Microbiota, obesity and malnutrition

Antibiotic Therapy as a Risk Factor of Obesity Development in Children

Настоящий обзор научной литературы посвящен вопросам, связанным с механизмами антибактериально-индуцированного адипогенеза. Антибиотиками, наиболее высоко ассоциированными с развитием ожирения у детей, считают: амоксициллин, цефотаксим, макролиды, тетрациклины, ванкомицин. На основании результатов филогенетических, метагеномных исследований эффектов антибиотиков установлено, что их применение в антенатальном, раннем постнатальном периоде приводит к пролонгированным изменениям как состава, так и функционирования микробиома, которые ассоциированы с повышенным риском последующего увеличения массы тела ребенка. Механизмы непосредственного влияния антибиотиков на адипогенез связаны с их способностью повышать аппетит за счет стимуляции высвобождения орексина и меланин-концентрирующего гормона; увеличивать абсорбцию пищевых ингредиентов; активировать липогенез; индуцировать митохондриальную дисфункцию и тем самым способствовать накоплению жирных кислот. Применение антибиотиков существенно изменяет структуру микробиома кишечника, а именно: развитие ожирения связано с высоким уровнем представительства бактерий филюмов Actinobacteria и Firmicutes в сочетании со снижением численности бактерий Bacteroidetes, Verrucomicrobia и Faecalibacterium prausnitzii. Антибиотик-индуцированные изменения микробиома могут существенно влиять на аппетит, так как уровень грелина, вызывающего аппетит, положительно коррелирует с представительством бактерий Bacteroides и Prevotella, и отрицательно – с численностью бактерий Bifidobacterium, Lactobacillus, Blautia coccoides и Eubacterium rectale. Доказано, что применение некоторых антибиотиков сопровождается не только накоплением висцерального жира, но и приводит к развитию как неалкогольной болезни печени, так и инсулинорезистентности. Рецепторы FXR и TGR5 являются сенсорами изменений микробиоты кишечника, которые участвуют в регуляции метаболических процессов макроорганизма. Развитие ожирения характеризуется наличием низкоуровневого системного воспаления. При развитии ожирения по мере увеличения размеров адипоцитов фенотип макрофагов меняется на провоспалительный фенотип М1. Накопление провоспалительных клеток в висцеральной жировой ткани является важной причиной развития инсулинорезистентности. В настоящее время необходимость применения антибиотиков при лечении инфекционных заболеваний, вызванных бактериальными агентами, не вызывает никаких клинических сомнений. Однако появление научных сведений о метаболических эффектах, возникновение которых ассоциировано с антибиотикотерапией, ставит клинические новые задачи, решение которых, вероятно, лежит в оптимизации режимов применения антибиотиков и выборе сопровождающих лекарственных средств.

This review of scientific literature is devoted to issues related to the mechanisms of antibacterial- induced adipogenesis. The antibiotics most highly associated with the development of obesity in children are the following: amoxicillin, cefotaxime, macrolides, tetracyclines, vancomycin. On the base of the results of phylogenetic, metagenomic studies of the effects of antibiotics, it was found that their use in the antenatal, early postnatal period leads to prolonged changes in both the composition and functioning of the microbiome, which is associated with the increased risk of subsequent increase of body weight of the child. The mechanisms of direct effect of antibiotics on adipogenesis are associated with their ability to increase appetite, by stimulating the release of orexin and melanin-concentrating hormone; increase the absorption of food ingredients; activate lipogenesis; induce mitochondrial dysfunction and thereby contribute to accumulation of fatty acids. The use of antibiotics significantly changes the structure of the intestinal microbiome, namely, the development of obesity is associated with a high representation of phylum bacteria Actinobacteria and Firmicutes in combination with the decrease of the number of bacteria Bacteroidetes, Verrucomicrobia and Faecalibacterium prausnitzii. Antibiotic-induced changes in the microbiome can significantly affect appetite, because the level of ghrelin that causes appetite positively correlates with the presence of bacteria Bacteroides and Prevotella, and negatively with the number of bacteria Bifidobacterium, Lactobacillus, Blautia coccoides and Eubacterium rectale. It was proved that the use of certain antibiotics is accompanied not only by the accumulation of visceral fat, but also leads to the development of both non-alcoholic liver disease and insulin resistance. The FXR and TGR5 receptors are the sensors of changes in the intestinal microbiota, which is involved in the regulation of the metabolic processes of the macroorganism. The development of obesity is characterized by the presence of low-level systemic inflammation. With the development of obesity, as the size of adipocytes increases, the macrophage phenotype changes to the pro- inflammatory M1 phenotype. The accumulation of pro-inflammatory cells in visceral adipose tissue is an important reason for development of insulin resistance. Currently, the need for antibiotics in the treatment of infectious diseases caused by bacterial agents does not raise any clinical doubts. However, the emergence of scientific information about metabolic effects, the occurrence of which is associated with antibiotic therapy, presents new clinical challenges, the solution of which probably lies in optimizing antibiotic regimens and choosing the accompanying drugs.

Perioperative Exercise Therapy in Bariatric Surgery: Improving Patient Outcomes

Nowadays, obesity and related comorbidities like type 2 diabetes, hypertension, dyslipidaemia and obstructive sleep apnoea syndrome are considered one of the medical challenges of the 21st century. Even with the rise of bariatric and metabolic surgery, obesity and metabolic syndrome are reaching endemic proportions. Even in 2020, obesity is still a growing problem. There is increasing evidence that next to bariatric surgery, exercise interventions in the perioperative period could give extra beneficial effects. In this regard, effects on anthropometrics, cardiovascular risk factors and physical fitness. The aim of this review is to summarise effects of preoperative and postoperative exercise, tools for screening and directions for future research and implementations.

Obesity: A New Adverse Effect of Antibiotics?

Since the introduction of antibiotics, they have been used freely, with their prescription occurring almost always when they were not necessary. The other major form of contact between humans and antibiotics, now unintentionally, is with the large amount of these drugs in the environment and in our food. The relationship between antibiotic use and the development of obesity has become increasingly evident and apparent in humans, with some authors clearly establishing the relationship between the large-scale use of antibiotics in the past 70 years and the “epidemic” of obesity that has occurred in parallel, almost as an adverse epidemiological effect. In the research effort entertained herein, a correlation between the use and abuse of antibiotics and the onset of obesity was investigated.