокластов эти кислоты могут также влиять на интеграцию ортопедических имплантатов в кость.

Ранее производные SCFA уже использовались в тканевой инженерии для уменьшения воспаления и стимулирования роста костной ткани. В опубликованном обзоре ученые предполагают, что SCFA могут быть полезными и для заживления переломов и хирургической реконструкции костей.

Поэтому, человечество может стоять на пороге увлекательной возможности модуляции системного воспалительного процесса через микробиом. Ведь SCFA могут привести к глубокому воздействию на заживление переломов, опосредованно модифицируя системный иммунитет. Кроме того, SCFA, как считают специалисты, могут достигать биологически значимых концентраций в костном мозге. И здесь они могут иметь прямое влияние на клетки, участвующие в процессе заживления переломов.

Другие полезные свойства пробиотиков и их жирных кислот

К тому же, в дополнение к способности SCFA формировать адаптивный иммунный ответ, в частности, через остеокласты, эти жирные кислоты также могут влиять на клетки с врожденным иммунным ответом, такие как макрофаги.

Макрофаги же играют центральную роль в процессе заживления переломов костей, поскольку они присутствуют на месте травмы не только во время начального воспаления после перелома кости, но и в течение всего процесса лечения.

В общем, здоровый микробиом не только оказывает положительное влияние на кишечник и иммунную функцию, но и в целом на организм. Например, нарушение баланса микробиома может способствовать развитию таких заболеваний как воспалительные заболевания кишечника, колоректальный рак, сердечно-сосудистые заболевания, астма, болезнь Альцгеймера и ревматоидный артрит.

Также, как показали опубликованные ранее исследования, изменения в желудочно-кишечной микробиоте могут быть связаны и с такими костными патологиями как остеопороз и остеоартроз (данные исследований 2017-2018 годов), они могут влиять на костный метаболизм и поглощения минеральных веществ в костях (исследование 2016 года), а также плотность и объем костей (2012 г.).

Более того, еще одно исследование (2020 г.) показало потенциал пробиотика Bifidobacterium adolescentis в содействии заживления переломов у мышей.

Источники:

1. https://www.ecmjournal.org/papers/vol041/pdf/v041a29.pdf