Очень смутное представление о понятии «микробиота»

Знания о микробиоте оказались довольно низкими: лишь 1 из 5 человек сообщил, что точно знает значение термина микробиота (21%), тогда как остальные указали, что где-то слышали этот термин (43%). Более 1 из 3 человек никогда не слышали этого слова (36%). Поверхностный уровень знаний. Немного больше половины (53%) людей слышали о кишечной микробиоте (лишь 24% из них точно знают, что это такое), однако другие типы микробиоты гораздо менее известны: о микробиоте влагалища слышали 45% опрошенных (только 18% точно знают, что это такое), о микробиоте полости рта — 43% (17% знают, что это такое), о микробиоте кожи — 40% (15% знают, что это такое). Хуже всего дела обстоят с микробиотой мочевыводящих (только 14% точно знают, что это такое), дыхательных путей (13% точно знают, что это такое) и ЛОР-органов (11% точно знают, что это такое).

Слабые знания о роли и важности микробиоты

Примерно 3 из 4 опрошенных знают, что дисбаланс микробиоты может иметь серьезные последствия для здоровья (75%), питание значительно влияет на баланс микробиоты (74%) и что микробиота играет значимую роль в механизмах иммунной защиты (72%). В остальном знания довольно низки. Более 1 из 3 человек не знают, что антибиотики влияют на микробиоту (34%). Почти каждый второй не знает, что микробиота состоит из бактерий, грибков и вирусов (46%) и что они помогают кишечнику доставлять важную информацию о здоровье в головной мозг (47%). Каждый второй считает, что дисбаланс и нарушение функционирования микробиоты практически не поддается коррекции ( 4 7 % ). Наконец, подавляющее большинство опрошенных (75%) не знали, что такие заболевания, как болезнь Паркинсона, болезнь Альцгеймера и аутизм, могут быть связаны с микробиотой.

Уровень знаний растет?

Сегодня более 1 из 2 человек (57%) говорят, что уже изменили свой образ жизни, чтобы улучшить баланс микробиоты. Это замечательный результат, но не стоит останавливаться на достигнутом. Во-первых, только 1 из 7 человек говорит, что изменил свой образ жизни «сильно» (15%), тогда как большинство (42%) сообщает о «незначительных» изменениях. Во-вторых, 43% опрошенных заявили, что не придерживаются какого-либо конкретного поведения. Результаты опроса в рамках Международного проекта «Microbiota Observatory» показывают, что в этой области еще многое предстоит сделать.

Информация от медицинских работников может изменить правила игры!

Менее 1 из 2 пациентов сообщили, что когда-либо получали информацию от врача о том, как поддерживать сбалансированную микробиоту (44%; 19% получали эту информацию несколько раз), или врач назначал им пробиотики или пребиотики (46%; 21% получали такие назначения несколько раз). Меньше половины (42%) опрошенных утверждают, что врач когда-либо информировал их о важной роли хорошо сбалансированной микробиоты. Наконец, только 1 из 3 участников врач когда-либо объяснял, что такое микробиота и для чего она нужна (37%, только 15% получали такую информацию несколько раз).

Врачи, назначающие антибиотики, недостаточно информируют пациентов о рисках такого лечения с точки зрения дисбаланса микробиоты. Назначение антибиотиков — удобный случай предоставить пациент у важную информацию о микробиоте, но в большинстве случаев этого не происходит. Например, при назначении антибиотиков врачи редко сообщают пациентам об их негативном влиянии на микробиоту. Менее 1 из 2 пациентов (41%) отметили, что врач при назначении антибиотиков проинформировал их о возможных рисках для пищеварительной системы. Только 1 из 3 пациентов получил рекомендации, как минимизировать негативные эффекты антибиотиков в отношении микробиоты (34%) или был проинформирован, что антибиотики плохо влияют на баланс микробиоты (33%).

Опрос показал, что лишь после того, как пациентам давали всю информацию по этому вопросу (и неоднократно), их отношения с микробиотой значительно изменялись в лучшую сторону. Более 9 из 10 человек (95%), повторно получивших информацию от медицинского работника, изменили свое поведение, чтобы поддерживать баланс микробиоты, по сравнению с 57% всех опрошенных. Таким образом, неоднократное получение информации от медицинского работника очень сильно влияет на уровень знаний и поведение людей.

Что мы уже знаем?

Недоношенные дети, родившиеся до 37 недели, имеют больший риск развития холестаза. Холестаз (т. е. нарушение оттока желчи) чаще возникает при наличии определенных факторов риска, таких как недоношенность, низкий вес при рождении и парентеральное питание. В отсутствие других причин такое состояние называют транзиторным неонатальным холестазом. Д л я лечения холестаза часто применяют урсодезоксихолевую кислоту (УДХК).

Желчные кислоты необходимы для всасывания липидов и жирорастворимых витаминов. При холестазе наблюдается уменьшение содержания желчных кислот в кишечнике, а также нарушения соотношения различных желчных кислот. Первичные желчные кислоты образуются из холестерина и подвергаются конъюгации в печени. В результате их взаимодействия с кишечной микробиотой под действием микробного фермента, гидролазы солей желчных кислот (ГСЖК), образуются вторичные желчные кислоты.

Желчные кислоты и кишечная микробиота влияют на рост и развитие недоношенных детей. Авторы изучили влияние холестаза на развитие микробиоты кишечника и деконъюгацию желчных кислот у очень недоношенных новорожденных.

Что главное в этом исследовании?

В исследование вошли 24 недоношенных новорожденных (холестаз — 1 2, контроль — 12) , родившихся на 27,2 ± 1,8 неделе, со средней массой тела при рождении 946 ± 249,6 г. Средний пиковый уровень конъюгированного билирубина составил 7,0 мг/дл. Различия между двумя группами с точки зрения течения беременности, способа родоразрешения и применения антибиотиков отсутствовали.

Образцы кала собирали в течение шест инедель после рождения. Результаты секвенирования (методом дробовика) показали увеличение альфа-разнообразия в течение первых месяцев жизни у детей из контрольной группы. Самыми распространенными филами были Proteobacteria и Firmicutes. Staphylococcus был преобладающим родом на момент рождения, затем его численность уменьшалась, в то время как преобладание Klebsiella постепенно нарастало (рисунок 1). При рассмотрении в динамике, больше всего увеличивалась относительная численность Clostridium perfringens, демонстрируя связь с постменструальным возрастом (ПМВ = возраст после рождения + неделя рождения) (p = 0,01). Согласно результатам метагеномного анализа, основным метаболическим путем в зрелом стуле (ПМВ 32-40 недель) по сравнению с менее зрелым стулом (ПМВ 25-28 недель) был биосинтез вторичных желчных кислот.

В контрольной группе основным фактором, который ассоциировался с составом кишечной микробиоты, был ПМВ, чего не наблюдалось у недоношенных детей с холестазом. На момент ПМВ 32-40 недель биосинтез вторичных желчных кислот преобладал в стуле детей из контрольной группы по сравнению с группой холестаза (p = 0,04). У последних также наблюдалось снижение относительного преобладания гена ГЖС (p = 0,04) и Clostridium perfringens (p = 0,0008) на 55% (рисунок 2).

Результаты анализа профиля фекальных желчных кислот с помощью массспектрометрии показали увеличение доли неконъюгированных желчных кислот с 4% на 25-28 неделе ПМВ до 98% на 32- 40 неделе ПМВ в контрольной группе. У детей с холестазом этот показатель составил только 46%. Следует отметить, что некоторые изомеры могут иметь прогностическую ценность, поскольку их уровень увеличивается до начала холестаза.

Концентрация УДХК, применяемой у пяти из 12 недоношенных новорожденных, в фекалиях была в 522 раза выше по сравнению с таковой у остальных семи новорожденных. Применение УДХК ассоциировалось с увеличением относительного преобладания Firmicutes, уменьшением — Proteobacteria (р < 0,05), а также ростом числа представителей вида Clostridium perfringens.

У недоношенных новорожденных с содержанием гена ГСЖК в кале >0,005% на 32-40 неделе ПВМ прирост длины и массы тела был в 1,2 раза выше по сравнению с теми, у кого этот показатель составлял 30% имели лучшую динамику увеличения длины (14%), массы (18%) тела и окружности головы (15,8%) (p <0,05).

Каковы практические последствия?

Это исследование раскрывает патофизиологические механизмы, нарушающие функционирование оси печень — кишечник — микробиом во время холестаза, демонстрируя возможности коррекции энтерогепатического цикла с помощью ГСЖК-содержащих пробиотиков или лекарственных препаратов.

Что мы уже знаем?

Полихимиотерапия с использованием 5-фторурацила (5-ФУ), иринотекана и оксалиплатина в комбинациис фолиновой кислотой (FOLFIRINOX) или гемцитабином и наб-паклитакселом (GnP) считается стандартом лечения пациентов с метастатической ПАПЖ (мПАПЖ). Однако, менее половины пациентов реагируют на такую терапию, остальные (пациенты без ответа, ПБО) продолжают страдать от боли и умирают в течение нескольких недель. Генетические изменения в ПАПЖ плохо объясняют различия между пациентами с ответом на терапию (пациенты с ответом, ПСО) и ПБО, поэтому возникла гипотеза, что на эффективность химиотерапии могут влиять другие факторы, в том числе кишечная микробиота. Соответственно, необходим поиск таких факторов, способных объяснить различия между ПСО и ПБО, для разработки новых концепций будущей терапии. Показано, что кишечная микробиота изменяет ответ на иммунотерапию у пациентов с меланомой, который можно модулировать с помощью диеты [2, 3]. У редких пациентов с длительным периодом выживания и локализованной формой ПАПЖ бактерии могут переходить из кишечника в опухоль и, таким образом, контролировать противоопухолевый иммунный ответ. Пока что большинство пациентов с агрессивной мПАПЖ, устойчивой к иммунотерапии, получают полихимиотерапию, и в настоящее время неясно, влияют ли и каким образом микробиота или особенности питания на ее эффективность [4].

Что главное в этом исследовании?

Анализ микробиоты 30 пациентов с мПАПЖ выявил различия между ПСО и ПБО. Перенос микробиоты от ПСО мышам с опухолями поджелудочной железы уменьшал размер опухолей после химиотерапии. Метаболит триптофана 3-ИУК содержался в большем количестве у ПСО и мышей с микробиотой от ПСО, что потенциально могло способствовать лучшему ответу на химиотерапию. Введение 3-ИУК повышало эффективность химиотерапии у мышей (рисунок 1). Результаты анализа иммунных клеток показали увеличение количества CD8+ Т-клеток и уменьшение содержания нейтрофилов у мышей с микробиотой, ассоциирующейся с хорошим ответом на химиотерапию. 3-ИУК влияла на МПО нейтрофилов, тем самым снижая их выживаемость. Комбинация 3-ИУК и химиотерапии снижала количество нейтрофилов и ингибировала рост опухоли, при этом МПО играла решающую р о л ь . Предполагается, что МПО индуцирует выработку АФК, что приводит к гибели клеток во время химиотерапии. Эксперименты in vitro показали, что 3-ИУК повышает уровни АФК. Этот эффект был подтвержден in vivo, где ингибирование АФК N-ацетилцистеином снижало эффективность FIRINOX у мышей с высокими уровнями 3-ИУК. Затем авторы показали, что эффект 3-ИУК был связан со снижением уровня аутофагии. Высокие концентрации 3-ИУК в сыворотке коррелировали со снижением количества нейтрофилов и улучшением выживаемости в двух когортах пациентов

Каковы практические последствия?

Кишечная микробиота влияет на ответ на химиотерапию. Механизмы, изученные в этом исследовании, указывают на роль микробных метаболитов, особенно метаболитов триптофана. Среди них, 3-ИУК является не только прогностическим маркером ответа на химиотерапию при ПАПЖ, но также может выступать в качестве дополнения к основной терапии.

Рак шейки матки и Lactobacillus iners

^{Shi W, Zhu H, Yuan L, et al. Vaginal microbiota and HPV clearance: A longitudinal study. Front Oncol 2022; 12: 955150.}

Вирус папилломы человека высокого риска (ВПЧ-ВР) вызывает рак шейки матки. Сексуальная активность, курение и использование оральных контрацептивов являются одними из многих факторов, которые влияют на риск инфицирования, течение вирусной инфекции и риск возникновения рака. В последние годы к этому списку добавилась микробиота влагалища. В этом важном исследовании изучалась микробиота шейки матки китайских женщин, инфицированных ВПЧ-ВР, с гистологически подтвержденными поражениями шейки матки преимущественно низкой степени. Согласно результатам анализа 16S рРНК микробиоты 73 участниц в возрасте от 24 до 68 лет, элиминация ВПЧ к концу 12-месячного периода наблюдения составила 61,6% (45 женщин). Вероятность элиминации вируса не зависела от возраста, стадии заболевания, подтипа ВПЧ, типа микробиоты или разнообразия вагинальной микробиоты. Вместо этого, были идентифицированы определенные виды бактерий: у женщин с низким содержанием Enterococcus ASV_62 и высоким содержанием Lactobacillus на исходном уровне, реже отмечалась элиминация ВПЧ-ЧР через 12 месяцев. Единственным исключением были 22 женщины, которым провели хирургическое лечение (конизацию) поражений тяжелой степени, возможно, потому что непосредственный эффект резекции поражения на нагрузку ВПЧ маскировал воздействие микрофлоры.

Ранее в метаанализе сообщалось о возможной связи между L. iners и ВПЧ-ВР, на которую указывало 2- или даже 3-кратное повышение риска персистирования ВПЧ-ВР при большом содержании в микробиоте влагалища L. iners. Эта бактерия характеризуется высокой пластичностью и адаптацией, доминируя в микробиоте некоторых женщин во время менструаций или эпизодов бактериального вагиноза. С другой стороны, вагинальная микробиота, где доминирует L. iners (CST III), считается одним из наиболее распространенных типов вагинального бактериального сообщества среди азиатских женщин детородного возраста. Таким образом, из текущей литературы не совсем ясно, является этот штамм Lactobacillus полезным или патогенным. Необходимы дальнейшие исследования механизмов, с помощью которых L. iners способствует персистированию ВПЧ-инфекции или цервикальных поражений, тем более, что в рассматриваемом исследовании участвовало небольшое количество пациенток.

Микробный метаболизм 5-АСК при воспалительных заболеваниях кишечника

^{Mehta RS, Mayers JR, Zhang Y, et al. Gut microbial metabolism of 5-ASA diminishes its clinical efficacy in inflammatory bowel disease. Nat Med 2023; 29: 700-9.}

Воспалительные заболевания кишечника (ВЗК) лечат с помощью 5-аминосалициловой кислоты (5- АСК). Тем не менее, более половины пациентов не отвечают на лечение. Это отчасти связано с тем, что 5-АСК может метаболизироваться кишечными бактериями до неактивного соединения — N-ацетил-5-АСК. 

В элегантном исследовании Mehta и соавт. попытались идентифицировать микробные ферменты, ответственные за образование N-ацетил-5-АСК. Для этого провели анализ образцов кала человека с использованием методов мультиомики. Результаты общего анализа метаболитов до и после добавления 5-АСК позволили выявить потенциальные микробные медиаторы противовоспалительных эффектов препарата. Они включали снижение уровня 2-аминоадипата, бактериального метаболита, ассоциированного с повышенным окислительным стрессом. Кроме того, 5-АСК изменяла метаболизм никотината, что также может объяснить некоторые противовоспалительные эффекты.

Авторы попытались идентифицировать микробные ферменты, метаболизирующие 5-АСК. Объединив метатранскриптомику и метаболомику, удалось идентифицировать три типа ацетил-КоА С-ацетилтрансферазы (АцилКоА NAT), которые ассоциировались с уровнями N-ацетил-5-АСК у пациентов, получавших 5-АСК. Некоторые тиолазы были идентифицированы как потенциальные ферменты-кандидаты. Последние гетерологично экспрессировали в Escherichia coli и измеряли их биохимическую активность. Firmicutes CAG: 176 тиолаза и Faecalibacterium prausnitzii ацил-КоА NAT ацетилировали 5-АСК, используя ацетил-КоА. Наконец, результаты метагеномного анализа образцов стула показали, что кишечные микробные 5-АСК-инактивирующие ацетилтрансферазы связаны с большим риском неэффективности лечения у получающих 5-АСК. Результаты этого исследования могут помочь в создании персонализированных схем лечения ВЗК на основе микробиома.

Helicobacter pylori и колоректальный рак

^{Ralser A, Dietl A, Jarosch S, et al. Helicobacter pylori promotes colorectal carcinogenesis by deregulating intestinal immunity and inducing a mucus-degrading microbiota signature. Gut 2023; 72: 1258-70.}

Инфекция, вызванная Helicobacter pylori, ассоциируется с возникновением рака желудка и повышенным риском колоректального рака (КРР). Однако механистические данные о связи с КРР отсутствуют. В своей работе Ralser и соавт. смоделировали у грызунов основные механизмы того, как инфекция H. pylori может способствовать развитию КРР. У мышей линии Apc, отличной биологической модели множественной кишечной неоплазии, инфицированных H. pylori, наблюдалось повышенное образование опухолей в тонкой и толстой кишке. Известно, что Т-клеточный иммунный ответ ответственен за канцерогенез в желудке, поэтому возникла идея изучить его в кишечнике. Обнаружилось истощение популяций регуляторных и провоспалительных Т-клеток, а также увеличение содержания ИЛ-17A, одного из важнейших медиаторов иммунного ответа на H. pylori. У инфицированных мышей наблюдалось повышенное содержание провоспалительных и разрушающих слизь кишечных бактерий, таких как Akkermansia.

Изучая транскриптомные профили эпителиальных клеток кишечника, авторы обнаружили, что H. pylori активирует сигнальные пути NFKB и STAT3. Активацию этих путей также наблюдали у пациентов с КРР. Интересно, что у безмикробных мышей, инфицированных H. pylori, наблюдалась слабая активация сигнального пути STAT3, что может указывать на то, что индуцированный H. pylori канцерогенез в тонкой кишке частично зависит от кишечного микробиома. Колоректальный канцерогенез, вызванный H. pylori, можно было предотвратить путем эрадикации бактерии с помощью антибиотиков. Авторы пришли к выводу о необходимости оценки статуса H. pylori в контексте профилактики КРР.

Вирусное разнообразие в кишечнике здоровых детей

^{Shah SA, Deng L, Thorsen J, et al. Expanding known viral diversity in the healthy infant gut. Nat Microbiol 2023; 8: 986-98.}

В младенческом возрасте кишечный микробиом помогает созреванию иммунной системы, благодаря чему уменьшается риск хронических заболеваний в более позднем возрасте. Хотя способность бактериофагов (вирусов, инфицирующих бактерий) контролировать рост популяций бактерий хорошо известна, кишечный виром остается малоизученной темой. Используя секвенирование метагенома, авторы исследования проанализировали 647 виромов в датской когорте детей в возрасте 1 года.

Первое удивительное открытие заключалось в том, что большинство вОТЕ (вирусных операционных таксономических единиц) из кишечника младенцев отсутствовали в базах данных кишечных вирусов. Это значит, что в кишечнике младенцев находятся особые вирусы, не встречающиеся у взрослых. Большинство наиболее распространенных у младенцев вирусных кладов еще не описаны. Среди наиболее распространенных были оцДНК-анелловирусы, инфицирующие позвоночных (Anelloviridae), и бактериальные оцДНКмикровирусы (Petitvirales). В виромах младенцев также были хорошо представлены семейства вирулентных каудовирусов (Skunaviridae, Salasmaviridae, β-crassviridae и Flandersviridae). В целом, умеренные вирусы были менее распространены, чем вирулентные, хотя и обнаруживались у большинства детей. Численность на уровне семейства не была значимо связана с фаговым поведением, если рассматривать наличие интегразы как показатель умеренного поведения. Однако семейства умеренных каудовирусов генетически были разнообразнее вирулентных семейств. Согласно результатам прогностического анализа бактериальных резервуаров виромов, наиболее представительными резервуарными родами в кишечнике младенцев были Bacteroides, Faecalibacterium и Bifidobacterium. Семейства вирусов, инфицирующих представителей Bacteroides, характеризовались наибольшей вирулентностью и специфичностью.

Несмотря на отсутствие четких выводов, это исследование расширяет наши знания о таксономии фагов и должно помочь в планировании будущих исследований вирома кишечника у младенцев.

Не могли бы вы прокомментировать эту гипотезу с точки зрения клинициста?

Это очень интересная гипотеза. Я думаю, что ее можно рассматривать как одну из многочисленных гипотез, объясняющих возникновение синдрома раздраженного кишечника. Но она нуждается в проверке. Необходимы исследования, чтобы доказать влияние физических изменений, связанных с изменениями силы тяжести, на физиологию желудочно-кишечного тракта. Предполагаю, что гравитация может влиять на физиологию организма и что мы находимся в равновесии с этой постоянной силой, одинаково действующей на всех жителей Земли. СРК вполне может быть следствием нарушения этого равновесия.

Автор утверждает, что эффекты гравитации способны нарушать баланс кишечной микробиоты. Вы с ним согласны?

Думаю, что гравитация может изменить микробиоту кишечника, включая ее функции, например, ферментацию. Это может влиять на газообразование в кишечнике. Гипотеза требует проверки в соответствующих исследованиях, но я согласна с авторами относительно восприимчивости кишечной микробиоты к эффектам гравитации.

Расскажете ли вы об этом своим пациентам?

Я бы поделилась этой гипотезой с теми пациентами, к которым она может быть применима, исходя из их патофизиологии и имеющихся симптомов. На практике я наблюдаю изменения у своих пациентов, возвращающихся в Боготу из приморских регионов. Богота расположена на высоте 2600 метров над уровнем моря. В условиях высокогорья их симптомы усиливаются, что может быть связано с влиянием низкого барометрического давления на чувствительность кишечника, а также растяжением его стенок из-за расширения газов. Во многих случаях я объясняю возникающие симптомы физиологическими нарушениями в результате перепада высот. Нарушения динамического равновесия, связанные с изменениями силы тяжести, могут объяснить симптомы, возникающие у этих пациентов.

Устойчивость к антибиотикам в окружающей среде: давняя проблема

Антибиотикорезистентность (АР) — древний и распространенный феномен, существовавший задолго до начала использования антибиотиков в качестве лекарственных средств. Окружающая среда служит огромным резервуаром генов антибиотикорезистентности, где различные микробные сообщества имеют свои механизмы резистентности. Феномен АР можно обнаружить в различных условиях окружающей среды, включая почву, воду, растений, животных и даже в арктической вечной мерзлоте возрастом 30 000 лет [1, 2]. Экологическая роль молекул антибиотиков и связанной с ними резистентности в природных условиях не до конца изучена, однако неоспорим тот факт, что легкодоступный пул генов существовал еще до начала клинического использования антибиотиков и объясняет быстрое появление патогенов. Нынешний кризис антибиотиков является эволюционным событием, а стратегии его преодоления должны учитывать микробную экологию. Проблема заключается в быстром приобретении резистентности еще недавно чувствительными патогенами, что ведет к неудачам терапии, особенно на фоне очень ограниченного поступления новых противомикробных препаратов на рынок [3].

Механизмы появления и распространения резистома

Резистомом называют весь набор генов, кодирующих связанные с АР белки, или белки, потенциально способные эволюционировать в мощные инструменты АР [4] (рисунок 1). Он включает известные гены АР у патогенных (проблемные) и антибиотикпродуцирующих организмов (например, Streptomyces spp. , производящий стрептомицин), ассоциированные гены резистентности [5], скрытые гены АР (т. е. гены, способные обеспечить резистентность в определенных условиях, например, эффлюксные насосы или порины), предшественники генов АР, кодирующие белки с минимальным уровнем аффинности или резистентности к антибиотическим соединениям.

Важно отметить, что понятие резистома не означает «функциональную и клинически значимую АР» . Гены резистома могут переходить между различными состояниями, описанными выше, посредством горизонтального переноса генов (ГПГ) , точечны х мутаций или рекомбинации, которые приводят к появлению новых хозяев или генетического контекста, в котором создаются условия для реализации клинически значимого фенотипа АР. Фото: Shutterstock. Таким образом, гены резистентности сами по себе не являются проблемой, поскольку зависят от хозяин а и генетического контекста, однако все гены резистома представляют потенциальную угрозу и риски для здоровья населения. Обнаружение гена резистентности к клинически значимой молекуле в мобильном элементе патогена человека является серьезным риском, однако наличие того же гена или его близких гомологов, не связанных с мобильными генетическими элементами, у непатогенной почвенной бактерии ассоциируется с очень низким риском АР. Поэтому определение степени риска АР в исследованиях резистома имеет первостепенное значение.

Горизонтальный перенос генов (ГПГ) является важнейшим механизмом быстрого распространения генов АР среди бактерий, даже не родственных друг другу. Например, Bacteroides spp., преобладающая в кишечной микробиоте человека, обладает геном устойчивости к макролидам ermB, иде нтичным обнаруженным в нескольких изолятах Clostridium perfringens, Streptococcus pneumoniae и Enterococcus faecalis из различных географических регионов, что указывает на генетическую связь между Bacteroides и некоторыми грамположительными бактериями, которые не распространены в кишечнике человека [6]. Генетические элементы, такие как плазмиды, облегчают передачу генов резистентности между различными видами микроорганизмов [7].

ГПГ позволяет распространять гены в различных средах и популяциях бактерий, способствуя обще й распространенности и разнообразию АР.

Совместный отбор является еще одним значимым фактором распространения АР. Использование неантибиотических соединений, таких как тяжелые металлы и биоциды, помогает отбору генов АР благодаря избирательному давлению на микробные популяции, совместному приобретению резистентности (появление различных факторо в резистентности в одном генетическом элементе) или перекрестной резистентности (появление общего фактора устойчивости к антибиотикам и металлам) [8]. Воздействие природных антимикробных соединений, например, продуцируемых конкурирующими микроорганизмами, или любыхко-селективных молекул может стимулировать отбор резистентных штаммов [9]. Присутствие в окружающей среде антибиотиков, как природных, так ипроизводимых человеком, также способствует селективному давлению на резистентность. Кроме того, использование антибиотиков в сельском хозяйстве и ветеринарной практике может привести к попаданию их в окружающую среду, способствуя появлению и распространению генов АР [10].

Дисбиоз и кишечный резистом у младенцев: тонкий баланс

Разнообразие экологического резервуара генов АР и возможности их передачи представляют угрозу для кишечного микробиома человека враннем возрасте. Такие стратегии, как улучшение очистки сточных вод, ответственное использование антибиотиков в сельском хозяйстве и ветеринарии, а также снижение загрязнения окружающей среды антибиотиками и антибиотикорезистентными бактериями могут помочь в борьбе с распространением АР [11]. Кроме того, наблюдение за экологическими резервуарами может дать ценную информацию овозникновении и сохранении АР, а также послужить основой для мероприятий в области общественного здравоохранения.

После рождения наш кишечник быстро колонизируется микроорганизмами, полученными от матери и из окружающей среды. Именно в первые годы жизни изменения микробиома — более резкие и медленнее восстанавливаются по сравнению с более стабильным микробиомом кишечника здорового взрослого человека. Поэто м у новорожденные и младенцы более подвержены нарушениям со стороны микробных сообществ, известным как дисбиоз. В течение этого периода многие факторы могут влиять, в том ч и с л е н егативно, насозревани е кишечника, что потенциально может иметь долгосрочные последствия для здоровья [12]. Исследования на мышах показали, что в этом критическом периоде развития, не столько прямое воздействие молекул антибиотиков, сколько изменение состава кишечной микробиоты вызывает неблагоприятные метаболические последствия, например, ожирение [13].

Обнаружение резистома в кишечнике младенцев: результаты крупного когортного исследования

В то время как АР является проблемой в любом возрасте, созревание кишечного микробиома в раннем возрасте представляет собой окно возможностей для уменьшения резервуара генов АР в кишечнике. Поэтому важно выявить различные факторы, увеличивающие или уменьшающие количество генов А Р ,которые могут передаваться инфекционным патогенам и приводить к неэффективности антибиотикотерапии на протяжении всей жизни. Изучение резистома кишечника у человека основано на целостном подходе, учитывающем присутствие видов и функциональный потенциал их геномов, включая резистом. Ученые выделяют ДНК из окружающей среды косвенным путем (например, из фекалий), а затем используют метод неизбирательного в ы с о к о п р о и з в о д и т е л ь н о г о секвенирования (метод дробовика). Примерно 80% видов бактерий кишечника человека, обнаруженных с помощью молекулярных инструментов, не поддаются культивированию, особенно облигатные анаэробы. Вероятно, многие микробы организованы в многовидовые сообщества с общими метаболическими путями, что делает выделение чистого штамма трудным или невозможным. Однако с помощью вычислительных методовможно реконструировать квазиполные геномы из метагеномов и связать определенные гены с конкретными видами или даже штаммами бактерий. В недавнем исследовании ученые проанализировали образцы кала 662 детей, за которыми наблюдали от рождения до 7 лет [14]. Цель исследования заключалась в оценке резистома в возрасте 1 года и выявлении перинатальных и экологических факторов, ассоциированных с качественными и количественными характеристиками генов АР. С помощью секвенирования методом дробовика авторы изучили образцы, полученные у 662 детей в возрасте 1 года, для выявления генов АР и соответствующих бактериальных таксонов (рисунок 2). Используя большой набор данных, удалось проследить геномно-метагеномные ассоциации (MAG) и таксономически соотнести геномы конкретных микроорганизмов с генами АР.

Первой находкой оказалось то, что все дети имели минимум один ген множественной лекарственной устойчивости в своем кишечнике. Это значит, что даже при отсутствии лечения антибиотиками в организме человека существует резидентный резистом, ассоциированный с кишечным микробиомом. Далее оказалось, что большая часть генов множественной лекарственной устойчивости кодирует эффлюксные насосы. Эти белки являются нормальным компонентом каждой бактериальной клетки. Некоторые из них могут вызывать АР и сильно подвержены перекрестному отбору, например, в условиях воздействия тяжелых металлов или биоцидов, что потенциально объясняет их высокое содержание в кишечнике и в окружающей среде [8, 15]. Другим неожиданным результатом было четкое разделение когорты участников на две группы по профилю резистома. Первая группа характеризовалась более высоким разнообразием генов АР и относительным преобладанием Escherichiacoli в качестве основного переносчика генов АР (рисунок 2). Это согласуется с предыдущими наблюдениями, что Enterobacteriaceae преобладают в раннем возрасте, но затем их популяция быстро уменьшается по мере роста колонизации кишечника представителями Bacteroidetes. Задержка этих процессов у некоторых детей может быть связана с рядом факторов, таких как применение антибиотиков, способ родоразрешения, условия проживания (город или село). В результате происходит задержка сокращения популяции Escherichia coli и увеличение резистома в возрасте 1 года. Это подтверждается наблюдением, что более высокое содержание генов АР связано с более низкими показателями зрелости кишечного микробиома с точки зрения соотношений отдельных таксонов в том или ином возрасте [16].

Это указывает на некоторую пластичность микробиома в раннем возрасте, который потенциально может быть улучшен с помощью целенаправленного вмешательства, например, с помощью про- или пребиотиков. Эта гипотеза еще нуждается в проверке. Однако в когортном масштабе наибольшие различия в распространенности генов АР касались антибиотиков, никогда не назначавшихся детям, т. е. увеличение резистома кишечника зависит от перинатальных и экологических факторов, помимо антибиотикотерапии. Еще одно наблюдение, касающееся связей между окружающей средой и резистомом, в том числе кишечника, заключалось в том, что дети из городских районов имели значительно больше генов АР, чем их сельские сверстники. Существует множество потенциальных искажающих факторов, которые могут объяснить этот факт, однако нельзя спорить с тем, что окружающая среда вносит большой вклад в развитие микробиома на ранних этапах жизни.

Можно предположить, что городская жизнь связана с меньшим контактом с внешним миром и уменьшением разнообразия микробиома, или что тип жилья (частный дом или квартира) влияет на его внутренний микробиом (как видно на примере постельной пыли).

Чрезмерное употребление алкоголя ежегодно приводит к смерти трех миллионов человек и является причиной развития более чем 200 заболеваний.¹ При этом считается, что умеренное (sidenote: Умеренность Нормой для совершеннолетних лиц являются полный отказ от употребления алкоголя или умеренное его потребление, не превышающее 2 порций в день для мужчин и 1 — для женщин. Чем меньше вы пьете — тем лучше для здоровья. https://www.niaaa.nih.gov/alcohol-health/overview-alcohol-consumption/moderate-binge-drinking ) потребление пива положительно влияет на здоровье, особенно с точки зрения профилактики сердечно-сосудистых заболеваний. Благотворное влияние пива и вина известно давно, но еще не ясно, связано оно с их умеренным потреблением или с различными веществами, содержащимися в этих напитках, такими как полифенолы (sidenote: Polyphenol Органические молекулы растительного происхождения. https://www.medicalnewstoday.com/articles/319728 ) , обнаруженные в больших количествах в пиве.

И все же... полезен ли алкоголь?

Чтобы ответить на этот вопрос, группа португальских ученых ² провела исследование по оценке влияния алкогольного и безалкогольного пива на микробиоту кишечника и на маркеры кардиометаболического здоровья (масса тела, содержание жира в организме, уровень холестерина, инсулинорезистентность и т. д.).

^{Источники}

Не меняя рациона питания, 10 мужчин каждый день за ужином в течение четырех недель выпивали 33 мл светлого пива (содержание алкоголя 5,2%), а 9 других мужчин употребляли безалкогольное пиво.

Более разнообразная микробиота кишечника

Хорошая (и удивительная) новость для любителей пива: у участников исследования не отмечалось увеличения массы тела, повышения уровня печеночных ферментов, а также каких-либо значительных изменений со стороны кардиометаболических маркеров здоровья. Анализы кала выявили большее микробное разнообразие в микробиоте кишечника (признак хорошего здоровья), а также тенденцию к повышению активности щелочной фосфатазы в кале (маркер барьерной функции кишечника) независимо от вида потребляемого пива. Следовательно, вещества, присутствующие в пиве, перевешивают вредное воздействие алкоголя на микрофлору кишечника.

Полезные эффекты полифенолов

Исследователи связывают полезные эффекты пива с содержащимися в нем в больших количествах полифенолами и изоксантогумолом — антиоксидантами, которые уменьшают риск возникновения хронических заболеваний. Их больше всего в нефильтрованном пиве, которое, по мнению исследователей, может оказать еще большее влияние на здоровье микрофлоры нашего кишечника.

Для подтверждения этих результатов необходимы дополнительные исследования. В любом случае, не будем забывать об умеренности потребления даже самых полезных продуктов

Pекомендовано нашим сообществом

Аллергия на арахис у детей — частая и серьезная проблема. В западных странах ею страдает почти 2% детей. ¹ Симптомы включают затруднение дыхания (одышку), отек гортани, диарею, тошноту, кожные высыпания и обмороки. Эти симптомы могут иметь различную степень тяжести. Самая тяжелая реакция, анафилаксия, затрагивает весь организм и может оказаться фатальной. ^2,3 Аллергия на арахис часто проявляется в раннем детстве, может быть намного тяжелей других пищевых аллергий, и, в отличие от последних, с вероятностью до 80% сохраняется во взрослом возрасте. ¹

Есть ли связь между микробиотой и пищевой аллергией?

А как насчет кишечной микробиоты? В течение многих лет известно, что микробные сообщества в кишечнике играют ключевую роль в формировании иммунной системы. Недавние исследования показали, что в развитии пищевой аллергии может участвовать кишечная микробиота. У пациентов с пищевой аллергией наблюдается несбалансированная кишечная микробиота.

Что происходит в раннем детстве еще до появления аллергии? Ученые из США решили ответить на этот вопрос, анализируя микробиоту 122 детей в динамике — от младенческого возраста до начала аллергии. Цель работы состояла в том, чтобы лучше понять, как развивается аллергия, в надежде однажды научиться предотвращать ее.

Расскажите о своей микробиоте и узнайте, будет ли у вас аллергия...

Первое открытие заключалось в том, что дети, у которых развилась аллергия на арахис в возрасте около девяти лет, имели недостаточно разнообразную кишечную микробиоту в первые месяцы жизни. Их микробные сообщества развивались более динамично, с менее однородным распределением видов по сравнению с микробиотой детей без аллергии. Микробиота последних развивалась более равномерно и стабильно.

Вторая находка заключалась в том, что некоторые виды рода Clostridium чаще преобладали у детей без аллергии на арахис, а Streptococcus sp — у аллергиков. К девятилетнему возрасту Bifidobacterium (хорошо известные полезные бактерии) чаще преобладали у детей без аллергии.

Кроме различий в количестве определенных бактерий, авторы отметили расхождения по метаболитам, продуцируемым микробиотой, то есть по метаболому. В частности, уровни некоторых КЦЖК, таких как бутират и изовалерат (sidenote: КЦЖК короткоцепочечные жирные кислоты являются источником энергии (топливом) для клеток человека. Они взаимодействуют с иммунной системой и участвуют в коммуникации между кишечником и мозгом Silva YP, Bernardi A, Frozza RL. The Role of Short-Chain Fatty Acids From Gut Microbiota in Gut-Brain Communication. Front Endocrinol (Lausanne). 2020;11:25. ) , со временем уменьшались у детей, у которых впоследствии развилась аллергия. Изовалерат уже известен своими защитными свойствами против аллергии (бронхиальной астмы и атопии).

Развитие аллергии на арахис ассоциировалось с изменениями 139 метаболитов и, в частности, гистидина, предшественника гистамина, биологически активной молекулы, высвобождаемой во время аллергических реакций.

Для всех женщин с эндометриозом (sidenote: Эндометриоз Эндометриоз — это хроническое гинекологическое заболевание, связанное с наличием ткани, подобной слизистой оболочке матки, вне полости матки (чаще всего в брюшине и яичниках). ) появилась новая надежда: бактерия из рода Fusobacterium (sidenote: Fusobacterium Fusobacterium — род нитчатых бактерий, обитающих во рту (в зубном налете), пищеварительной системе, влагалище и, в меньшей степени, в полости матки. Эта патогенная бактерия участвует в развитии периодонтита (воспаление тканей вокруг зубов) и колоректального рака. ) , участвующая в развитии эндометриоза, может стать потенциальной мишенью для будущего лечения. В частности, простого курса антибиотиков может быть достаточно, чтобы эта патогенная бактерия отступила, унося с собою боль.

^{Источники (sidenote: 1. Kvaskoff M. Epidémiologie de l’endométriose. In : Petit E, Lhuillery D, Loriau J, Sauvanet E. Endométriose : Diagnostic et prise en charge. Issy-les-Moulineaux : Elsevier Masson ; 2020. P.9-14.  2. https://www.biocodexmicrobiotainstitute.com/en/international-microbiota-observatory-focus-women-health )}

Бактериальная причина лечится антибиотиками

Японские исследователи из Университета Нагоя ² показали, что введение лабораторным мышам во влагалище бактерий из рода Fusobacterium вызывает поражения, характерные для эндометриоза, причем более многочисленные и тяжелые, чем у контрольных животных. Это значит, что Fusobacterium участвует в развитии заболевания, а также наводит на мысли о возможных способах лечения. Действительно, лечение антибиотиками, действующими на Fusobacterium, уменьшало количество и объем поражений у мышей. Это открытие дает надежду на то, что лечение антибиотиками также может быть эффективным и у женщин.

Анализ действующих механизмов

Но это еще не все. Японская команда провела многочисленные эксперименты, чтобы попытаться понять задействованные механизмы. Эта кропотливая работа привела к следующей гипотезе: наличие Fusobacteria в матке активизирует иммунную систему, запуская каскад реакций, приводящих к выработке белка под названием трансгелин, который, в свою очередь, способствует развитию эндометриоза.

Ведется клиническое исследование

Идея об участии микробиоты в развитии эндометриоза не нова. Например, для прогнозирования тяжести заболевания использовались анализы вагинальной флоры. Также у 90% женщин с эндометриозом имеются нарушения со стороны пищеварительной системы (в частности, синдром раздраженного кишечника). Тем не менее, эти данные побудили специалистов из отделения акушерства и гинекологии в больнице Университета Нагоя начать в 2023 году³ клиническое исследование по оценке антибиотикотерапии.

В ожидании результатов, пожалуйста, не применяйте антибиотики без рецепта или консультации со специалистом. При неправильном использовании их эффективность может оказаться недостаточной, когда это действительно необходимо.