Ekologiya cheloveka (Human Ecology)Ekologiya cheloveka (Human Ecology)1728-08692949-1444Eco-Vector6339910.33396/1728-0869-2021-2-4-12Research ArticleHUMAN ADAPTATION TO THE CONDITIONS OF THE FAR NORTH: EMPHASIS ON THE CORRECTION OF THE MICROBIAL-TISSUE COMPLEX OF THE GASTROINTESTINAL TRACTSalikovaS. P.tuv2@vmeda.orgVlasovA. A.-GrinevichV. B.-Military Medical Academy named after S. M. Kirov1502202128241215032021Copyright © 2021, Salikova S.P., Vlasov A.A., Grinevich V.B.2021Severe natural and climatic conditions, special features of work, rest, nutrition, physical activity and communication of people in the Arctic zone can seriously affect intestinal microbiota. This review summarizes the research results indicating the decrease in the number, changes in the morphological and biological properties of lacto-and bifidobacteria, activation of opportunistic and pathogenic intestinal flora of the inhabitants of the Far North. Mechanisms of a complex interplay between the human body and intestinal microbiocenosis are presentd The influence of microbiota on intestinal permeability, nerve endings of the enteral nervous system, and immuno-inflammatory processes is shown. Data on the participation of microbial molecules in the modulation of neurotransmission in the brain and spinal cord, activity of the hypothalamo-pituitary-adrenal system are summarized. The positive effects of pro-, prebiotics and dietary supplements in the correction of conditions associated with environmental and occupational stress are highlighted.the Arcticadaptationintestinal microbiotalipopolysaccharideintestinal microbial-tissue complexpro -prebioticsАрктикаадаптациямикробиота кишечникалипополисахаридмикробно-тканевой комплекс кишечникапро-пребиотики[Ахременко Я. А. Механизмы нарушений колонизационной резистентности у детей в условиях Севера: автореф. дис. ... канд. мед. наук. Якутск, 2004. 23 с][Власов А. А., Шперлинг М. И., Тёркин Д. А., Быстрова О. В., Осипов Г. А., Саликова С. П., Гриневич В. Б. Влияние пребиотического комплекса на состояние микробиоценоза кишечника и эндотоксинемию у крыс-самок с экспериментальной сердечной недостаточностью // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2019. Т. 168, № 10. С. 416-419][Гриневич В. Б., Кравчук Ю. А., Сас Е. И. Эволюция понятия микробно-тканевого комплекса кишечника // Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. 2020. Т. 183, № 11. С. 4-10. DOI: 10.31146/1682-8658-ecg-183-11-4-10][Иванова Т. Н. Микробиологические особенности дисбиоза кишечника у жителей Крайнего Севера: автореф. дис. ... канд. мед. наук. Санкт-Петербург, 2008. 24 с][Ким Л. Б., Белишева Н. К., Путятина А. Н., Русских Г. С., Кожин П. М., Цыпышева О. Б. Возрастная динамика основных компонентов внеклеточного матрикса у жителей российской Арктики // Успехи геронтологии. 2017. Т. 30, № 3. С. 332-340][Колпаков А. Р., Розуменко А. А., Панин Л. Е. Приполярная медицина: итоги, проблемы, перспективы // Вестник Уральской медицинской академической науки. 2014. № 2 (48). С. 56-59][Листопадова А. П., Петренко Ю. В. Нейропептид Y: физиологическая роль и клиническое значение // Медицина: теория и практика. 2018. Т. 3, № S. С. 157-162][Мухина А. Ю., Медведева О. А., Свищева М. В., Шевченко А. В., Ефремова Н. Н., Бобынцев И. И. и др. Состояние микробиоты толстой кишки на фоне иммобилизационного стресса и при применении селанка у крыс // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2019. Т. 167, № 2. С. 175-178][Мызников И. Л., Бурцев Н. Н., Кузьминов О. В., Аскерко Н. В., Маточкина А. А., Полищук Ю. С., Ефимова О. А. Состояние здоровья военнослужащих, проходящих службу в морской пехоте на Европейском Севере // Вестник Уральской медицинской академической науки. 2014. № 2 (48). С. 88-90][Пастухов Ю. Ф., Максимов А. Л., Хаскин В. В. Адаптация к холоду и условиям субарктики: проблемы термофизиологии / Науч. совет по физиол. наукам РАН. Магадан, 2003. 20 с][Пат. 2233320 C2. Российская Федерация. Способ получения биологически активного препарата, биологически активная добавка (БАД) к пище пребиотического действия, приводящая к коррекции (нивелированию) метаболического синдрома и лекарственный препарат для регуляции микробиоценоза желудочно-кишечного тракта. Заявитель и патентообладатель Гриневич В. Б. № 2001 104412/13; заявл. 13.02.2001; опубл. 27.07.2004][Раков А. Л., Гриневич В. Б., Крюков А. Е., Богданов И. В., Рысев А. В., Захарченко М. М. и др. Клиническая эффективность пребиотиков в комплексном лечении внебольничной пневмонии у военнослужащих, проходящих службу по призыву // Военно-медицинский журнал. 2006. Т. 327, № 4. С. 15-22][Сарычев А. С., Гудков А. Б., Попова О. Н. Компенсаторно-приспособительные реакции внешнего дыхания у нефтяников в динамике экспедиционного режима труда в Заполярье // Экология человека. 2011. № 3. С. 7-13][Симбирцев А. С. Цитокины в патогенезе инфекционных и неинфекционных заболеваний человека // Медицинский академический журнал. 2013. Т. 13, № 3. С. 18-41][Ситкин С. И., Ткаченко Е. И., Вахитов Т. Я. Метаболический дисбиоз кишечника и его биомаркеры // Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. 2015. Т. 12, № 124. С. 6-29][Смирнов С. К., Ильин В. К., Усанова Н. А., Орлов О. И. Влияние профилактического приема пребиотика эубикора на состояние микрофлоры в эксперименте с изоляцией // Авиакосмическая и экологическая медицина. 2016. Т. 50, № 2. С. 53-56][Солонин Ю. Г., Бойко Е. Р. Медико-физиологические проблемы в Арктике // Известия Коми научного центра УрО РАН. 2017. № 4 (32). С. 33-40][Тегза В. Ю., Уховский Д. М., Власов А. А. Взаимосвязи уровня барометеочувствительности с показателями сердечно-сосудистой системы, вегетативного баланса и гормонального статуса у барометеочувствительных военнослужащих, больных гипертонической болезнью, на Крайнем Севере // Вестник Российской военно-медицинской академии. 2011. № 3 (35). С. 108-111][Тренева Е. В., Булгакова С. В., Романчук П. И., Захарова Н. О., Сиротко И. И. Мозг и микробиота: нейроэндокринные и гериатрические аспекты // Бюллетень науки и практики. 2019. Т. 5, № 9. С. 26-52. DOI: 10.33619/2414-2948/46/03][Хаснулин В. И., Артамонова М. В., Хаснулин П. В. Реальное состояние здоровья жителей высоких широт в неблагоприятных климатогеографических условиях Арктики и показатели официальной статистики здравоохранения // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2015. № 9-1. С. 68-73][Черкашин Д. В., Макиев Р. Г., Кириченко П. Ю., Марин А. И., Фисун А. Я., Аланичев А. Е. Современные подходы и технологии, используемые при медицинском обеспечении военнослужащих в условиях Крайнего Севера // Военно-медицинский журнал. 2020. Т. 341, № 3. С. 4-9][Шендеров Б. А., Ткаченко Е. И., Захарченко М. М., Синица А. В. Метабиотики: перспективы, вызовы и возможности // Медицинский алфавит. 2019. Т. 2, № 13 (388). С. 43-48. DOI: 10.33667/2078-5631-2019-2-13(388)-43-48][Abdurasulov K. D., Dydymov N. A. Arctic pulmonary hypertension. Medicine of Kyrgyzstan. 2018, 6, pp. 35-39.][Burokas A., Arboleya S., Moloney R. D., Peterson V. L., Murphy K., Clarke G. et al. Targeting the Microbiota-Gut-Brain Axis: Prebiotics Have Anxiolytic and Antidepressant-like Effects and Reverse the Impact of Chronic Stress in Mice. Biol Psychiatry. 2017, 82 (7), pp. 472-487. DOI: 10.1016/j. biopsych.2016.12.031][Chashchin V. V, Kovshov A. A., Thomassen Y., Sorokina T., Gorbanev S. A., Morgunov B., Gudkov A. B., Chashchin M., Sturlis N. V, Trofimova A., Odland О. J., Nieboer E. Health Risk Modifiers of Exposure to Persistent Pollutants among Indigenous Peoples of Chukotka. International Journal of Environmental Research and Public Health. 2020, 17 (1), p. 128. DOI: 10.3390/ijerph17010128][Clarke G., Grenham S., Scully P., Fitzgerald P, Moloney R. D., Shanahan F. et al. The microbiome-gut-brain axis during early life regulates the hippocampal serotonergic system in a sex-dependent manner. Mol Psychiatry. 2013, 18 (6), pp. 666-673. DOI: 10.1038/mp.2012.77][Galland L. The gut microbiome and the brain. J Med Food. 2014, 17 (12), pp. 1261-1272. DOI: 10.1089/ jmf.2014.7000][Holzer P., Farzi A. Neuropeptides and the microbiota-gut-brain axis. Adv Exp Med Biol. 2014, 817, pp. 195-219. DOI: 10.1007/978-1-4939-0897-4 9][Karl J. P., Margolis L. M., Madslien E. H., Murphy N. E., Castellani J. W., Gundersen Y. et al. Changes in intestinal microbiota composition and metabolism coincide with increased intestinal permeability in young adults under prolonged physiological stress. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 2017, 312 (6), pp. G559-571. DOI: 10.1152/ ajpgi.00066.2017][Kazemi A., Noorbala A. A., Azam K., Eskandari M. H., Djafarian K. Effect of probiotic and prebiotic vs placebo on psychological outcomes in patients with major depressive disorder: A randomized clinical trial. Clin Nutr. 2019, 38 (2), pp. 522-528.][Latorre E., Layunta E., Grasa L., Castro M., Pardo J., Gomollon F. et al. Intestinal Serotonin Transporter Inhibition by Toll-Like Receptor 2 Activation. A Feedback Modulation. PLoS One. 2016, 11 (12), p. e0169303. DOI: 10.1371/ journal.pone.0169303][Li C., Cai Y. Y., Yan Z. X. Brain-derived neurotrophic factor preserves intestinal mucosal barrier function and alters gut microbiota in mice. Kaohsiung J Med Sci. 2018, 34 (3), pp. 134-141. DOI: 10.1016/j.kjms.2017.1 1.002][Liu X., Cao S., Zhang X. Modulation of Gut Microbiota-Brain Axis by Probiotics, Prebiotics, and Diet. J Agric Food Chem. 2015, 63 (36), pp. 7885-7895. DOI: 10.1021/acs. jafc.5b02404][Luczynski P., McVey Neufeld K.-A., Seira Oriach C., Clarke G., Dinan T. G., Cryan J. F. Growing up in a bubble: using germ-free animals to assess the influence of the gut microbiota on brain and behavior. Int. J. Neuropsychopharmacol. 2016, 19 (8), p. 020. DOI: 10.1093/ ijnp/pyw020][Luczynski P., Whelan S. O., O’Sullivan C., Clarke G., Shanahan F., Dinan T. G., Cryan J. F. Adult microbiota-deficient mice have distinct dendritic morphological changes: differential effects in the amygdala and hippocampus. Eur J Neurosci. 2016, 44 (9), pp. 2654-2666. DOI: 10.1111/ ejn.13291][Lyte M., Cryan J. F. Editors Microbial Endocrinology: The Microbiota-Gut-Brain Axis in Health and Disease. New York, Springer, 2014. 436 р. DOI: 10.1007/978-1-4939-0897-4][McKean J., Naug H., Nikbakht E., Amiet B., Colson N. Probiotics and Subclinical Psychological Symptoms in Healthy Participants: A Systematic Review and Meta-Analysis. J Altern Complement Med. 2017, 23 (4), pp. 249-258. DOI: 10.1089/ acm.2016.0023][Oleskin A. V, Shenderov B. A. Neuromodulatory effects and targets of the SCFAs and gasotransmitters produced by the human symbiotic microbiota. Microb Ecol Health Dis. 2016, 27, p. 3097.][Pokusaeva K., Johnson C., Luk B., Uribe G., Fu Y., Oezguen N. et al. GABA-producing Bifidobacterium dentium modulates visceral sensitivity in the intestine. Neurogastroenterol Motil. 2017, 29, p. e12904. DOI: 10.1111/nmo.12904][Quagliariello A., Di Paola M., De Fanti S., Gnecchi-Ruscone G. A., Martinez-Priego L., Perez-Villaroya D. et al. Gut microbiota composition in Himalayan and Andean populations and its relationship with diet, lifestyle and adaptation to the high-altitude environment. J Anthropol Sci. 2019, 96, pp. 189-208. DOI: 10.4436/JASS.97007][Ramirez V. T., Sladek J., Godinez D. R., Rude K. M., Chicco P., Murray K. et al. Sensory nociceptive neurons contribute to host protection during enteric infection with Citrobacter rodentium. J Infect Dis. 2020, 221 (12), pp. 19781988. DOI: 10.1093/infdis/jiaa014][Rodino-Janeiro B. K., Alonso-Cotoner C., Pigrau M., Lobo B., Vicario M., Santos J. Role of Corticotropin-releasing Factor in Gastrointestinal Permeability. J Neurogastroenterol Motil. 2015, 21 (1), pp. 33-50. DOI: 10.5056/jnm14084][Schnupf P., Gaboriau-Routhiau V., Gros M., Friedman R., Moya-Nilges M., Nigro G. et al. Growth and host interaction of mouse segmented filamentous bacteria in vitro. Nature. 2015, 520 (7545), pp. 99-103. DOI: 10.1038/ nature14027][Sudo N. Microbiome, HPA axis and production of endocrine hormones in the gut. Adv Exp Med Biol. 2014, 817, pp. 177-194. DOI: 10.1007/978-1-4939-0897-4_8][Tse J. K. Y. Gut Microbiota, Nitric Oxide, and Microglia as Prerequisites for Neurodegenerative Disorders. ACS Chem Neurosci. 2017, 8 (7), pp. 1438-1447.][Valladares R., Bojilova L., Potts A. H., Cameron E., Gardner C., Lorca G., Gonzalez C. F. Lactobacillus johnsonii inhibits indoleamine 2,3-dioxygenase and alters tryptophan metabolite levels in BioBreeding rats. FASEB J. 2013, 27 (4), pp. 1711-20. DOI: 10.1096/fj.12-223339][Wang H., Braun C., Murphy E. F., Enck P. Bifidobacterium longum 1714™ Strain Modulates Brain Activity of Healthy Volunteers During Social Stress. Am J Gastroenterol. 2019, 114 (7), pp. 1152-1162. DOI: 10.14309/ ajg.0000000000000203][Watanabe Y., Arase S., Nagaoka N., Kawai M., Matsumoto S. Chronic Psychological Stress Disrupted the Composition of the Murine Colonic Microbiota and Accelerated a Murine Model of Inflammatory Bowel Disease. PLoS One. 2016, 11 (3), p. e0150559. DOI:10.1371/journal. pone.0150559][Yano J. M., Yu K., Donaldson G. P., Shastri G. G., Ann P., Ma L. et al. Indigenous bacteria from the gut microbiota regulate host serotonin biosynthesis. Cell. 2015, 161 (2), pp. 264-276. DOI: 10.1016/j.cell.2015.02.047][Zhou J., Martin R. J., Tulley R. T., Raggio A. M., McCutcheon K. L., Shen L. et al. Dietary resistant starch upregulates total GLP-1 and PYY in a sustained day-long manner through fermentation in rodents. American Journal of Physiology - Endocrinology and Metabolism. 2008, 295 (5), pp. E1160-E1166.]