Состав желчи человека: Состав и свойства желчи

Содержание

Состав и свойства желчи

Состав и свойства желчи, функции желчи, виды желчи (печеночная, пузырная)

Желчный пузырь, vesica fellea является резервуаром, в котором накапливается желчь. Он расположен в ямке желчного пузыря на висцеральной поверхности печени, имеет грушевидную форму.

Желчный пузырь имеет слепой расширенный конец – дно желчного пузыря, fundus vesicae felleae, который выходит из-под нижнего края печени на уровне соединения хрящей VIII и IX правых ребер. Более узкий конец пузыря, направленный к воротам печени, получил название шейки желчного пузыря, collum vesicae felleae. Между дном и шейкой располагается тело желчного пузыря, corpus vesicae felleae. Шейка пузыря продолжается в пузырный проток, ductus cysticus, сливающийся с общим печеночным протоком. Объем желчного пузыря колеблется от 30 до 50 см3, длина его 8-12 см, а ширина 4-5 см.

Стенка желчного пузыря по строению напоминает стенку кишки. Свободная поверхность желчного пузыря покрыта брюшиной, переходящей на него с поверхности печени, и образует серозную оболочку, tunica serosa. В тех местах, где серозная оболочка отсутствует, наружная оболочка желчного пузыря представлена адвентицией. Мышечная оболочка, tunica muscularis, состоит из гладких мышечных клеток. Слизистая оболочка, tunica mucosa, образует складки, а в шейке пузыря и в пузырном протоке формирует спиральную складку, plica spiralis.

Общий желчный проток, ductus choledochus идет вниз вначале позади верхней части двенадцатиперстной кишки, а затем между ее нисходящей частью и головкой поджелудочной железы, прободает медиальную стенку нисходящей части двенадцатиперстной кишки и открывается на верхушке большого сосочка двенадцатиперстной кишки, предварительно соединившись с протоком поджелудочной железы. После слияния этих протоков образуется расширение – печеночно-поджелудочная ампула (Фатерова ампула), ampulla hepatopancreatica, имеющая в своем устье сфинктер печеночно-поджелудочной ампулы, или сфинктер ампулы (сфинктер Одди), m. sphincter ampullae hepatopancredticae, seu sphincter ampullae. Перед слиянием с протоком поджелудочной железы общий желчный проток в своей стенке имеет сфинктер общего желчного протока, т. sphincter ductus choledochi, перекрывающий поступление желчи из печени и желчного пузыря в просвет двенадцатиперстной кишки (в печеночно-поджелудочную ампулу).

Желчь, вырабатываемая печенью, накапливается в желчном пузыре, поступая туда по пузырному протоку из общего печеночного протока. Выход желчи в двенадцатиперстную кишку в это время закрыт вследствие сокращения сфинктера общего желчного протока. В двенадцатиперстную кишку желчь поступает из пе-чени и желчного пузыря по мере необходимости (при прохождении в кишку пищевой кашицы).

Состав желчи

Желчь состоит из 98% воды и 2% сухого остатка, куда входят органические вещества: соли желчных кислот, желчные пигменты – билирубин и биливердин, холестерин, жирные кислоты, лецитин, муцин, мочевина, мочевая кислота, витамины А, В, С; незначительное количество ферментов: амилаза, фосфатаза, протеаза, каталаза, оксидаза, а также аминокислоты и глюкокортикоиды; неорганические вещества: Nа+, К+, Са2+, Fe++, С1-, HCO3-, SO4-, Р04-. В желчном пузыре концентрация всех этих веществ в 5-6 раз больше, чем в печеночной желчи.

Свойства желчи разнообразны и все они играют важную роль в протекании пищеварительного процесса:

– эмульгирование жиров, то есть расщепление их до малейших составляющих. Благодаря такому свойству желчи специфический фермент в организме человека – липаза, начинает особенно эффективно растворять липиды в организме.

[Соли, которые входят в состав желчи, настолько мелко расщепляют жиры, что эти частицы могут проникать в систему кровообращения из тонкого кишечника.]

– способность растворять продукты липидного гидролиза, тем самым улучшая их всасывание и трансформацию в конечные продукты обмена веществ.

[Выработка желчи способствует улучшению активности кишечных ферментов, а также веществ, выделяемых поджелудочной железой. В частности повышается активность липазы – главного фермента, который расщепляет жиры.]

– регулирующее, так как жидкость отвечает не только за процесс формирования желчи и ее выделения, но и за моторику. Моторика – это способность кишечника проталкивать пищу. Кроме того, желчь отвечает за секреторную функцию тонкого кишечника, то есть за возможность вырабатывать пищеварительные соки.

– инактивация пепсина и нейтрализация кислотных компонентов желудочного содержимого, которое поступает в полость двенадцатиперстной кишки, тем самым осуществляется защитная функция кишечника от развития эрозии и изъязвления.

– бактериостатические свойства, за счет чего происходит угнетение и распространение в пищеварительной системе болезнетворных микроорганизмов.

Функции желчи.

  • сменяет желудочное пищеварение на кишечное путем ограничения действия пепсина и создания наиболее благоприятных условий для активности ферментов поджелудочного сока, особенно липазы;

  • благодаря наличию желчных кислот эмульгирует жиры и, снижая поверхностное натяжение капелек жира, способствует увеличению его контакта с липолитическими ферментами; кроме того, обеспечивает лучшее всасывание в кишечнике нерастворимых в воде высших жирных кислот, холестерина, витаминов D, Е, К и каротина, а также аминокислот;

  • стимулирует моторную деятельность кишечника, в том числе и деятельность кишечных ворсинок, в результате чего повышается скорость абсорбции веществ в кишечнике;

  • является одним из стимуляторов секреции поджелудочной железы, желудочной слизи, а самое главное – функции печени отвечающей за желчеобразование;

  • благодаря содержанию протеолитического, амилолитического и гликолитического ферментов, участвует в процессах кишечного пищеварения;

  • оказывает бактериостатическое действие на кишечную флору, предупреждая развитие гнилостных процессов.

Помимо перечисленных функций желчь играет активную роль в обмене веществ – углеводном, жировом, витаминном, пигментном, порфириновом, особенно в обмене белка и содержащегося в нем фосфора, а также в регуляции водного и электролитного обмена.

Виды желчи.

Печеночная желчь имеет золотисто-желтый цвет, пузырная – темно-коричневый; рН печеночной желчи – 7,3-8,0, относительная плотность – 1,008-1,015; рН пузырной желчи – 6.0-7,0 за счет всасывания гидрокарбонатов, а относительная плотность – 1,026-1,048.

состав и свойства. Химический состав желчи

Желчь – это продукт деятельности гепатоцитов (клеток печени). Различные исследования свидетельствуют о том, что без участия желчи в процессе переваривания пищи невозможна нормальная деятельность ЖКТ. Возникают нарушения не только процесса пищеварения, но и обмена веществ, если происходит сбой в ее выработке или изменяется ее состав.

Для чего нужна желчь?

Это пищеварительный сок, который вырабатывается печенью. Он используется сразу или депонируется в желчный пузырь. Отмечены две важные функции этой биологически активной жидкости. Она:

  • помогает перевариванию жиров и их абсорбции в кишечнике;
  • выводит продукты жизнедеятельности из крови.

Физические свойства

Желчь человека имеет насыщенный желтоватый цвет, переходящий в зеленовато-коричневый (вследствие разложения красящих веществ). Она прозрачная, более или менее вязкая, в зависимости от продолжительности времени нахождения в желчном пузыре. Она обладает сильным горьковатым вкусом, своеобразным запахом и после пребывания в желчном пузыре имеет щелочную реакцию. Ее удельный вес составляет около 1005 в желчных протоках, но он может вырасти до 1030 после длительного пребывания в желчном пузыре, в связи с добавлением слизи и некоторых составляющих.

Компоненты

Желчь, состав которой представляет собой композицию из следующих материалов: вода (85 %), желчные соли (10 %), слизь и пигменты (3 %), жиры (1 %), неорганические соли (0.7 %) и холестерин (0.3 %), хранится в желчном пузыре и после еды выбрасывается в тонкую кишку через желчный проток.

Имеется печеночная и пузырная желчь, состав их одинаков, но различна концентрация. При исследовании в ней обнаружены следующие вещества:

  • вода;
  • желчные кислоты и их соли;
  • билирубин;
  • холестерин;
  • лецитин;
  • ионы натрия, калия, хлора, кальция;
  • бикарбонаты.

В пузырной желчи солей желчных кислот в 6 раз больше, чем в печеночной.

Желчные кислоты

Химический состав желчи в основном представлен желчными кислотами. Синтез этих веществ является основным путем катаболизма холестерина в организме млекопитающих и человека. Некоторые ферменты, участвующие в выработке желчных кислот, являются активными во многих типах клеток организма, но печень – это единственный орган, где происходит их полное преобразование. Желчные кислоты (их синтез) являются одним из доминирующих механизмов для выведения из организма избыточного количества холестерина.

Однако выведения холестерина в виде желчных кислот недостаточно, чтобы полностью нейтрализовать избыточное поступление его с пищей. Хотя образование этих веществ представляет собой путь катаболизма холестерина, эти соединения также имеют важное значение в солюбилизации холестерина, липидов, жирорастворимых витаминов и других необходимых веществ, тем самым способствуя их доставке в печень. Весь цикл образования желчных кислот требует 17 индивидуальных ферментов. Многие желчные кислоты являются метаболитами цитотоксических веществ, поэтому их синтез должен быть под жестким контролем. Некоторые врожденные нарушения их метаболизма обусловлены дефектами генов, отвечающих за синтез желчных кислот, что приводит к печеночной недостаточности в раннем детстве и прогрессирующей нейропатии у взрослых.

Недавние исследования показали, что желчные кислоты участвуют в регуляции собственного метаболизма, регулируют липидный обмен и метаболизм глюкозы, отвечают за контроль различных процессов в регенерации печени, а также регулируют общий расход энергии.

Основные функции

Много различных веществ содержит желчь. Состав ее таков, что в ней нет ферментов, как в других пищеварительных соках из ЖКТ. Вместо этого она в основном представлена желчными солями и кислотами, которые могут:

  • Эмульгировать жиры и разбивать их на мелкие частицы.
  • Помогать организму поглощать продукты распада жиров в кишечнике. Соли желчных кислот связываются с липидами и затем всасываются в кровь.

Другая важная функция желчи заключается в том, что она содержит разрушенные эритроциты. Это и есть билирубин, и обычно он образуется в организме с целью избавиться от старых красных кровяных клеток, богатых гемоглобином. Желчь также переносит излишки холестерина. Она не только является продуктом секреции печени, но и выводит различные токсические вещества.

Как действует?

Определенный состав и функции желчи дают ей возможность действовать как сурфактанту, помогая эмульгировать жиры в пище точно так же, как мыло растворяет жир. Желчные соли имеют гидрофобный и гидрофильный конец. При воздействии воды, смешанной с жиром в тонкой кишке, желчные соли скапливаются вокруг жировой капли и связывают и воду, и жировые молекулы. Это увеличивает площадь поверхности жира, обеспечивая больший доступ поджелудочным энзимам, которые расщепляют жиры. Поскольку желчь усиливает всасывание жиров, она помогает в процессе всасывания аминокислот, холестерина, кальция и таких жирорастворимых витаминов, как D, Е, К и А.

Щелочные желчные кислоты также способны нейтрализовать лишнюю кислоту кишечника, прежде чем она поступает в подвздошную кишку на конечном участке тонкой кишки. Соли желчных кислот обладают бактерицидным действием, уничтожая множество микробов, которые могут присутствовать в поступающей пище.

Желчеотделение

Клетки печени (гепатоциты) вырабатывают желчь, которая скапливается и стекает в желчный проток. Отсюда она переходит в тонкую кишку и сразу начинает воздействовать на жиры или скапливается в пузыре.

Печень вырабатывает от 600 мл до 1 литра желчи за 24 часа. Состав и свойства желчи меняются, когда она проходит по желчным протокам. Слизистая этих образований секретирует воду, натрий и бикарбонаты, тем самым разбавляя печеночный секрет. Эти дополнительные вещества способствуют нейтрализации желудочной кислоты, которая попадает в двенадцатиперстную кишку с частично переваренной пищей (химусом) из желудка.

Хранение желчи

Печень постоянно секретирует желчь: до 1 л в 24-часовой период, но большая ее часть хранится в накопителе – желчном пузыре. Этот полый орган концентрирует ее путем резорбции воды, натрия, хлора и других электролитов в кровь. Другие компоненты желчи, такие как соли желчных кислот, холестерин, лецитин и билирубин, остаются в желчном пузыре.

Концентрация

Желчный пузырь концентрирует желчь потому, что он может хранить желчные соли и шлаки из жидкости, вырабатываемой печенью. Такие составляющие, как вода, натрий, хлориды и электролиты, затем диффундируют через пузырь.

Исследования показали, что состав желчи человека в пузыре такой же, как и в печени, но в 5-20 раз более концентрированный. Это объясняется тем, что пузырная желчь в основном состоит из солей желчных кислот, а билирубин, холестерин, лецитин и другие электролиты в процессе пребывания в этом резервуаре всасываются в кровь.

Желчеотделение

Через 20-30 минут после еды частично переваренная пища поступает в 12-перстную кишку из желудка в виде химуса. Наличие еды, особенно жирной, в желудке и двенадцатиперстной кишке стимулирует желчный пузырь к сокращению, что обусловлено действием холецистокинина. Желчный пузырь вытесняет желчь и расслабляет сфинктер Одди, тем самым позволяя ей попадать в двенадцатиперстную кишку.

Другой стимул для сокращения желчного пузыря – это нервные импульсы от блуждающего нерва и энтеральной нервной системы. Секретин, который стимулирует секрецию поджелудочной железы, также усиливает желчеотделение. Его основным эффектом является увеличение секреции воды и бикарбонатов натрия из слизистой желчного протока. Этот раствор бикарбоната вместе с поджелудочным бикарбонатом необходим для нейтрализации желудочной кислоты в кишечнике.

В желчи содержатся различные вещества – белки, аминокислоты, витамины и целый ряд других.

Следует отметить, что у разных людей желчь имеет индивидуальный качественный и количественный состав, то есть различается по содержанию желчных кислот, желчных пигментов и холестерина.

Клиническая значимость

При отсутствии желчи жиры становятся неудобоваримыми и в неизмененном виде выделяются с калом. Такое состояние называется стеатореей. Кал вместо характерного коричневого цвета окрашивается в белый или серый оттенок и становится жирным. Стеаторея может привести к дефициту полезных веществ: незаменимых жирных кислот и витаминов. Кроме этого, пища проходит тонкую кишку (которая обычно отвечает за поглощение жиров из пищи) и изменяет флору кишечника. Следует знать, что в толстом кишечнике не происходят процессы переработки жиров, что приводит к различным проблемам.

В состав желчи входит холестерин, который иногда спрессовывается с билирубином, кальцием, образуя желчные камни. Эти конкременты, как правило, лечатся путем удаления самого пузыря. Однако они могут иногда быть растворены лекарственными препаратами при увеличении концентрации определенных желчных кислот, таких как хенодезоксихолевая и урсодезоксихолевая.

На пустой желудок (после многократной рвоты, например) цвет рвоты может быть зеленым или темно-желтым и с горечью. Это и есть желчь. Состав рвотных масс чаще всего дополнен нормальными пищеварительными соками из желудка. Цвет желчи часто сравнивают с цветом “свежескошенной травы”, в отличие от компонентов в желудке, которые выглядят зеленовато-желтыми или темно-желтыми. Желчь может попадать в желудок из-за ослабленного клапана, при приеме определенных препаратов, а также алкоголя, или под воздействием мощных мышечных сокращений и спазмов двенадцатиперстной кишки.

Исследование желчи

Методом раздельного зондирования исследуют желчь. Состав, качество, цвет, плотность и кислотность различных порций позволяет судить о нарушениях в синтезе и транспортировке.

Свойства и состав желчи в организме человека :: SYL.ru

Желчь представляет собой жидкость желтого, коричневатого или зеленоватого цвета, которая обладает специфическим запахом. За ее секрецию отвечает печень, а за накапливание – желчный пузырь. Такая жидкость необходима для нормального пищеварения и здоровой работы желудочно-кишечного тракта. Сегодня мы с вами рассмотрим состав и свойства желчи, а также в общих чертах познакомимся с работой желчевыводящего аппарата.

Общая характеристика

За секрецию желчи отвечают гепатоциты – клетки печени. Выделенная жидкость накапливается в протоках этого органа. Из них она поступает в желчный пузырь и двенадцатиперстную кишку для участия в процессе пищеварения.

Желчный пузырь служит накопительным резервуаром. Благодаря ему двенадцатиперстная кишка в любой момент может получить порцию желчи, необходимую для быстрого переваривания пищи. Часть жидкости поступает непосредственно в кишку. Она получила название «печеночная», или «молодая». Ну а та часть, которая прошла через желчный пузырь, называется «пузырной», или «зрелой».

Каждые сутки в организме человека вырабатывается порядка 15 мл желчи на каждый килограмм тела. Процесс секреции (холерез) происходит непрерывно. Ну а поступление желчи в пищеварительный тракт осуществляется периодически, как правило, после приема пищи. Если желудку нечего переваривать, то жидкость скапливается в желчном пузыре. В нем состав жидкости немного меняется.

Учение

Прежде чем рассмотреть состав и образование желчи узнаем, как к ней относились в древности. В далекие времена эта жидкость считалась не менее важной, чем кровь. Только вот функции у них всегда были разными. Кровь называли «носителем души», а желчь – «носителем характера». Считалось, что излишнее накопление светлой желчи в организме делает человека порывистым и неуравновешенным, одним словом, холериком. Тем временем избыток темной жидкости порождал мрачное, угнетенное настроение, присущее меланхоликам. Интересно отметить, что в обоих словах присутствует слог «холл», который с греческого языка переводиться не иначе как желчь. Позже было обнаружено, что по своей природе светлая жидкость не отличается от темной. Соответственно, на характер человека повлиять она не может. Однако раздражительных и язвительных людей по сей день называют желчными. К чему имеют отношение состав и свойства желчи, так это к процессу пищеварения.

Секреция

Независимо от того, добрый человек или не очень, ежедневно гепатоциты в его печени вырабатывают примерно литр желчи. Секретирующие клетки плотно оплетены капиллярами. Они делятся на кровеносные и желчегонные. Каждая из разновидностей выполняет свои функции. Через стенки кровеносных капилляров гепатоцит берет из крови сырье, из которого позже получается эта горькая жидкость. На ее производство идут минеральные соли, белки, витамины, вода и микроэлементы. Обработав эти вещества, гепатоциты выделяют в печеночные капилляры готовый продукт.

Совсем недавно ученые выяснили, что на состав желчи человека также влияют клетки внутрипочечных ходов. По мере движения по ним к общему протоку жидкость насыщается дополнительными веществами.

В желчном пузыре, который имеет форму вытянутой груши длиной до 12 см, желчь становится концентрированной, густой и темной. По мнению русского ученого И.П.Павлова, главная функция этой жидкости в организме состоит в смене желудочного переваривания на кишечное. При этом нивелируется действие пепсина (основного фермента желудочного сока) как неблагоприятного агента для ферментов поджелудочной железы.

Как это происходит? Когда в двенадцатиперстную кишку поступает частично переваренная в желудке пища, в нее вместе с соком поджелудочной железы изливается желчь. При этом она может быть представлена смесью «печеночной» и «пузырной» жидкости.

Состав желчи

Желчь одновременно является секретом и экскретом. Она состоит из эндогенных и экзогенных веществ. Именно поэтому химический состав желчи такой сложный: белки, витамины, аминокислоты и прочее. Жидкость имеет небольшую ферментативную активность. На выходе из печени ее кислотность составляет от 7,3 до 8,0. Проходя через желчевыводящие пути и находясь в желчном пузыре, золотисто-желтоватый секрет с плотностью до 1,015 г/см3 становится более концентрированным, темным и тягучим. Ведь он всасывает воду, минеральные соли и муцин. Плотность такой желчи составляет уже до 1,048 г/см3, а кислотность падает до 6,0-7,0 единиц. Происходит это за счет всасывания гидрокарбонатов и образования солей.

Чем так уникален состав секрета? Львиная доля желчных кислот и производных от них солей содержится в жидкости в виде соединений с таурином и гликогеном. Их соотношение может быть разным. В среднем 80% приходится на гликохолевые, а 20% на таурохолевые кислоты. Количество первых увеличивается, когда человек принимает с пищей много углеводов, а количество вторых – при употреблении белков. Таким образом, желчные кислоты и соли определяют главные свойства пищеварительного секрета.

При распаде гемоглобина и прочих производных порфиритов печень экскретирует желчные пигменты. Чаще всего ими является билирубин. Он имеет красно-желтый цвет и придает желчи характерную окраску. Второй пигмент – биливердин. Он имеет зеленый цвет и содержится в желчи человека лишь в следовых количествах. Его образование в кишечнике обуславливается окислением билирубина.

В состав желчи печени входит липопротеиновое соединение, представляющее собой комплекс из фосфолипидов, холестерина, белка, билирубина и кислот. Оно имеет большое значение в транспортировке липидов в кишечник, а также участвует в печеночно-кишечном кругообороте и в метаболизме.

Фракции

В состав желчи входит три фракции. Первые две продуцируются гепатоцитами (на них приходится 75% от общего объема секрета), а третья – эпителиальными клетками (25%, соответственно). Образование первой фракции имеет прямую связь с образованием желчных кислот, а образование второй – не имеет. Третья же вырабатывается в зависимости от способности эпителия протоков к секреции жидкости с высоким содержанием хлора и гидрокарбонатов, а также реадсорбции воды вместе с электролитами из канальцевой желчи.

Кислоты

Рассматривая состав и значение желчи, нельзя не упомянуть о роли желчных кислот. Эти вещества, будучи основным компонентом секрета, синтезируются гепатоцитами. Затем, выделяясь в составе желчи в тонкую кишку, они практически полностью (до 90%) всасываются в ее стенки и по воротной вене возвращаются в печень. 10-15% кислоты выводится с калом. Синтез в гепатоцитах позволяет нивелировать эти потери.

В целом формирование желчи происходит путем пассивного и активного транспорта веществ (вода, креатинин, глюкоза, витамины, гормоны и прочее) из крови через межклеточные контакты и клетки, активной секреции желчной кислоты гепатоцитами, а также всасывания ряда веществ из протоков, капилляров, и желчного пузыря. Главная роль в этом процессе принадлежит секреции.

Функции

Желчь участвует в пищеварении довольно разнообразно. Она эмульгирует жиры, увеличивая тем самым поверхность, на которой липаза гидролизует их. Растворяя полученные продукты, она способствует их скорому всасыванию, а также ресинтезу триглицеридов, происходящему в энтероцитах. Кроме того, желчь увеличивает активность кишечных ферментов (в особенности липазы) и ферментов поджелудочной железы. Также она усиливает всасывание и гидролиз белков и углеводов. Важной является роль секрета во всасывании кишечником аминокислот, жирорастворимых витаминов, холестерина и солей кальция. Исключение этой жидкости из процесса пищеварения приводит к его серьезным нарушениям.

Помимо этого, желчь имеет и регуляторные функции. Она стимулирует моторную и секретную деятельность тонкой кишки, а также отвечает за слущивание (пролиферацию) эпителиоцитов. Желчь может останавливать действие желудочного сока не только за счет снижения кислотности желудочного содержимого, но и с помощью инактивации пепсина. Кроме того, секрет наделен бактериостатическими свойствами.

Регуляция желчеобразования

Мы с вами уже познакомились с составом и ролью желчи, осталось лишь рассмотреть, какими механизмами регулируется ее образование. Процесс синтеза секрета непрерывен. При этом его интенсивность меняется благодаря ряду регуляторных явлений. Акт приема пищи усиливает этот процесс. Происходит это рефлекторным путем при раздражении рецепторов пищеварительного тракта или прочих внутренних органов, а также в случае условнорефлекторного воздействия. За регуляцию этого процесса отвечают нервные волокна: парасимпатически холинергические и симпатические адренергические. Первые усиливают желчеобразование, а вторые – ослабляют его.

Регуляторы

К гуморальным стимуляторам образования желчи относится и сам секрет. Чем больше желчной кислоты поступает в кровоток из тонкой кишки, тем больше ее выделится в составе секрета, и тем меньше ее синтезируется гепатоцитами. Когда поступление этих кислот в кровоток уменьшается, их дефицит восполняется за счет синтеза в печени.

Секретин усиливает выделение желчи, а также увеличивает количество в ее составе гидрокарбонатов и воды. Немного слабее действуют такие стимуляторы, как гастрин, глюкагон, простагландины и ХЦК. Стимуляторы желчеотделения отличаются не только по силе, но и по природе своего действия. Многие продукты растительного и животного происхождения также могут выступить в качестве стимулятора желчеобразования. Особенно сильно этим качеством наделены яичные белки, мясо, молоко и жиры.

Движение

Движение желчи по желчевыводящему аппарату происходит благодаря разности давлений в нем и в двенадцатиперстной кишке, а также изменению состояния сфинктеров внепочечные путей.

Их разделяют на три типа:

  1. Сфинктер Мирисси. Находится в месте слияния общего печеночного и пузырного протока.
  2. Сфинктер Люткенса. Располагается в шейке желчного пузыря.
  3. Сфинктер ампулы или Одди. Находится в концевом отделе желчного протока.

Тонус мускулов сфинктеров определяет направление перемещения жидкости. Давление в желчевыводящем аппарате возникает благодаря сокращению мышц протоков и желчного пузыря, а также секреторному давлению. Тонус сфинктеров согласуется с сокращениями, а нервные и гуморальные механизмы отвечают за их регуляцию.

В общем желчном протоке давление может колебаться в весьма широких приделах: 40-300 мм вод. ст. В желчном пузыре натощак оно составляет от 60 до 185 мм вод. ст., а после приема пищи – поднимается до 200-300 мм вод. ст. Давление выталкивает желчь в двенадцатиперстную кишку через сфинктер Одди. В зависимости от вида пищи, ее запаса и вкуса, а также ее приема деятельность желчевыводящего аппарата может отличаться. Кроме того у каждого человека она имеет свои особенности.

Через сфинктер Одди в двенадцатиперстную кишку попадает немного желчи. Это процесс длится от 7 до 10 минут и называется периодом первичной реакции. Затем наступает стадия опорожнения желчного пузыря, которую также называют основной эвакуаторной. Во время этого периода чередуется сокращение и расслабление желчного пузыря. В двенадцатиперстную кишку через тот самый сфинктер Одди попадает основное количество желчи: сначала с общего протока, затем пузырной, и напоследок – печеночной. Длительность обоих периодов может отличаться в зависимости от вида принятой пищи.

Медицинское воздействие

В медицинской практике для стимулирования сократительной функции желчного пузыря прибегают к применению желчегонных препаратов, в частности, всем известных трав: череды, шиповника, полыни, петрушки и арники. Состав желчи, а точнее его основной составляющей – желчных кислот изменяет в сторону меньшей токсичности с помощью препаратов созданных на основе урсодезоксихолевой и хенодезоксихолевой кислот.

Заключение

Сегодня мы с вами рассмотрели состав желчи и ее роль в пищеварении. Резюмируя выше сказанное, стоит отметить, что желчь является важнейшей составляющей нормальной работы желудочно-кишечного тракта. Она состоит из специфических кислот, минеральных солей, белков, витаминов, микроэлементов, воды и ряда других веществ. Желчь выполняет множество функций, главные из которых касаются процесса пищеварения.

химия итог – Химический состав желчи. Строение мицелл желчи


С этим файлом связано 1 файл(ов). Среди них: курсач.docx.
Показать все связанные файлы
Подборка по базе: Котрольная работа по географии 5 класс А.А.Летягин Внутреннее ст, Речевые стандарты для составления аннотации.doc, Занятие 8. ЛЕКСИЧЕСКАЯ НОРМА. ЛЕКСИЧЕСКИЙ СОСТАВ РУССКОГО ЯЗЫКА, ЭТМКм-1 Веретенникова О.В. №16 Внешний шум автотранспортных сред, математика Состав числа в пределах 10. Решение текстовых задач.., №2. Составляющие цифровой грамотности и ИКТ-компетентности препо, памятка по составлению краткой записи задачи.ppt, Внутреннее строение звезд.pdf, Проверочная работа Состав слова.docx, Практика мед. – «Височная кость строение, каналы, полость» (1).d

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего образования

«Новосибирский государственный медицинский университет»

Министерства здравоохранения Российской Федерации

(ФГБОУ ВО НГМУ Минздрава России)

Кафедра МЕДИЦИНСКАЯ ХИМИЯ

Дисциплина «ХИМИЯ»

РЕФЕРАТ

на тему: «Химический состав желчи.

Строение мицелл желчи»

Выполнил(а)

Студент 1 курса группы №33

Лечебного факультета

специальности «Лечебное дело», 33 группы

Ондар С.Э.

Проверил(а):

Шехирева Т.В.

Старший преподаватель, канд. биохим. наук

(уч.степень, уч.звание)

Оценка:_______

Подпись:_________

Новосибирск

2018

Содержание:

Введение……………………………………………………………………………………3


  1. Химический состав желчи………………………………………………….4

  2. Желчные кислоты………………………………………………………………6

  3. Мицеллы желчи…………………………………………………………………7

  4. Основные функции желчи. ………………………………………………..8

Список литературы………………………………………………………………….10

Введение

Желчью называется секрет клеток печени, который поступает в пищеварительный тракт. Секреция жёлчи производится гепатоцитами — клетками печени. Доказано, что без нее невозможна нормальная работа ЖКТ. Жёлчь собирается в жёлчных протоках печени, а оттуда, через общий жёлчный проток поступает в жёлчный пузырь и в двенадцатиперстную кишку, где участвует в процессах пищеварения. Жёлчный пузырь выполняет роль резервуара, использование которого позволяет снабжать двенадцатиперстную кишку максимальным количеством жёлчи во время активной пищеварительной фазы, когда кишка наполняется частично переваренной в желудке пищей. В состав желчи входят прямой билирубин, иммуноглобулины, фосфолипиды, металлы, желчные кислоты, ксенобиотики, холестерин. Ее предназначение в том, чтобы процесс пищеварения происходил в правильном порядке – из желудка в кишечник. Если случаются изменения состава желчи, могут возникнуть некоторые заболевания.

Желчь, выделяемая печенью (часть её направляется непосредственно в двенадцатиперстную кишку), называют «печёночной» (или «молодой»), а выделяемую жёлчным пузырём – «пузырной» (или «зрелой»). Печень человека выделяет в сутки до 2 л жёлчи.

[1,статья], [2, статья]

Химический состав желчи

Желчь представляет собой водный раствор различных ингредиентов, обладающий свойствами коллоидного раствора. В целом образование желчи происходит путем активного и пассивного транспорта веществ из крови через клетки и межклеточные контакты (вода, глюкоза, креатинин, электролиты, витамины, гормоны и др.), активной секреции компонентов желчи (желчные кислоты) гепатоцитами и обратного всасывания воды и ряда веществ из желчных капилляров, протоков и желчного пузыря. Ведущая роль в образовании желчи принадлежит секреции.

Основными компонентами желчи являются:

· желчные кислоты (холевая и в небольшом количестве дезоксихолевая)

· фосфолипиды

· желчные пигменты (билирубин и биливердин)

· холестерин

· жирные кислоты

· белок

· электролиты (бикарбонаты, натрий, калий, кальций, хлор, магний, йод, незначительное количество марганца)

· витамины

· гормоны

· мочевина

· мочевая кислота

· ряд ферментов

· муцин

· лецитин

· мыла

Кроме эндогенных веществ жёлчь может содержать и экзогенные вещества. С жёлчью из организма удаляются многие лекарственные вещества, токсины и избыток некоторых веществ (медь, цинк, ртуть и др).

Процесс образования желчи – желчеотделение (холерез) – осуществляется непрерывно, а поступление желчи в двенадцатиперстную кишку – желчевыделение (холекинез) – периодически, в основном в связи с приемом пищи. Натощак в кишечник желчь почти не поступает, она направляется в желчный пузырь, где при депонировании концентрируется и несколько изменяет свой состав, поэтому принято говорить о двух видах желчи – печеночной и пузырной (табл. 1).

В пузырной желчи концентрация многих компонентов в 5-10 раз выше, чем в печеночной. Так, концентрация холестерина настолько велика, что только благодаря присутствию желчных кислот он не выпадает в осадок. Однако концентрация ряда компонентов, например натрия, хлора, бикарбонатов, в связи с их всасыванием в желчном пузыре значительно ниже; альбумин, присутствующий в печеночной желчи, в пузырной вовсе не обнаруживается.

Табл. 1


Компоненты

Составляющие

компонентов


Компоненты

Печёночная жёлчь

Пузырнная жёлчь

Вода, %

97,4

86,65

Плотный остаток, %

2,6

13,35

Органические

вещества,

г / л


Соли жёлчных кислот

1,03

9,14

Жёлчные пигменты и муцин

0,53

2,98

Холестерол

0,06

0,3 – 0,9

Жирные кислоты и другие липиды

0,12

0,3 – 1,2

лецитин

0,04

0,3

Неорганические

вещества,

ммоль / л


катионы

Na+

145

130

K+

5

9

Ca2+

2,5

6

анионы

Cl –

100

75

28

10

[3, c.448-…]

Желчные кислоты

А. Холевая кислота

В печени из холестерина образуются желчные кислоты (см. с. 304). Эти стероидные соединения с 24 атомами углерода являются производные холановой кислоты, имеющими от одной до трех α-гидроксильных групп и боковую цепь из 5 атомов углерода с карбоксильной группой на конце цепи. В организме человека наиболее важна холевая кислота. В желчи при слабощелочном рН она присутствует в виде холат-аниона.

Желчные кислоты: холевая кислота, хенодезоксихолевая кислота, дезоксихолевая кислота, литохолевая кислота. Мицеллы, желчные кислоты и соли желчных кислот, метаболические превращения желчных кислот

Б. Желчные кислоты и соли желчных кислот

Кроме холевой кислоты в желчи содержится также хенодезоксихолевая кислота. Она отличается от холевой отсутствием гидроксильной группы при С-12. Оба соединения принято называть первичными желчными кислотами. В количественном отношении это наиболее важные конечные продукты обмена холестерина.

Другие две кислоты, дезоксихолевая и литохолевая, называются вторичными желчными кислотами, поскольку они образуются путем дегидроксилирования по С-7 первичных кислот в желудочно-кишечном тракте. В печени образуются конъюгаты желчных кислот с аминокислотами (глицином или таурином ),связанные пептидной связью. Эти конъюгаты являются более сильными кислотами и присутствуют в желчи в форме солей (холатов и дезоксихолатов Na+ и К+, называемых солями желчных кислот).

В. Мицеллы

В связи с наличием в структуре α-гидроксильных групп желчные кислоты и соли желчных кислот являются амфифильными соединениями и обладают свойствами детергентов (см. с. 34). Основные функции желчных кислот состоят в образовании мицелл, эмульгировании жиров и солюбилизации липидов в кишечнике. Это повышает эффективность действия панкреатической липазы и способствует всасыванию липидов (см. с. 264).

На рисунке показано, как молекулы желчных кислот фиксируются на мицелле своими неполярными частями, обеспечивая ее растворимость. Липаза агрегирует с желчными кислотами и гидролизует жиры (триацилглицерины), содержащиеся в жировой капле.

[4, статья]

Мицеллы желчи

В состав мицелл желчи входят также желчные кислоты и фосфолипиды ( в основном это фосфатидилхолин ), именно они обеспечивают растворимость холестерола в водной фазе желчи. Жёлчные кислоты в жёлчи находятся в виде конъюгатов (соединений) с глицином и таурином: гликохолевой, гликохенодезоксихолевой, таурохолевой и других так называемых парных кислот. Жёлчь содержит значительное количество ионов натрия икалия, вследствие чего она имеет щелочную реакцию, а жёлчные кислоты и их конъюгаты иногда рассматривают как «жёлчные соли».

Желчь из печени поступает в желчный пузырь, где происходит ее концентрирование за счет всасывания в стенку пузыря части воды. Одновременно происходит и всасывание части желчных кислот, поэтому в пузырной желчи происходит увеличение относительной концентрации холестерола по сравнению с концентрацией желчных кислот. Если указанный процесс приводит к нарушению структуры мицелл, то создаются условия для перехода холестерола из мицеллярной, устойчивой в растворе формы, в жидкокристаллическую форму, которая в воде неустойчива. При прогрессировании этого процесса в дальнейшим происходит переход холестерола в твердокристаллическую форму, что и приводит к образованию холестериновых камней.

В ряде случаев желчь может генерировать кристаллы холестерола еще до ее поступления в желчный пузырь, что наблюдается при нарушении желчеобразования непосредственно в печени. По-видимому, это связано или с большим избытком холестерола, поступающего в желчь, или же с снижением объема синтеза желчных кислот. Способность желчи генерировать конкременты, в том числе и преимущественно холестериновой природы, получила название литогенности желчи (от слова litos – камень).

[5, статья]

Основные функции желчи

Эмульсификация. Соли желчных кислот обладают способностью значительно уменьшать поверхностное натяжение. Благодаря этому они осуществляют эмульгирование жиров в кишечнике, растворяют жирные кислоты и нерастворимые в воде мыла.

Нейтрализация кислоты. Желчь, рН которой немногим более 7,0, нейтрализует кислый химус, поступающий из желудка, подготавливая его для переваривания в кишечнике.

Экскреция. Желчь – важный носитель экскрети-руемых желчных кислот и холестерина. Кроме того, она удаляет из организма многие лекарственные вещества, токсины, желчные пигменты и различные неорганические вещества, такие, как медь, цинк и ртуть.

Растворение холестерина. Как отмечалось, холестерин, подобно высшим жирным кислотам, представляет собой нерастворимое в воде соединение, которое сохраняется в желчи в растворенном состоянии лишь благодаря присутствию в ней солей желчных кислот и фосфатидилхолина.

При недостатке желчных кислот холестерин выпадает в осадок, при этом могут образовываться камни. Обычно камни имеют окрашенное желчным пигментом внутреннее ядро, состоящее из белка. Чаще всего встречаются камни, у которых ядро окружено чередующимися слоями холестерина и билирубината кальция. Такие камни содержат до 80% холестерина. Интенсивное образование камней отмечается при застое желчи и наличии инфекции. При застое желчи встречаются камни, содержащие 90–95% холестерина, а при инфекции могут образовываться камни, состоящие из билирубината кальция. Принято считать, что присутствие бактерий сопровождается увеличением β-глюкуронидазной активности желчи, что приводит к расщеплению конъюгатов билирубина; освобождающийся билирубин служит субстратом для образования камней.

Наряду с панкреатическим соком нейтрализация кислого химуса, поступающего из желудка. При этом ионы HCO3¯ взаимодействуют с НСl, выделяется углекислый газ и происходит разрыхление химуса, что облегчает переваривание.

Обеспечивает переваривание жиров: эмульгирование для последующего воздействия липазой, необходима комбинация [желчные кислоты+жирные кислоты+моноацилглицеролы], уменьшает поверхностное натяжение, что препятствует сливанию капель жира, образование мицелл, способных всасываться.

Благодаря нейтрализации и переваривании жиров обеспечивает всасывание жирорастворимых витаминов (витамин A, витамин D, витамин K, витамин E).

Усиливает перистальтику кишечника.

[6, статья], [7, статья]

Список литературы:

1. Желчь человека (статья) [Электронный ресурс]

https://ru.wikipedia.org/wiki/Жёлчь_человека

2. Желчь состав и функции (статья) [Электронный ресурс]

https://zhkt.ru/zhelchniy/sostav-zhelchi.html
3. Ткаченко Б. И. «Нормальная физиология человека http://www.booksmed.com/fiziologiya/364-normalnaya-fiziologiya-cheloveka-tkachenko.html
4. ХиМиК – сайт о химии. Желчные кислоты [Электронный ресурс]

http://www.xumuk.ru/biochem/306.html
5. StudFiles. “Химический состав желчи. Мицеллы желчи. Биохимические основы развития желчно-каменной болезни.” [Электронный ресурс]

https://studfiles.net/preview/5868167/page:55/
6. ХиМиК – сайт о химии. “Желчь” [Электронный ресурс]

http://www.xumuk.ru/biologhim/242.html
7. Биохимия для студента. “Без желчи липиды не переварятся” [Электронный ресурс]

http://biokhimija.ru/lipidy/rol-zhelchi.html

Желчные кислоты в норме и при патологии Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

ЖЕЛЧНЫЕ КИСЛОТЫ В НОРМЕ И ПРИ ПАТОЛОГИИ

Ильченко А. А.

Центральный научно-исследовательский институт гастроэнтерологии, Москва

Ильченко Анатолий Афанасьевич 111123, Москва, шоссе Энтузиастов, д. 86 Тел.:8 (495) 304 3087 E-mail: [email protected]

ВВЕДЕНИЕ

Интерес к роли желчных кислот (ЖК) в организме человека постоянно увеличивается. Это обусловлено тем, что они участвуют во многих физиологических процессах, нарушение которых способствует формированию широкого спектра гепатобилиарной и кишечной патологии. Несмотря на то что ЖК имеют схожее химическое строение, они обладают не только разнообразными физическими свойствами, но и значительно отличаются по своим биологическим характеристикам. Основное предназначение желчных кислот хорошо известно — участие в переваривании и абсорбции жиров. Однако их физиологическая роль в организме значительно шире, например, генетически обусловленные нарушения их синтеза, биотрансформации и /или транспорта могут закончиться развитием тяжелой патологии, приводящей к смертельным исходам или быть причиной для трансплантации печени. Следует отметить, что успехи в изучении этиологии и патогенеза целого ряда заболеваний гепатобилиарной системы, в которых была доказана роль нарушенного обмена желчных кислот, дали серьезный толчок к производству лекарственных препаратов, влияющих на различные звенья патологического процесса.

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ЖЕЛЧИ

Желчь представляет собой сложную коллоидную систему, состоящую на 80% из воды, на 6% — из неорганических и на 14% — из органических компонентов. ЖК являются основной составной частью желчи, на их долю приходится около 60% органических соединений желчи.

Помимо желчных кислот, в состав желчи входят и другие липиды (холестерин, фосфолипиды). В небольшом количестве в желчи присутствуют желчные пигменты, белки и микроэлементы. В сухом остатке

желчи на долю холестерина приходится около 4%, фосфолипидов 22%, желчных кислот 67%, пигментов 0,3 – 0,5%, белков 4 – 5%. ЖК, синтезируемые из холестерина в печени, имеют первичное, вторичное и третичное происхождение. Желчные пигменты, являющиеся малорастворимыми веществами, в желчи присутствуют главным образом в виде конъюгатов билирубина со следами порфиринов и неконъюгированного билирубина. У людей желчные пигменты включают преимущественно моно- и преобладающий диглукоронид билирубина. Белки желчи представлены альбуминами, иммуноглобулинами О и М, аполипопротеинами А1, А11, В, С1 и С11, трансферином и а2-макроглобином. Другие белки, которые были идентифицированы в желчи, но не определены количественно, включают эпидермальный фактор роста, инсулин, гаптоглобин, холецистокинин, лизосомальные гидроксилазы и амилазу. Некоторые из этих белков, как известно, связывают холестерин и ЖК и вовлечены в процессы нуклеации / кристаллизации холестерина. Микроэлементы, обнаруженные в желчи, включают натрий, фосфор, калий, кальций, медь, цинк, железо, марганец, молибден, магний и стронций. Желчным кислотам принадлежит ведущая роль в стабилизации физико-коллоидных свойств желчи.

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЖЕЛЧНЫХ КИСЛОТ

В медицинской литературе термины «желчные кислоты» и «соли желчных кислот» используются в качестве синонимов, хотя с учетом их химической структуры название «соли желчных кислот» является более точным.

По химической природе ЖК являются производными холановой кислоты (рис. 1) и имеют сходную

I

№04/2010 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ И КЛИНИЧЕСКАЯ

Рис. 1. Холановая кислота

структуру, отличающую их по количеству и расположению гидроксильных групп.

В желчи человека в основном содержатся холевая (3,7,12-триоксихолановая), деоксихолевая (3,12-диок-сихолановая) и хенодеоксихолевая (3,7-диоксихола-новая) кислоты (все гидроксильные группы имеют а-конфигурацию и поэтому обозначены пунктирной линией) (рис. 2). Кроме того, в желчи человека в небольшом количестве содержатся литохолевая (3а-оксихолановая) кислота, а также аллохолевая и урсодеоксихолевая кислоты, являющиеся стереоизомерами холевой и хенодеоксихолевой кислот.

Желчные кислоты, так же как и лецитины желчи и холестерин, являются амфифильными соединениями. Поэтому на границе раздела двух сред (вода / воздух, вода / липид, вода / углеводород) их гидрофильная часть молекулы будет направлена в водную среду, а липофильная часть молекулы будет обращена в липидную среду. На этом основании их подразделяют на гидрофобные (липофильные) и гидрофильные. К первой группе относятся холевая, деоксихолевая и литохолевая, а ко второй — урсодеоксихолевая (УДХК) и хенодеоксихолевая (ХДХК). Гидрофобные ЖК оказывают важные пищеварительные эффекты (эмульгация жиров, стимуляция панкреатической липазы, образование мицелл с жирными кислотами и др.), стимулируют выход в желчь холестерина и фосфолипидов,

снижают синтез альфа-интерферона гепатоцитами, а также обладают выраженным детергентным свойством. Гидрофильные ЖК также обладают пищеварительными эффектами, но снижают кишечную абсорбцию холестерина, его синтез в гепатоците и поступление в желчь, уменьшают детергентное действие гидрофобных ЖК, стимулируют выработку гепатоцитами альфа-интерферона.

БИОСИНТЕЗ ЖЕЛЧНЫХ КИСЛОТ

Желчные кислоты, синтезируемые из холестерина в печени, являются первичными (рис. 3). Вторичные ЖК образуются из первичных желчных кислот под влиянием кишечных бактерий. Третичные желчные кислоты — результат модификации вторичных ЖК кишечной микрофлорой или гепатоцитами. Суммарное содержание ЖК составляет: хенодеоксихолевая — 35%, холевая — 35%, деоксихолевая — 25%, урсодеоксихолевая — 4%, литохолевая — 1%.

Желчные кислоты являются конечным продуктом метаболизма холестерина в гепатоците. Биосинтез желчных кислот является одним из важных путей выведения холестерина из организма. ЖК образуются в гладком эндоплазматическом ретикулуме гепатоцита (рис. 4) в результате ферментативных превращений с окислением холестерина и укорочением его боковой цепи. Во всех реакциях окисления участвует цитохром Р-450 гладкого эндоплазматического ретикулума гепатоцита. Лимитирующим звеном в синтезе желчных кислот является 7-альфа-гидроксилирование холестерина, катализируемое микросомальным ферментом холестерин-7-альфа-гидроксилазой. Следует отметить, что активность этого фермента регулируется количеством абсорбировавшихся в тонкой кишке желчных кислот.

В печеночной клетке человека синтезируются холевая и хенодеоксихолевая кислоты. Поскольку эти ЖК синтезируются в печеночной клетке, они называются первичными. Соотношение холевой и хенодеоксихолевой кислот составляет 1:1.

Рис. 2. Основные желчные кислоты человека

Первичные ЖК (в печени)

Вторичные

ЖК

(в кишечнике)

Третичные ЖК (в печени)

холестерин

Холевая

кислота

Хенодеоксихолевая

кислота

*

Сульфолитохо-левая кислота

Деоксихолевая Литохолевая 7-кетолитохо –

кислота кислота левая кислота

Урсодеоксихо-левая кислота

Рис. 3. Образование желчных кислот у человека [1]

Суточный дебит первичных желчных кислот по разным данным колеблется от 300 до 1000 мг.

Следует помнить, что хенодеоксихолевая кислота, используемая для растворения желчных камней, подавляет синтез желчных кислот и тем самым может способствовать повышению уровня холестерина в крови.

В физиологических условиях свободные ЖК практически не встречаются и секретируются преимущественно в виде конъюгатов с глицином и таурином. Конъюгаты желчных кислот с аминокислотами являются более полярными соединениями,

чем свободные ЖК, что позволяет им легче секре-тироваться через мембрану гепатоцита. Кроме того, конъюгированные ЖК имеют меньшую величину критической концентрации мицеллообразования. Конъюгирование свободных желчных кислот осуществляется при помощи лизосомального фермента гепатоцита ^ацетилтрансферазы. Реакция протекает в два этапа — при участии АТФ и в присутствии ионов магния. Соотношение глициновых и тауриновых конъюгатов желчных кислот составляет 3 : 1. Физиологическое значение конъюгированных желчных кислот заключается еще и в том, что,

Эндоплазматическая

сеть

Желчная кислота (-) Желчная кислота (-)

Другие транспортеры

Синусоид

Митохондрия

“►МНР

АТФ

-►НВЖК

Гепатоцит

Желчный

каналец

Гепатоцит

Рис.4. Схема поступления желчных кислот из синусоидов в гепатоциты и их секреция в желчные канальцы

№04/2010 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ И КЛИНИЧЕСКАЯ

согласно последним данным, они способны влиять на процессы клеточного обновления. ЖК частично выделяются и в виде других конъюгатов — в соединении с глюкуроновой кислотой и в виде сульфати-рованных форм (при патологии). Сульфатирование и глюкуронирование желчных кислот приводит к уменьшению их токсических свойств и способствует экскреции с фекалиями и мочой. У больных с холестазом часто обнаруживается увеличение концентрации сульфатированных и глюкурони-рованных конъюгатов желчных кислот.

Выведение желчных кислот в желчные капилляры происходит с помощью двух транспортных белков (рис. 4):

• переносчика, обозначаемого как белок устойчивости ко многим лекарствам (multidrug resistance protein — MRP, MDRP), который переносит двухвалентные, глюкуронизированные или сульфа-тированные конъюгаты желчных кислот;

• переносчика, обозначаемого как насос выведения желчных кислот (НВЖК) (bile salt export pump, BSEP), который переносит одновалентные ЖК (например, таурохолевую кислоту).-редуктаза и др.) [3]. Для таких пациентов важен ранний диагноз, так как некоторые из них могут успешно лечиться диетой, дополненной желчными кислотами. При этом достигается двойной эффект: во-первых, замещаются отсутствующие первичные ЖК и, во-вторых, осуществляется регуляция синтеза желчных кислот по принципу обратной связи, в результате чего снижается продукция гепатоцитами токсичных промежуточных метаболитов.

В синтез ЖК могут вмешиваться различные гормоны и экзогенные вещества. Например, инсулин влияет на синтез ряда ферментов, таких как CYP7A1 и CYP27A1 [4; 5], а гормоны щитовидной железы вызывают генную транскрипцию CYP7A1 у крыс [6], хотя влияние гормонов щитовидной железы на регулирование CYP7A1 у людей еще остается спорным [7].

Недавними исследованиями установлено влияние различных препаратов на синтез желчных кислот: фенобарбитала, действующего через ядерный рецептор (CAR) [8], и рифампицина через X рецептор (PXR) [9], которые подавляют транскрипцию CYP7A1. Кроме того, установлено, что активность CYP7A1 подвержена суточным колебаниям [10]

и связана с ядерным рецептором гепатоцита HNF-4a [11]. Синхронно с активностью CYP7A1 изменяются и уровни FGF-19 (фактор роста фибробластов) [12].

ЖЕЛЧНЫЕ КИСЛОТЫ И ЖЕЛЧЕОБРАЗОВАНИЕ

ЖК влияют на процессы желчеобразования. При этом выделяют кислотозависимую и кислотонезависимую фракции желчи. Желчеобразование, зависимое от секреции желчных кислот, связано с количеством в желчных канальцах осмотически активных желчных кислот. Объем образующейся при этом желчи находится в линейной зависимости от концентрации желчных кислот и обусловлен их осмотическим эффектом. Образование желчи, независимое от желчных кислот, связано с осмотическим влиянием других веществ (бикарбонатов, транспортом ионов натрия). Имеется определенная взаимосвязь между этими двумя процессами желчеобразования.

На апикальной мембране холангиоцита в высоких концентрациях был выявлен белок, получивший в иностранной литературе сокращенное название CFTR (Cystic Fibrosis Transmembrane conductance Regulator). CFTR — мембранный белок, обладающий полифункциональностью, в том числе и оказывающий регуляторное влияние на «хлорные каналы» и секрецию бикарбонатов холангиоцитами через Ae2-опосредованный ионообмен Cl-/ HCO3- и Na+ — HCO3- [13; 14]. Желчные кислоты как сигнальные молекулы влияют через эти механизмы на секрецию бикарбонатов.

Потеря белком CFTR способности влиять на функцию «хлорных каналов» приводит к тому, что желчь становится вязкой, развивается гепато-целлюлярный и канальцевый холестаз, который приводит к целой серии патологических реакций: задержке гепатотоксичных желчных кислот, продукции медиаторов воспаления, цитокинов и свободных радикалов, усилению перекисного окисления липидов и повреждению клеточных мембран, поступлению желчи в кровь и ткани, и к уменьшению количества или даже отсутствию желчи в кишечнике.

На процессы холереза оказывают влияние глюкагон и секретин. Механизм действия глюкагона обусловлен его связыванием со специфическими глюкагоновыми рецепторами гепатоцита, а секретина — с рецепторами холангиоцитов. Оба гормона приводят к повышению опосредованной G-белком активности аденилатциклазы и увеличению внутриклеточных уровней цАМФ и активации ц АМФ-зависимых Cl- и HCO3-секреторных механизмов. В результате этого осуществляется секреция бикарбонатов и увеличивается холерез.

Вслед за желчными кислотами выделяются электролиты и вода. Возможны два пути их транспорта: трансклеточный и околоклеточный. Считается, что основным является околоклеточный путь через так называемые «плотные» контакты.

Предполагается, что вода и электролиты из межклеточного пространства через «плотные» контакты проходят в желчные капилляры, а избирательность

экскреции обусловлена наличием отрицательного заряда в месте «плотного» контакта, который является барьером для обратного заброса веществ из желчного капилляра в синусоидальное пространство. ЖК в составе желчи по внутри- и внепе-ченочным протокам попадают в желчный пузырь, где находится основная их часть, которая по мере необходимости поступает в кишечник.

ЭНТЕРОГЕПАТИЧЕСКАЯ ЦИРКУЛЯЦИЯ ЖЕЛЧНЫХ КИСЛОТ

При приеме пищи желчь поступает в кишечник. Основное физиологическое значение желчных кислот заключается в эмульгировании жиров за счет уменьшения поверхностного натяжения, благодаря чему увеличивается площадь для действия липазы. Являясь поверхностно активными веществами, ЖК, в присутствии свободных жирных кислот и моноглицеридов, адсорбируются на поверхности капелек жира и образуют тончайшую пленку, препятствующую слиянию мельчайших капелек жира в более крупные. ЖК ускоряют липолизис и усиливают абсорбцию жирных кислот и моноглицеридов в тонкой кишке, где под воздействием липаз и при участии солей желчных кислот образуется мельчайшая эмульсия в виде липоидно-желчных комплексов. Эти комплексы активно всасываются энтероцита-ми, в цитоплазме которого происходит его распад, при этом жирные кислоты и моноглицериды остаются в энтероците, а ЖК в результате их активного транспорта из клетки поступают обратно в просвет кишки и вновь принимают участие в катаболизме и всасывании жиров. Эта система обеспечивает многократное и эффективное использование ЖК.

Тонкая кишка участвует в поддержании гомеостаза желчных кислот. Установлено, что фактор роста фибробластов-15 (FGF15) — белок, выделяемый энтероцитом, — в печени способен подавлять экспрессию гена, кодирующего холестерин 7а-гидроксилазу (СУР7А1), являющуюся лимитирующим звеном скорости синтеза желчных кислот по классическому пути. Экспрессия FGF15 в тонкой кишке стимулируется желчной кислотой через ядерный рецептор FXR. В эксперименте показано, что у мышей, имеющих дефицит FGF15, увеличиваются активность холестерин 7а-гидроксилазы и фекальная экскреция желчных кислот.

Желчные кислоты влияют на синтез холестерина, при этом скорость синтеза холестерина в тонкой кишке зависит от концентрации желчных кислот в просвете кишечника.

Кроме того, ЖК активизируют панкреатическую липазу, в связи с этим способствуют гидролизу и всасыванию продуктов переваривания, облегчают абсорбцию растворимых в жирах витаминов А, D, Е, К, а также усиливают перистальтику кишечника. При обтурационной желтухе, когда ЖК не поступают в кишечник, или при их потере через наружную фистулу более половины экзогенного жира теряется с калом, то есть не всасывается.

Поскольку процесс желчеобразования непрерывен, за ночной период суток практически весь пул желчных кислот (около 4 г) находится в желчном пузыре. В то же время для нормального пищеварения в течение суток человеку необходимо 20 – 30 г желчных кислот. Это обеспечивается за счет энтероге-патической циркуляции (ЭГЦ) желчных кислот, суть которой заключается в следующем:

ЖК, синтезированные в гепатоците, через систему желчных протоков попадают в двенадцатиперстную кишку, где принимают активное участие в процессах метаболизма и всасывания жиров. Большая часть желчных кислот всасывается преимущественно в дистальных отделах тонкой кишки в кровь и через систему воротной вены вновь доставляются в печень, где реабсорбируются гепатоцитами и вновь выделяются с желчью, заканчивая энтерогепатический кругооборот. В зависимости от характера и количества принятой пищи количество энтерогепатических циклов в течение суток может достигать 5 – 10.

В нормальных условиях 90 – 95% желчных кислот подвергается обратному вса сыванию. Реабсорбция происходит за счет как пассивного, так и активного всасывания в подвздошной кишке, а также пассивного обратного всасывания в толстой кишке. При этом илеоцекальный клапан и скорость перистальтики тонкой кишки являются важными факторами, регулирующими скорость продвижения химуса, что в итоге отражается на реабсорбции желчных кислот энтероцитами и их катаболизме бактериальной микрофлорой.

Активная абсорбция желчных кислот через апикальную мембрану энтероцита осуществляется с помощью ^-зависимого транспортера желчных кислот (АSBT, генный символ SLC10A2) (рис. 5), который переносит два иона натрия вместе с одной молекулой желчной кислоты [15]. Уровень желчных кислот в кишке модулируется секрецией панкреатических ферментов и холе-цистокинина [16].

В последние годы доказана роль ЭГЦ желчных кислот в развитии билиарного литогенеза. При этом особое значение в нарушении ЭГЦ желчных кислот придается кишечной микрофлоре [17]. При ненарушенной ЭГЦ желчных кислот лишь небольшая их часть (около 5 – 10%) теряется с фекалиями, что восполняется новым синтезом.

Таким образом, энтерогепатическая циркуляция желчных кислот имеет важное значение в обеспечении нормальных процессов пищеварения и только сравнительно небольшая потеря желчных кислот с калом восполняется за счет дополнительного их синтеза (примерно 300 – 600 мг).

ЖК, возвращаясь в печень, подавляют новый синтез желчных кислот до необходимого уровня за счет ингибирования фермента холестерин-7-альфа-гидроксилазы.

– передовая статья

№04/2010 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ И КЛИНИЧЕСКАЯ

Рис. 5. Схема обмена липидов и транспортные системы основных компонентов желчи

Повышенные потери желчных кислот компенсируются усиленным синтезом в гепатоците, однако максимальный уровень синтеза не может превышать 5 г в сутки, что может быть недостаточным при выраженном нарушении реабсорбции желчных кислот в кишечнике. При патологии подвздошной кишки или при ее резекции всасывание желчных кислот может резко нарушаться, что определяется по значительному увеличению их количества в кале. Снижение концентрации желчных кислот в просвете кишечника сопровождается нарушением абсорбции жиров. Аналогичные нарушения в энтерогепатической циркуляции желчных кислот происходит и при применении так называемых хо-латных «клешневидных» химических соединений, таких, например, как холестерамин. На энтероге-патическую циркуляцию желчных кислот влияют и невсасывающиеся антациды.

Примерно 10 – 20% желчных кислот минуют илеоцекальный клапан и поступают в толстую кишку, где метаболизируются ферментами анаэробной кишечной микрофлоры. Эти процессы имеют важное значение для полноценной энтерогепатической циркуляции желчных кислот, так как конъюгированные ЖК плохо всасываются слизистой оболочкой кишечника.

Конъюгаты холевой и хенодеоксихолевой кислот частично деконъюгируются (отщепляются аминокислоты таурин и глицин) и дегидроксилируются, в результате чего происходит образование вторичных желчных кислот. Кишечная микрофлора с помощью своих ферментов способна образовать

15 – 20 вторичных желчных кислот. Из триги-дроксилированной холевой кислоты образуется дигидроксилированная деоксихолевая кислота, а из дигидроксилированной хенодеоксихолевой кислоты — моногидроксилированная литохолевая кислота (рис. 3).

Деконъюгация позволяет желчным кислотам повторно входить в энтерогепатическую циркуляцию через портальную систему, откуда они возвращаются в печень и вновь конъюгируются. Антибиотики, подавляя кишечную микрофлору, приводят к угнетению энтерогепатической циркуляции не только желчных кислот, но и других метаболитов, экскре-тируемых печенью и участвующих в энтерогепатической циркуляции, увеличивая их фекальную экскрецию и уменьшая содержание в крови. Например, уровень в крови и время полувыведения эстрогенов, содержащихся в контрацептивных средствах, уменьшаются на фоне приема антибиотиков.

Литохолевая кислота, которая является наиболее токсичной, всасывается медленнее по сравнению с деоксихолевой кислотой. При замедлении пассажа содержимого кишечника количество всосавшейся литохолевой кислоты увеличивается. Биотрансформация желчных кислот, осуществляемая с помощью микробных ферментов, имеет важное значение для организма хозяина, так как позволяет им быть реабсорбированными в толстой кишке, вместо того чтобы быть потерянными с калом. У здорового человека около 90 % фекальных желчных кислот составляют вторичные ЖК.

со

Вторичные ЖК повышают секрецию натрия и воды в толстой кишке и могут принимать участие в развитии холагенной диареи.

Таким образом, эффективность энтерогепати-ческой циркуляции желчных кислот достаточно высока и достигает 90- 95%, а небольшая потеря их с калом легко восполняется здоровой печенью, обеспечивая общий пул желчных кислот на постоянном уровне.

При воспалительных заболеваниях тонкой кишки, особенно при локализации патологического процесса в терминальном отделе или при резекции этого отдела, развивается дефицит желчных кислот. Последствия недостатка желчных кислот приводят к образованию холестериновых камней в желчном пузыре, развитию диареи и стеатореи, нарушению всасывания жирорастворимых витаминов, образованию камней в почках (оксалатов).

Помимо известных механизмов действия желчных кислот [18], последними исследованиями установлено их участие во многих других процессах в организме. ЖК облегчают абсорбцию кальция в кишечнике [19]. Кроме того, они обладают мощным бактерицидным действием, препятствующим избыточному бактериальному росту в тонкой кишке [17; 20]. Прошедшее десятилетие, ознаменовавшееся открытием ядерных рецепторов, таких как “farnesoid X receptor” (FXR) [21 – 23] и совсем недавно мембранного рецептора TGR5 — белка со специфическими свойствами [24; 25], способных взаимодействовать с желчными кислотами, стала очевидной роль последних как сигнальных молекул с важными па-ракринными и эндокринными функциями [26]. Установлено влияние желчных кислот на обмен тиреоидных гормонов: ЖК, поступающие из кишечника, попадая в системный кровоток, повышают термогенез. TGR5, связывающий ЖК, обнаружен в бурой жировой ткани. В преадипоцитах ЖК могут не только изменять метаболизм, но и способствовать их дифференцировке в зрелые жировые клетки. Было показано, что литохолевая и таурохолевая кислоты являются наиболее мощными активаторами дейодиназы-2 в бурой жировой ткани — фермента, локализующегося в эндоплазматическом ретикулу-ме около ядра и ответственного за превращение Т4 в более активный Т3.

Независимо от влияния желчных кислот на собственный синтез в печени и ЭГЦ они включаются в триггерный механизм адаптационной реакции на холестаз и другие повреждения печени [27 – 29]. Наконец установлена их роль в контроле общего энергиясвязанного метаболизма, включая метаболизм глюкозы в печени [30].

ВСАСЫВАНИЕ ЖЕЛЧНЫХ КИСЛОТ И ВНУТРИКЛЕТОЧНЫЙ ТРАНСПОРТ

За счет активного (с помощью Na-зависимого транспортера желчных кислот SLC10A2) и пассивного всасывания в кишечнике большинство желчных кислот попадают в систему воротной вены и поступают

в печень, где практически полностью (99%) абсорбируются гепатоцитами. Только ничтожно малое количество желчных кислот (1%) попадает в периферическую кровь.

При патологии печени, когда снижается способность гепатоцита абсорбировать ЖК, последние в повышенных концентрациях могут циркулировать в крови. В связи с этим определение концентрации желчных кислот имеет большое значение, так как может быть ранним и специфическим маркером, свидетельствующим о заболевании печени.

Поступление желчных кислот из системы воротной вены происходит за счет натрийза-висимой и натрийнезависимой транспортной системы, расположенной на синусоидальной (базолатеральной) мембране гепатоцита (рис. 4). Высокая специфичность транспортных систем обеспечивает активное «перекачивание» желчных кислот из синусоида в гепатоцит и обуславливает их низкий уровень в оттекающей из печени крови и плазме в целом, который составляет обычно ниже 10 ммол/л у здоровых людей [31]. Количество экстрагированных желчных кислот при первом их проходе составляет 50 – 90% в зависимости от строения желчной кислоты [32].

Конъюгированные ЖК проникают в гепатоцит при участии Na-зависимого трансмембранного котранспортера (NTCP — Na-Taurocholate Cotransporting Protein, таурохолатный транспортный белок — SLC10A1), а неконъюгирован-ные — преимущественно при участии транспортера органических анионов (OATP — Organic Anion Transport Protein, белки-транспортеры органических анионов SLC21A) (рис. 5). Эти транспортеры позволяют продвигать ЖК из крови в гепатоцит против высокого градиента концентрации и электрического потенциала.

В гепатоците ЖК связываются с цитозольным связывающим белком и в течение 1 – 2 минут доставляются к апикальной мембране. Внутриклеточное перемещение вновь синтезированных и поглощенных гепатоцитами желчных кислот, как отмечено выше, осуществляется с помощью двух транспортных систем. В просвет желчного капилляра ЖК секретируются при участии АТФ-зависимого механизма, транспортера-насоса выведения желчных кислот (НВЖК, BSEP) (рис.—————————————————-

передовая статья

№04/2010 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ И КЛИНИЧЕСКАЯ

Важно, что работа транспортеров основных компонентов желчи регулируется по принципу отрицательной обратной связи и при повышении концентрации желчных кислот в протоках их экскреция из гепатоцита замедляется или прекращается.

Желчные кислоты как амфифильные соединения в водной среде не могут существовать в моно-молекулярной форме и образуют мицеллярные или ламеллярные структуры. Включение молекул липидов в мицеллы желчных кислот и образование смешанных мицелл — основная форма взаимодействия желчных кислот и липидов в желчи. При образовании смешанных мицелл нерастворимые в воде гидрофобные части молекул включаются во внутреннюю гидрофобную полость мицеллы. Путем образования смешанных мицелл желчные кислоты совместно с лецитином обеспечивают солюбилизацию холестерина. Смесь желчных кислот, лецитина и холестерина при определенных соотношениях молекул способна образовывать ламеллярные жидкокристаллические структуры. Пропорция смешанных мицелл и везикул желчи зависит от концентрации и состава желчных кислот.

Вслед за желчными кислотами выделяются вода и электролиты. При этом, как было указано выше, ЖК влияют на кислотозависимую фракцию желчи.

ЖЕЛЧНЫЕ КИСЛОТЫ КАК ДЕТЕРГЕНТЫ

Вследствие амфифильных особенностей ЖК могут вести себя как детергенты, которые во многих случаях являются причиной повреждения при накоплении их в печени и других органах [33]. При холе-стазе, известном как PFIC тип 3 (Progressive familial intrahepatic cholestasis, прогрессирующий семейный внутрипеченочный холестаз, ПСВПХ), вследствие дефекта в MDR3 (генный символ ABCB4) нарушается транслокация фосфолипидов, главным образом фосфатидилхолина, с внутреннего на внешний листок каналикулярной мембраны [34]. Дефицит в желчи фосфатидилхолина, обладающего буферными свойствами и являющегося «компаньоном» желчных кислот, приводит к разрушению желчными кислотами апикальных мембран гепатоцитов и эпителия желчных протоков и, как следствие, к повышению в крови уровня ГГТП. Как правило, при ПСВПХ в течение нескольких лет (в среднем 5 лет) происходит формирование цирроза печени.

Повышенные внутриклеточные концентрации желчных кислот, аналогичные при холестазе, были связаны с оксидативным стрессом [35] и апоптозом и отмечались как во взрослой, так и в эмбриональной печени [36]. ЖК могут вызвать апоптоз двумя путями: прямой активацией Fas-рецепторов [37] и через окислительное повреждение, которое вызывает дисфункцию митохондрий и в итоге апоптоз [38; 39].

Наконец существует зависимость между желчными кислотами и клеточной пролиферацией. Некоторые разновидности желчных кислот

модулируют синтез ДНК во время регенерации печени после частичной гепатэктомии у грызунов [40; 41], и заживление зависит от желчной кислоты, сигнализирующей через ядерный рецептор FXR [42]. Имеются сообщения о тератогенном [43] и канцерогенном [44] эффекте гидрофобных желчных кислот — раке толстой кишки, пищевода и даже вне желудочно-кишечного тракта [45; 46]. Кроме того, недавние исследования показали, что у мышей, имеющих дефицит FXR, спонтанно развиваются опухоли печени [47; 48].

Многочисленные исследования подтверждают, что при дуодено-гастральном и гастроэзофагеальном рефлюксах рефлюктат, содержащий гидрофобные желчные кислоты, оказывает повреждающее действие на слизистую оболочку желудка и пищевода, в то время как УДХК, обладающая гидрофильными свойствами, — цитопротективный эффект [49].

Обобщая результаты последних исследований, в том числе на молекулярном уровне, можно заключить, что наши представления о функциональной роли желчных кислот в организме человека существенно расширились. В обобщенном виде их можно представить следующим образом.

ФУНКЦИИ ЖЕЛЧНЫХ КИСЛОТ В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА

Общее влияние в организме

Элиминация холестерина из организма Печень Гепатоцит

• способствуют транспорту фосфолипидов

• индукция секреции липидов желчи

• способствуют митозу во время регенерации печени

• по типу отрицательной обратной связи влияют на собственный синтез путем активации FXR (желчные кислоты — естественные лиганты для FXR), ингибирующего транксрипцию гена, ответственного за синтез холестерин-7альфа-гидроксилазы (СУР7А1), и тем самым оказывают супрессивное влияние на биосинтез желчных кислот в гепатоците

Эндотелиальные клетки

• регулирование печеночного кровотока через активацию мембранного рецептора TGR5

Билиарный тракт Просвет желчных протоков

• солюбилизация и транспорт холестерина и органических анионов

• солюбилизация и транспорт катионов тяжелых металлов

Холангиоциты

• стимуляция секреции бикарбонатов через CFTR и АЕ2

• способствуют пролиферации при билиарной обструкции

Полость желчного пузыря

• солюбилизация липидов и катионов тяжелых металлов

CD

Эпителий желчного пузыря

• модуляция секреции цАМФ через G-рецептор, в результате чего повышается активность адени-латциклазы и увеличиваются внутриклеточные уровни цАМФ, что сопровождается увеличением секреции бикарбонатов

• способствует секреции муцина Тонкая кишка

Просвет кишки

• мицеллярная солюбилизация липидов

• активируют липазу

• антибактериальные эффекты

• денатурация белков пищи, приводящая к ускоренному протеолизу

Энтероцит подвздошной кишки

• регуляция экспрессии генов через активацию ядерных рецепторов

• участие в гомеостазе желчных кислот через выделение энтероцитом FGF15 белка, регулирующего биосинтез желчных кислот в печени

Эпителий подвздошной кишки

• секреция антимикробных факторов (через активацию FXR)

Толстая кишка Эпителий толстой кишки

• способствуют абсорбции жидкости при низких концентрациях желчи

• индуцируют секрецию жидкости в просвет кишки при высоких концентрациях желчи

Мышечный слой толстой кишки

• способствуют дефекации, увеличивая пропуль-сивную моторику

Бурая жировая ткань Адипоциты

• влияют на термогенез через TGR5.

Таким образом, накопленные данные, свидетельствующие о влиянии ЖК на различные звенья патологических процессов в организме человека, позволили сформировать показания к применению желчных кислот в клинике. Хенодеоксихолевая кислота была первой, которая использовалась для растворения желчных камней. Однако последующие наблюдения показали, что она оказывает ряд существенных побочных эффектов, значительно ограничивающих применение ее с лечебными целями. В связи с этим в настоящее время при гепатобилиарной патологии в основном применяется УДХК.

ПРИМЕНЕНИЕ УРСОДЕОКСИХОЛЕВОЙ КИСЛОТЫ В КЛИНИЧЕСКОЙ ПРАКТИКЕ

Основные эффекты УДХК, изученные за более чем столетнюю историю, дали обоснование для ее применения в клинической практике (рис. 6).

В настоящее время накоплено огромное количество фактов, свидетельствующих о положительном эффекте урсотерапии при различных заболеваниях, касающихся в основном патологии печени. В последние годы особый интерес клиницистов привлекает так называемая холестеринассоциированная

патология билиарного тракта. Это обусловлено несколькими причинами:

• широкой распространенностью патологии;

• возможностью диагностики патологии в амбулаторных условиях;

• хорошим клиническим эффектом от ур-сотерапии;

• эффективностью вторичной профилактики в связи с возможностью качественного динамического наблюдения после лечения.

Основная причина формирования холе-стеринассоциированной патологии — перенасыщение желчи холестерином в результате дефицита желчных кислот. В настоящее время к холестериассоциированной патологии билиарного тракта принято относить три патологических состояния, в основе развития которых лежит нарушение обмена холестерина: билиарный сладж, холецистолитиаз и холестероз желчного пузыря. При холестеринассоциированной патологии при правильно выбранных показаниях заместительная урсотерапия оказывает положительный эффект и у значительной части пациентов позволяет избежать оперативного вмешательства. Показания к урсотерапии основываются на данных клинического обследования, результатов биохимического исследования крови и данных УЗИ. Клинические формы патологии, при которых показана урсотерапия: билиарный сладж (все варианты), холецистолитиаз (в соответствии с разработанными критериями отбора), холестероз желчного пузыря (полипозная и полипозно-сетчатая форма, в том числе и в сочетании с холецистолитиазом) [50; 51].

На протяжении нескольких десятилетий в литературе обсуждаются причины формирования

К ч

.0

I-

га

I-

и

Б

га

о

о

4

ш

а

ш

с

Рис. 6. Основные эффекты УДХК

№04/2010 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ И КЛИНИЧЕСКАЯ

холестеринассоциированной патологии билиарного тракта и ее связи с дислипидемией. По нашим данным, примерно у каждого второго больного холестеринас-социированная патология протекает на фоне гипер-холестеринемии. Одним из множества различных эффектов УДХК является ее способность снижать уровень холестерина в крови. Последнее исследование, проведенное в нашей клинике, показало, что на фоне урсотерапии (Урсосан фирмы PRO.MED.CS Praha, в дозе 10 мг/кг массы тела) происходит существенное снижение уровня холестерина, вплоть до нормальных показателей, растворение холестериновых камней и элиминация билиарного сладжа [51].

На основании проведенных нами исследований можно заключить, что сроки лечения и клиническая эффективность Урсосана при холестеринассоцииро-ванной патологии билиарного тракта зависят от вида патологии и длительности лечения. Наличие гипер-холестеринемии при холестеринассоциированной патологии билиарного тракта является фактором, снижающим эффективность урсотерапии. Мы полагаем, что для повышения эффективности урсоте-рапии при холестеринассоциированной патологии билиарного тракта необходимы дальнейшие исследования, в первую очередь возможности применения более высоких доз УДХК, а возможно, и в сочетании с другими липидкорригирующими препаратами.

ЛИТЕРАТУРА

1. Лейшнер У. Практическое руководство по заболеваниям желчных путей. — М.: ГЭОТАР-Мед, 2001. — 264 с.

2. BoveK. E., Heubi J. E., Balistreri W. F. et al. Bile acid synthetic defects and liver disease: a comprehensive review // Pediatr. Dev. Pathol. —

2004. — Vol. 7. — P. 315 – 334.

3. Fischler B., Bodin K., Stjernman H. et al. Cholestatic liver disease in adults may be due to an inherited defect in bile acid biosynthesis // J. Intern. Med. — 2007. — Vol. 262. — P. 254 – 262.

4. Twisk J., HoekmanM. F., LehmannE. M. et al. Insulin suppresses bile acid synthesis in cultured rat hepatocytes by down-regulation of cholesterol 7 alpha-hydroxylase and sterol 27-hydroxylase gene transcription // Hepatology. — 1995. — Vol. 21. — P. 501 – 510.

5. Li T., Kong X., Owsley E. et al. Insulin regulation of cholesterol 7alpha-hydroxylase expression in human hepatocytes: roles of forkhead box O1 and sterolregulatory element-binding protein 1c // J. Biol. Chem. — 2006. — Vol. 281. — P. 28745 – 28754.

6. Ness G. C., Lopez D. Transcriptional regulation of rat hepatic low-density lipoprotein receptor and cholesterol 7 alpha hydroxylase by thyroid

hormone // Arch. Biochem. Biophys. — 1995. — Vol. 323. — P. 404 – 408.

7. Sauter G., Weiss M., Hoermann R. Cholesterol 7 alphahydroxylase activity in hypothyroidism and hyperthyroidism in humans // Horm. Metab. Res. — 1997. — Vol. 29. — P. 176 – 179.

8. Miao J., Fang S., Bae Y. et al. Functional inhibitory cross-talk between constitutive androstane receptor and hepatic nuclear factor-4 in hepatic lipid/glucose metabolism is mediated by competition for binding to the DR1 motif and to the common coactivators, GRIP-1 and PGC-1alpha // J. Biol. Chem. — 2006. — Vol. 281. — P. 14537 – 14546.

9. Li T., ChiangJ. Y. Mechanism of rifampicin and pregnane X receptor inhibition of human cholesterol 7 alphahydroxylase gene transcription // Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. — 2005. — Vol. 288. — G74-84.

10. Chiang J. Y., Miller W. F., Lin G. M. Regulation of cholesterol 7 alphahydroxylase in the liver. Purification of cholesterol 7 alpha-hydroxylase and the immunochemical evidence for the induction of cholesterol 7 alpha-hydroxylase by cholestyramine and circadian rhythm // J. Biol. Chem. — 1990. — Vol. 265. — P. 3889 – 3897.

11. Inoue Y., Yu A. M., Yim S. H. et al. Regulation of bile acid biosynthesis by hepatocyte nuclear factor 4alpha // J. Lipid Res. — 2006. — Vol.

47. — P. 215 – 227.

12. Lundasen T., Galman C., Angelin B. et al. Circulating intestinal fibroblast growth factor 19 has a pronounced diurnal variation and modulates hepatic bile acid synthesis in man // J. Intern. Med. — 2006. — Vol. 260. — P. 530 – 536.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Исследования, проведенные в последние три десятилетия, убедительно показали, что роль желчных кислот не ограничивается их участием только в процессах пищеварения. Очевидна их роль в различных патологических процессах как в качестве этиологического фактора, так и медиаторов отдельных звеньев патогенеза. Однако, исходя из физико-химических и биологических особенностей желчных кислот, можно предполагать, что перечень участия их в патологических процессах далеко не полный и по мере накопления научных фактов будет дополняться. Эти факты позволят расширять показания к их применению в клинической практике как в виде самостоятельных лекарственных средств, так и в сочетании с другими препаратами, действующими на клеточном уровне или проявляющими свои эффекты на молекулярном уровне, через рецепторопос-редованные механизмы клеток. Нет сомнения, что по мере углубления знаний о физиологической роли желчных кислот в организме человека появятся новые концепции, объясняющие неясные еще до сегодняшнего дня причины возникновения и формирования целого ряда патологических процессов [52].

13. Uriarte I., Banales J. M., SaezE. et al. Bicarbonate secretion of mouse cholangiocytes involves Na (+) — HCO (3) ( — ) cotransport in addition

to Na (+) — independent Cl ( — )/HcO (3) ( — ) exchange // Hepatology. — 2009. — Oct 23. [Epub ahead of print].

14. Banales J.M., Prieto J., Medina J. F. Cholangiocyte anion exchange and biliary bicarbonate excretion World J Gastroenterol. 2006. — Vol.

12, № 22. — P. 3496 – 3511.

15. Craddock A.L., Love M. W., Daniel R. W. et al. Expression and transport properties of the human ileal and renal sodium-dependent bile acid transporter // Am. J. Physiol. — 1998. — Vol. 274. — G157-169.

16. Koop I., Schindler M., Bosshammer A. et al. Physiological control of cholecystokinin release and pancreatic enzyme secretion by intraduodenal bile acids // Gut. — 1996. — Vol. 39. — P. 661 – 667.

17. Ильченко А. А., Мечетина Т. А. Синдром избыточного бактериального роста в тонкой кишке этиология, патогенез, клинические проявления // Эксперим. и клин. гастроэнтерол. — 2009. — № 5. — С. 99 – 109.

18. Буеверов А. О. Возможности клинического применения

урсодезоксихолевой кислоты // Consilium Medicum. — 2005. — Т.

07, № 6/с. — С. 44 – 46.

19. Sanyal A. J., Hirsch J. I., MooreE. W. Premicellar taurocholate enhances calcium uptake from all regions of rat small. Intestine // Gastroenterology. — 1994. — Vol. 106. — P. 866 – 874.

20. Begley M., Gahan C. G., Hill C. The interaction between bacteria and bile // FEMS Microbiol. Rev. — 2005. — Vol. 29. — P. 625 – 651.

21. Makishima M., Okamoto A. Y., Repa J.J. et al. Identification of a nuclear receptor for bile acids // Science. — 1999. — Vol. 284. — P. 1362 – 1365.

22. Parks D.J., Blanchard S. G., Bledsoe R.K. et al. Bile acids: natural ligands for an orphan nuclear receptor // Science. — 1999. — Vol. 284. — P. 1365 – 1368.

23. Wang H., Chen J., Hollister K. et al. Endogenous bile acids are ligands for the nuclear receptor FXR/BAR // Mol. Cell. — 1999. — Vol. 3. — P. 543 – 553.

24. Maruyama T, Miyamoto Y, Nakamura T. et al. Identification of membrane-type receptor for bile acids (M-BAR) // Biochem. Biophys. Res. Commun. — 2002. — Vol. 298. — P. 714 – 719.

25. Kawamata Y., Fujii R., Hosoya M. et al. A G protein-coupled receptor responsive to bile acids // J. Biol. Chem. — 2003. — Vol. 278. — P. 9435 – 9440.

26. Houten S. M., Watanabe M., Auwerx J. Endocrine functions of bile acids // EMBO J. — 2006. — Vol. 25. — P. 1419 – 1425.

27. Chiang J. Y. Bile acid regulation of gene expression: roles of nuclear hormone receptors // Endocr. Rev. — 2002. — Vol. 23. — P. 443 – 463.

28. Eloranta J. J., Meier P. J., Kullak-Ublick G.A. Coordinate transcriptional regulation of transport and metabolism // Methods Enzymol. —

2005. — Vol. 400. — P. 511 – 530.

29. Geier A., Wagner M., Dietrich C. G. et al. Principles of hepatic organic anion transporter regulation during cholestasis, inflammation and liver

regeneration // Biochem. Biophys. Acta. — 2007. — Vol. 1773. — P. 283 – 308.

30. Ma K., Saha P. K., Chan L. et al. Farnesoid X receptor is essential for normal glucose homeostasis // J. Clin. Invest. — 2006. — Vol. 116. — P. 1102 – 1109.

31. El-MirM. Y., Badia M. D., Luengo N. et al. Increased levels of typically fetal bile acid species in patients with hepatocellular carcinoma // Clin. Sci. (London). — 2001. — Vol. 100. — P. 499 – 508.

32. Hofmann A. F. Bile acids // The Liver: Biology and Pathobiology/Arias I.M., Jakoby W.B., Popper H. et al. (eds.). — New York: Raven Press, Ldt., 1988. — P. 553 – 572.

33. Attili A. F., Angelico M., Cantafora A. et al. Bile acid-induced liver toxicity: relation to the hydrophobichydrophilic balance of bile acids // Med. Hypotheses. — 1986. — Vol. 19. — P. 57 – 69.

34. Deleuze J. F., Jacquemin E., Dubuisson C. et al. Defect of multidrug-resistance 3 gene expression in a subtype of progressive familial intra-hepatic cholestasis // Hepatology. — 1996. — Vol. 23. — P. 904 – 908.

35. Sokol R. J., DevereauxM., Khandwala R. et al. Evidence for involvement of oxygen free radicals in bile acid toxicity to isolated rat hepatocytes // Hepatology. — 1993. — Vol. 17. — P. 869 – 881.

36. Perez M. J., Macias R. I., Duran C. et al. Oxidative stress and apoptosis in fetal rat liver induced by maternal cholestasis. Protective effect of ursodeoxycholic acid // J. Hepatol. — 2005. — Vol.

43. — P. 324 – 332.

37. Faubion W. A., Guicciardi M.E., Miyoshi H. et al. Toxic bile salts induce rodent hepatocyte apoptosis via direct activation of Fas // J. Clin. Invest. — 1999. — Vol. 103. — P. 137 – 145.

38. Rodrigues C. M., Fan G., Wong P. Y. et al. Ursodeoxycholic acid may inhibit deoxycholic acid-induced apoptosis by modulating mitochondrial transmembrane potential and reactive oxygen species production // Mol. Med. — 1998. — Vol. 4. — P. 165 – 178.

39. Yerushalmi B., Dahl R., Devereaux M. W. et al. Bile acid-induced rat hepatocyte apoptosis is inhibited by antioxidants and blockers of the mitochondrial permeability transition // Hepatology. — 2001. — Vol.

33. — P. 616 – 626.

40. Marin J. J., Barbero E. R., Herrera M. C. et al. Bile acid-induced modifications in DNA synthesis by the regenerating perfused rat liver // Hepatology. — 1993. — Vol. 18. — P. 1182 – 1192.

41. Monte J. M., Barbero E. R., Villanueva G. R. et al. Role of rate-limiting enzymes of nucleotide metabolism in taurocholate-induced DNA synthesis inhibition // J. Hepatol. — 1996. — Vol.

25. — P. 191 – 199.

42. Huang W., Ma K., Zhang J. et al. Nuclear receptor-dependent bile acid signaling is required for normal liver regeneration //

Science. — 2006. — Vol. 312. — P. 233 – 236.

43. Zimber A., Zusman I., Bentor R. et al. Effects of lithocholic acid exposure throughout pregnancy on late prenatal and early postnatal development in rats // Teratology. — 1991. — Vol. 43. — P. 355 – 361.

44. Debruyne P. R., BruyneelE.A., LiX. et al. The role of bile acids in carcinogenesis // Mutat. Res. — 2001. — Vol. 480 – 481. — P.

359 – 369.

45. Costarelli V, Sanders T.A. Plasma deoxycholic acid concentration is elevated in postmenopausal women with newly diagnosed breast cancer // Eur. J. Clin. Nutr. — 2002. — Vol.

56. — P. 925 – 927.

46. Raju U., LevitzM., JavittN. B. Bile acids in human breast cyst fluid: the identification of lithocholic acid // J. Clin. Endocrinol.

Metab. — 1990. — Vol. 70. — P. 1030 – 1034.

47. Kim I, Morimura K., Shah Y. et al. Spontaneous hepato-carcinogenesis in farnesoid X receptornull mice // Carcinogenesis. — 2007. — Vol. 28. — P. 940 – 946.

48. Yang F., Huang X., Yi T. et al. Spontaneous development of liver tumors in the absence of the bile acid receptor farnesoid X receptor // Cancer Res. — 2007. — Vol. 67. — P. 863 – 867.

49. Ильченко А. А., Богатырева О. Е., Шибаева Л. О. и др. Урсодезок-сихолевая кислота. Клинические и морфологические исследования у больных желчнокаменной болезнью, сочетающейся с эрозивноязвенными поражениями гастродуоденальной зоны // Южно-Рос. мед. журн. — 2002. — № 1. — С. 43.

50. Ильченко А. А, Делюкина О. В. Клинические аспекты билиарного сладжа // Consilium Medicum. — 2007. — Т. 9, № 7. — С. 13 – 17.

51. Ильченко А. А, Дрожжина Ю. В. Влияние урсодеоксихолевой кислоты на показатели липидного обмена при желчнокаменной болезни и холестерозе желчного пузыря // Эксперим. и клин. га-ст роэнтерол. — 2007. — № 5. — C. 29 – 34.

52. Marin J. Bile acids: Chemistry, physiology, and pathophysiology // World J. Gastroenterol. — 2009. — Vol. 15, № 7. — P. 804 – 816.

J

I-

Ю

I-

u

6

ID

U

О

<

Ш

a

и

с

ферменты, химический состав и его изменение

Для чего нужна желчь?

Чтобы понять всю важность этой жидкости для человека, стоит ознакомиться со списком ее функций:

  1. Выступает в качестве стимулятора секреции поджелудочной железы и желудочной слизи, но в приоритете – функция печени.
  2. Желчь – это катализатор, который производит активацию множества ферментов (в основном это касается липазы кишечного или поджелудочного сока).
  3. Отвечает за продуктивное всасывание в кишечник нерастворимых в воде жирных кислот, каротина, витаминов D, E, K, холестерина.
  4. Производит перемену желудочного пищеварения на кишечное и ограничивает влияние пепсина.
  5. Запускает моторную функцию кишечника, в том числе работу кишечных ворсинок, вследствие чего питательные вещества всасываются быстрее.
  6. Благодаря составу желчи при нормальной физиологии бактерии не размножаются в кишечнике, предупреждаются гнилостные процессы.
  7. Оказывает раздражающее действие на нервные окончания сосудов, вносит изменения в возбудимость нервной системы.
  8. Принимает важное участие в обмене веществ.

Физические и химические свойства

Человеческая желчь по цвету насыщенно желтая, переходит в зеленовато-коричневый из-за процесса разложения красящих веществ. По консистенции она вязкая, в зависимости от того, как долго находилась в желчном пузыре. По вкусу желчь сильно горькая, пахнет своеобразно и обладает щелочной реакцией.

Удельный вес – примерно 1005, но допустимо, что он может подняться до 1030 после долгого пребывания в желчном пузыре. Что касается химических свойств, pH желчи – 7,3-8,0, относительная плотность – 1,026-1,048.

Если желудок пустой (например, после многократной рвоты), цвет желчи может быть темно-зеленым. Оттенок часто сравнивают со свежескошенной травой.

Желчные пигменты

Желчные пигменты — такие вещества, которые входят в состав желчи. Их цвет меняется от желтого и прозрачного до зелено-синего. Процесс окисления в печени и других органах, распад гемоглобина – это то, из-за чего образуются пигменты. Их всего 11, но они подразделяются на 4 группы в зависимости от цвета, родительской структуры и прочих параметров.

В норме желчные пигменты, поступившие в кишечник из печени, выводятся с калом из организма в форме восстановленного билирубина. Они имеют свойства кислот, дают металлы и соли. Из-за этого образуются желчные камни.

Большое значение имеет уровень содержания пигментов в моче, крови и коже, когда подозревается наличие желтухи. Такая связь объясняется тем, что из-за нарушения метаболизма гемоглобина и пигментов билирубин накапливается, из-за чего покровы окрашиваются в желтый цвет.


Врач может назначить анализы кала, крови или мочи. Если наблюдается повышенное содержание пигментов в моче, это говорит об излишних физических нагрузках, голодании, патологии, связанной с гемолизом эритроцитов. В кале содержится много пигментов при менструации, а мало – при нарушении проходимости протоков желчи.

Состав желчи

Интересно, что собой представляет эта жидкость, какие компоненты в нее входят. Итак, состав желчи человека – 98% воды и 2% сухого остатка. Туда входят такие вещества, как билирубин, жирные кислоты, холестерин, мочевина, муцин, лецитин, витамины A, B, C, ферменты желчи – фосфатаза, амилаза, протеаза, оксидаза, аминокислоты и глюкокортикоиды, неорганические вещества.

Если разбирать химический состав – это преимущественное желчные кислоты. Они производятся из холестерина. При взаимодействии с таурином и глицином образуются соли гликохолевой и таурохолевой кислот. Холестерин выходит из организма в виде желчных кислот, а нерасщепленный не растворим в воде, из-за чего он вырабатывается клетками печени в форме фосфолипидных пузырьков.

Важно знать не только состав, но и свойства желчи:

  1. Эмульгирование жиров. Это означает, что ферменты, содержащиеся в желчи, способны расщеплять жиры, благодаря чему они попадают из тонкого кишечника в кровь.
  2. Растворение продуктов липидного гидролиза.
  3. Регулирующее свойство. Жидкость отвечает еще и за моторику – способность кишечника проталкивает еду дальше.

В норме у человека за сутки выделяется примерно от 500 мл до 1,2 л желчи. В случае патологии эти показатели могут меняться.

Регуляция секреции и выделение желчи

Процесс секреции беспрерывен, но его интенсивность увеличивается из-за воздействия желчных кислот, секретина и некоторых других гормонов. Всасывание примерно 94% желчных кислот производится в верхнем отделе тонкой кишки. До того момента, как они удаляются из организма, циркуляция молекулы может произойти около 18-20 раз.

Вывод следующий – чем больше количество выделяемой желчи, тем больше жирных кислот всасывается. Затем они снова поступают через кровь в печень, стимулируя образование следующих порций желчи.

Выделение желчи происходит в двенадцатиперстную кишку. Зависит этот процесс от тонуса гладких мышц желчных путей, стенки желчного пузыря и работы мышц сфинктера. То, как двигается желчь в двенадцатиперстную кишку из печени – следствие разного давления в начале системы желчевыделения, протоках и двенадцатиперстной кишке. Оно возникает в результате секреторной активности гепатоцитов.

Через полчаса после еды не полностью переваренная пища поступает из желудка в двенадцатиперстную кишку. Жирные продукты стимулируют сокращение желчного пузыря из-за воздействия холецистокинина. Другим поводом для этого служат нервные импульсы, идущие от блуждающего нерва и энтеральной системы. Также желчеотделение усиливается из-за секретина, который оказывает стимуляцию секреции поджелудочной железы.

Ослабленный клапан, прием каких-либо лекарственных препаратов или алкоголя, воздействие мышечных сокращений и спазмы двенадцатиперстной кишки – это список возможных причин, по которым желчь может попасть в желудок.

Если холестерин спрессовывается с билирубином или кальцием, образуются камни. Такое состояние лечится только хирургическим путем. В редких случаях конкременты удается растворить с помощью лекарственных средств.

Метаболические функции печени

Этот уникальный орган можно сравнить с лабораторией, в которой никогда не прекращается работа. Печень влияет на обмен жиров, белков и углеводов. Благодаря скорости метаболизма в печени распределяется энергия между всеми органами.

Ее роль в углеводном обмене можно описать несколькими пунктами:

  1. Превращение фруктозы в глюкозу.
  2. Депонирование большого объема гликогена.
  3. Глюконеогенез.
  4. Образование устойчивости к глюкозе благодаря хрому и глютатиону.
  5. Процесс формирования остальных химических соединений. Их образование происходит на промежуточных этапах метаболизма углеводов.
  6. Мочевинообразование.

Правильная работа печени – очень важный фактор для сохранения нормальной концентрации глюкозы в крови. Если ее не хватает организму, железа начинает использовать запасы гликогена.

Глюконеогенез возникает в той ситуации, когда случается явное снижение концентрации глюкозы в крови человека. В этом случае образование глюкозы происходит из аминокислот и глицерола, которые основываются на триглицеридах.

Метаболизм в печени играет роль в обмене жиров. Такие реакции случаются практически во всех тканях, но имеются такие, которые касаются только печени.

Относительно обмена веществ печень отвечает за выработку:

  • Жиров и углеводов из тех белков, которые впоследствии переходят в жировую ткань.
  • Холистерола, фосфолипидов и большей части липопротеинов, которые принимают участие в образовании клеточных мембран и прочих важных веществ.
  • Окислительных реакций жирных кислот, которые отвечают за поставку энергии.

Печень имеет прямое отношение к работе щитовидной железы из-за того, что отвечает за превращение тироксина в трийодтиронин. Если нарушается метаболическая функция печени, это грозит гипотиреозом. Также в железе производится выработка таких гормонов, как адреналин, инсулин, эстроген.

Каждый день метаболическая функция печени подвергается мощной атаке из-за воздействия вирусов, вредных веществ, лекарственных препаратов. Если снижается способность железы к обмену веществ, это говорит о недостатке правильного питания, жирных кислот, витаминов, микроэлементов. Появление хронических патологий в печени значительно ухудшает ее метаболическую функцию.

В том случае, когда специалист обнаруживает отклонения, он может назначить средство, которое нормализует состав желчи. Чтобы провести диагностику, используется фракционное дуоденальное зондирование. В результате нехватки полезных элементов может развиться стеаторея.

Это состояние, при котором еда перемещается через тонкую кишку и нарушает микрофлору кишечника. Кал становится белым или просто светлым, более жирным. В этом случае необходимо скорейшее обращение к специалисту.

Современные способы лечения настолько безопасны для организма, что могут использоваться абсолютно спокойно. Важно соблюдать все рекомендации врача. Теперь становится понятен не только состав желчи, но и ее роль в пищеварении.

Автор: Ирина Левченко, врач,
специально для Zhkt.ru

Полезное видео о работе желчного пузыря

Роль печени в пищеварении. Состав и свойства желчи. Регуляция образования желчи и выделения ее в двенадцатиперстную кишку.

ФУНКЦИИ ПЕЧЕНИ

Анатомическое положение печени на пути крови, несущей питательные и иные вещества от пищеварительного тракта, особенности строения, кровоснабжения, лимфообращения, специфика функций гепатоцитов определяют функции этого органа. Выше описана желчеотделительная функция печени, но она не единственная.

Важна барьерная функция, состоящая в обезвреживании токсичных соединений, поступивших с пищей либо образовавшихся в кишечнике за счет деятельности его микрофлоры, лекарств, всосавшихся в кровь. Химические вещества обезвреживаются путем их ферментативного окисления, восстановления, метилирования, ацетилирования, гидролиза (1-я фаза) и последующей конъюгации с рядом веществ — глюкуроновой, серной и уксусной кислотами, глицином, таурином и др. (2-я фаза). Не все вещества обезвреживаются в 2 фазы. В одну из них или без изменений выводятся в составе желчи и мочи растворимые конъюгаты. Инактивация токсичного аммиака происходит за счет образования мочевины и креатинина. Микроорганизмы обезвреживаются в основном путем фагоцитоза и лизиса.

Печень принимает участие в инактивации ряда гормонов (глюкокортикоиды, альдостерон, андрогены, эстрогены, инсулин, глюкагон, ряд гаст-роинтестинальных гормонов) и биогенных аминов (гистамин, серотонин, катехоламины).

Экскреторная функция печени выражается в выделении из крови в составе желчи большого числа веществ, обычно трансформированных в пгчени, что является ее участием в обеспечении гомеостаза.

Печень участвует в обмене белков: в ней синтезируются белки крови (весь фибриноген, 95 % альбуминов, 85 % глобулинов), происходит дезаминирование и переаминирование аминокислот, образование мочевины, глутамина, креатина, факторов свертывающей и противосвертывающей систем крови. Желчные кислоты влияют на транспортные свойства белков крови.

Печень участвует в обмене липидов: в их гидролизе и всасывании, синтезе триглицеридов, фосфолипидов, холестерина, желчных кислот, липопротеидов, ацетоновых тел, окислении триглицеридов. Велика роль печени в обмене углеводов: процессах гликогенеза, гликогенолиза, включении в обмен глюкозы, галактозы и фруктозы, образовании глюкуроновой кислоты.

Печень участвует в эритрокинетике, в том числе в разрушении эритроцитов, деградации тема с последующим образованием билирубина.

Важна роль печени в обмене витаминов, особенно жирорастворимых А, D, Е, К, всасывание которых в кишечнике идет с участием желчи. Ряд витаминов депонируется в печени и высвобождается по мере их метаболической потребности (A, D, К, С, РР). Депонируются в печени микроэлементы (железо, медь, марганец, кобальт, молибден и др.) и электролиты.

Кишечно-печеночная циркуляция желчных кислот важна не только в гидролизе и всасывании липидов, но и в других процессах. Они являются регуляторами холереза и выделения в составе желчи холестерина, желчных пигментов, активности печеночных цитоферментов, влияют на транспортную активность энтероцитов, ресинтез в них триглицеридов, регулируют пролиферацию, передвижение, апоптоз и отторжение энтероцитов с кишечных ворсинок. Регуляторное влияние желчи распространяется на секрецию желудка, поджелудочной железы и тонкой кишки, эвакуаторную деятельность гаст-родуоденального комплекса, моторику кишечника, реактивность органов пищеварения по отношению к нейротрансмиттерам, регуляторным пептидам и аминам.

Нормальное содержание в крови желчных кислот поддерживает и стимулирует физиологические и биохимические процессы. Они угнетаются при повышении концентрации желчных кислот в крови и затем проявляется их токсическое действие.

Желчеобразование и желчевыделение

Участие желчи в пищеварении. Желчь образуется в печени; ее участие в пищеварении многообразно. Желчь эмульгирует жиры, увеличивая поверхность, на которой осуществляется их гидролиз липазой; растворяет продукты гидролиза жиров, способствует их всасыванию и ресинтезу триглицеридов в энтероцитах; повышает активность панкреатических и кишечных ферментов, особенно липазы. Желчь усиливает гидролиз и всасывание белков и углеводов, всасывание жирорастворимых витаминов, холестерина и солей кальция; является стимулятором желчеобразования, жел- чевыделения, моторной и секреторной деятельности тонкой кишки, апоп- тоза и пролиферации энтероцитов.

Состав желчи и ее образование. У человека за сутки образуется около 1—2 л желчи. Процесс образования желчи — желчеотделение (холерез) — идет непрерывно, а поступление желчи в двенадцатиперстную кишку — желчевыделение (холекинез) — периодически, в основном в связи с приемом пищи. Натощак желчь в кишечник почти не поступает, а направляется в желчный пузырь, где при депонировании концентрируется и изменяет свой состав. Поэтому принято говорить о двух видах желчи — печеночной и пузырной.

Желчь является не только секретом, но и экскретом. В ее составе выводятся различные эндогенные и экзогенные вещества (табл. 8.5). В желчи содержатся белки, аминокислоты, витамины и другие вещества. Желчь обладает небольшой ферментативной активностью, pH печеночной желчи 7,3—8,0. При прохождении желчи по желчевыводящим путям и нахождении в желчном пузыре жидкая и прозрачная золотисто-желтого цвета печеночная желчь с относительной плотностью 1,008—1,015 концентрируется, так как из нее всасываются вода и минеральные соли, к ней добавляется муцин желчных путей и пузыря, и желчь становиться темной, тягучей, увеличивается ее относительная плотность до 1,026—1,048 и снижается pH до 6,0—7,0 за счет образования солей желчных кислот и всасывания гидрокарбонатов. Основное количество желчных кислот и их солей содержится в желчи в виде соединений с гликоколом и таурином.

Желчные пигменты являются продуктами распада гемоглобина и других производных порфиринов. Основным желчным пигментом человека является билирубин — пигмент красно-желтого цвета, придающий печеночной желчи характерную окраску. Другой пигмент зеленого цвета — биливердин в желчи человека содержится в следовых количествах.

Желчь образуется гепатоцитами (примерно 75 % ее объема) и эпителиальными клетками желчных протоков (около 25 % ее объема).

Желчные кислоты синтезируются в гепатоцитах. Из тонкой кишки всасывается в кровь около 85—90 % желчных кислот, выделившихся в кишку в составе желчи. Всосавшиеся желчные кислоты с кровью по воротной вене приносятся в печень и включаются в состав желчи (энтеропанкреати- ческая циркуляция). Остальные 10—15 % желчных кислот выводятся из организма в основном в составе кала. Эта потеря желчных кислот восполняется их синтезом в гепатоцитах.

В целом образование желчи происходит путем активной секреции компонентов желчи (желчные кислоты) гепатоцитами, активного и пассивного транспорта веществ из крови через клетки и межклеточные контакты (вода, глюкоза, креатинин, электролиты, витамины, гормоны и др.) и обратного всасывания воды и ряда веществ из желчных капилляров, протоков и желчного пузыря (рис. 8.15). Ведущая роль в образовании желчи принадлежит секреции.

Регуляция желчеобразования. Желчеобразование идет непрерывно, но его рефлекторно и гуморально усиливают акт еды и принятая пища. Пара-симпатические холинергические влияния усиливают, а симпатические адре-нергические снижают желчеобразование. К числу гуморальных стимуляторов желчеобразования (холеретики) относится сама желчь. Секретин усиливает секрецию желчи, выделение в ее составе воды и электролитов (гидрокарбонаты). Слабее стимулируют желчеобразование глюкагон, гастрин и ХЦК.

Желчевыделение. Движение желчи в желчевыделительном аппарате обусловлено разностью давления в его частях и двенадцатиперстной кишке, состоянием сфинктеров внепеченочных желчных путей. Выделяют 3 сфинктера: в месте слияния пузырного и общего печеночного протока (Мириззи), в шейке желчного пузыря (Люткенса) и концевом отделе общего желчного протока (Одди). Тонус мышц этих сфинктеров определяет направление движения желчи. Давление в желчевыделительном аппарате создается секреторным давлением желчеобразования и сокращениями гладких мышц протоков и желчного пузыря. Эти сокращения согласованы

Тонкая кишка Рис. 8.15. Желчеобразование и его регуляция.

с тонусом сфинктеров и регулируются нервными и гуморальными механизмами. Давление в общем желчном протоке колеблется от 4 до 300 см вод.ст. В желчном пузыре давление вне пищеварения составляет 60—185 см вод.ст.; во время пищеварения за счет сокращения пузыря оно поднимается до 200—300 см вод.ст., обеспечивая выход желчи в двенадцатиперстную кишку через открывшийся сфинктер Одди.

Вид, запах пищи, подготовка к ее приему и сам прием вызывают сложные изменения деятельности желчевыделительного аппарата. Желчный пузырь при этом через различный латентный период сначала расслабляется, а затем сокращается, и желчь в небольшом количестве выходит в двенадцатиперстную кишку. Этот период первичной реакции желчевыделительного аппарата длится 7—10 мин. На смену ему приходит основной эва- куаторный период, во время которого сокращение желчного пузыря чередуется с расслаблением и через открытый сфинктер Одди переходит в двенадцатиперстную кишку сначала желчь из общего протока, затем пузырная, а в последующем — печеночная желчь. Сильными возбудителями желчевыделения являются яичный желток, молоко, мясо и жиры.

Рефлекторная стимуляция желчевыделительного аппарата и холекинеза осуществляется условно- и безусловнорефлекторно через блуждающие нервы при раздражении рецепторов ротовой полости, желудка и двенадцатиперстной кишки.

Большую роль в стимуляции желчевыделения играет ХЦК, вызывающий сокращения желчного пузыря. Слабые сокращения его вызывают гастрин, секретин, ГРП. Тормозят сокращения желчного пузыря глюкагон, кальцитонин, ВИП, ПП, антихолецистокинин.


Узнать еще:

Состав желчи – обзор

Образование желчи: состав и течение

Желчь представляет собой водный раствор, содержащий органические и неорганические соединения и электролиты (таблица 19-1). 174 Отдельные транспортные механизмы печени и протоков позволяют регулировать состав и объем желчи в ответ на изменение физиологических потребностей. 110 Желчные кислоты представляют собой амфипатические органические анионы, синтезируемые и конъюгированные в печени. Гепатоцит представляет собой поляризованную секреторную эпителиальную клетку со специфическими транспортерами, локализованными в базолатеральной и канальцевой клеточных мембранах. 142 Каналикулы представляют собой ограниченное пространство, образованное соединением между специализированными участками клеточных мембран двух соседних гепатоцитов. Поверхности, определяющие канальцы, образуют плотное соединение, которое действует как анатомический барьер для диффузии растворенных веществ. Транспортные процессы в базолатеральной гепатоцеллюлярной и канальцевой мембранах определяют поглощение желчных кислот и экскрецию с желчью. Активный транспорт осмотически активных растворенных веществ в канальцы обеспечивает движущую силу оттока желчи.

Желчные соли являются наиболее концентрированными органическими растворенными веществами в желчи и основным фактором, определяющим секрецию желчи. Секреторные механизмы, ограничивающие скорость, включают переносчики желчных кислот в мембранах канальцев. Желчные кислоты обладают уникальными свойствами, которые ослабляют осмотические силы в желчи. Образование мицелл желчных кислот (полимолекулярных агрегатов) защищает слизистую оболочку кишечника от высококонцентрированных растворенных веществ и способствует взаимодействию желчных кислот с липидами в кишечном тракте, облегчая пищеварение.Почти все желчные кислоты конъюгированы (исключительно с таурином у кошек и таурином или глицином у собак) и существуют в виде органических анионов, а не недиссоциированных кислот. Неабсорбируемые компоненты желчи (например, желчные кислоты, фосфолипиды, холестерин) концентрируются, когда вода и неорганические электролиты (например, натрий, хлорид, бикарбонат) абсорбируются из желчного пузыря и желчных протоков. Застой желчи или дегидратация могут способствовать патологическому сгущению желчи (сгущенной или липкой консистенции), тогда как при холере (повышенном желчеотделении) образуется водянистая или разбавленная желчь.Концентрация бикарбонатов в желчи превышает таковую в плазме и в значительной степени находится под влиянием секретина. Большая часть бикарбоната в желчи возникает во время транспорта желчи через желчные протоки. Образование и отток желчи управляются главным образом осмотическими механизмами. Поток инициируется зависимыми от желчных кислот и кислотонезависимыми механизмами. В базальном состоянии равный вклад в кровоток вносят канальцевые механизмы, зависящие от желчных солей, и независимые от желчных солей механизмы, а также отростки протоков. В отсутствие солей желчи желчеотток достигает только 40-50% от нормы.Трансцеллюлярные, а не парацеллюлярные механизмы являются наиболее важными в определении состава желчи. Трансцеллюлярные механизмы концентрируют желчные кислоты и другие растворенные вещества, тогда как парацеллюлярные механизмы обеспечивают простую диффузию (воды и электролитов) по электрохимическим или осмотическим градиентам (рис. 19-1).

Существует прямая линейная зависимость между концентрацией желчных кислот в канальцах и потоком желчи. Немицеллообразующие желчные кислоты (например, дегидрохолат) обладают наибольшим эффектом. Гепатоцеллюлярное поглощение желчных кислот является энергозависимым процессом, связанным с транспортом натрия.На этот процесс приходится примерно 80% поглощения таурохолата, но только 50% поглощения неконъюгированного холата. 142 Белковые переносчики облегчают цитозольный транспорт желчных кислот к канальцевым мембранам. Отток желчных кислот в канальцы включает несколько механизмов, включая облегченную диффузию, зависящую от белков-носителей канальцев, механизм, зависящий от аденозинтрифосфата (АТФ), и экзоцитоз цитозольных везикул. В совокупности трансцеллюлярный транспорт желчных кислот и образование мицелл поддерживают выраженный градиент концентрации между желчью и кровью, позволяя концентрациям желчи в 100-1000 раз превышать концентрацию желчных кислот в плазме.

Независимый от желчных кислот поток желчи опосредован натриевым транспортом Na + , K + -ATPase-связанным механизмом, транспортом бикарбонатов (связанным с карбоангидразой и канальцевым мембранным насосом) и транспортом органических растворенных веществ (например, , глутатион [GSH]). Будучи наиболее распространенной органической молекулой в канальцевой желчи (приблизительно от 8 до 10 мМ/л), GSH оказывает наибольшее осмотическое действие, даже превосходящее действие свободных солей желчных кислот. Примерно 50% печеночного GSH, большая часть GSSG (окисленный GSH) и все GSH-конъюгаты экспортируются в канальцы.Мембранные насосы (каналикулярный мультиспецифический транспортер органических анионов [cMOAT], также называемый белком-2, ассоциированным с множественной лекарственной устойчивостью [MRP2]) облегчают экспорт GSH. Сильное осмотическое влияние GSH на отток желчи обусловлено его гидрофильной природой, активным переносом через мембрану и гидролизом связанной с мембраной χ-глутамилтрансферазой (χGT) на три составляющие его аминокислоты (цистеин, глутамат, глицин), что дает три осмолярных эквивалента. Осмотический эффект катаболизированного GSH вытягивает воду и растворенные электролиты через парацеллюлярные пути или другие гепатоцеллюлярные каналы.

Желчные протоки способствуют образованию и модификации желчи, а также оттоку желчи. Продукция протоковой жидкости в первую очередь находится под влиянием секретина, который регулирует спонтанный или базальный отток желчи. Гастрин (но не пентагастрин) также увеличивает секрецию желчных протоков у собак, тогда как соматостатин уменьшает поток желчи в протоках. Увеличение протоков желчи приводит к подщелачиванию и разжижению желчи. Болезненные состояния, вызывающие пролиферацию желчных протоков, также увеличивают отток желчи (например, цирроз печени, окклюзия внепеченочных желчных протоков, воспалительные заболевания).Желчные протоки и протоки также могут реабсорбировать желчь, как показано у собак после холецистэктомии. 74

Состав желчи человека и его влияние на метаболизм стеролов | QJM: Международный медицинский журнал

Получить помощь с доступом

Институциональный доступ

Доступ к контенту с ограниченным доступом в Oxford Academic часто предоставляется посредством институциональных подписок и покупок. Если вы являетесь членом учреждения с активной учетной записью, вы можете получить доступ к контенту следующими способами:

Доступ на основе IP

Как правило, доступ предоставляется через институциональную сеть к диапазону IP-адресов.Эта аутентификация происходит автоматически, и невозможно выйти из учетной записи с проверкой подлинности IP.

Войдите через свое учреждение

Выберите этот вариант, чтобы получить удаленный доступ за пределами вашего учреждения.

Технология Shibboleth/Open Athens используется для обеспечения единого входа между веб-сайтом вашего учебного заведения и Oxford Academic.

  1. Щелкните Войти через свое учреждение.
  2. Выберите свое учреждение из предоставленного списка, после чего вы перейдете на веб-сайт вашего учреждения для входа.
  3. При посещении сайта учреждения используйте учетные данные, предоставленные вашим учреждением. Не используйте личную учетную запись Oxford Academic.
  4. После успешного входа вы вернетесь в Oxford Academic.

Если вашего учреждения нет в списке или вы не можете войти на веб-сайт своего учреждения, обратитесь к своему библиотекарю или администратору.

Вход с помощью читательского билета

Введите номер своего читательского билета, чтобы войти в систему. Если вы не можете войти в систему, обратитесь к своему библиотекарю.

Члены общества

Многие общества предлагают своим членам доступ к своим журналам с помощью единого входа между веб-сайтом общества и Oxford Academic. Из журнала Oxford Academic:

  1. Щелкните Войти через сайт сообщества.
  2. При посещении сайта общества используйте учетные данные, предоставленные этим обществом. Не используйте личную учетную запись Oxford Academic.
  3. После успешного входа вы вернетесь в Oxford Academic.

Если у вас нет учетной записи сообщества или вы забыли свое имя пользователя или пароль, обратитесь в свое общество.

Некоторые общества используют личные аккаунты Oxford Academic для своих членов.

Личный кабинет

Личную учетную запись можно использовать для получения оповещений по электронной почте, сохранения результатов поиска, покупки контента и активации подписок.

Некоторые общества используют личные учетные записи Oxford Academic для предоставления доступа своим членам.

Институциональная администрация

Для библиотекарей и администраторов ваша личная учетная запись также предоставляет доступ к управлению институциональной учетной записью.Здесь вы найдете параметры для просмотра и активации подписок, управления институциональными настройками и параметрами доступа, доступа к статистике использования и т. д.

Просмотр ваших зарегистрированных учетных записей

Вы можете одновременно войти в свою личную учетную запись и учетную запись своего учреждения. Щелкните значок учетной записи в левом верхнем углу, чтобы просмотреть учетные записи, в которые вы вошли, и получить доступ к функциям управления учетной записью.

Выполнен вход, но нет доступа к содержимому

Oxford Academic предлагает широкий ассортимент продукции.Подписка учреждения может не распространяться на контент, к которому вы пытаетесь получить доступ. Если вы считаете, что у вас должен быть доступ к этому контенту, обратитесь к своему библиотекарю.

Состав желчи человека и его влияние на метаболизм стеролов | QJM: Международный медицинский журнал

Получить помощь с доступом

Институциональный доступ

Доступ к контенту с ограниченным доступом в Oxford Academic часто предоставляется посредством институциональных подписок и покупок.Если вы являетесь членом учреждения с активной учетной записью, вы можете получить доступ к контенту следующими способами:

Доступ на основе IP

Как правило, доступ предоставляется через институциональную сеть к диапазону IP-адресов. Эта аутентификация происходит автоматически, и невозможно выйти из учетной записи с проверкой подлинности IP.

Войдите через свое учреждение

Выберите этот вариант, чтобы получить удаленный доступ за пределами вашего учреждения.

Технология Shibboleth/Open Athens используется для обеспечения единого входа между веб-сайтом вашего учебного заведения и Oxford Academic.

  1. Щелкните Войти через свое учреждение.
  2. Выберите свое учреждение из предоставленного списка, после чего вы перейдете на веб-сайт вашего учреждения для входа.
  3. При посещении сайта учреждения используйте учетные данные, предоставленные вашим учреждением.Не используйте личную учетную запись Oxford Academic.
  4. После успешного входа вы вернетесь в Oxford Academic.

Если вашего учреждения нет в списке или вы не можете войти на веб-сайт своего учреждения, обратитесь к своему библиотекарю или администратору.

Вход с помощью читательского билета

Введите номер своего читательского билета, чтобы войти в систему. Если вы не можете войти в систему, обратитесь к своему библиотекарю.

Члены общества

Многие общества предлагают своим членам доступ к своим журналам с помощью единого входа между веб-сайтом общества и Oxford Academic. Из журнала Oxford Academic:

  1. Щелкните Войти через сайт сообщества.
  2. При посещении сайта общества используйте учетные данные, предоставленные этим обществом. Не используйте личную учетную запись Oxford Academic.
  3. После успешного входа вы вернетесь в Oxford Academic.

Если у вас нет учетной записи сообщества или вы забыли свое имя пользователя или пароль, обратитесь в свое общество.

Некоторые общества используют личные аккаунты Oxford Academic для своих членов.

Личный кабинет

Личную учетную запись можно использовать для получения оповещений по электронной почте, сохранения результатов поиска, покупки контента и активации подписок.

Некоторые общества используют личные учетные записи Oxford Academic для предоставления доступа своим членам.

Институциональная администрация

Для библиотекарей и администраторов ваша личная учетная запись также предоставляет доступ к управлению институциональной учетной записью. Здесь вы найдете параметры для просмотра и активации подписок, управления институциональными настройками и параметрами доступа, доступа к статистике использования и т. д.

Просмотр ваших зарегистрированных учетных записей

Вы можете одновременно войти в свою личную учетную запись и учетную запись своего учреждения.Щелкните значок учетной записи в левом верхнем углу, чтобы просмотреть учетные записи, в которые вы вошли, и получить доступ к функциям управления учетной записью.

Выполнен вход, но нет доступа к содержимому

Oxford Academic предлагает широкий ассортимент продукции. Подписка учреждения может не распространяться на контент, к которому вы пытаетесь получить доступ. Если вы считаете, что у вас должен быть доступ к этому контенту, обратитесь к своему библиотекарю.

Профили желчных кислот в коммерчески доступных порошках бычьей галлы, используемых для оценки способности потенциальных пробиотиков переносить желчь

Abstract

Это исследование было направлено на анализ структуры желчных кислот в коммерчески доступных порошках бычьей галлы, используемых для оценки способности пробиотических бактерий толерантности к желчи.Порошки Qxgall, приобретенные у Sigma-Aldrich, Oxoid и BD Difco, растворяли в дистиллированной воде и анализировали. Конъюгированные желчные кислоты определяли с помощью ионно-парной высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ), свободные желчные кислоты определяли в виде их производных p -бромфенацилового эфира с помощью ВЭЖХ с обращенной фазой после экстракции уксусным эфиром, а общие желчные кислоты анализировали с помощью ферментативно-колориметрический анализ. Результаты показали, что 9 отдельных желчных кислот (т.е. таурохолевая кислота, гликохолевая кислота, тауродезоксихолевая кислота, гликодезоксихолевая кислота, таурохенодезоксихолевая кислота, гликохенодезоксихолевая кислота, холевая кислота, хенодезоксихолевая кислота, дезоксихолевая кислота) присутствовали в каждом из протестированных порошков галла.Содержание общей желчной кислоты среди трех порошков бычьей галлы было одинаковым; однако относительное содержание отдельных желчных кислот среди этих порошков бычьей галлы значительно различалось (90–169 P 90–170 < 0,001). Порошок бычьей галлы от Sigma-Aldrich был ближе к желчи человека по соотношению желчных кислот, конъюгированных глицином, к желчным кислотам, конъюгированным с таурином, дигидроксижелчных кислот к тригидроксижелчным кислотам и свободным желчным кислотам к конъюгированным желчным кислотам, чем другие порошки. Был сделан вывод, что порошок бычьей галлы от Sigma-Aldrich следует использовать вместо порошков от Oxoid и BD Difco для оценки способности пробиотических бактерий к переносимости желчи в качестве модели желчи человека.

Образец цитирования: Hu PL, Yuan YH, Yue TL, Guo CF (2018) Структура желчных кислот в коммерчески доступных порошках галла, используемых для оценки способности потенциальных пробиотиков к переносимости желчи. ПЛОС ОДИН 13(3): e0192964. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0192964

Редактор: Pratyoosh Shukla, Maharshi Dayanand University, INDIA

Получено: 14 сентября 2017 г.; Принято: 1 февраля 2018 г.; Опубликовано: 1 марта 2018 г.

Авторское право: © 2018 Hu et al.Это статья с открытым доступом, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника.

Доступность данных: Все соответствующие данные содержатся в документе и в его файлах вспомогательной информации.

Финансирование: Эта работа была поддержана грантами Национального фонда естественных наук Китая (№ 31301444), и спонсоры не участвовали в разработке исследования, сборе и анализе данных, принятии решения о публикации или подготовке рукописи. .

Конкурирующие интересы: Авторы заявили об отсутствии конкурирующих интересов.

Введение

Желчные кислоты синтезируются из холестерина в гепатоцитах печени человека и большинства животных, накапливаются в желчном пузыре, секретируются в тонкую кишку после приема жирной пищи, эффективно реабсорбируются в дистальном отделе тонкой кишки и возвращаются в печень через воротная вена [1]. Желчные кислоты представляют собой пищеварительный секрет, который играет важную физиологическую роль в выведении холестерина из организма, а также в солюбилизации кишечника и всасывании липидов [2].

Концентрация желчных кислот колеблется от ~8% в желчном пузыре до ~0,2–2% в кишечнике. Однако эти значения не являются абсолютными, поскольку существуют индивидуальные различия в уровнях желчных кислот из-за таких факторов, как потребление пищи [3]. В дополнение к их классической роли в качестве детергентов, помогающих процессу пищеварения, желчные кислоты являются важным антимикробным агентом в кишечнике млекопитающих [4]. Их антимикробные механизмы включают индукцию повреждения мембран, нарушение стабильности макромолекул [5] и рассеивание бактериального трансмембранного электрического потенциала [6].

Пробиотики — это живые микробные пищевые добавки, которые при введении в адекватных количествах оказывают различное положительное влияние на здоровье потребителей [7]. Эти бактерии приносят различные преимущества для здоровья хозяина, такие как модуляция иммунных реакций, профилактика желудочно-кишечных инфекций, улучшение метаболизма лактозы, регуляция метаболизма липидов, а также антиожирительный, противораковый, противоаллергический и антиоксидантный потенциалы [8, 9]. Текущий научный консенсус заключается в том, что пробиотики должны быть живыми, чтобы оказывать благотворное влияние на желудочно-кишечный тракт человека [10].Более того, чтобы выжить при прохождении через тонкий кишечник, пробиотические штаммы должны выживать и расти в присутствии солей желчных кислот [11]. Следовательно, при оценке возможности использования молочнокислых бактерий в качестве эффективных пробиотиков необходимо оценивать их способность противостоять желчи [12, 13].

Из-за схожести состава желчных кислот между бычьей желчью и человеческой желчью порошок бычьей желчи, продукт, полученный из бычьей желчи, обычно используется для оценки способности потенциальных пробиотических штаммов толерантности к желчи при концентрации 0.3% (мас./об.) вместо желчи человека [14–16]. В зарубежной литературе порошки бычьей галлы, используемые для анализа устойчивости к бактериальной желчи, в основном были получены от трех производителей, а именно Sigma-Aldrich (США) [17, 18], Oxoid (Великобритания) [19–21] и BD Difco (США) [17, 18]. 22, 23]. Информации об общем содержании желчных кислот и содержании отдельных желчных кислот в имеющихся в продаже порошках бычьей галлы практически нет. Тем не менее, очень важно знать эту информацию, чтобы уточнить, какой порошок бычьей галлы наиболее близок к человеческой желчи.

Это исследование было направлено на анализ структуры желчных кислот в трех имеющихся в продаже порошках бычьей галлы, используемых для оценки способности пробиотических бактерий толерантности к желчи. Более того, полученные результаты сравнивали с данными по желчи человека. Это исследование служит ориентиром для выбора коммерчески доступных продуктов, способных имитировать желчную среду желудочно-кишечного тракта человека.

Экспериментальный материал и методы

Химикаты и реагенты

Все химикаты и растворители были самой высокой чистоты, доступной на рынке.Стандартные желчные кислоты (натриевые соли), в том числе гликохенодезоксихолевая кислота (ГХДХК), гликодезоксихолевая кислота (ГДХК), гликохолевая кислота (ГХК), таурохенодезоксихолевая кислота (ТХДХК), тауродезоксихолевая кислота (ТДХК), таурохолевая кислота (ТХК), хенодезоксихолевая кислота (ХДХК) , дезоксихолевая кислота (DCA) и холевая кислота (CA) были приобретены у Sigma-Aldrich (Сент-Луис, Миссури, США). Три различных образца порошка бычьей галлы были получены от Sigma-Aldrich (код продукта B3883), Oxoid (код продукта LP005, Бейзингсток, Хэмпшир, Великобритания) и BD Difco (код продукта 212820, Спаркс, Мэриленд, США).Ацетонитрил и метанол (чистота для ВЭЖХ) поставлялись компанией Tedia (Фэрфилд, Огайо, США). Реагенты для дериватизации p -бромфенацилбромид и N , N -диизопропилэтиламин, а также реагент для связывания ионов гидросульфат тетрабутиламмония были также приобретены у Sigma-Aldrich.

Анализ конъюгированных желчных кислот

Образцы трех исследуемых порошков бычьей галлы растворяли в дистиллированной воде с концентрацией 0,3% (масса/объем), фильтровали через фильтр 0.45- мкм мкм нейлоновый фильтр и анализировали на конъюгированные желчные кислоты с использованием системы ВЭЖХ Shimadzu LC-20A (Киото, Япония), оснащенной колонкой с обращенной фазой TC-C18 [5 мкм мкм, 4,6 мм × 250 мм ; (Agilent Technologies, Санта-Клара, Калифорния, США)]. Температуру колонки поддерживали на уровне 40°C, а скорость потока устанавливали на уровне 1,0 мл/мин. Объем вводимого образца составлял 20 мкл л, а ультрафиолетовое детектирование выполняли при 200 нм с использованием матричного фотодиодного детектора Shimadzu SPD-M20A. Растворитель подвижной фазы А представлял собой смесь ацетонитрил-вода (60:40), содержащую 7.5 мМ гидросульфата тетрабутиламмония (pH 2,5), а растворителем B была смесь ацетонитрил-вода (30:70), содержащая 7,5 мМ гидросульфата тетрабутиламмония (pH 2,5) [24]. Градиент подвижной фазы увеличивался линейно в течение 30 минут от начальной концентрации 15% растворителя А до конечной концентрации 70% растворителя А.

Анализ свободных желчных кислот

Образцы трех исследуемых порошков бычьей галлы растворяли в дистиллированной воде с концентрацией 1,0% (масса/объем) и фильтровали через фильтр 0.45- мкм мкм нейлоновый фильтр. Раствор бычьей галлы (1 мл) подкисляли муравьиной кислотой до рН 2,0 и затем трижды экстрагировали 3 мл этилацетата. Объединенные органические экстракты (4,0 мл) выпаривали досуха в токе азота при 40°С после дегидратации безводным сульфатом натрия. Остаток растворяли в 2,5 мл безводного ацетонитрила–метанола (9:1), содержащего 5 г/л п -бромфенацилбромида. Затем добавляли 25 мкл л N , N -диизопропилэтиламина для катализа реакции, как описано ранее [25], и инкубировали при 60°C в течение 30 мин.

Производные свободной желчной кислоты анализировали с использованием системы ВЭЖХ Shimadzu LC-20A, оснащенной колонкой с обращенной фазой TC-C18 (5 мк м, 4,6 мм × 250 мм). Температуру колонки поддерживали на уровне 40°C, а скорость потока устанавливали на уровне 1,0 мл/мин. Объем вводимого образца составлял 20 мкл л, а определение ультрафиолетового излучения проводили при 254 нм с использованием матричного фотодиодного детектора Shimadzu SPD-M20A. Растворителем подвижной фазы А была смесь ацетонитрил-вода (70:30) при рН 3,10, скорректированная фосфорной кислотой, а растворителем подвижной фазы В был ацетонитрил.Градиент подвижной фазы линейно увеличивался в течение 25 минут от начальной концентрации 0% растворителя B до конечной концентрации 80% растворителя B.

Анализ общей желчной кислоты

Общее содержание желчных кислот определяли ферментативно путем измерения водного раствора порошков бычьей галлы (0,3%, вес/объем) с использованием автоматического биохимического анализатора Hitachi 7180 (Hitachi, Токио, Япония) в сочетании с коммерческим набором от BioSino Biotechnology and Science. Inc. (Пекин, Китай), как описано ранее [26].

Статистический анализ

Данные выражены как среднее значение ± стандартное отклонение (SD). Статистический анализ проводили с помощью одностороннего дисперсионного анализа (ANVOA) с последующими тестами множественного сравнения Тьюки с использованием программного пакета SPSS 18.0 (SPSS Inc., Чикаго, Иллинойс, США). Различие считалось статистически значимым, когда P < 0,05.

Результаты

Жидкостные хроматограммы, полученные при анализе состава желчных кислот трех порошков галла, показали базовое разделение и симметричные острые пики почти для всех конъюгированных желчных кислот (рис. S1) и свободных желчных кислот, модифицированных как p – бромфенациловые эфиры (S2 фиг.1) в настоящих хроматографических условиях.Ни для одного из аналитов не наблюдалось сильного хвоста пика или опережения. Основные конъюгированные желчные кислоты в порошках бычьей галлы были идентифицированы как ТХА, ГХК, ТДХК, ГДХК, ТЦДХК и ГЦДХК, тогда как основные свободные желчные кислоты были охарактеризованы как ХА, ДХА и CDCA. Сумма содержания этих отдельных желчных кислот в каждом из порошков желчи превышала 98% от общего содержания желчных кислот, определенного ферментативным колориметрическим методом. Содержание отдельных желчных кислот в порошках бычьей галлы суммировано в таблице 1.Содержание отдельных желчных кислот в каждом порошке бычьей галлы значительно различалось (90–169 P 90–170 < 0,05). В каждом порошке бычьей галлы TCA была наиболее распространенной конъюгированной желчной кислотой, за ней следовали GCA, TDCA, GDCA, TCDCA и GCDCA, тогда как CA была наиболее распространенной свободной желчной кислотой, за которой следовали DCA и CDCA.

На рис. 1 показано содержание желчных кислот, конъюгированных с глицином (GCBA), и желчных кислот, конъюгированных с таурином (TCBA), а также соотношение GCBA и TCBA в порошках бычьей галлы от разных производителей.Были значительные различия в этих параметрах среди порошков бычьей галлы (90–169 P 90–170 < 0,001). Порошок галла от Sigma-Aldrich показал самое высокое содержание GCBA, за ним следуют продукты BD Difco и Oxoid, тогда как порошок галла от Oxoid показал самое высокое содержание TCBA, за которым следуют продукты от Sigma-Aldrich и BD Difco. Порошок бычьей галлы от Sigma-Aldrich показал самое высокое отношение GCBA к TCBA, за ним следуют порошки от BD Difco и Oxoid.

Рис. 1.

Сравнение содержания GCBA (A), TCBA (B) и GCBA/TCBA (C) в порошках галла трех производителей. *** Р < 0,001. Данные выражены как среднее ± стандартное отклонение ( n = 4). Сокращения: GCBA, глицин-конъюгированная желчная кислота; TCBA, таурин-конъюгированная желчная кислота.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0192964.g001

На рис. 2 показано содержание дигидроксижелчных кислот (DHBA) и тригидроксижелчных кислот (THBA), а также молярное соотношение DHBA и THBA в порошках бычьей галлы из разных производители. Среди порошков бычьей галлы наблюдались значительные различия в этих параметрах ( P < 0.01 или P < 0,001). Порошок бычьей галлы от BD Difco показал самое высокое содержание DHBA и THBA, тогда как порошки от Sigma-Aldrich и Oxoid показали самое низкое содержание DHBA и THBA соответственно. Порошок бычьей галлы от Oxoid показал самое высокое молярное отношение DHBA к THBA, за ним следуют порошки от BD Difco и Sigma-Aldrich.

Рис. 2.

Сравнение содержания DHBA (A), THBA (B) и DHBA/THBA (C) в порошках галла трех производителей. ** Р < 0.01 и *** Р < 0,001. Данные выражены как среднее значение ± стандартное отклонение ( n = 4). Сокращения: DHBA, диоксижелчные кислоты; THBA, тригидроксижелчные кислоты.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0192964.g002

На рис. 3 показано содержание свободных желчных кислот (СЖК), конъюгированных желчных кислот (СЖК) и соотношение СЖК/ТБК в порошках бычьей галлы из разных производители. Среди порошков бычьей галлы наблюдались значительные различия в этих параметрах ( P < 0.01 или P < 0,001). Порошок бычьей галлы от BD Difco показал самое высокое содержание FBA, за ним следуют продукты Oxoid и Sigma-Aldrich, тогда как порошок бычьей галлы от Sigma-Aldrich показал самое высокое содержание CBA, за которым следуют порошки от BD Difco и Oxoid. Порошок бычьей галлы от BD Difco показал самое высокое отношение FBA к TBA, за ним следуют порошки от Oxoid и Sigma-Aldrich.

Рис. 3.

Сравнение содержания FBA (A), CBA (B) и FBA/TBA (C) в порошках галла трех производителей. ** P < 0,01 и *** P < 0,001. Данные выражены как среднее ± стандартное отклонение ( n = 4). Сокращения: FBA, свободные желчные кислоты; CBA, конъюгированные желчные кислоты; ТБК, общие желчные кислоты.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0192964.g003

Обсуждение

Желчь представляет собой желто-зеленый водный раствор, основные компоненты которого включают 70 % солей желчных кислот, 22 % фосфолипидов, 4 % холестерина, 3 % белков и 0,3 % билирубина [27]. Основными антимикробными компонентами желчи являются конъюгированные желчные кислоты, образующиеся из холестерина в клетках печени.В желчном пузыре, двенадцатиперстной кишке и тощей кишке желчные кислоты присутствуют почти исключительно в виде производных глицина или таурина [28]. Билиарные желчные кислоты человека состоят в основном (~96%) из GCA, GCDCA, GDCA, TCA, TCDCA и TDCA в молярном соотношении ~6:6:4:3:3:2 [29].

Каждая из 9 отдельных желчных кислот может быть обнаружена в трех порошках бычьей галлы, и большинство из них присутствует в форме конъюгата либо с глицином, либо с таурином. Хотя эти результаты согласуются с данными об основном составе желчных кислот человека [29], три порошка бычьей галлы отличались от человеческой желчи относительным содержанием отдельных желчных кислот.GCBA, DHBA и FBA более гидрофобны и, следовательно, имеют более быстрое трансмембранное движение, чем TCBA, THBA и CBA соответственно [30]. Следовательно, GCBA, DHBA и FBA обладают большей антибактериальной активностью, чем TCBA, THBA и CBA соответственно [6, 31]. Соответственно, чем выше отношения GCBA к TCBA, DHBA к THBA и FBA к CBA, тем выше будет антимикробная способность желчи, когда общая концентрация желчных кислот, добавленных к культуральной среде, поддерживается постоянной.

Поскольку порошок бычьей галлы от Sigma-Aldrich был наиболее близок к человеческой желчи по вышеуказанным параметрам, он, по-видимому, является лучшей моделью для оценки способности потенциально пробиотических штаммов толерантности к желчи.Значительные различия были также обнаружены в GCBA/TCBA, DHBA/THBA и FBA/CBA среди трех порошков бычьей галлы. Одно из возможных объяснений этого несоответствия состоит в том, что разные виды крупного рогатого скота или технологии производства, используемые производителями, отличаются друг от друга. Кроме того, высокое содержание FBA в порошке бычьей галлы от BD Difco может быть связано с химической или микробной деконъюгацией CBA.

Порошки Oxgall

также используются в качестве сырья в фармацевтической промышленности для производства терапевтических средств CDCA и урсодезоксихолевой кислоты (UDCA) [32].Однако порошки бычьей галлы, проанализированные в этом исследовании как биологические агенты, имеют совершенно другой состав желчных кислот по сравнению с теми, которые используются в качестве сырья в фармацевтической промышленности. Фактически, последние порошки бычьей галлы обычно подвергаются щелочному гидролизу с высвобождением предшественника CA для синтеза CDCA и UDCA. В частности, они в основном содержат ХК и ДХК и небольшое количество КДХК и практически не содержат конъюгированных желчных кислот [33].

Выводы

Девять желчных кислот (т.e., TCA, GCA, TDCA, GDCA, TCDCA (GCDCA, CA, CDCA и DCA) были обнаружены во всех трех порошках галла от Sigma-Aldrich, Oxoid и BD Difco. Хотя не было существенной разницы в содержании общей желчной кислоты среди трех порошков бычьей галлы, значительная разница была обнаружена в относительном содержании отдельных желчных кислот. Поскольку порошок бычьей галлы от Sigma-Aldrich был наиболее близок к человеческой желчи по соотношениям GCBA к TCBA, DHBA к THBA и FBA к TBA по сравнению с таковыми от Oxoid и BD Difco, он является наиболее подходящим для оценки способности переносить желчь. пробиотических бактерий вместо человеческой желчи.

Вспомогательная информация

S1 Рис.

Разделение конъюгированных желчных кислот в стандартной смеси (по 0,8 мМ каждой) (A) и водном растворе порошка галла от Sigma-Aldrich (B), Oxoid (C) и BD Difco (Д). Идентификация пика: 1, GCA; 2, ТЦА; 3, ГЦДКА; 4, ГДХА; 5, ТЦДКА; 6, ТДКА. Сокращения: ГХК, гликохолевая кислота; ТХУ, таурохолевая кислота; GCDCA, гликохенодезоксихолевая кислота; GDCA, гликодезоксихолевая кислота; TCDCA, таурохенодезоксихолевая кислота; ТДХК, тауродезоксихолевая кислота.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0192964.s001

(EPS)

S2 Рис.

Разделение p -бромфенациловых эфиров свободных желчных кислот в стандартной смеси (по 0,1 мМ каждого) (А) и водного раствора порошка галла от Sigma-Aldrich (B), Oxoid (C), и BD Difco (D). Идентификация пика: 1, CA; 2, ЦДКА; 3, ДКА. Сокращения: ХК, холевая кислота; CDCA, хенодезоксихолевая кислота; DCA, дезоксихолевая кислота.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0192964.s002

(EPS)

Каталожные номера

  1. 1. Чжоу Х.П., Хайлемон П.Б. Желчные кислоты являются сигнальными гормонами питательных веществ. Стероиды. 2014; 86:62–68. пмид: 24819989.
  2. 2. Доусон П.А., Карпен С.Дж. Серия тематических обзоров: Метаболизм липидов в кишечнике: новые разработки и современные представления о транспорте и метаболизме желчных кислот в кишечнике. J липидный рез. 2015 г.; 56 (6): 1085–1099. пмид:25210150
  3. 3. Ганн Дж.С. Механизмы резистентности бактерий и реакции на желчь.микробы заражают. 2000 г.; 2(8):907–913. пмид:10962274.
  4. 4. Tremblay S, Romain G, Roux M, Chen XL, Brown K, Gibson DL и др. Введение желчных кислот вызывает антимикробную программу кишечника и снижает бактериальную нагрузку в двух мышиных моделях кишечной инфекции. Заразить иммун. 2017; 85(6). пмид: 28348052.
  5. 5. Бегли М., Гаан К.Г., Хилл С. Взаимодействие между бактериями и желчью. FEMS Microbiol Rev. 2005; 29(4):625–651. пмид: 16102595.
  6. 6.Курди П., Каваниши К., Мизутани К., Йокота А. Механизм ингибирования роста лактобактерий и бифидобактерий свободными желчными кислотами. J Бактериол. 2006 г.; 188(5):1979–1986. пмид: 16484210.
  7. 7. Ядав Р., Сингх П.К., Пуния А.К., Шукла П. Каталитические взаимодействия и молекулярная стыковка гидролазы солей желчных кислот (BSH) из L . plantarum RYPR1 и его использование в качестве пребиотика. Фронт микробиол. 2017; 7(1195):2116. пмид: 28111569.
  8. 8. Дахия Д.К., Ренука, Пуния М., Шандиля УК, Дхева Т., Кумар Н. и др.Модуляция микробиоты кишечника и ее связь с ожирением с использованием пребиотических волокон и пробиотиков: обзор. Фронт микробиол. 2017; 8.
  9. 9. Аурели П., Капурсо Л., Кастеллацци А.М., Клеричи М., Джованнини М., Морелли Л. и др. Пробиотики и здоровье: обзор, основанный на фактических данных. Фармакол рез. 2011 г.; 63 (5): 366–376. пмид: 21349334.
  10. 10. Рухи М., Сохрабванди С., Мортазавиан А.М. Пробиотическая ферментированная колбаса: Жизнеспособность пробиотических микроорганизмов и органолептические характеристики.Crit Rev Food Sci Nutr. 2013; 53(4):331–348. пмид: 23320906.
  11. 11. Fijalkowski K, Peltier D, Rakoczy R, Zywicka A. Выживание пробиотических молочнокислых бактерий, иммобилизованных в различных формах бактериальной целлюлозы, в искусственном желудочном соке и растворе желчных солей. LWT-Технологии пищевых продуктов. 2016; 68:322–328.
  12. 12. Ядав Р., Шукла П. Обзор передовых технологий выбора пробиотиков и их целесообразность: Обзор. Crit Rev Food Sci Nutr. 2017; 57 (15), 3233–3242.пмид: 26505073.
  13. 13. Плессас С., Ноуска С., Карапетсас А., Казакос С., Алексопулос А., Манцурани И. и др. Выделение, характеристика и оценка пробиотического потенциала нового штамма Lactobacillus , выделенного из сыра типа фета. Пищевая хим. 2017; 226:102–108. пмид:28253999
  14. 14. Lee J, Yun HS, Cho KW, Oh S, Kim SH, Chun T и др. Оценка пробиотических характеристик недавно выделенных Lactobacillus spp.: Иммунная модуляция и продолжительность жизни.Int J Food Microbiol. 2011 г.; 148(2):80–86. пмид: 21652104.
  15. 15. Huang Y, Wu F, Wang X, Sui Y, Yang L, Wangl J. Характеристика Lactobacillus plantarum Lp27, выделенного из тибетских кефирных зерен: потенциальная пробиотическая бактерия с эффектом снижения уровня холестерина. Дж. Молочная наука. 2013; 96(5):2816–2825. пмид: 23498003.
  16. 16. Guo CF, Zhang S, Yuan YH, Yue TL, Li JY. Сравнение лактобацилл, выделенных из китайского суан-цая и кумыса, по их пробиотическим и функциональным свойствам.Дж Функ Фуд. 2015 г.; 12(2):294–302.
  17. 17. О YJ, Юнг ДС. Оценка пробиотических свойств штаммов Lactobacillus и Pediococcus , выделенных из Omegisool , традиционно ферментируемого алкогольного напитка из проса в Корее. LWT-Технологии пищевых продуктов. 2015 г.; 63(1):437–444.
  18. 18. Муньос-Кесада С., Ченолл Э., Виейтес Дж. М., Дженовес С., Мальдонадо Дж., Бермудес-Брито М. и др. Выделение, идентификация и характеристика трех новых пробиотических штаммов ( Lactobacillus paracasei CNCM I-4034, Bifidobacterium breve CNCM I-4035 и Lactobacillus rhamnosus CNCM I-4036) из фекалий детей, находящихся на исключительно грудном вскармливании.Бр Дж Нутр. 2013; 109:S51–S62. пмид: 23360881.
  19. 19. Liu WJ, Chen YF, Kwok LY, Li MH, Sun T, Sun CL и другие. Предварительный отбор потенциальных пробиотиков Bifidobacterium , выделенных от субъектов различных китайских этнических групп, и оценка их характеристик ферментации и хранения в коровьем молоке. Дж. Молочная наука. 2013; 96 (11): 6807–6817. пмид: 24054292.
  20. 20. Сильва Б.С., Юнг Л.Р., Сандес С.Х., Алвим Л.Б., Бомфим М.Р., Николи Дж.Р. и др. In vitro оценка функциональных свойств молочнокислых бактерий, выделенных из фекальной микробиоты здоровых собак, для потенциального использования в качестве пробиотиков.Польза микробов. 2013; 4(3):267–275. пмид: 23538205.
  21. 21. Чарнчай П., Джантама С.С., Праситпурипреча С., Канчанатави С., Джантама К. Влияние цепочки производства пищевых продуктов на жизнеспособность и функциональность Bifidobacterium animalis при моделировании желудочно-кишечных состояний. ПЛОС Один. 2016; 11(6). пмид: 27333286.
  22. 22. Ли Н.К., Ким С.Ю., Хан К.Дж., Эом С.Дж., Пайк Х.Д. Пробиотический потенциал штаммов Lactobacillus с противоаллергическим действием из кимчи для закваски для йогурта.LWT-Технологии пищевых продуктов. 2014; 58 (1): 130–4.
  23. 23. Дамодхаран К., Ли Ю.С., Паланиенди С.А., Ян С.Х., Сух Дж.В. Предварительная пробиотическая и технологическая характеристика Pediococcus pentosaceus штамма KID7 и in vivo оценка его гипохолестеринемической активности. Фронт микробиол. 2015 г.; 6.
  24. 24. Свободник В., Клаппельберг У., Векслер Дж. Г., Волц М., Нормандин Г., Дитшунейт Х. Быстрое и точное определение конъюгированных желчных кислот в желчи человека с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии с обращенной фазой для рутинных клинических применений.Терапевтический контроль во время терапии растворения желчных камней. Дж. Хроматогр Б. 1985; 339(2):263–271. пмид:4008567.
  25. 25. Мингроне Г., Греко А.В. Высокоэффективное жидкостное хроматографическое разделение с обращенной фазой и количественное определение индивидуальных желчных кислот человека. Дж. Хроматогр Б. 1980;183(3):277–286. пмид:7419645.
  26. 26. Guo CF, Zhao D, Yuan YH, Yue TL, Liu B, Li JY. Lactobacillus casei – ферментированное молоко улучшает липидный профиль сыворотки и печени у хомяков с гиперхолестеринемией, вызванной диетой.Дж Функ Фуд. 2016; 26:691–697.
  27. 27. Бекингем И.Дж. Азбука болезней печени, поджелудочной железы и желчевыводящих путей — желчнокаменная болезнь. Бр Мед Дж. 2001; 322 (7278): 91–94. пмид:11154626.
  28. 28. Энхсен А., Крамер В., Весс Г. Желчные кислоты в открытии лекарств. Наркотиков Дисков Сегодня. 1998 год; 3(9):409–418.
  29. 29. Стаггерс Дж. Э., Хернелл О., Стаффорд Р. Дж., Кэри М. С. Физико-химическое поведение пищевых и желчных липидов при кишечном пищеварении и всасывании.1. Фазовое поведение и агрегатные состояния модельных липидных систем по образцу водянистого содержимого двенадцатиперстной кишки здоровых взрослых людей. Биохимия. 1990 г.; 29(8):2028–2040. пмид: 2328237.
  30. 30. Хьюман Дм. Количественная оценка гидрофильно-гидрофобного баланса растворов смешанных солей желчных кислот. J липидный рез. 1989;30(5):719–730. пмид: 2760545.
  31. 31. Де Смет И., Ван Хорде Л., Ванде Вустин М., Кристианс Х., Верстраете В. Значение гидролитической активности лактобактерий солей желчных кислот.J Приложение Bacteriol. 1995 год; 79(3):292–301. пмид:7592123.
  32. 32. Портинкаса П., Ди Чаула А., Ван Х.Х., Москетта А., Ван Д.К. Медикаментозное лечение холестериновых камней в желчном пузыре: старые, современные и новые перспективы. Курр Мед Хим. 2009 г.; 16 (12): 1531–1542. пмид: 19355905.
  33. 33. Скалия С., Кова У., Фоганьоло М., Ланди С., Медичи А. Определение свободных желчных кислот в сырье и сыпучих продуктах с помощью ВЭЖХ и ГХ. Анальный латыш. 1994 год; 27 (9): 1789–1804.

Обзор: микробные трансформации желчных кислот человека | Микробиом

  • Goodacre CJ, Naylor WP.Эволюция теории темперамента и психологической установки в полном протезировании зубов: от Гиппократа до М.М. Жилой дом. J Протезирование. 2020; 29:594–8 Доступно по ссылке: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/jopr.13215.

    Артикул Google ученый

  • Лю Л., Донг В., Ван С., Чжан Ю., Лю Т., Се Р. и др. Дезоксихолевая кислота разрушает барьер слизистой оболочки кишечника и способствует онкогенезу кишечника. Функция питания 2018; 9: 5588–97. Доступно по адресу: https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2018/FO/C8FO01143E#!divAbstract.

    КАС пабмед Статья ПабМед Центральный Google ученый

  • Цао Х., Сюй М., Донг В., Дэн Б., Ван С., Чжан И и др. Вторичный дисбактериоз, вызванный желчными кислотами, способствует канцерогенезу кишечника. Инт Джей Рак. 2017;140:2545–56 Доступно по ссылке: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28187526/.

    КАС пабмед Статья ПабМед Центральный Google ученый

  • Хофманн АФ.Сохраняющееся значение желчных кислот при заболеваниях печени и кишечника. Arch Intern Med. 1999;159:2647–58 Доступно по ссылке: https://jamanetwork.com/journals/jamainternalmedicine/fullarticle/1105662.

    КАС пабмед Статья ПабМед Центральный Google ученый

  • Куинн Р.А., Мельник А.В., Врбанац А., Фу Т., Патрас К.А., Кристи М.П. и др. Глобальные химические эффекты микробиома включают новые конъюгации желчных кислот. Природа. 2020; 579: 123–9.https://doi.org/10.1038/s41586-020-2047-9. По состоянию на 27 мая 2020 г.

  • Хайнкен А., Равчеев Д.А., Бальдини Ф., Хейрендт Л., Флеминг Р.М.Т., Тиле И. Систематическая оценка вторичного метаболизма желчных кислот у кишечных микробов выявляет различные метаболические возможности при воспалительных заболеваниях кишечника. Микробиом. 2019; 7:75 Доступно по ссылке: https://microbiomejournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/s40168-019-0689-3.

    ПабМед ПабМед Центральный Статья Google ученый

  • Noronha A, Modamio J, Jarosz Y, Guerard E, Sompairac N, Preciat G, et al.База данных Virtual Metabolic Human: интеграция метаболизма микробиома человека и кишечника с питанием и болезнями. Нуклеиновые кислоты Re. 2019;47:D614–24 Доступно по ссылке: https://academic.oup.com/nar/article/47/D1/D614/5146204.

    КАС Статья Google ученый

  • Бортолини О., Медичи А., Поли С. Биотрансформации на стероидном ядре желчных кислот. Стероиды. 1997: 564–77. Доступно по адресу: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0039128X97000433?via%3Dihub.

  • Рассел Д.У. Ферменты, регуляция и генетика синтеза желчных кислот. Анну Рев Биохим. 2003; 72:137–74 Доступно по адресу: http://www.annualreviews.org/doi/10.1146/annurev.biochem.72.121801.161712.

    КАС пабмед Статья ПабМед Центральный Google ученый

  • Мойни Дж. Эпидемиология диеты и сахарного диабета. Эпидемиол Диаб. 2019: 57–73. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-816864-6.00005-5.

  • Какияма Г., Муто А., Такей Х., Ниттоно Х., Мураи Т., Куросава Т. и др. Простой и точный метод ВЭЖХ для определения профиля желчных кислот в кале у здоровых людей и субъектов с циррозом: проверка с помощью ГХ-МС и ЖХ-МС. J липидный рез. 2014; 55:978–90. Доступно по адресу: https://www.jlr.org/article/S0022-2275(20)37516-7/fulltext.

    КАС пабмед ПабМед Центральный Статья Google ученый

  • Гарсия-Каньяверас Х.С., Донато М.Т., Кастелл Х.В., Лахоз А.Целевое профилирование циркулирующих и печеночных желчных кислот у человека, мыши и крысы с использованием проверенного метода UPLC-MRM-MS. J липидный рез. 2012; 53:2231–41 Доступно по ссылке: https://www.jlr.org/article/S0022-2275(20)43200-6/fulltext.

    ПабМед ПабМед Центральный Статья КАС Google ученый

  • Гото Дж., Хасегава К., Намбара Т., Иида Т. Исследования стероидов. CCLIV. Газохроматографо-масс-спектрометрическое определение 4- и 6-гидроксилированных желчных кислот в моче человека с детектированием с химической ионизацией отрицательными ионами.Хроматогр. 1992; 574:1–7 Доступно по ссылке: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/1629271/. По состоянию на 15 марта 2021 г.

  • Ли Дж., Доусон, Пенсильвания. Животные модели для изучения метаболизма желчных кислот. Биохим Биофиз Акта. 2019: 895–911. https://doi.org/10.1016/j.bbadis.2018.05.011.

  • Хофманн АФ. Энтерогепатическая циркуляция желчных кислот у млекопитающих: форма и функции. Фронт биосай. 2009; 14:2584–98 Доступно по ссылке: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/19273221/.

    КАС Статья Google ученый

  • Доусон Пенсильвания, Карпен С.Дж.Кишечный транспорт и метаболизм желчных кислот. J липидный рез. 2015:1085–99 Доступно по адресу: https://www.jlr.org/article/S0022-2275(20)31721-1/fulltext.

  • Ридлон Дж.М., Канг Д.Дж., Хайлемон П.Б. Биотрансформация желчных солей кишечными бактериями человека. J липидный рез. 2006; 47:241–59 Доступно по ссылке: https://www.jlr.org/article/S0022-2275(20)33626-9/.

    КАС пабмед Статья Google ученый

  • Aldini R, Roda A, Lenzi PL, Ussia G, Vaccari MC, Mazzella G, et al.Активный и пассивный транспорт желчных кислот в подвздошной кишке у кролика: эффект люминального перемешивания. Евро Джей Клин Инвест. 1992; 22: 744–50. https://doi.org/10.1111/j.1365-2362.1992.tb01439.x. По состоянию на 15 марта 2021 г.

  • de Aguiar Vallim TQ, Tarling EJ, Edwards PA. Плейотропная роль желчных кислот в обмене веществ. Клеточный метаболизм. 2013: 657–69. https://doi.org/10.1016/j.cmet.2013.03.013.

  • Shin DJ, Wang L. Рецепторы, активируемые желчными кислотами: обзор FXR и других ядерных рецепторов.Справочник Exp Pharmacol. 2019: 51–72 Доступно по ссылке: https://link.springer.com/chapter/10.1007/164_2019_236. По состоянию на 23 октября 2020 г.

  • Инагаки Т., Мошетта А., Ли Ю.К., Пэн Л., Чжао Г., Даунс М. и др. Регуляция антибактериальной защиты в тонкой кишке ядерным рецептором желчных кислот. Proc Natl Acad Sci USA. 2006; 103:3920–5. Доступно по адресу: https://www.pnas.org/content/103/10/3920. По состоянию на 23 октября 2020 г.

  • Хофманн А.Ф., Экманн Л. Как желчные кислоты обеспечивают защиту слизистой оболочки кишечника от бактерий.Proc Natl Acad Sci USA. 2006: 4333–4. Доступно по адресу: https://www.pnas.org/content/103/12/4333. По состоянию на 23 октября 2020 г.

  • Синал С.Дж., Токин М., Мията М., Уорд Дж.М., Ламберт Г., Гонсалес Ф.Дж. Целенаправленное разрушение ядерного рецептора FXR/BAR нарушает гомеостаз желчных кислот и липидов. Клетка. 2000;102:731–44 Доступно по адресу: http://www.cell.com/article/S0092867400000623/.

    КАС пабмед Статья Google ученый

  • Tremblay S, Romain G, Roux M, Chen XL, Brown K, Gibson DL, et al.Введение желчных кислот вызывает антимикробную программу кишечника и снижает бактериальную нагрузку в двух мышиных моделях кишечной инфекции. Заразить иммун. 2017;85. Доступно по адресу: https://doi.org/10.1128/IAI.00942-16. По состоянию на 15 марта 2021 г.

  • Сайин С.И., Вальстрём А., Фелин Дж., Янтти С., Маршалл Х.У., Бамберг К. и др. Микробиота кишечника регулирует метаболизм желчных кислот за счет снижения уровня тауро-бета-мурихолиевой кислоты, природного антагониста FXR. Клеточный метаболизм. 2013;17:225–35.Доступно по адресу: https://www.cell.com/action/showPdf?pii=S1550-4131. По состоянию на 15 марта 2021 г.

  • Кейтель В., Штиндт Дж., Хойссингер Д. Рецепторы, активируемые желчными кислотами: GPBAR1 (TGR5) и другие рецепторы, связанные с G-белком. Handb Exp Pharmacol. 2019: 19–49 Доступно по ссылке: https://link.springer.com/chapter/10.1007/164_2019_230.

  • Sannasiddappa TH, Lund PA, Clarke SR. Антибактериальная активность неконъюгированных и конъюгированных солей желчных кислот in vitro в отношении золотистого стафилококка.Фронт микробиол. 2017;8 Доступно по ссылке: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5572772/.

  • Стейси М., Уэбб М. Исследования антибактериальных свойств желчных кислот и некоторых соединений, полученных из холановой кислоты. Proc R Soc Med. 1947; 134: 523–37. Доступно по адресу: https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rspb.1947.0029. По состоянию на 23 октября 2020 г.

  • Курди П., Каваниши К., Мизутани К., Йокота А. Механизм ингибирования роста лактобацилл и бифидобактерий свободными желчными кислотами.J Бактериол. 2006; 188:1979–86. Доступно по адресу: https://jb.asm.org/content/188/5/1979. По состоянию на 8 декабря 2020 г.

  • Урданета В., Касадесус Дж. Взаимодействие между бактериями и солями желчных кислот в желудочно-кишечном и гепатобилиарном трактах. Фронт Мед. 2017:163 Доступно по ссылке: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmed.2017.00163/.

  • Ридлон Дж.М., Харрис С.К., Бховмик С., Канг Д.Дж., Хайлемон П.Б. Последствия биотрансформации солей желчных кислот кишечными бактериями.Кишечные микробы. 2016: 22–39 Доступно по адресу: http://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/194

    .2015.1127483.

  • Gustafsson BE, Midtvedt T, Norman A. Выделенные фекальные микроорганизмы, способные к 7-альфа-дегидроксилированию желчных кислот. J Эксперт Мед. 1966; 123:413–32. Доступно по адресу: http://rupress.org/jem/article-pdf/123/2/413/1082316/413.pdf.

    КАС пабмед ПабМед Центральный Статья Google ученый

  • Джонс Б.В., Бегли М., Хилл С., CGM Г., Маркези Дж.Р.Функциональный и сравнительный метагеномный анализ активности гидролазы солей желчных кислот в микробиоме кишечника человека. Proc Natl Acad Sci USA. 2008; 105:13580–5. Доступно по адресу: https://www.pnas.org/content/105/36/13580.

    КАС пабмед Статья ПабМед Центральный Google ученый

  • Джойс С.А., Gahan CGM. Связанные с заболеванием изменения профилей желчных кислот и связи с измененной микробиотой кишечника. Копать Дис. 2017; 35:169–77 Доступно по адресу: https://www.karger.com/Article/FullText/450907.

    ПабМед Статья ПабМед Центральный Google ученый

  • Доден Х., Саллам Л.А., Девендран С., Ли Л., Доден Г., Даниэль С.Л. и др. Метаболизм оксобжелчных кислот и характеристика рекомбинантных 12α-гидроксистероиддегидрогеназ из 7α-дегидроксилирующих желчных кислот кишечных бактерий человека. Appl Environ Microbiol. 2018; 84:235–53 Доступно по адресу: https://aem.asm.org/content/84/10/e00235-18.

    Артикул Google ученый

  • Овадия С., Пердонес-Монтеро А., Спагу К., Смит А., Сарафян М.Х., Гомес-Ромеро М. и др.Усиленная микробная деконъюгация желчных кислот и нарушение захвата подвздошной кишки при беременности подавляют кишечную регуляцию синтеза желчных кислот. Гепатология. 2019; 70:276–93. Доступно по адресу: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/hep.30661.

    КАС пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Ким Г.Б., Йи С.Х., Ли Б.Х. Очистка и характеристика трех различных типов гидролаз желчных солей из штаммов Bifidobacterium.Дж. Молочная наука. 2004; 87: 258–66. Доступно по адресу: https://doi.org/10.3168/jds.S0022-0302(04)73164-1.

  • Elkins CA, Moser SA, Savage DC. Гены, кодирующие гидролазы желчных солей и конъюгированные переносчики желчных солей у Lactobacillus johnsonii 100-100 и других видов Lactobacillus. микробиол. 2001; 147:3403–12. Доступно по адресу: https://www.microbiologyresearch.org/content/journal/micro/10.1099/00221287-147-12-3403.

    КАС Статья Google ученый

  • Corzo G, Gilliland SE.Гидролазная активность желчных солей трех штаммов Lactobacillus acidophilus. Дж. Молочная наука. 1999; 82:472–80. Доступно по адресу: https://www.journalofdairyscience.org/article/S0022-0302(99)75256-2/.

    КАС пабмед Статья Google ученый

  • Coleman JP, Hudson LL. Клонирование и характеристика гена конъюгированной гидролазы желчных кислот из Clostridium perfringens. Appl Environ Microbiol. 1995;61:2514–20. Доступно по адресу: https://aem.asm.org/content/61/7/2514.

    КАС пабмед ПабМед Центральный Статья Google ученый

  • Wijaya A, Hermann A, Abriouel H, Specht I, Yousif NMK, Holzapfel WH, et al. Клонирование гена гидролазы желчных солей (bsh) из Enterococcus faecium FAIR-E 345 и хромосомное расположение генов bsh у пищевых энтерококков. J Пищевая защита. 2004; 67:2772–8. Доступно по адресу: http://meridian.allenpress.com/jfp/article-pdf/67/12/2772/1676188/0362-028x-67_12_2772.пдф.

    КАС Статья Google ученый

  • Dussurget O, Cabanes D, Dehoux P, Lecuit M, Buchrieser C, Glaser P, et al. Гидролаза желчных солей Listeria monocytogenes представляет собой регулируемый PrfA фактор вирулентности, участвующий в кишечной и печеночной фазах листериоза. Мол микробиол. 2002; 45:1095–106 Доступно по адресу: http://doi.wiley.com/10.1046/j.1365-2958.2002.03080.x.

    КАС пабмед Статья Google ученый

  • Дин М., Червеллати С., Казанова Э., Скерцанти М., Ланзара В., Медичи А. и др.Характеристика холилглицингидролазы адаптированного к желчи штамма Xanthomonas maltophilia и ее применение для количественного гидролиза конъюгированных солей желчных кислот. Appl Environ Microbiol. 2002; 68:3126–8. Доступно по адресу: https://aem.asm.org/content/68/6/3126.

    КАС пабмед ПабМед Центральный Статья Google ученый

  • Кавамото К., Хорибе И., Учида К. Очистка и характеристика новой гидролазы конъюгированных желчных кислот, хенодезоксихолилтаурингидролазы, из Bacteroides vulgatus.Дж Биохим. 1989; 106:1049–53 Доступно по ссылке: https://academic.oup.com/jb/article-lookup/doi/10.1093/oxfordjournals.jbchem.a122962.

    КАС пабмед Статья Google ученый

  • Дельпино М.В., Марчесини М.И., Эстейн С.М., Комерчи Д.Дж., Кассатаро Дж., Фоссати К.А. и др. Гидролаза желчных солей Brucella abortus способствует установлению успешного заражения мышей пероральным путем. Заразить иммун. 2007; 75:299–305. Доступно по адресу: https://iai.asm.org/content/75/1/299. По состоянию на 8 декабря 2020 г.

  • Song Z, Cai Y, Lao X, Wang X, Lin X, Cui Y и др. Таксономическое профилирование и популяционные модели генов бактериальной гидролазы желчных солей (BSH) на основе микробиома кишечника человека во всем мире. Микробиом. 2019; 7:9 Доступно по ссылке: https://microbiomejournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/s40168-019-0628-3.

    ПабМед ПабМед Центральный Статья Google ученый

  • Хамфри В., Далке А., Шультен К.VMD: Визуальная молекулярная динамика. Джей Мол Графика. 1996 год; Доступно по адресу: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/0263785596000185?via%3Dihub.

  • Перси-Робб И.В. Желчные кислоты: рН-зависимая антибактериальная система в кишечнике? Br Med J. 1972; 3:813–5 Доступно по адресу: https://www.bmj.com/content/3/5830/813.

    КАС пабмед ПабМед Центральный Статья Google ученый

  • Стеллваг Э.Дж., Хайлемон П.Б.Очистка и характеристика гидролазы желчных солей из Bacteroides fragilis subsp. хрупкий. Биохим Биофиз Акта. 1976; 452:165–76. Доступно по адресу: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/0005274476

  • 1?via%3Dihub.

    КАС пабмед Статья ПабМед Центральный Google ученый

  • Xu F, Guo F, Hu XJ, Lin J. Кристаллическая структура гидролазы солей желчных кислот из Lactobacillus salivarius. Acta Crystallogr F Struct Biol Commun.2016; 72:376–81. Доступно по адресу: http://scripts.iucr.org/cgi-bin/paper?S2053230X16005707.

    КАС пабмед ПабМед Центральный Статья Google ученый

  • Ху Х-Дж. гидролаза солей желчных кислот из Lactobacillus salivarius; 2016. https://doi.org/10.2210/pdb5HKE/pdb.

    Книга Google ученый

  • Кумар Р.С., Бранниган Дж.А., Прабхун А.А., Пундл А.В., Додсон Г.Г., Додсон Э.Дж. и др.Структурно-функциональный анализ гидролазы конъюгированных солей желчных кислот из Bifidobacterium longum выявил эволюционную связь с пенициллин-V-ацилазой. Дж. Биол. Хим. 2006; 281:32516–25 Доступно по ссылке: https://www.jbc.org/article/S0021-9258(20)86826-4/.

    КАС пабмед Статья Google ученый

  • Суреш К.Г., Кумар Р.С., Бранниган Дж.А. гидролаза желчных солей Bifidobacterium longum; 2006. https://doi.org/10.2210/pdb2HF0/pdb.

    Книга Google ученый

  • Seegar ТСМ. B. тета-гидролаза желчных солей; 2019. https://doi.org/10.2210/pdb6UFY/pdb.

  • Adhikari AA, Seegar TCM, Ficarro SB, McCurry MD, Ramachandran D, Yao L, et al. Разработка ковалентного ингибитора гидролаз кишечных бактериальных желчных солей. Nat Chem Biol. 2020; 16:318–26 Доступно по ссылке: https://www.nature.com/articles/s41589-020-0467-3.

    КАС пабмед ПабМед Центральный Статья Google ученый

  • Россоча М., Шульц-Хайенброк Р., фон Мёллер Х., Коулман Дж. П., Сенгер В.Кристаллическая структура гидролазы конъюгированных желчных кислот из Clostridium perfringens в комплексе с продуктами реакции таурином и дезоксихолатом; 2005 г. https://doi.org/10.2210/pdb2BJF/pdb.

    Книга Google ученый

  • Rossocha M, Schultz-Heienbrok R, von Moeller H, Coleman JP, Saenger W. Гидролаза конъюгированной желчной кислоты представляет собой тетрамерную N-концевую тиолгидролазу со специфическим распознаванием ее холилового, но не таурилового продукта.Биохимия. 2005; 44:5739–48 Доступно по ссылке: https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/bi0473206.

    КАС пабмед Статья Google ученый

  • Ramasamy S, Chand D, Suresh C. Определение кристаллической структуры гидролазы желчных солей из Enterococcus feacalis; 2015 г. https://doi.org/10.2210/pdb4wl3/pdb.

    Книга Google ученый

  • Ридлон Дж.М., Хайлемон П.Б.Идентификация и характеристика двух трансфераз кофермента А желчных кислот из Clostridium scindens, кишечной бактерии, 7α-дегидроксилирующей желчные кислоты. J липидный рез. 2012; 53:66–76. Доступно по адресу: https://www.jlr.org/article/S0022-2275(20)40800-4/.

    КАС пабмед ПабМед Центральный Статья Google ученый

  • Маллони Д.Х., Хайлемон П.Б. Секвенирование и экспрессия гена, кодирующего переносчик желчных кислот из Eubacterium sp.штамм VPI 12708. J Bacteriol. 1996; 178:7053–8. Доступно по адресу: https://jb.asm.org/content/178/24/7053.

    КАС пабмед ПабМед Центральный Статья Google ученый

  • Бховмик С., Чиу Х.П., Джонс Д.Х., Чиу Х.Дж., Миллер М.Д., Сюй К. и др. Структура и функциональная характеристика 7α-дегидратазы желчных кислот BaiE во вторичном синтезе желчных кислот. Белки. 2016;84:316–31. https://doi.org/10.1002/prot.24971.

    КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Объединенный центр структурной геномики.RCSB PDB – 4LEH: Кристаллическая структура 7-альфа-дегидратазы желчных кислот (CLOSCI_03134) из Clostridium scindens ATCC 35704 при разрешении 2,90 A; 2013. https://doi.org/10.2210/pdb4LEH/pdb.

    Книга Google ученый

  • Объединенный центр структурной геномики. RCSB PDB – 4L8O: Кристаллическая структура 7-альфа-дегидратазы желчных кислот (CLOHYLEM_06634) из Clostridium hylemonae DSM 15053 при разрешении 2,20 A; 2013. https://doi.org/10.2210/pdb4L8O/pdb.

    Книга Google ученый

  • Объединенный центр структурной геномики. RCSB PDB – 4L8P: Кристаллическая структура 7-альфа-дегидратазы желчных кислот (CLOHIR_00079) из Clostridium hiranonis DSM 13275 при разрешении 1,60 A; 2013. https://doi.org/10.2210/pdb4L8P/pdb.

    Книга Google ученый

  • Harris SC, Devendran S, Méndez-García C, Mythen SM, Wright CL, Fields CJ, et al.Окисление желчных кислот штаммами Eggerthella lenta C592 и DSM 2243 T. Gut Microbes. 2018; 9: 523–39. Доступно по адресу: https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/194

    .2018.1458180. [цитировано 18 апреля 2021 г.]

  • Funabashi M, Grove TL, Wang M, Varma Y, McFadden ME, Brown LC, et al. Метаболический путь дегидроксилирования желчных кислот микробиомом кишечника. Природа. 2020; 582:566–70 Доступно по ссылке: https://www.nature.com/articles/s41586-020-2396-4.

    КАС пабмед ПабМед Центральный Статья Google ученый

  • Бховмик С., Джонс Д.Х., Чиу Х.П., Парк И.Х., Чиу Х.Дж., Аксельрод Х.Л. и др.Структурная и функциональная характеристика BaiA, фермента, участвующего во вторичном синтезе желчных кислот в микробах кишечника человека. Белки. 2014; 82:216–29 Доступно по ссылке: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/prot.24353.

    КАС пабмед Статья Google ученый

  • Канг Д.Дж., Ридлон Дж.М., Мур Д.Р., Барнс С., Хайлемон П.Б. Гены baiCD и baiH Clostridium scindens кодируют стереоспецифические оксидоредуктазы 7α/7β-гидрокси-3-оксо-Δ4-холеновой кислоты.Биохим Биофиз Акта. 2008;1781:16–25. Доступно по адресу: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1388198107002156?via%3Dihub.

    КАС пабмед Статья Google ученый

  • Хирано С., Масуда Н. Эпимеризация 7-гидроксигруппы желчных кислот комбинацией двух видов микроорганизмов с 7-альфа- и 7-бета-гидроксистероиддегидрогеназной активностью соответственно. J липидный рез. 1981; 22:1060–8. Доступно по адресу: https://www.jlr.org/article/S0022-2275(20)40663-7/.

    КАС пабмед Статья Google ученый

  • Педрини П., Андреотти Э., Геррини А., Дин М., Фантен Г., Джованнини П.П. Xanthomonas maltophilia CBS 897.97 как источник новых 7β- и 7α-гидроксистероиддегидрогеназ и холилглицингидролазы: улучшение биотрансформации желчных кислот. Стероиды. 2006; 71:189–98. Доступно по адресу: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0039128X05002308?via%3Dihub.

    КАС пабмед Статья ПабМед Центральный Google ученый

  • Ван С., Мартинс Р., Салливан М.С., Фридман Э.С., Мисич А.М., Эль-Фахмави А. и др. Диета-индуцированная ремиссия при хронической энтеропатии связана с изменением структуры микробного сообщества и синтеза вторичных желчных кислот. Микробиом. 2019; 7:1–20 Доступно по ссылке: https://microbiomejournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/s40168-019-0740-4.

    КАС Статья Google ученый

  • Эггерт Т., Баконьи Д., Хаммел В.Ферментативные пути синтеза урсодезоксихолевой кислоты. Дж Биотехнолог. 2014; 191:11–21 Доступно по адресу: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0168165614008050?via%3Dihub.

    КАС пабмед Статья ПабМед Центральный Google ученый

  • Giovannini PP, Grandini A, Perrone D, Pedrini P, Fantin G, Fogagnolo M. 7α- и 12α-гидроксистероиддегидрогеназы из Acinetobacter calcoaceticus lwoffii: новый интегрированный химико-ферментативный путь к урсодезоксихолевой кислоте.Стероиды. 2008; 73:1385–90. Доступно по адресу: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0039128X08002031. По состоянию на 24 апреля 2021 г.

  • Митен С.М., Девендран С., Мендес-Гарсия С., Канн И., Ридлон Дж.М. Направленный синтез и характеристика кластера генов, кодирующего NAD(P)H-зависимые 3α-, 3β- и 12α-гидроксистероиддегидрогеназы из Eggerthella CAG:298, кишечной метагеномной последовательности. Appl Environ Microbiol. 2018:84 Доступно по адресу: https://aem.asm.org/content/84/7/e02475-17.

  • Леперк П., Жерар П., Беге Ф., Райбо П., Гриль Дж.-П., Релано П. и др.Эпимеризация хенодезоксихолевой кислоты в урсодезоксихолевую кислоту с помощью Clostridium baratii, выделенных из фекалий человека. FEMS Microbiol Lett. 2004; 235:65–72 Доступно по ссылке: https://academic.oup.com/femsle/article-lookup/doi/10.1111/j.1574-6968.2004.tb09568.x.

    КАС пабмед Статья ПабМед Центральный Google ученый

  • Edenharder R, Knaflic T. Эпимеризация хенодезоксихолевой кислоты в урсодезоксихолевую кислоту кишечными лецитиназо-липазоотрицательными клостридиями человека.J липидный рез. 1981; 22:652–8 Доступно по ссылке: https://www.jlr.org/article/S0022-2275(20)37375-2/. [цитировано 25 апреля 2021 г.].

    КАС пабмед Статья ПабМед Центральный Google ученый

  • Lee JY, Arai H, Nakamura Y, Fukiya S, Wada M, Yokota A. Вклад 7β-гидроксистероиддегидрогеназы из Ruminococcus gnavus N53 в образование урсодезоксихолевой кислоты в толстой кишке человека. J липидный рез. 2013;54:3062–9 Доступно по адресу: https://www.jlr.org/article/S0022-2275(20)35057-4/.

    КАС пабмед ПабМед Центральный Статья Google ученый

  • Ferrandi EE, Bertolesi GM, Polentini F, Negri A, Riva S, Monti D. В поисках устойчивых химических процессов: клонирование, рекомбинантная экспрессия и функциональная характеристика 7α- и 7β-гидроксистероидных дегидрогеназ из Clostridium absonum. Приложение Microbiol Biotechnol. 2012; 95:1221–33. Доступно по ссылке: https://link.springer.com/article/10.1007/s00253-011-3798-x.

    КАС пабмед Статья ПабМед Центральный Google ученый

  • Лю Л., Айгнер А., Шмид Р.Д. Идентификация, клонирование, гетерологичная экспрессия и характеристика НАДФН-зависимой 7β-гидроксистероиддегидрогеназы из Collinsella aerofaciens. Приложение Microbiol Biotechnol. 2011; 90:127–35 Доступно по ссылке: https://link.springer.com/article/10.1007/s00253-010-3052-y.

    КАС пабмед Статья ПабМед Центральный Google ученый

  • MacDonald IA, Jellett JF, Mahony DE, Holdeman LV.Желчные соли 3α- и 12α-гидроксистероиддегидрогеназы из Eubacterium lentum и родственных организмов. Appl Environ Microbiol. 1979; 37:992–1000. Доступно по адресу: https://aem.asm.org/content/37/5/992.long.

    КАС пабмед ПабМед Центральный Статья Google ученый

  • MacDonald IA, Mahony DE, Jellet JF, Meier CE. Nad-зависимая активность 3α- и 12α-гидроксистероиддегидрогеназы из Eubacterium lentum ATCC №. 25559. Biochimica et Biophysica Acta (BBA)/Липиды и липиды.Метаболизм. 1977; 489: 466–76. Доступно по адресу: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/00052760779.

  • Wegner K, Just S, Gau L, Mueller H, Gérard P, Lepage P, et al. Экспресс-анализ желчных кислот в различных биологических матрицах с использованием LC-ESI-MS/MS для исследования трансформации желчных кислот кишечными бактериями млекопитающих. Анальный биоанальный хим. 2017; 409:1231–45 Доступно по ссылке: https://link.springer.com/article/10.1007/s00216-016-0048-1.

    КАС пабмед Статья Google ученый

  • Nouioui I, Carro L, García-López M, Meier-Kolthoff JP, Woyke T, Kyrpides NC, et al.Геномная таксономическая классификация филума актинобактерий. Фронт микробиол. 2018;9:2007 Доступно по ссылке: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmicb.2018.02007.

    ПабМед ПабМед Центральный Статья Google ученый

  • Edenharder R, Schneider J. 12β-дегидрирование желчных кислот Clostridium paraputrificum, C. tertium и C. difficle и эпимеризация по углероду-12 дезоксихолевой кислоты путем совместного культивирования с 12α-дегидрирующим Eubacterium lentum.Appl Environ Microbiol. 1985; 49:964–8. Доступно по адресу: https://aem.asm.org/content/49/4/964.

    КАС пабмед ПабМед Центральный Статья Google ученый

  • Эденхардер Р., Пфютцнер А. Характеристика НАДФ-зависимой 12β-гидроксистероиддегидрогеназы из Clostridium paraputrificum. Биохим Биофиз Акта. 1988; 962:362–70 Доступно по адресу: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/0005276088

    4?via%3Dihub.

    КАС пабмед Статья Google ученый

  • Доден Х.Л., Вольф П.Г., Гаскинс Х.Р., Анантараман К., Алвес Дж.М.П., ​​Ридлон Дж.М. Завершение кишечного микробного пути эпи-желчных кислот. Кишечные микробы. 2021; 13:1–20 Доступно по ссылке: https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/194

    .2021.1

    1.

    КАС пабмед ПабМед Центральный Статья Google ученый

  • Сфакианос М.К., Уилсон Л., Сакалян М., Фалани К.Н., Барнс С.Консервативные остатки в предполагаемой каталитической триаде кофермента A желчных кислот человека: N-ацилтрансфераза аминокислот. Дж. Биол. Хим. 2002; 277:47270–5. Доступно по ссылке: https://www.jbc.org/article/S0021-9258(19)71454-9/. По состоянию на 19 октября 2020 г.

  • Ван де Ватербимд Х., Караджаннис Х., Эль Тайар Н. Липофильность аминокислот. Аминокислоты. 1994: 129–45. Доступно по ссылке: https://link.springer.com/article/10.1007/BF00814156.

  • Амброжелли А., Палиура С., Зёлль Д. Естественное расширение генетического кода.Nat Chem Biol. 2007; 3:29–35. Доступно по адресу: https://www.nature.com/articles/nchembio847.

    КАС пабмед Статья Google ученый

  • Тамари М., Огава М., Каметака М. Новый конъюгат желчных кислот, цилиатохолевая кислота, из желчи бычьего желчного пузыря. Дж Биохим. 1976; 80: 371–37.

  • Чианг JYL. Желчные кислоты: Регуляция синтеза. J липидный рез. 2009: 1955–66. Доступно по ссылке: https://www.jlr.org/article/S0022-2275(20)30703-3/.

  • Чианг JYL. Последние достижения в понимании гомеостаза желчных кислот [версия 1; экспертная оценка: одобрено 2]. F1000рез. 2017; 6 (F1000 факультета Rev): 2029. https://doi.org/10.12688/f1000research.12449.1.

  • Рода А., Минутелло А., Ангеллотти М.А., Фини А. Взаимосвязь структуры и активности желчных кислот: оценка липофильности желчных кислот с использованием коэффициента распределения 1-октанол/вода и ВЭЖХ с обращенной фазой. J липидный рез. 1990; 31:1433–43. Доступно по адресу: https://www.jlr.org/статья/S0022-2275(20)42614-8/.

    КАС пабмед Статья Google ученый

  • Mullish BH, McDonald JAK, Pechlivanis A, Allegretti JR, Kao D, Barker GF, et al. Гидролазы микробных солей желчных кислот опосредуют эффективность трансплантации фекальной микробиоты при лечении рецидивирующей инфекции Clostridioides difficile. Кишка. 2019;68:1791–800. https://doi.org/10.1136/gutjnl-2018-317842.

    КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Пикард Дж.М., Зенг М.Ю., Карузо Р.Нуньес Г. Микробиота кишечника: роль в колонизации патогенов, иммунных реакциях и воспалительных заболеваниях. Иммунол Ред. 2017: 70–89. https://doi.org/10.1111/imr.12567.

  • Ward JBJ, Lajczak NK, Kelly OB, O’Dwyer AM, Giddam AK, Ní Gabhann J, et al. Урсодезоксихолевая кислота и литохолевая кислота оказывают противовоспалительное действие в толстой кишке. Am J Physiol. 2017; 312:G550–8. Доступно по адресу: https://www.physiology.org/doi/10.1152/ajpgi.00256.2016. По состоянию на 23 ноября 2020 г.

  • Бернстайн Х., Бернштейн С., Пейн С.М., Дворакова К., Гаревал Х.Желчные кислоты как канцерогены при раке желудочно-кишечного тракта человека. Мутат рез. 2005: 47–65 Доступно по адресу: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1383574204000560?via%3Dihub. По состоянию на 24 апреля 2021 г.

  • Бернштейн С., Голубек Х., Бхаттачарья А.К., Нгуен Х., Пейн С.М., Зайтлин Б. и др. Канцерогенность дезоксихолата, вторичной желчной кислоты. Арх Токсикол. 2011:863–71 Доступно по ссылке: https://link.springer.com/article/10.1007/s00204-011-0648-7.

  • Гуссенс Дж. Ф., Байи К.Урсодезоксихолевая кислота и рак: от химиопрофилактики к химиотерапии. Фармакол Тер. 2019;203:107396 Доступно по ссылке: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0163725819301391?via%3Dihub. По состоянию на 15 марта 2021 г.

  • Eaton JE, Silveira MG, Pardi DS, Sinakos E, Kowdley KV, VAC L, et al. Применение высоких доз урсодезоксихолевой кислоты связано с развитием колоректальной неоплазии у пациентов с язвенным колитом и первичным склерозирующим холангитом. Am J Гастроэнтерол.2011:1638–45 Доступно по ссылке: https://journals.lww.com/00000434-201109000-00014.

  • Ллойд-Прайс Дж., Арзе С., Анантакришнан А.Н., Ширмер М., Авила-Пачеко Дж., Пун Т.В. и др. Мультиомика кишечной микробной экосистемы при воспалительных заболеваниях кишечника. Природа. 2019; 569: 655–62. https://doi.org/10.1038/s41586-019-1237-9.

    КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Физиология, желчеотделение Статья


    Введение

    Желчь представляет собой физиологический водный раствор, вырабатываемый и секретируемый печенью.Он состоит в основном из желчных солей, фосфолипидов, холестерина, конъюгированного билирубина, электролитов и воды [1]. Желчь проходит через печень по ряду протоков, в конечном итоге выходя через общий печеночный проток. По этому протоку желчь поступает в желчный пузырь, где она концентрируется и накапливается. При стимуляции гормоном холецистокинином (ХЦК) желчный пузырь сокращается, выталкивая желчь через пузырный проток в общий желчный проток. Одновременно расслабляется сфинктер Одди, позволяя желчи попасть в просвет двенадцатиперстной кишки.Гормон секретин также играет важную роль в поступлении желчи в тонкую кишку. Стимулируя клетки желчных протоков и протоков поджелудочной железы к секреции бикарбоната и воды в ответ на присутствие кислоты в двенадцатиперстной кишке, секретин эффективно увеличивает объем желчи, поступающей в двенадцатиперстную кишку. В тонком кишечнике желчные кислоты облегчают переваривание и всасывание липидов. Только примерно 5% этих желчных кислот в конечном итоге выводятся из организма. Большинство желчных кислот эффективно реабсорбируются из подвздошной кишки, секретируются в портальную венозную систему и возвращаются в печень в процессе, известном как энтерогепатическая рециркуляция [2][3][4].

    Формирование

    Желчь

    Желчь вырабатывается гепатоцитами, а затем модифицируется холангиоцитами, выстилающими желчные протоки. Производство и секреция желчи требуют активных транспортных систем внутри гепатоцитов и холангиоцитов в дополнение к структурно и функционально интактному билиарному дереву. Первоначально гепатоциты производят желчь, секретируя конъюгированный билирубин, желчные соли, холестерин, фосфолипиды, белки, ионы и воду в свои канальцы (тонкие канальцы между соседними гепатоцитами, которые в конечном итоге соединяются, образуя желчные протоки) [1].Канальцевая мембрана гепатоцита является основным желчесекреторным аппаратом, содержащим внутриклеточные органеллы, цитоскелет гепатоцита и белки-переносчики. Белки-переносчики канальцевой мембраны переносят желчную кислоту и ионы. Белки-транспортеры, обнаруженные в канальцевой мембране, используют энергию для секреции молекул в желчь против градиентов концентрации. Благодаря этому активному транспорту формируются осмотические и электрохимические градиенты. Когда конъюгированные соли желчных кислот попадают в канальцы, за счет осмоса следует вода.Электрохимический градиент обеспечивает пассивную диффузию неорганических ионов, таких как натрий. Наиболее важным стимулятором образования желчи является прохождение конъюгированных солей желчных кислот в желчные канальцы. Общий желчеотток в сутки составляет примерно 600 мл, из них 75% выводится из гепатоцитов, а 25% — из холангиоцитов. Примерно половина гепатоцитарного компонента желчи (около 225 мл в сутки) зависит от солей желчи, а оставшаяся половина не зависит от солей желчи. Осмотически активные растворенные вещества, такие как глутатион и бикарбонат, способствуют независимому оттоку желчи [5][6].

    Canaliculi опорожняют желчь в протоки или холангиолы или каналы Геринга. Протоки соединяются с междольковыми желчными протоками, которые сопровождаются ветвями воротной вены и печеночной артерии, образуя портальные триады. Желчь впоследствии модифицируется эпителиальными клетками протоков, когда она проходит через билиарное дерево. Эти клетки, известные как холангиоциты, разжижают и подщелачивают желчь за счет регулируемых гормонами абсорбционных и секреторных процессов. Холангиоциты имеют рецепторы, которые модулируют поток богатой бикарбонатом протоковой желчи, который регулируется гормонами.Эти рецепторы включают рецепторы секретина, соматостатина, регулятора трансмембранной проводимости при муковисцидозе (CFTR) и хлоридно-бикарбонатного обменника. Например, когда секретин стимулирует рецепторы в холангиоцитах, инициируется каскад, который активирует хлоридный канал CFTR и обеспечивает обмен бикарбоната на хлорид. Напротив, соматостатин ингибирует синтез цАМФ в холангиоцитах, вызывая противоположный эффект. В то время как бомбезин, вазоактивный кишечный полипептид, ацетилхолин и секретин усиливают поток желчи, соматостатин, гастрин, инсулин и эндотелин ингибируют поток [7].

    Желчные кислоты

    Катаболизм холестерина гепатоцитами приводит к синтезу двух основных первичных желчных кислот, холевой кислоты и хенодезоксихолевой кислоты. Этот процесс включает несколько стадий, при этом холестерин-7-альфа-гидроксилаза действует как фермент, ограничивающий скорость. Первичные желчные кислоты подвергаются дегидроксилированию бактериями в тонком кишечнике с образованием вторичных желчных кислот дезоксихолевой кислоты и литохолевой кислоты соответственно. Как первичные, так и вторичные желчные кислоты конъюгируются печенью с аминокислотой, глицином или таурином.Конъюгированные желчные кислоты известны как соли желчных кислот. Соли желчных кислот ингибируют холестерин-7альфа-гидроксилазу, уменьшая синтез желчных кислот. Несмотря на повышенную растворимость солей желчных кислот в воде, в целом они являются амфипатическими молекулами [8]. Это важное свойство позволяет им эффективно эмульгировать липиды и образовывать мицеллы с продуктами переваривания липидов. Пул желчных кислот поддерживается в основном за счет энтерогепатической циркуляции и в небольшой степени (около 5%) за счет синтеза желчных кислот в печени, пока суточная потеря желчных кислот с фекалиями не превышает 20% пула.

    Сотовый

    Основными этапами образования желчи являются захват желчных кислот и ионов из плазмы через базолатеральную (синусоидальную) мембрану, транспорт через гепатоцит и экскреция через канальцевую мембрану.

    Базолатеральная мембрана

    Натрий-калиевая АТФаза на базолатеральной мембране гепатоцита поддерживает градиент натрия и калия. Поскольку три иона натрия выбрасываются из клетки в обмен на получение двух ионов калия, формируется электрохимический градиент [1].Относительный отрицательный заряд внутри гепатоцита способствует поглощению положительно заряженных ионов, в то время как градиент натрия питает натрий-зависимый белок-котранспортер таурохолата. Этот транспортер обеспечивает поглощение конъюгированных желчных кислот. Напротив, белку-переносчику органических анионов не требуется натрий для переноса органических анионов. Есть несколько других транспортеров, обнаруженных на базолатеральной поверхности гепатоцита, в том числе белок, ко-транспортирующий натрий-таурохолат, ионообменники, которые регулируют pH, такие как натрий-водородный обменник и котранспортер бикарбоната натрия, переносчик органических анионов и катионов, и переносчики неэтерифицированных жирных кислот.

    Канальцевая мембрана

    Белки-транспортеры, обнаруженные в канальцевой мембране, в основном являются членами семейства АТФ-связывающих кассетных белков [9]. Эти белки используют активный транспорт для выделения молекул и ферментов в желчь. Эти транспортные белки включают насос экспорта солей желчных кислот (BSEP), мультиспецифический переносчик органических анионов (MRP2), множественную лекарственную устойчивость 1 и 3 (MDR1 и MDR3), АТФ-зависимый переносчик фосфолипидов (флиппаза), АТФ-зависимый переносчик органических катионов, и канальцевый переносчик бикарбоната [9].Переносчики канальцевой мембраны помогают секретировать молекулы в желчь против градиентов концентрации, а также ферменты, такие как щелочная фосфатаза. Сократительные микрофиламенты облегчают секрецию желчи через канальцы. На канальцевую мембрану приходится всего 1% площади поверхности гепатоцита.

    Развитие

    При нормальном развитии синтез желчных кислот сначала происходит в течение 5-9 недель беременности, при этом секреция желчи происходит на 12 неделе беременности и увеличивается после 17 недель беременности [10] [11].После рождения состав желчных кислот еще больше изменяется; в неонатальном периоде отношение холевой к хенодезоксихолевой кислоте составляет примерно 2,5, тогда как у взрослых оно изменяется примерно до 1,6 [12].

    Аномальное развитие билиарного дерева может вызвать врожденное заболевание печени. Эти первичные холангиопатии включают дуктопенические синдромы, синдромы пороков развития протоковой пластинки, поликистозные заболевания печени и фиброзно-поликистозные заболевания печени [12].

    Задействованные системы органов

    Гематологические

    Билирубин, основной пигмент желчи, является конечным продуктом катаболизма гема, который попадает в печень в связанном виде с альбумином.Попав в печень, фермент уридиндифосфатглюкуронилтрансфераза (УДФГТ) конъюгирует билирубин с образованием билирубинглюкуронида. Затем водорастворимый конъюгированный билирубин секретируется в желчь, придавая ей характерный желтый цвет [1].

    Желудочно-кишечный/гепатобилиарный

    Печень: место образования желчи, обратного захвата желчных кислот и обратного захвата уробилиногена

    Тонкий кишечник:

    • Бактерии образуют вторичные желчные кислоты посредством дегидроксилирования первичных желчных кислот
    • Глюкуронид билирубина снова превращается в билирубин
    • Бактерии превращают билирубин в уробилиноген

    Двенадцатиперстная кишка: место расщепления и всасывания липидов, которому способствует желчь

    Подвздошная кишка: место реабсорбции солей желчных кислот

    Портальная циркуляция: транспорт реабсорбированных солей желчных кислот обратно в печень отвечает за темный фекальный пигмент.

    Мочеполовой

    Некоторое количество уробилиногена выводится с мочой [1].

    Функция

    Основные функции желчи двоякие:

    1. Способствовать всасыванию липидов и пищеварению
    2. Для выведения продуктов жизнедеятельности из организма

    Всасывание липидов и переваривание

    В процессе эмульгирования желчные кислоты расщепляют крупные липидные капли на более мелкие, увеличивая площадь поверхности для пищеварительных ферментов.Эмульгирование возможно благодаря амфипатическому свойству солей желчных кислот [1]. Гидрофильная часть солей желчных кислот окружает липид, заставляя липид диспергироваться, поскольку отрицательные заряды отталкивают друг друга. Соли желчных кислот также позволяют продуктам переваривания липидов транспортироваться в виде мицелл. Ядро мицеллы содержит моноглицериды, лизолецитин, жирные кислоты и гидрофобную часть желчной соли. Гидрофильная часть соли желчных кислот окружает липидное ядро, увеличивая растворимость.Без желчных солей жирорастворимые витамины (А, D, Е, К) не усваиваются.

    Выведение продуктов жизнедеятельности

    Холестерин выводится путем его превращения в желчные кислоты, что позволяет организму поддерживать гомеостаз холестерина. Секвестранты желчных кислот, лекарства, предназначенные для снижения уровня холестерина, действуют путем связывания желчных кислот в тонком кишечнике и увеличения их экскреции со стулом. Билирубин также выводится путем его секреции в желчь, где он в конечном итоге образует темный пигмент кала [13].

    Патофизиология

    Уменьшение или прекращение образования или оттока желчи известно как холестаз. Холестаз может быть результатом нарушения канальцевой секреции желчи, заболевания протоков или обструкции оттока желчи по желчевыводящим путям. Причины снижения канальцевой секреции включают лекарственные препараты, половые гормоны и наследственные дефекты. Заболевания протоков включают первичный билиарный цирроз и первичный склерозирующий холангит. Обструкция желчных протоков чаще всего возникает из-за камней в желчном пузыре, но также наблюдается при раке желчных протоков или поджелудочной железы [13].

    Клиническое значение

    Клинически симптомы холестаза включают зуд, темную мочу, бледный стул и стеаторею. Подобно билирубину, в крови накапливаются другие вещества, которые в норме выделяются с желчью, такие как гамма-глутамилтрансфераза, щелочная фосфатаза и холестерин. Нарушение всасывания жиров может привести к дефициту витаминов А, D, Е и К. При осмотре могут выявляться безболезненная гепатомегалия и расчесы на коже из-за зуда.Тщательный сбор анамнеза и обследование с соответствующими диагностическими тестами необходимы для уточнения дифференциальной диагностики холестаза и создания надлежащего плана лечения [14][15][16].

    Основными терапевтическими вариантами симптоматического лечения холестаза являются урсодезоксихолевая кислота, гидрофильная желчная кислота, и холестирамин, секвестрант желчных кислот [13] [12]. Тем не менее, новые и появляющиеся методы лечения, такие как генная терапия, трансплантация гепатоцитов и инфузии стволовых клеток, разрабатываются для улучшения лечения врожденных холестатических заболеваний с низкой заболеваемостью и смертностью [12].


    Микробные структурные вариации кишечника как детерминанты метаболизма желчных кислот человека

    Введение

    Желчные кислоты (ЖК) представляют собой важный класс биологически активных метаболитов, которые действуют на границе между хозяином и кишечной микробиотой. БА представляют собой амфифильные стероиды, синтезируемые из холестерина в печени, и хорошо известны своей ролью в облегчении абсорбции кишечного жира, стимулировании образования печеночной желчи и поддержании баланса холестерина в организме.Кроме того, BAs выполняют гормоноподобные функции, передавая сигналы через мембраносвязанные и ядерные рецепторы, участвующие в контроле метаболизма липидов, глюкозы и энергии (Kuipers et al., 2014). Изменение метаболизма БА было связано с несколькими метаболическими заболеваниями, включая диабет 2 типа (СД2) и неалкогольную жировую болезнь печени (НАЖБП) (Chávez-Talavera et al., 2017), а также с колоректальным раком (Dermadi et al., 2017). ) и гепатоцеллюлярная карцинома (Gao et al., 2019).

    Кишечные бактерии играют важную роль в метаболизме ЖК человека: бактериальные гидролазы желчных солей (BSH) превращают конъюгированные с глицином и таурином первичные ЖК, продуцируемые печенью (холевую (ХА) и хенодезоксихолевую (ХДХК) кислоты), в неконъюгированные первичные ЖК, которые впоследствии могут быть дегидроксилированы с образованием вторичных ЖК (дезоксихолевой (DCA) и литохолевой (LCA) кислот) (Jia et al., 2017). Вторичные БА эффективно всасываются в подвздошной кишке и, в меньшей степени, в толстой кишке и возвращаются в печень через портальную венозную систему для повторной секреции в желчь. Следовательно, пул БА состоит из смеси первичных и вторичных БА, которые перемещаются между печенью и кишечником в пределах энтерогепатической циркуляции. Недавние когортные исследования продемонстрировали значительные межиндивидуальные различия в составе пула БА у человека, о чем свидетельствует анализ состава БА в периферической крови здоровых людей (Steiner et al., 2011) и страдающих ожирением (Chen et al., 2020). Важно отметить, что эта изменчивость в значительной степени может быть связана с метаболическими и транспортными процессами в энтерогепатической циркуляции, а не с различиями в скорости синтеза в печени, что подразумевает ключевую роль микробиома в разнообразии БА (Chen et al., 2020).

    В последние годы мы многое узнали о большой изменчивости микробного состава у здоровых людей и изменениях состава, связанных с конкретными заболеваниями (Falony et al., 2016; Джексон и др., 2018 г.; Жернакова и др., 2016). Взаимосвязь между пулом БА хозяина и микробным составом кишечника также исследовалась в нескольких когортах с разным состоянием здоровья. Например, у нелеченных пациентов с СД2 концентрации гликоурсодезоксихолевой кислоты (GUDCA), LCA и DCA в плазме были связаны с общим составом кишечного микробиома (Gu et al., 2017). В когорте 300OB с ожирением было выявлено значительное количество ассоциаций между относительной численностью кишечных бактерий и параметрами БА в фекалиях и плазме (Chen et al., 2020). Многие бактериальные гены, участвующие в биотрансформации БА, были идентифицированы с помощью экспериментальных и основанных на гомологах биоинформационных подходов. Например, генофонд BSH был количественно определен и охарактеризован в метагеномах различных популяций (Song et al., 2019). Основываясь на каталоге известных генов, связанных с БА, присутствующих в геномах кишечных бактерий, потенциал биотрансформации БА у людей можно предсказать с помощью реконструкции метаболической модели (Heinken et al., 2019).

    Однако анализы, основанные на численности, обычно оценивают численность таксонов на уровне рода или вида, а взаимодействие генетического разнообразия с метаболизмом БА внутри вида еще не рассматривалось должным образом.Поскольку функциональность значительной части микробных генов до сих пор неизвестна (Heintz-Buschart and Wilmes, 2018), основанный на гомологах метод анализа микробного гена БА, основанный на известных ссылках на гены биотрансформации БА, ограничил наше понимание взаимодействие ЖК с «темной материей» кишечного микробиома. Кроме того, на точность моделирования in silico биотрансформаций БК влияет возможность неоткрытых путей модификации БК.Важно отметить, что сами БА также влияют на состав микробиома кишечника благодаря своей антимикробной активности и косвенным сигнальным путям (Jia et al., 2017). Однако общий генетический сдвиг кишечных бактерий из-за воздействия на них различных БА, присутствующих в пуле БА человека, в настоящее время неизвестен. Это побудило нас исследовать взаимосвязь между кишечным микробиомом и метаболизмом БА хозяина на уровне микробной генетики.

    Микробные структурные варианты (SV) представляют собой высоковариабельные сегменты бактериальных геномов, которые были определены в последние годы на основе данных метагеномного секвенирования (Zeevi et al., 2019). Микробные области SV потенциально содержат функциональные гены, участвующие во взаимодействиях хозяин-микроб, и, таким образом, могут предоставить информацию о субгеномном разрешении бактериальной функциональности. Были обнаружены различные ассоциации между SV и уровнями метаболитов в крови человека (Zeevi et al., 2019). Недавно в продольном исследовании, в котором сравнивали пациентов с синдромом раздраженного кишечника со здоровыми людьми, впервые была обнаружена связь между БА и микробными СВ (Mars et al., 2020). В этом исследовании было обнаружено, что уровни в фекалиях двух неконъюгированных первичных видов BA, CDCA и CA, коррелируют с вариабельными геномными сегментами Blautia wexlerea .Это открытие дало начальный ключ к пониманию того, что ранее неизвестные бактериальные гены участвуют в модификации первичных БА или косвенно связаны с метаболизмом БА хозяина (Mars et al., 2020). Однако ввиду ограниченного размера выборки и количества отдельных видов БА, проанализированных в этом исследовании, и неизвестной воспроизводимости ассоциаций между SV и BA в разных когортах, требуется систематический анализ в крупномасштабных популяционных когортах. Более того, хотя БА-ассоциированные СВ были интерпретированы как потенциальные БА-метаболизирующие геномные сегменты (Mars et al., 2020), существование причинно-следственной связи между БА и микробными вариантами еще предстоит установить, поскольку БА также могут действовать как регуляторы кишечного микробиома.

    Поэтому мы стремились систематически оценивать взаимосвязь между несколькими параметрами метаболизма БА человека и генетической архитектурой кишечного микробиома на основе SV. В этом исследовании приняли участие 1437 человек из двух независимых нидерландских когорт: популяционная когорта Lifelines-DEEP (LLD, N = 1135) (Tigchelaar et al., 2015) и когорта 300 человек с ожирением (300-OB, N = 302) (Horst et al., 2019). В обеих когортах мы профилировали уровни в плазме натощак 15 различных видов БА и 7α-гидрокси-4-холестен-3-она (С4), что отражает скорость синтеза БА в печени. Мы также рассчитали относительные доли отдельных ЖК, а также различные соотношения концентраций ЖК, которые представляют собой метаболические пути и ферментативные реакции. Всего мы получили 39 параметров, связанных с БА. Одновременно данные метагеномного секвенирования были подвергнуты характеристике микробных SV для создания профилей переменных SV (vSV) и делеционных SV (dSV), которые представляют собой стандартизированный охват и статус присутствия/отсутствия геномных сегментов, соответственно.Затем мы провели систематический анализ микробной генетической ассоциации БА не только с отдельными СВ, но также с дискретными штаммами и непрерывными генетическими структурами, определяемыми профилями СВ. Мы дополнительно интегрировали несколько факторов образа жизни, включая диету, употребление наркотиков и курение, и построили трехсторонние сети in silico-, выведенные причинно-следственными связями, которые включали воздействие, микробную генетику и состав БА плазмы хозяина. Это выявило потенциальные новые микробные генетические регуляторы, которые опосредуют влияние образа жизни на метаболизм БА, что поддерживает потенциал воздействия на микробиом кишечника для изменения метаболизма БА человека.

    Результаты

    Высокая вариабельность состава БА плазмы между индивидуумами и когортами

    В это исследование мы включили 1437 индивидуумов из двух независимых голландских когорт: 1135 индивидуумов из популяционной когорты LLD и 302 индивидуума из группы лиц пожилого возраста, страдающих ожирением. Когорта акушерства ( рис. 1A-C ; таблица S1 ). Оценивали концентрации и доли 15 видов ЖК (6 первичных и 9 вторичных) в плазме натощак: холевой кислоты (ХК), хенодезоксихолевой кислоты (ХДХК), литохолевой кислоты (ДХК), дезоксихолевой кислоты (ДХК), урсодезоксихолевой кислоты (УДХК). ) и их формы, конъюгированные с глицином или таурином (, таблица S2 ).Мы также рассчитали 8 соотношений, отражающих ферментативную активность печени и бактерий ( Таблица S2 ; STAR Методы ) и количественно оценили уровень С4 в плазме, биомаркера биосинтеза печеночной БА (Chiang, 2017). Всего в данном исследовании мы получили 39 параметров БА плазмы.

    Рис. 1. Высокая вариабельность концентрации и состава желчных кислот в плазме крови человека натощак.

    А . Половые пропорции LLD и 300-OB. Б . Распределение по возрасту в LLD и 300-OB. С . Распределение ИМТ в LLD и 300-OB. Д . Концентрации 15 желчных кислот (ЖК) в плазме натощак во всех образцах LLD и 300-OB. Э . Пропорции 15 БА в плазме во всех образцах LLD и 300-OB. Образцы были отсортированы по соотношению первичных ЖК (холевой и хенодезоксихолевой кислот и их конъюгированных форм) в каждой когорте. Порядок образцов идентичен в ( D ) и ( E ). FE , График анализа основных координат (PCoA) различий между всеми образцами на основе профиля концентрации BA ( F ) и профиля доли BA ( E ). H-I , Объяснение пропорций дисперсии (R 2 ) концентрации БА ( H ) и пропорций ( I ) профилей по полу, возрасту и ИМТ. Синие столбцы показывают кумулятивную объясненную пропорцию дисперсии BA в многомерных моделях. Зеленые столбцы показывают индивидуально объясненную пропорцию дисперсии BA по каждому фактору в одномерных моделях.

    Как концентрации, так и пропорции 15 видов БА показали значительные межиндивидуальные различия в обеих когортах ( Рисунок 1D и 1E ).Например, общая концентрация БА в плазме колебалась от 0,084 до 18,008 мкМ ( Рисунок 1D ; Таблица S3 ), а соотношение вторичной/первичной БА варьировалось от 0 до 10,13 во всех образцах ( Рисунок 1E ; Таблица S3 ). ). Анализ главных координат (PCoA) также показал значительные различия в составе БА плазмы между LLD и 300-OB (перестановочный многомерный дисперсионный анализ (PERMANOVA), P = 0,001 в профиле концентрации BA, P = 0,001 в профиле доли BA; Рисунок 1F и 1G ).Мы также заметили, что 34 из 39 параметров БА показали значительные различия между LLD и 300-OB (критерий суммы рангов Уилкоксона, FDR <0,05; Рисунок S1A ; Таблица S4 ). Ввиду отчетливо различающихся характеристик участников LLD и 300-OB (, рис. 1A-1C ), разница в составе BA между двумя когортами может быть вызвана фенотипическими различиями. Поэтому мы оценили объяснительную силу основных фенотипов, таких как возраст, пол и индекс массы тела (ИМТ), на изменение состава БА.Эти факторы в совокупности объясняли только 3,07% и 2,94% дисперсии в профилях концентрации ЖК в плазме и пропорции, соответственно ( Figure 1H и 1I ). Здесь возраст оказал наибольшее влияние, объясняя 1,66% и 1,74% дисперсии в профилях концентрации и доли БА в плазме, соответственно (PERMANOVA, p < 0,05; Рисунок 1H и 1I ). Это говорит о том, что большая часть вариаций БА остается необъяснимой и может быть связана с другими факторами, такими как факторы образа жизни, генетический фон хозяина и микробные факторы кишечника.

    Профилирование SV раскрывает микробные генетические различия между когортами в общей популяции и когортами с ожирением не менее 75 образцов в двух когортах с достаточным охватом эталонных геномов (

    STAR Methods ) с 32–374 SV на вид ( Рисунок 2A и 2B ; Таблица S4 ).Эти 55 видов вместе составляли в среднем 66,60% от общего видового состава микробов, варьируя от 27,02% до 90,25% ( Рисунок S2A ). Средний размер выборки всех 55 видов с SV составил 432 ( рис. S2B ; табл. S5 ). Наиболее распространенным видом с вызовом SV был B. wexlerae , который можно было обнаружить в 1350 образцах (1071 из LLD и 279 из 300-OB), за которым следуют E. rectal ( N = 1,160), E .hallii ( N = 1,138) и Ruminococcus sp.( Н = 1,095).

    Рис. 2. Обзор профиля структурных изменений в LLD и 300-OB.

    А . Количество структурных вариантов (SV) каждого вида. Б . Общее количество СВ. С . Популяционная структура генетического состава на основе СВ.

    Далее мы оценили Канберрское расстояние бактериальных профилей SV между всеми образцами ( Рисунок 2C ). Основные компоненты (PCo) 1 и 2 вместе объясняют 20,70% общей генетической дисперсии на основе SV ( Рисунок 2C ), которая показала значительные различия между LLD и 300-OB (критерий суммы рангов Уилкоксона, P = 9.83×10 -4 для PCo1 и P = 2,62×10 -11 для PCo2), что указывает на расхождение микробной генетики между общей популяционной когортой и когортой с ожирением. Интересно, что возраст, пол, ИМТ и количество прочтений в совокупности объясняют только 1,79% дисперсии метагеномного профиля SV ( Рисунок S2C ), в то время как главный фактор, общее количество прочтений, объясняет только 0,7% вариации.

    Генетический состав на уровне вида коррелирует с метаболизмом БА человека независимо от видовой численности бактерий

    Сначала мы исследовали таксономическую численность и микробные генетические ассоциации с параметрами БА плазмы натощак отдельно на уровне вида ( Рисунок S3A и S3B ).Всего мы выявили 226 значимых ассоциаций между относительной численностью 34 видов бактерий и 36 параметрами БА (линейная регрессия, FDR Meta <0,05; Рисунок S3B ; Таблица S6 ). Ранее сообщалось о нескольких видах, связанных с параметрами БА, в когорте 300-OB, например. отрицательная связь относительного обилия производящих бутират видов F. prausnitzii с 20 параметрами БА, включая отрицательную связь с соотношением вторичной/первичной БА (линейная регрессия, Beta Meta =-0.18, FDR Meta = 3,97×10 -6 ; Таблица S6 ). Относительная численность другого вида, продуцирующего бутират, E.hallii , коррелирует с концентрацией C4 (линейная регрессия, Beta Meta = 0,10, FDR Meta = 4,72×10 -3 ; Table S6 ), согласуется с результатами исследования на мышах, показывающего, что E.hallii способен модифицировать метаболизм BA (Udayappan et al., 2016). Наиболее значимая ассоциация численности была обнаружена между R.gnavus и доля УДХК в плазме (линейная регрессия, Beta Meta = 0,34, FDR Meta = 7,77×10 -28 ; Таблица S6 ). В целом эти результаты подтверждают, что состав микробиома тесно связан с метаболизмом БА человека.

    Поскольку бактериальные геномы сильно различаются, микробный генетический состав каждого вида различается у разных людей (Rossum et al., 2020; Tierney et al., 2019), что также может иметь отношение к метаболизму БА человека.Поэтому мы сначала рассчитали генетическое расстояние на основе SV для каждого вида ( Рисунок S4 ) и связали его с 39 параметрами BA плазмы с помощью PERMANOVA после поправки на возраст, пол, ИМТ, количество прочтений и численность видов, если применимо ( STAR Методы ). Всего нами выявлено 260 значимых ассоциаций между генетическими дистанциями 39 видов бактерий и 36 параметрами БА (PERMANOVA, FDR Meta < 0,05; Figure S3A ; Table S6 ), что свидетельствует о том, что SV-представляет микробные генетические ассоциации с Параметры БА практически не зависят от относительной численности вида.Интересно, что некоторые виды оказались более вероятно связанными с параметрами БА на генетическом уровне (например, 90 169 C. comes, 90 170 E. rectale и 90 169 R. enteralis 90 170 ), в то время как другие виды, как правило, были связаны с параметрами БА на относительном уровне. уровень численности (например, A. muciniphila, B. bifidum, B. crossotus и I. bartlettii ) ( Рисунок 3A ). Из 260 ассоциаций БА с видоспецифическим генетическим составом только 50 были также обнаружены на уровне обилия видов (, рисунок S3C, ; , рисунок 3A, ), что подчеркивает, что генетическая изменчивость микробов представляет собой новый слой информации о бактериальной функциональности.

    Рисунок 3. Ассоциации микробиома кишечника на уровне видов с параметрами желчных кислот человека.

    А . Тепловая карта ассоциаций видового уровня с параметрами БА. Синий указывает на чисто генетические ассоциации. Желтый цвет указывает на ассоциации, основанные исключительно на относительной численности. Красный цвет указывает на ассоциации, основанные как на генетике, так и на относительной численности. Черным цветом обозначены ассоциации, основанные на генетике, где относительная численность недоступна для соответствующих видов. Белый указывает на отсутствие связи. Б . Генетическая ассоциация B. wexlerae с долей СА в плазме, цветовая шкала от красного до синего представляет увеличение стандартизированного значения доли СА. С . Генетическая ассоциация F. prausnitzii с долей GUDCA в плазме, цветовая шкала от красного до синего представляет увеличение стандартизированного значения доли GUDCA.

    Вид с наибольшим количеством генетических ассоциаций был B. wexlerae . Межиндивидуальные генетические различия B.wexlerae были значимо связаны с 27 параметрами БА (PERMANOVA, FDR Meta <0,05; Table S6 ), тогда как только 6 параметров БА коррелировали с относительной численностью B. wexlerae (линейная регрессия, FDR Meta < 0,05; Таблица S6 ). Самая сильная генетическая ассоциация B. wexlerae была с долей CA в плазме (P Meta = 8,70 × 10 -6 ; Рисунок 3B ; Таблица S6 ), что указывает на то, что люди с очень похожими B.содержание генома wexlerae , как правило, имеет аналогичный вклад CA в их содержание BA в плазме. Другой вид, F. prausnitzii , способствует выработке 12-дегидро-CA, и предполагается, что истощение F. prausnitzii снижает уровни неконъюгированных CA и CDCA в фекалиях пациентов с ВЗК (Heinken et al., 2019). . Помимо ассоциаций на уровне видового обилия, генетические различия у F. prausnitzii также были связаны с 23 параметрами БА ( Таблица S6 ).Например, генетические различия у F. prausnitzii коррелировали с долей GUDCA в плазме (PERMANOVA, FDR Meta <0,05; рис. 3C ; табл. уровень изобилия. В целом мы заметили, что видоспецифический генетический состав сильно варьирует и коррелирует с составом БА независимо от относительной численности видов в микробном сообществе.

    Отдельные подвиды коррелируют с метаболизмом БА человека

    На основании генетических различий между видами мы стратифицировали генетическую структуру популяции для каждого вида, используя метод разделения на основе медоид□ ( STAR Методы ; Рисунок S4 ) и обнаружили два или более подвидов для 29 из 55 видов ( рис. S5 и S6 ; таблица S7 ).О некоторых подвидах сообщалось ранее на основе различных методов. Например, мы идентифицировали два подвида E. rectal и четыре подвида A. muciniphila в наших когортах, в то время как Costea и др. . наблюдали три подвида E. rectal и два подвида A. muciniphila на основе профиля типирования однонуклеотидного варианта (SNV) в 2144 образцах (Costea et al., 2017). Все идентифицированные нами подвиды могли быть обнаружены как в образцах LLD, так и в образцах 300-OB, но доля подвидов P.copri, S. vestibularis и P. merdae показали различное обогащение LLD и 300-OB (критерий хи-квадрат, FDR <0,05). Из них P. copri подвидов 1, S. vestibularis подвидов 1 и P. merdae подвидов 2 были обогащены LLD, тогда как P. copri подвидов 2, S. vestibularis 69 и

    подвидов . merdae

    подвидов 1 были обогащены 300-OB (критерий хи-квадрат, FDR <0,05; , рисунок S7 ; , таблица S8 ).В соответствии с предыдущими результатами, полученными для основанного на SNV подвида E. rectale (Costea et al., 2017), идентифицированный нами подвид E. rectale , основанный на SV, также был связан с ИМТ хозяина (критерий Уилкоксона, P = 0,0045).

    Наличие разных подвидов может по-разному влиять на метаболизм БА. Поэтому мы провели анализ ассоциации между подвидами на основе SV и параметрами BA плазмы и обнаружили 41 значимую связь (пермутационный критерий суммы рангов Крускала-Уоллиса, FDR <0.05; Рисунок 4 ; Таблица S9 ). E. rectal показал наибольшее количество ассоциаций с БА (10 ассоциаций), за ним следует R. gnavus (8 ассоциаций). Наиболее значимая связь была между E. rectal и концентрацией C4 (пермутационный критерий суммы рангов Крускала-Уоллиса, FDR = 2,26×10 -5 ). Мы сравнили профили SV двух подвидов E. rectale и обнаружили, что 55 из 56 vSV и 72 из 124 dSV были значительно обогащены подвидами 1 или 2 (критерий Уилкоксона для vSV и критерий Хи-квадрат для dSV, FDR). < 0.05). Хотя не наблюдалось обогащения генов биотрансформации БА между подвидами E. rectal , их широкая ассоциация с параметрами БА может отражать физиологическое влияние разнообразия бактериальных подвидов на метаболизм БА, или , наоборот, . Антимикробная активность БА оказывает давление на выживание микробов (Langdon et al., 2016; Tian et al., 2020), что может вызывать некоторые или все изменения в бактериальных геномах.

    Рисунок 4. Параметры желчных кислот коррелируют со структурными вариантами □ на основе подвидов.

    Подвиды 13 видов показаны на графиках t-SNE, при этом отдельные подвиды показаны разными цветами. График цирковой корреляции показывает их связь с БА. Каждая линия указывает на связь между подвидами вида и уровнями параметра БА в плазме.

    Общеметагеномная ассоциация на основе SV идентифицирует BA-ассоциированные микробные геномные сегменты

    Чтобы идентифицировать SV, которые потенциально содержат гены, участвующие в метаболизме BA человека, мы провели исследование ассоциации микробных SV на основе метагенома по параметрам BA.Принимая во внимание существенные различия в составе БА плазмы и микробном генетическом составе между LLD и 300-OB, мы связали 8282 SV с 39 параметрами BA плазмы, используя линейные модели для LLD и 300-OB соответственно, с последующим анализом мета- и гетерогенности (случайный анализ). эффектная модель). В дополнение к возрасту, полу, ИМТ и общему количеству считываний мы также включили соответствующие численности видов в качестве ковариации, потому что мы заметили, что уровни численности 34 из 55 видов были связаны по крайней мере с одним параметром BA ( Таблица S6 ). .В общей сложности мы выявили 792 значимых и воспроизводимых ассоциации в нашем мета-анализе с использованием модели случайных эффектов (FDR meta <0,05), включая 725 ассоциаций с vSV ( Рисунок S8A ; Таблица S10 ) и 67 ассоциаций с dSV. ( Рисунок S8B ; Таблица S11 ). Величина эффекта и направления всех 792 ассоциаций были очень согласованными между когортами (P гетеро <0,05; Рисунок S8C и S8D ). Эти результаты показывают, что выявленные нами ассоциации SV были надежными и воспроизводимыми между двумя когортами, несмотря на большие различия в их профилях генетического состава микробов кишечника и состава BA плазмы.

    792 воспроизводимых ассоциации SV-BA связали 300 SV 33 видов с 32 параметрами BA плазмы (рис. 5A ), что указывает на то, что связанные с BA SV широко распространены среди видов кишечных бактерий. 183 (23,11%) из 792 воспроизводимых ассоциаций относились к B. wexlerae ( Рисунок 5B ). В геноме B. wexlerae 52 СВ ассоциированы с 21 параметром БА (FDR Meta <0,05; рис. 5В ), причем наиболее значимая ассоциация наблюдается между вариабельной областью СВ 1715-1716 т.п.н. и СА коэффициент дегидроксилирования/деконъюгации (бета = -0.29, Р мета = 2,18×10 -23 ; Стол S10 ). Поскольку эталонный геном B. wexlerae не был хорошо аннотирован в базе данных, предоставленной SGVFinder, мы дополнительно аннотировали его геном с помощью PATRIC ( STAR Methods ) и идентифицировали три гена, которые кодируют холоилглицингидролазу (или бактериальный BSH; Номер ЕС: ЕС 3.5.1.24), который катализирует деконъюгацию глицин- и таурин-конъюгированных ЖК. Один из аннотированных генов BSH расположен в районе 2 938 104–2 938 946 пн, что близко к трем ассоциированным с БА СВ B.wexlerae , которые охватывают четыре геномных сегмента (2079–2081 т.п.н., 2081–2082 т.п.н., 2083–2084 и 2086–2090 т.п.н.) ( рис. 5B и 5C ). Эти три SV также значимо коррелировали с 10 параметрами БА (FDR Meta <0,05; рис. 5B ), и наиболее значимая связь была с концентрацией DCA (Beta Meta = -0,23, P Meta = 1,67×10 −16 ; Рисунок 5D ; Таблица S10 ). Это согласуется с недавними выводами о том, что фекальные CDCA и CA были связаны с несколькими SV B.wexlerae (Mars et al., 2020). Наше исследование также подтверждает, что B. wexlerae является новой бактерией, участвующей в трансформации БА, которая обладает генами, связанными с метаболизмом БА.

    Рисунок 5. Связь между параметрами желчных кислот и структурными вариантами.

    А . Воспроизводимые значимые связи между параметрами БА и УО (FDR Meta <0,05). Б . Тепловая карта ассоциаций между параметрами БА и СВ Blautia wexlerae . C-H . Примеры участков СВ, близких к известным генам биотрансформации БА ( С, Е , G ) и ассоциаций с параметрами БА ( D, F , H ). Синие и желтые кружки представляют образцы LLD и 300-OB соответственно.

    Помимо B. wexlerae , мы также идентифицировали гены биотрансформации BA рядом с ассоциированными участками SV у нескольких других видов. Например, vSV размером 5 т.п.н. (2932□2935 и 2935□2937 т.п.н.) из Coprococcus come содержит ген BSH (2938104–2938946 п.н.), который был в значительной степени связан с 12 параметрами БА (, рис. 5E ;

    ).
    ), из которых самая сильная связь была с соотношением вторичной/первичной БА (бета мета = 0.36, P Мета = 4,77E×10 −34 ; Рисунок 5F ). Это оказалось наиболее значимой ассоциацией среди всех ассоциаций SV-BA. Гены биотрансформации БА обнаружены не только у наиболее распространенных видов, но и у некоторых видов с низкой распространенностью. Например, рядом с геном BSH (геномное положение: 1 519 343□1 520 332 п.н.) в геноме E ventriosum три вариабельных SV были значимо связаны с 10 параметрами BA (FDR Meta <0.05) ( Рисунок 5G ; Таблица S10 ), из которых наиболее значимая связь была между областью vSV 1,512□1,517 т.п.н. и соотношением вторичной/первичной БА (Beta Meta = -0,41; P Meta = 1,06×10 -7 ; Фигура 5H ).

    Мы также определили 118 ассоциаций BA□SV со значительной гетерогенностью между нашей общей популяцией и когортами, основанными на ожирении (P гетеро <0,05, FDR LLD <0,05 и/или FDR 300-OB <0.05; Таблица S12 и S13 ). Наиболее значительная гетерогенность наблюдалась для ассоциации между vSV Escherichia coli (1,062□1,065 т.п.н.) и долей TCDCA (Beta LLD = -0,16, FDR LLD = 0,76, Beta 300-OB). = 0,68, FDR 300-OB = 0,032, P гетеро = 3,24×10 -6 ; Таблица S12 ). Эта вариабельная область генома содержит два гена, белок сидерофора Salmochelin IroE и энтерохелинэстераза , которые играют роль в поддержании гомеостаза железа E.палочка . 1 т.п.н. vSV C. прибывает (966 □967 т.п.н.), несущий ген BSH, был связан с тремя параметрами БА (соотношение CA/CDCA, соотношение вторичной/первичной BA и доля DCA) со значительной гетерогенностью между LLD и 300- OB (P гетеро <0,05; Table S12 ), а величина эффекта ассоциаций BA была выше при 300-OB, чем при LLD.

    Двунаправленная причинно-следственная связь между бактериальными SV и BA хозяина

    На генетический состав кишечных бактерий могут влиять специфические особенности хозяина и факторы окружающей среды, поэтому одного GWAS на основе симбиотического геномного варианта □ будет недостаточно для обеспечения причинно-следственной интерпретации отношения между коррелированными микробными вариантами и фенотипами хозяина.Хотя мы идентифицировали несколько бактериальных генов, которые, как известно, участвуют в биотрансформации БА, которые были расположены в областях, связанных с БА, причинно-следственная связь большинства идентифицированных нами ассоциаций БА □СВ остается неизвестной. Факторы воздействия образа жизни, собранные в когорте LLD, позволили нам вывести in silico причинно-следственные связи между коррелированными SV и BA и определить факторы образа жизни, которые могут влиять на взаимодействие между микробной генетикой кишечника и метаболизмом BA хозяина. Мы объединили 127 факторов образа жизни (78 диетических факторов, 44 фактора употребления наркотиков и 5 факторов, связанных с курением; Таблица S14 ) с данными SV и BA.Здесь мы сначала определили группы образа жизни □SV □BA, в которых все переменные коррелировали друг с другом, а затем провели анализ двунаправленного опосредования. В первом причинно-следственном направлении мы предположили, что СВ действуют как регуляторы, опосредующие влияние факторов образа жизни на состав пула БА, и, таким образом, рассматривали СВ как медиаторы, а параметры БА как исходы. Во втором причинно-следственном направлении мы оценили, могут ли БА опосредовать влияние факторов образа жизни на бактериальные СВ (90–175, рис. 6А, 90–176).Всего мы определили 502 группы предполагаемых in silico причинно-следственных связей, в том числе 38 однонаправленных причинно-следственных связей в направлении 1, 216 однонаправленных причинно-следственных связей в направлении 2 и 248 двунаправленных причинно-следственных связей ( рис. .

    Рисунок 6. Вывод причинно-следственной связи с использованием двунаправленного анализа посредничества.

    А . Структура двунаправленного анализа посредничества между факторами образа жизни, SV и BA. Б . Количество предполагаемых причинно-следственных связей для направления 1 (от SV к BA), направления 2 (от BA к SV) и для обоих. С . Диаграмма Санки, показывающая предполагаемую сеть причинно-следственных связей направления 1. DF . Примеры причинно-следственных связей между факторами образа жизни, SV и BA, выведенными двунаправленным анализом посредничества. Бета-коэффициент и значимость отмечены на каждом краю, а доли косвенного эффекта (опосредованного эффекта) отмечены в центре кольцевой диаграммы.

    Трехсторонняя причинно-следственная сеть в направлении 1 состояла из 18 факторов образа жизни, 32 СВ в качестве медиаторов и 17 параметров БА плазмы в качестве исходов (посредничество FDR < 0,05, рис. 6C, таблица S15 ). Примечательно, что 15 из 32 SV произошли от B. wexlerae , включая SV с известными генами биотрансформации BA. Например, vSV размером 2 т.п.н. (2079□2081 т.п.н.), близкий к гену BSH в B. wexlerae , регулировал влияние употребления красного вина на соотношение дегидроксилирования/деконъюгации КА (опосредование FDR < 0.05; Опосредованная доля = 33%; Рисунок 6D ). Другой SV из B. wexlerae в 3513□3516 т.п.н. опосредовал как положительное влияние частоты потребления шоколада на долю GUDCA в плазме (опосредование FDR <0,05; опосредованная доля = 13%; рис. 6E ), так и обратное. влияние привычки курения на этот параметр (опосредование FDR <0,05; опосредованная доля = 18%; рис. 6F ). Эти данные указывают на то, что гены кишечных бактерий, участвующие в метаболизме БА, могут регулироваться факторами образа жизни и тем самым влиять на состав пула БА хозяина.Предполагаемые регуляторные СВ, которые причинно влияют на состав пула БА хозяина, могут содержать новые гены, участвующие в биосинтезе и биотрансформации БА, и потенциально могут быть использованы в качестве мишеней для регуляции метаболизма БА.

    Мы обнаружили 216 in silico причинно-следственных связей, в которых 22 параметра БА опосредовали эффекты 43 факторов образа жизни на 80 бактериальных SV, принадлежащих к 12 видам бактерий (опосредование FDR < 0,05; Table S15 ). Среди 80 регулируемых SV 29 были из B.wexlerae , затем 11 из R. Torks . У мышей рост видов Ruminococcus может быть ингибирован DCA (Tian et al., 2020), и мы обнаружили, что 8 SV видов Ruminococcus отрицательно регулируются как концентрацией, так и долей DCA (посредничество FDR < 0,05), что указывает на то, что обогащение циркулирующего пула БА DCA может оказывать селективное давление на видов Ruminococcus и вызывать потерю их геномного содержимого.

    Обсуждение

    Мы охарактеризовали профили кишечного микробного SV и плазменного BA 1437 голландцев из двух независимых когорт и систематически оценили корреляцию между кишечной микробной генетикой и метаболизмом BA хозяина от уровня генетического состава вида до уровня одного варианта. Было обнаружено, что генетический состав видов коррелирует с параметрами БА независимо от относительной численности этих видов. Мы также идентифицировали подвиды 29 видов бактерий с помощью кластерного анализа на основе SV, выявили внутривидовую генетическую дифференциацию и разнообразие и связали подвиды на основе SV с параметрами БА плазмы.Далее мы провели метагеномное исследование микробной ассоциации SV по 39 параметрам BA и выявили 786 воспроизводимых ассоциаций между SV и параметрами BA и 118 гетерогенных ассоциаций с использованием метаанализа. Двунаправленный посреднический анализ выявил 90 169 in silico 90 170 регуляторных взаимосвязей, стоящих за выявленными нами корреляциями. Таким образом, наше исследование предоставляет ресурс бактериальных геномных объектов, которые потенциально содержат новые гены, участвующие в метаболизме БА человека, а также выявляют генетические сдвиги в бактериальных геномах, которые потенциально связаны с антимикробным действием специфических БА в просвете кишечника.Насколько нам известно, это крупнейшее на сегодняшний день исследование микробных генетических детерминант концентрации и состава БА в плазме у людей. Ввиду растущего осознания участия конкретных БА в возникновении и прогрессировании заболеваний человека (Chávez-Talavera et al., 2017; Dermadi et al., 2017; Gao et al., 2019), а также современных разработка фармакологических средств, воздействующих на сигнальные пути БА, для лечения заболеваний печени и метаболических заболеваний (Jia et al., 2017; Krautkramer et al., 2021; Патхак и др., 2018 г.; Sun et al., 2018), эти знания имеют прямое клиническое значение.

    Наше исследование демонстрирует, что метагеномная ассоциация на основе SV является мощным методом, позволяющим приблизить микробные ассоциации к функциональности и механистическому пониманию. Во-первых, наше исследование показывает, что ассоциации БА с микробными SV часто были сильнее, чем ассоциации с относительной численностью видов, и даже могут не зависеть от относительной численности видов. Это подчеркивает ценность метагеномных SV как нового источника информации, описывающей функциональность микробиома кишечника человека.Хотя в предыдущих исследованиях были выявлены некоторые виды, метаболизирующие БА (Krautkramer et al., 2021; Li et al., 2021), наше метагеномное исследование ассоциации SV дополняет список новых видов бактерий, которые взаимодействуют с метаболизмом БА, добавляя Blautia wexlerae, Eubacterium rectale, Blautia obeum и Ruminococcus Torques , среди прочих. Анализ в субгеномном масштабе также определяет расположение геномных сегментов, которые связаны с пулом BA хозяина, что означает, что ассоциация микробного SV по всему метагеному с фенотипами хозяина помогает локализовать микробные гены или генетические элементы, участвующие во взаимодействии хозяин-микроб.Наше исследование подчеркивает вклад микробной генетики кишечника в индивидуальность метаболизма БА хозяина. Используемый нами комплексный подход к анализу ассоциаций обеспечивает шаблон для когортных исследований микробной генетики, демонстрируя сдвиг парадигмы от «микроэкологии» к «генетике микропопуляций».

    Наше исследование дополнительно подчеркивает сложный двунаправленный эффект между кишечным микробиомом и метаболизмом БА. Мы использовали факторы образа жизни в качестве экзогенных предикторов, чтобы вывести in silico потенциальные причинно-следственные связи между SV и BAs, используя анализ двунаправленного посредничества, и идентифицировали специфические факторы образа жизни, участвующие во взаимодействии между бактериальной генетикой и метаболизмом BA.Это подчеркивает потенциал воздействия на микробиоту кишечника для регулирования метаболизма БА посредством изменения образа жизни. Например, мы обнаружили, что SV B. wexlerae опосредовал эффект употребления красного вина на соотношение дегидроксилирования/деконъюгации КА, отражая превращение глицин- или таурин-конъюгированного КА в неконъюгированный DCA в течение одного цикла кишечно-печеночной циркуляции. . Красное вино богато полифенолами, группой молекул с антиоксидантными свойствами (Naumann et al., 2020; Queipo-Ortuño et al., 2012), которые могут увеличивать экскрецию БА с фекалиями, регулируя микробиоту кишечника (Chambers et al., 2019). Мы также наблюдали, что частота потребления шоколада увеличивает долю GUDCA в плазме через SV B. wexlerae . GUDCA представляет собой гидрофильный БА, который, как предполагается, действует как антагонист человеческого FXR и способствует благотворному воздействию метформина у субъектов с СД2 (Sun et al., 2018). Кроме того, его исходная молекула, УДХК, широко используется при лечении холестатических заболеваний печени и была предложена в качестве потенциального лекарственного средства для лечения СД2 и других метаболических заболеваний (Pathak et al., 2018; Сан и др., 2018). Шоколад богат флавоноидами, подклассом полифенолов. Таким образом, оказывается, что полифенолы из шоколада повышают уровень GUDCA, регулируя гены кишечных бактерий. В предыдущих исследованиях сообщалось, что диетические полифенолы из продуктов растительного происхождения могут влиять на состав фекальных ЖК у людей, регулируя микробиоту кишечника (Chambers et al., 2019; Ozdal et al., 2016; Queipo-Ortuño et al., 2012; Sembries et al. др., 2006). Наш причинно-следственный анализ in silico показал, что бактериальный SV служит медиатором, который регулирует эффекты диетических полифенолов на метаболизм BA.И наоборот, наше исследование также предоставило доказательства того, что БА, вероятно, благодаря своей антибактериальной активности в качестве «кишечного мыла», не только влияют на рост кишечных микробов, но и оказывают избирательное давление на бактериальную генетику.

    Вклад авторов

    J.F., F.K. и А.З. задумал и руководил исследованием. D.W., M.D., L.C., I.C.L.v.d.M., M.K., N.P.R. и Дж.Х.В.Р. способствовал сбору образцов и генерации данных. Д.В. проанализировал данные. Д.В., Дж.Ф. и Ф.К. составил рукопись.D.W., M.D., L.C., S.A.S., I.C.L.v.d.M., H.A., M.K., VWB, N.P.R., J.H.W.R., M.G.N., A.Z., FJ и F.K. просмотрел и отредактировал рукопись.

    ДЕТАЛИ МЕТОДА

    Количественное определение желчных кислот

    Уровни 15 ЖК и концентрации C4 в плазме натощак определяли количественно с помощью процедур жидкостной хроматографии-масс-спектрометрии (ЖХ-МС), как описано ранее (Eggink et al., 2017; Hoogerland et al. ., 2019). Доли 15 БА (с суффиксом «_p») рассчитывали делением на общую концентрацию БА.Дополнительно были рассчитаны 8 показателей метаболизма БК (Chen et al., 2020): (1) Общая БК (Total_BAs) = сумма всех концентраций БК, (2) общая первичная БК (Total_primary_BAs) = сумма всех первичных концентраций БК, (3) общее количество вторичных БА (Total_secondary_BAs) = сумма всех концентраций вторичных BA, (4) отношение вторичных BA к отношению первичных BA (Secondary_primary_ratio) = Total_primary_BAs/Total_secondary_BAs, (5) отношение CA к концентрациям CDCA (CA_CDCA_ratio) = (КА + ТХУ + ГКА)/(КДХК + ТХДХК + ГДХК), (6) отношение концентрации неконъюгированных БК к конъюгированным БК = (КК + КДХК + ДХК + ДХК)/(ТХК + ГХК + ТХДХК + ГЦДХК + ТДХК + ГДХК + TLCA + GLCA), (7) отношение дегидроксилированной КА к концентрации деконъюгированной КА (CA_dehydro_deconju_ratio) = (DCA + TDCA + GDCA)/(CA + TCA + GCA) и (8) отношение конъюгированной с таурином БА к концентрации глицин-конъюгированной БА (Таурин_глицин_соотношение) = (TCA + TCDCA + TDCA + TLCA)/(GCA + GCDCA + GDCA + GLCA).

    Метагеномное секвенирование и контроль качества

    Микробная ДНК была выделена из образцов фекалий LLD и 300-OB и секвенирована, как описано ранее (Курильщиков и др., 2019; Жернакова и др., 2016). Мы удалили чтения, загрязненные геномом хозяина, и некачественные чтения из необработанных данных метагеномного секвенирования с помощью KneadData (версия 0.7.4), Bowtie2 (версия 2.3.4.3) (Langmead and Salzberg, 2012) и Trimmomatic (версия 0.39) (Bolger et al. др., 2014). Вкратце, процедура очистки данных включает два основных этапа: (1) отфильтровывание загрязненных прочтений генома человека путем сопоставления необработанных прочтений с эталонным геномом человека (GRCh47/hg19) и (2) удаление последовательностей адаптеров и некачественных прочтений. используя Trimmomatic с настройками по умолчанию (SLIDINGWINDOW:4:20 MINLEN:50).

    Таксономическая численность

    Мы сгенерировали таксономическую относительную численность для образцов LLD и 300-OB из очищенных метагеномных прочтений с использованием MetaPhlAn3 с параметрами по умолчанию (Beghini et al., 2020).

    Выявление структурных вариаций

    Структурные варианты (СВ) представляют собой высоковариабельные геномные сегменты в бактериальных геномах, которые могут отсутствовать в метагеномах одних особей и присутствовать в различной степени у других особей. На основе очищенных метагеномных прочтений мы обнаружили микробные SV всех 1437 образцов из LLD и 300-OB с использованием SGVFinder с параметрами по умолчанию.SGVFinder был разработан и описан (Zeevi et al., 2019) и может обнаруживать два типа SV — делеционные SV (dSV) и вариабельные SV (vSV) — по метагеномным данным. Если процент делеции геномного сегмента в популяции составляет < 25%, для этого SV (vSV) будет рассчитан стандартизированный охват. Если процент делеции > 25% и < 75%, будет сохранен только статус присутствия или отсутствия этого сегмента генома (dSV). Если процент удаления области > 75%, область исключается из анализа.Процедура SV-вызова включает два основных шага: (1) разрешение неоднозначных прочтений с множественными выравниваниями в соответствии с качеством картирования и геномным охватом с использованием итеративного алгоритма назначения прочтений на основе охвата и переназначение неоднозначных прочтений наиболее вероятному эталону с высокой точностью и точностью. (2) разделение эталонных геномов на геномные бины и последующее изучение охвата геномных бинов во всех образцах для выявления сильно изменчивых геномных сегментов и обнаружения SV. Мы использовали справочную базу данных, предоставленную SGVFinder, которая основана на базе данных proGenomes (http://progenomes1.embl.de/) (Mende et al., 2017). В общей сложности мы обнаружили 5666 dSV и 2616 vSV от 55 бактерий, используя параметры по умолчанию. Все виды бактерий с SV-вызовом присутствовали не менее чем в 5% от общего количества образцов.

    КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ И СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

    Все статистические тесты проводились с использованием R (версия 4.0.1). Подробная информация о статистических тестах также представлена ​​в подписях к результатам и рисункам.

    Ассоциативный анализ

    Перед ассоциативным анализом все непрерывные переменные были стандартизированы для соответствия стандартному нормальному распределению ( N~(0, 1) ) с использованием эмпирического нормального квантильного преобразования.Связи между УО и БА оценивали в LLD и 300-OB с использованием линейных моделей по следующей формуле:

    БА ∼ УО + Возраст + Пол + ИМТ + Количество прочтений + Относительная численность вида

    Связь между относительной численностью вида и параметрами БА были оценены в LLD и 300-OB с использованием линейной модели по следующей формуле:

    BA ∼ относительная численность вида + возраст + пол + ИМТ + количество прочтений

    Результаты ассоциации LLD и 300-OB были дополнительно интегрированы с использованием метаанализа с модель со случайным эффектом, а статистические неоднородности оценивались с помощью I 2 .Для контроля частоты ложных открытий (FDR) была проведена коррекция значений P Бенджамина-Хохберга и Бонферрони с использованием p . Функция Adjust() в R. Анализ ассоциации и коррекция P-значения проводились отдельно для vSV, dSV и относительной численности видов. Воспроизводимые значимые ассоциации SV□BA были подтверждены следующими четырьмя критериями: (1) P LLD < 0,05, (2) P 300-OB < 0,05, (3) FDR мета < 0,05 и (4) P неоднородность > 0.05.

    Различия параметров БА между кластерами на основе SV внутри видов были протестированы с использованием критерия суммы рангов Крускала-Уоллиса. Эмпирические значения P были оценены на основе 999 перестановок. Для анализа, показанного на рисунках S8C и S8D , был рассчитан коэффициент корреляции Спирмена между величиной эффекта в LLD и 300-OB. На рисунке S1A показано среднее значение ± стандартное отклонение.

    Анализ посредничества

    Причинно-следственная связь между факторами воздействия, SV и BA была установлена ​​с помощью двунаправленного анализа посредничества с пакетом R посредничество (версия 4.5.0). Чтобы сократить количество тестов, перед посредническим анализом мы определили группы образа жизни □ SV □ BA, в которых все переменные коррелировали друг с другом, как группы-кандидаты с потенциальной причинно-следственной связью. Группа кандидатов должна была соответствовать следующим критериям: (1) связь между БА и УО значима и воспроизводима как при LLD, так и при 300-OB, (2) связь между БА и фактором образа жизни значима (P <0,05) и (3) связь между фактором образа жизни и УО значима (P < 0.05). Мы определили 1338 групп-кандидатов для vSV и 175 групп-кандидатов для dSV. Затем мы выполнили двунаправленный анализ посредничества для групп переменных-кандидатов, следуя структуре, описанной в Рисунок 6A . Для групп-кандидатов vSV на каждом этапе анализа посредничества использовалась линейная модель. Для групп-кандидатов dSV использовалась модель логистической регрессии, когда переменной отклика был dSV. Наконец, P-значения косвенных эффектов были скорректированы с помощью оценки FDR.

    Расчет расстояния

    Мы объединили профили vSV и dSV и рассчитали Канберрское расстояние между всеми образцами на основе профиля SV каждого вида соответственно. Затем мы стандартизировали все матрицы, разделив каждую матрицу на ее максимальное значение расстояния. Чтобы количественно оценить общее микробное генетическое родство между всеми людьми, мы рассчитали генетические различия по всему метагеному между всеми образцами, рассчитав расстояние общих SV. Чтобы количественно оценить общие различия в составе пула БА, мы рассчитали Канберрское расстояние между всеми образцами на основе профиля концентрации БА и профиля доли.Матрицы расстояний были рассчитаны с использованием функции vegdist() из пакета R vegan (версия 2.5-6).

    Неограниченный и ограниченный анализ ординации

    Мы выполнили анализ основных координат (PCoA) для канберрских матриц расстояний профилей SV и BA, используя функцию cmscale() из пакета R vegan . Мы оценили долю дисперсии пула BA, объясняемую основными фенотипами (пол, возраст и ИМТ) и когортным фактором, используя пермутационный многомерный дисперсионный анализ (PERMANOVA) с функцией adonis () из пакета R vegan .Мы оценили доли генетической дисперсии на основе SV в масштабах всего метагенома, объясненной возрастом, полом, ИМТ и количеством прочтений, используя PERMANOVA.

    Кластерный анализ

    На основании матрицы генетического несходства каждого вида мы сгруппировали выборки методом разбиения вокруг медоида и распределили выборки по кластерам с заданным номером кластера k ( k ∈ [2, 10]) .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.