Intestinal microbiota as a fundamental basis for homeostasis, general pathology and aging

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Intestinal microbiota is a kind of satellite organ that performs digestive and protective functions, a supplier of molecules vital for homeostasis processes, involved in metabolic processes and determining the activity level of adaptive systems, including immunity. Immunity works both for and against the host, which is predetermined by the very nature of adaptive immunity and its interaction with the innate link of the immune system. The key element of this interaction is endotoxin molecules, or lipopolysaccharides, the concentration of which in the general bloodstream determines the activity level of adaptive (mediated by innate) immunity, which operates in a stochastic mode. This provides both antitumor protection and self-destruction of the body based on autoimmune damage. Over the past 35 years, there has been a powerful breakthrough in the field of understanding the mechanisms of interaction between the intestinal microbiota and the host organism. Interesting data have been obtained and published that have not yet been fully systematized and understood. The methodology for studying the biological role of lipopolysaccharides in clinical settings developed by Russian scientists was based on the ability of agents for reducing their blood levels to increase the effectiveness of the treatment and preventive process. In particular, it made it possible to establish the involvement of the lipopolysaccharide factor in the pathogenesis of a number of diseases. The phenomenon of systemic endotoxinemia discovered by Russian researchers is a process of controlling the activity of adaptive systems (including the immune system) with the participation of the hypothalamic-pituitary-adrenal system by means of intestinal endotoxins. We see the following issues for wide discussion in the clinical community: (1) determining the directions for finding agents for normalizing systemic endotoxinemia indicators as the basis of preventive medicine, including pro- and prebiotics, entero- and hemosorbents, hepatoprotectors, immunopreparations, chaotropic effects (plasmapheresis, blood irradiation); (2) clinical and experimental models for studying diseases associated with intestinal microbiota; (3) creation of a research protocol to establish the age range of integral indicators of systemic endotoxinemia (the level of lipopolysaccharides and the activity of antiendotoxin immunity that resists endotoxin aggression); (4) ways to understand the mechanisms of development of endotoxin tolerance accompanying aging and its overcoming.

About the authors

Alexei S. Sozinov

Kazan State Medical University

Email: sozinov63@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0686-251X
SPIN-code: 3586-9592

MD, Dr. Sci. (Med.), Prof., Rector

Russian Federation, Kazan

Irina A. Anikhovskaya

Research Institute of General Pathology and Pathophysiology; Clinical Diagnostic Society, Institute of General and Clinical Pathology

Email: 5129118@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-9381-4948
SPIN-code: 6018-0567

MD, Cand. Sci. (Med.), Leading Scientist, Laboratory of Systemic Endotoxinemia and Shock; Chief Physician

Russian Federation, Moscow; Moscow

Renad I. Zhdanov

Kazan State Medical University; Interregional Clinical and Diagnostic Center

Author for correspondence.
Email: zrenad@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-2601-1069
SPIN-code: 1709-2720

Dr. Sci. (Chem.), Prof., Chief Scientist, Central Research Laboratory; Leading Scientist

Russian Federation, Kazan; Kazan

Marina M. Markelova

Research Institute of General Pathology and Pathophysiology

Email: marinayakovleva@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-0316-4153
SPIN-code: 6206-3746

Researcher, Laboratory of Systemic Endotoxinemia and Shock

Russian Federation, Moscow

Sergei G. Morozov

Research Institute of General Pathology and Pathophysiology

Email: biopharm@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5822-5729
SPIN-code: 6523-9963

MD, Dr. Sci. (Med.), Prof., Director

Russian Federation, Moscow

References

  1. Anikhovskaya IA, Beloglazov VA, Gordienko AI, Ivanov YD, Kubyshkin AV, Markelova MM, Pokusayeva DP, Yakovlev MYu. A brief history of studying the role of intestinal factor in aging and/or induction of systemic inflammation: аchievements, challenges, and prospects. Patogenez. 2019;17(1):4–17. (In Russ.) doi: 10.25557/2310-0435.2019.01.4-17
  2. Yakovlev MYu. Sistemnaya ehndotoksinemiya: gomeostaz i obshchaya patologiya. (Systemic endotoxinemia: Homeostasis and general pathlogy.) Moscow: Nauka; 2021. 184 p. (In Russ.) EDN: GIRSTQ
  3. Yartsev IA, Beloglazov VA, Klimchuk AV, Shaduro DV, Dvoryanchikov YaV, Zyablitskaya EYu, Kunitskaya YuE, Golovanov AV. Effect of overweight and obesity onto endotoxinemia and systemic inflammation under acute SARS-CoV-2 lung injury. Meditsinskii alyans. 2021;9(4):54–61. (In Russ.) doi: 10.36422/23076348-2021-9-4-54-61
  4. Okorokov PL, Anikhovskaya IA, Volkov IE, Yakovlev MYu. Intestinal endotoxin as a trigger of type 1 diabetes mellitus. Hum Physiol. 2011;37(2):247–249. doi: 10.1134/s0362119711020137
  5. Gordienko AI, Beloglazov VA, Kubyshkin AV, Khimich NV, Yakovlev MYu. Humoral antiendotoxin immunity imbalance as a probable factor in the pathogenesis of autoimmune diseases. Hum Physiol. 2019;45(3):337–341. doi: 10.1134/s036211971903006x
  6. Zozulya SA, Otman IN, Oleichik IV, Anikhovskaya IA, Yakovlev MYu, Klushnik TN. The conjugation of the processes of systemic inflammation and systemic endotoxinemia in endogenous psychoses. Siberian Herald of Psychiatry and Addiction Psychiatry. 2020;(3):17–27. (In Russ.) doi: 10.26617/1810-3111-2020-3(108)-17-27
  7. Ryabov VV, Kretov EI, Popov SV, Khasanov ESh, Yakovlev MYu. Coronary stent technology and the role of inflammation in the atherogenesis: problems and prospects. Bulletin of Siberian Medicine. 2021;20(1):200–212. (In Russ.) doi: 10.20538/1682-0363-2021-1-200-212
  8. Anikhovskaya IA, Kubatiev AA, Mayski IA, Markelova MM, Salakhov EM, Yakovlev MYu. The search direction means for reducing endotoxin concentration in the general haemocirculation. Patogenez. 2014;12(4):25–30. (In Russ.) EDN: UJGAWR
  9. Сani PD, Amar J, Iglesias MA, Poggi M, Knauf C, Bastelica D, Neyrinck AM, Fava F, Tuohy KM, Chabo C, Waget A, Delmée E, Cousin B, Sulpice T, Chamontin B, Ferrières J, Tanti JF, Gibson GR, Casteilla L, Delzenne NM, Alessi MC, Burcelin R. Metabolic endotoxemia initiates obesity and insulin resistance. Diabetes. 2007;56:1761–1772. doi: 10.2337/db06-1491
  10. Anikhovskaya IA, Vyshegurov YaKh, Usov IA, Yakovlev MYu. Bifidobacteria as means of prevention or treatment of endotoxin aggression in patients with chronic diseases during remission or exacerbation. Hum Physiol. 2004;30(6):732–733. doi: 10.1023/B:HUMP.0000049597.09577.22
  11. Cani PD. Human gutmicrobiome: Hopes, threats and promises. Gut. 2018;67(9):1716–1725. doi: 10.1136/gutjnl-2018-316723
  12. Franceschi C, Garagnani P, Parini P, Giuliani C, Santoro A. Inflammaging: a new immune-metabolic viewpoint for age-related diseases. Nat Rev Endocrinol. 2018;14(10):576–590. doi: 10.1038/s41574-018-0059-4
  13. Yakovlev MYu. Intestine endotoxins: immunity — inflammation — aging as links of one chain. Patogenez. 2020;18(1):82–94 (In Russ.) doi: 10.25557/2310-0435.2020.01.82-94
  14. Chernikhova EA, Anikhovskaya IA, Gataullin YuK, Zakirova DZ, Ivanov VB, Savelev AA, Yakovlev MYu. Enterosorbtion as an approach to the elimination of chronic endotoxin aggression. Hum Physiol. 2007;33(3):373–374. doi: 10.1134/s0362119707030164
  15. Zhdanov RI, Khabibullin IM, Khammatova EF, Aidarov VI, Zhdanova SI, Dvoenosov VG, Khairullin RN. Active longevity: long-term clinical observation. Russian journal of geriatric medicine. 2020;(4):339–349. (In Russ.) doi: 10.37586/2686-8636-4-2020-339-349
  16. Miere Groza F, Ganea M, Nagy C, Vicas LG. The Interdependence between diet, microbiome, and human body health — a systemic review. Pharmacophore. 2022;13(2):1–6. doi: 10.51847/1e4vd1jlS4
  17. Gordienko AI, Khimich NV, Beloglazov VA, Kubyshkin AV, Yakovlev MYu. Polyreactive transformation of class G immunoglobulins as a vector for search of potential means for improving the activity of anti-endotoxin immunity. Hum Physiol. 2020;46(5):554–559. doi: 10.1134/S03621197200-40052
  18. Rascheskov AA, Markelova MM, Anikhovskaya IA, Beloglazov VA, Gordienko AI, Meshkov MV, Rascheskov AYu, Tumanova EL, Yakovlev MYu. Determination of the endotoxin aggression etiology as a prospect for improving the effectiveness of the treatment-and-prophylactic process. Kazan Medical Journal. 2022;103(3):467–475. (In Russ.) doi: 10.17816/KMJ2022-467

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

© 2024 Eco-Vector

Creative Commons License

This work is licensed
under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.





Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».