Основные механизмы, связывающие состав микробиоты с метаболическими нарушениями:
- Изменённый «энергетический» потенциал: некоторые сообщества (чаще увеличение соотношения Firmicutes к Bacteroidetes, обозначают как $F/B$) более эффективно расщепляют сложные углеводы до короткоцепочечных жирных кислот (SCFA), что повышает калорийную отдачу хозяина.
- SCFA как метаболические сигналы: ацетат, пропионат, бутират служат субстратами и лигандами; например, ацетат может идти в липогенез ($ацетат\to ацетил-CoA\to \text{липогенез}$), бутират ингибирует HDAC и влияет на экспрессию генов, SCFA активируют рецепторы GPR41/GPR43, модулируя инсулиночувствительность, аппетит и секрецию гормонов.
- Гиперпроницаемость кишечника и метаболическая эндотоксемия: рост грам-отрицательных бактерий повышает выделение LPS; схема сигнализации: $$LPS\to TLR4\to NF\kappa B\to \text{TNF-}\alpha ,\text{IL-6}\to \text{инсулинорезистентность}$$.
- Влияние на желчные кислоты: микробная де- и ре-конъюгация изменяет пул желчных кислот, что меняет сигналы через рецепторы FXR и TGR5, влияя на глюкозный и липидный обмен и секрецию GLP-1.
- Модуляция энтероэндокринных гормонов: микробные метаболиты стимулируют или подавляют выработку GLP-1, PYY и других гормонов, влияя на аппетит, моторику и гликемию.
- Метаболиты, вредные для хозяина: производство триметиламина (TMA) из холина/карнитина с превращением в TMAO связано с атерогенезом; микробный метаболизм может способствовать стеатозу печени через истощение холина.
- Аминокислотный метаболизм: микробиота влияет на уровни разветвлённых аминокислот (BCAA); повышенные BCAA коррелируют с инсулинорезистентностью.
- Влияние на иммунитет и воспаление: состав микробиоты определяет баланс регуляторных и провоспалительных иммунных ответов (напр., бутират способствует Treg, снижение бутирата — хроническое низкоуровневое воспаление).
- Нейрогуморальная связь (gut–brain axis): микробы синтезируют или изменяют нейротрансмиттеры и метаболиты, которые через вагус и эндокринные пути влияют на поведение питания и метаболизм.
Кратко: изменения состава микробиоты меняют профиль метаболитов, проницаемость кишечника и иммунную/эндокринную сигнализацию хозяина, что через указанные молекулярные пути приводит к повышенной калорийной отдаче, хроническому воспалению и нарушению регуляции глюкозо‑липидного обмена.