Что такое кишечная микробиота? Почему первые 1000 дней нашей жизни так важны для ее правильного развития? Какова связь с иммунитетом? Почему это так важно для нашего здоровья? Как она меняется в течение нашей жизни?

Хотите узнать больше? Читайте наши статьи на эту тему.

Узнайте больше в нашей подборке специальных статей

Pекомендовано нашим сообществом

BMI 22.45

Обзор курса

В последние годы интерес к исследованию сложного взаимодействия между микробиотой кишечника человека и нашим здоровьем не ослабевает. Более того, специалисты в области здравоохранения начали задаваться вопросом, играет ли первоначальное формирование микробиоты кишечника какую-либо роль в нашей взрослой жизни. Как формируется и развивается микробиота в младенчестве? Насколько она важна на более позднем этапе жизни? В этом курсе вы узнаете о том, какие факторы влияют на нашу микробиоту еще до рождения, и каковы последствия незрелой микробиоты во взрослой жизни. Кроме того, не пропустите практические рекомендации о том, как укрепить здоровую, зрелую микробиоту у детей!Неограниченный грант Института микробиоты Biocodex

Кто такая Эрика Монтихо? 

• Эрика Монтихо, доктор медицины, гастроэнтеролог, работает в Национальном педиатрическом институте в Мехико.
• Она имеет степень магистра в области детского питания и специализируется на детских эндоскопиях. 
• Заявление о конфликте интересов: Эрика Монтихо заявляет о получении гонораров за консультации от компании Biocodex México/Reckit Mead Johnson и об участии в качестве докладчика в спонсируемом компанией бюро, организованном Biocodex México и Reckit Mead Johnson.

ЧТО ТАКОЕ XPEER?

Xpeer Medical Education — это первое аккредитованное приложение для медицинского образования с 5-минутными обучающими видео.

Благодаря инновационному алгоритму персонализации пользовательского опыта и контента, аналогичному алгоритмам популярных стриминговых платформ, приложение Xpeer предлагает уникальные возможности непрерывного образования и профессионального развития медицинских работников.

Приложение содержит высококачественные научные материалы, одобренные Европейским союзом медицинских специалистов. В 2021 году в приложении Xpeer будет доступен курс по микробиоте и более 500 часов медицинских учебных материалов по вашей специальности для освоения новых технологий и развития навыков.

Сведения об аккредитации

Приложение Xpeer аккредитовано Европейским советом по аккредитации непрерывного медицинского образования (IEACCME) для предоставления официальных кредитов ECMEC, признанных в 26 странах мира.

За каждый час изучения модуля (60 минут фактического электронного обучения, исключая введение и прочее) будет начисляться 1 кредит Европейского CME (ECMEC®) при условии, что пользователь завершил работу с модулем и подтвердил освоение материала.

Медицинские исследования антибиотиков ограничены тем, что обычно они проходят с участием госпитализированных пациентов, получающих многочисленные лекарственные препараты. Существует множество вмешивающихся факторов (инфекции, лекарственные препараты, больничная среда, потенциальная иммуносупрессия), искажающих результаты исследований.

Единственным решением является проведение проспективных исследований с участием здоровых взрослых добровольцев вне больничных условий. Так, группа американских ученых изучила влияние четырех антибиотиков, в том числе, азитромицина (AZM), левофлоксацина (LVX), цефподоксима (CPD) и комбинации CPD и AZM, на микробиоту кишечника 20 здоровых добровольцев, которые были рандомизированы и включены в четыре группы, анализ образцов кала проводили до, во время и через два месяца после окончания применения антибиотиков (всего 15 процедур взятия образцов у каждого участника).  

Дисбиоз кишечника, вызванный применением антибиотиков

Первый вывод: антибиотики уменьшают содержание бактерий и их разнообразие. Изменения численности бактерий зависели от получаемого антибиотика.

• Так, на шестой день получения CPD или CPD + AZM у участников отмечалось более высокое содержание Bacteroidetes и Clostridium,
• тогда как LVX или AZM ассоциировались с преобладанием Firmicutes, таких как Eubacterium, Ruminococcus и Anaerostipes.

Кроме того, AZM (отдельно или в комбинации), который имеет длительный период полувыведения, задерживал восстановление содержания восьми видов бактерий и некоторых связанных с ними метаболических путей по сравнению с другими антибиотиками. 

Резервуар генов резистентности 

Другим эффектом антибиотиков было появление долговременного резервуара генов резистентности у добровольцев, получавших CPD, AZM и CPD + AZM, в отличие от тех, кто получал LVX. Однако, что более важно, измененный состав их резистома приводил к увеличению содержания трех генов (tetO, cfxA и tet40), два из которых не придают устойчивости к применяемым антибиотикам. Следовательно, нарушения микрофлоры, связанные с применением антибиотиков, могут создавать благоприятные условия для роста бактерий с широкой устойчивостью. Например, Bacteroides, которые выживают после лечения CPD, вероятно, с помощью гена резистентности к ß-лактамазам cfxA могут создавать среду с низким разнообразием и высоким содержанием Bacteroides, что способствует росту патогенов, таких как Enterobacter. Даже короткие курсы антибиотиков могут привести к приобретению или закреплению различных генов резистентности.  

Из-за ускоряющейся урбанизации и развития современной инфраструктуры мы все меньше контактируем с окружающей средой. Повышение уровня гигиены защищает нас от многих инфекционных заболеваний.

Однако отсутствие контакта с бактериальными экосистемами растений, почвы, воды отрицательно сказывается на нашей микробиоте. Более того, это влияет и на наше здоровья в целом: по мнению ученых, городской образ жизни (цикл работа-дом-сон) способствует развитию аллергий и заболеваний с аутоиммунным компонентом. Наша кожа - не исключение: урбанизация меняет ее микробный баланс.

Однако даже небольшое соприкосновение с природой может его восстановить. Микробиота кожи обогащается во время прогулок в городских парках, а микробиота детей становится более разнообразной  при посещении озелененных детских учереждений. Но как окружить себя растениями, если мы заперты в офисе 8 часов в сутки? 

Озеленение офиса помогает микробиоте кожи... 

Группа финских ученых¹ установила в офисах университета стены с воздушной циркуляцией и посадила на них множество растений. Идея такова: воздух в помещении распространяется через растения (филодендроны, драцена, папоротники и др.) благодаря вентиляторам. Исследователи сравнили образцы кожи и крови сотрудников, работающих в офисах с такими «зелеными» стенами и в обычных помещениях.

Каковы результаты? Нахождение в «зеленом» офисе способствовало быстрому увеличению численности лактобактерий и повышению разнообразия кожных протеобактерий, которые, как известно, помогают сбалансировать микробиоту кожи и защитить ее от вредных микроорганизмов. В крови этих сотрудников также обнаружили снижение уровня провоспалительных цитокинов (sidenote: Cтроку небольшой белок, участвующий в обмене информацией между клетками, особенно в иммунной системе.   Cytokines: Introduction_British Society for Immunology ) и повышение уровня цитокинов, участвующих в регуляции иммунного ответа. 

...и улучшает работоспособность 

Авторы исследования сделали вывод, что растения в вентилируемых помещениях увлажняют воздух и выделяют бактерии (включая протеобактерии), которые оседают на коже. Способность растений фильтровать вредные вещества из воздуха также может положительно влиять на микробиоту кожи. Иначе говоря, растительность в офисе приятна для глаз и потенциально полезна для здоровья. Так что, в ожидании результатов новых исследований, позаботимся о собственном благополучии, окружив себя любимыми цветами.

Продолжение следует... 

Синдром раздраженного кишечника — функциональное расстройство желудочно-кишечного тракта, которое часто сопровождается депрессией, одним из наиболее распространенных психических коморбидных растройств. Результаты недавно проведенного исследования с применением методов мультиомики показали связь между микробиотой кишечника и ее метаболитами, развитием СРК и ассоциированной депрессией.  

В этом исследовании принял участие 431 пациент³:

• распределенный в исследуемую (n=330 пациентов, 264 пациента с СРК и 66 пациентов в контрольной группе)
• и валидационную когорту (n=101 пациент, 86 пациентов с СРК и 15 пациентов в контрольной группе).

На полученных от участников образцах кала и сыворотки были проведены метагеномный и метаболический анализы для выявления потенциальных биомаркеров заболевания. 

Метаболиты сыворотки крови как потенциальные маркеры СРК 

При анализе образцов кала был выявлен только дисбиоз средней степени тяжести. Состав микробиоты кала или фекальные метаболиты не позволяли отличить пациентов с СРК от людей без заболевания.  

Однако метаболиты сыворотки, выявленные у участников, продемонстрировали значимые различия. Всего было идентифицировано 726 метаболитов сыворотки (по сравнению с 8 метаболитами в кале), включая кластер ацил-КоА жирных кислот, которые чаще выявляли при СРК. 

_{^{Sources (sidenote: Black CJ, Ford AC. Global burden of irritable bowel syndrome: trends, predictions and risk factors. Nat Rev Gastroenterol Hepatol 2020; 17: 473-86. )}}

Бактерии кишечника тесно связаны с фекальными метаболитами 

Также были обнаружены многочисленные связи (522) между метаболитами фекалий и кишечными бактериями. В частности, три вида (Odoribacter splanchnicus, Escherichia coli и Ruminococcus gnavus) были тесно связаны с низким содержанием дигидроптероиновой кислоты, промежуточного продукта фолиевой кислоты, присутствующей в очень низких количествах у пациентов с СРК. Кроме того, среди наиболее значимых сывороточных маркеров у пациентов с СРК были ацил-КоА жирные кислоты, что указывало на дисрегуляцию метаболизма жирных кислот при СРК.  

Степень нарушения метаболизма триптофана/серотонина коррелирует с тяжестью депрессии  

Результаты показали связь между метаболизмом триптофана/серотонина и тяжестью депрессии, связанной с СРК. Некоторые штаммы бактерий, такие как Clostridium nexile или Roseburia inulinivorans, преобладают у пациентов с СРК с депрессией и связаны с присутствием определенных метаболитов триптофана в сыворотке. Метаболический путь L-триптофана также был тесно связан с выраженностью депрессии. 

Мы уже знаем, что антибиотики пагубно влияют на кишечные бактерии. И судя по всему, не только на них. Хотя в большинстве исследований основное внимание уделяется влиянию антибиотиков на бактерии, лишь немногие из них оценивают влияние на другие микроорганизмы, такие как грибы, значение которых не следует недооценивать. Грибковая микробиота или дисбиоз микобиоты связаны с различными расстройствами и заболеваниями (ВЗК, целиакия, колоректальный рак). Этот компонент микобиоты кишечника развивается постепенно в первые несколько лет жизни. Как и бактериальная колонизация, он зависит от способа родоразрешения, особенностей питания и лечения антибиотиками.

Исследование с участием 37 младенцев, никогда ранее не получавших антибиотики

Чтобы узнать больше, исследователи в течение 9,5 месяцев наблюдали за 37 детьми (средний возраст — 2 месяца), которые никогда ранее не получали антибиотики. Эти дети были госпитализированы с инфекцией, вызванной респираторно-синцитиальным вирусом (РСВ). Образцы кала забирали до, во время и после 1–4 курсов антибиотикотерапии (амоксициллин, макролиды), которую назначили 21 ребенку в связи с различными осложнениями (средний отит и др.). Остальные 16 детей, не получавших антибиотики, составили контрольную группу.

На момент госпитализации (т. е. до лечения) в микобиоме 37 детей значительно преобладали Saccharomyces, а Malassezia, Candida и Cladosporium были представлены в гораздо меньшей степени.  

Больше Candida, разнообразие и преобладание 

У младенцев, получавших амоксициллин, через 1–2 дня после начала антибиотикотерапии значительно увеличилось количество Candida, наряду с уменьшением Saccharomyces. Преобладание Candida сохранялось более 6 недель после начала лечения. 

Кроме того, антибиотики, которые, как известно, уменьшают разнообразие и относительное содержание компонентов бактериальной микробиоты, ассоциировались с увеличением преобладания и разнообразия микобиоты. Это проявлялось в течение 3–5 дней после начала лечения и сохранялось более 6 недель, особенно среди детей, получавших макролиды. 

Есть ли бактерии, которые выполняют регулирующие функции? 

Полученные результаты убедительно доказывают, что кишечные бактерии непрерывно оказывают регулирующее влияние на микобиоту.  В основе этого влияния лежит конкуренция за источники питательных веществ, что выражается в производстве противогрибковых соединений бактериями и, наоборот, антибактериальных соединений грибами. Как только бактерии подвергаются воздействию антибиотика, их регуляторная функция нарушается, и некоторые грибы, в частности Candida, начинают более свободно размножаться. Таким образом, дисбиоз кишечной микобиоты после лечения даже одним антибиотиком может влиять не только на кишечные бактерии, но и в целом на здоровье человека.

Последние новости о дисбиозе

Что нужно знать о микробиоте человеческого организма

Папка с подробными материалами об AADysbiosis

Аккредитационный тренинг по дисбиозу микробиоты

Эксклюзивный контент журнала Microbiota

Некротизирующий энтероколит (НЭК) — серьезное и внезапно развивающееся некровоспалительное заболевание, наиболее часто встречающееся у недоношенных детей. Одни исследования предполагают, что в его возникновении участвует микробиота кишечника, в то время как другие указывают на возможное участие некоторых вирусов. Как бы то ни было, кишечный вирус недоношенных младенцев до сих пор малоизучен, поэтому группа американских специалистов исследовала динамику развития вирома кишечника у недоношенных младенцев, чтобы найти факторы, способные повлиять на развитие НЭК.

Конвергенция виромов за 10 дней до начала заболевания

В этом продольном метагеномном исследовании кишечные виромы 23 недоношенных младенцев анализировали с помощью секвенирования нового поколения в течение первых 11 недель жизни (25–36 неделя постменструального возраста). У 9 детей в среднем на 31 неделе постменструального возраста (sidenote: Постменструальный возраст количество недель беременности на момент рождения (срок гестации) + постнатальный возраст. ) развился НЭК (четверо детей умерли).

Результаты анализа показали высокие меж- и внутрииндивидуальные вариации виромов кишечника недоношенных младенцев с течением времени, не зависящие от вероятности развития НЭК. А самым интересным открытием стало обнаружение конвергенции виромов с точки зрения бета-разнообразия (sidenote: бета-разнообразие Мера, указывающая на видовое разнообразие между образцами, позволяет оценить изменчивость разнообразия микробиоты между субъектами. Hamady M, Lozupone C, Knight R. Fast UniFrac: facilitating high-throughput phylogenetic analyses of microbial communities including analysis of pyrosequencing and PhyloChip data. ISME J. 2010;4:17-27. https://www.nature.com/articles/ismej20099 ) , которая начиналась уже за 10 дней до развития НЭК. Эта конвергенция выражалась в увеличении преобладания одних вирусов и уменьшении других.
Бактериальное бета-разнообразие у младенцев оставалось стабильным в течение 25 дней, предшествовавших возникновению НЭК, но в течение этого периода количество Gammaproteobacteria, Bacilli, Enterococcaceae, Enterobacteriaceae и Veillonellaceae различалось между образцами от детей с НЭК и остальных.

Выявление детей, относящихся к группе риска

Можно предположить существование вирусных сигнатур, отражающих специфические вирусно-бактериальные взаимодействия, которые появляются примерно за 10 дней до развития НЭК, что обозначает участие кишечных вирусов в патогенезе НЭК у недоношенных детей. Поскольку география проживания является фактором, способным влиять на микробиом и виром, результаты, полученные в одной больнице в США, следует подтвердить в других популяциях. Тем не менее, полученные результаты указывают на возможность раннего выявления младенцев с повышенным риском развития НЭК.

Колики, аллергия, ожирение, нарушение развития иммунной системы... дисбиоз кишечника у новорожденных связан с широким спектром заболеваний, которые могут сохраняться на протяжении всей жизни. Несмотря на это, антибиотики широкого спектра действия продолжают назначать неоправданно часто (их получают до 10% всех новорожденных) — как правило, из-за подозрения на ранний неонатальный сепсис (РНС).

Рандомизированное исследование трех комбинаций антибиотиков

Чтобы лучше понять влияние антибиотиков на организм детей раннего возраста было проведено рандомизированное исследование с участием 147 младенцев, получавших антибиотики широкого спектра действия на первой неделе жизни. Младенцев рандомизировали для получения одной из трех часто назначаемых внутривенных комбинаций антибиотиков: пенициллин + гентамицин, ко-амоксиклав + гентамицин или амоксициллин + цефотаксим. Контрольную группу составляли 80 здоровых младенцев, не получавших антибиотики.

Меньше разнообразие — выше резистентность

До лечения антибиотиками микробное разнообразие было одинаковым у всех младенцев, однако сразу после начала лечения происходило резкое уменьшение α-разнообразия. Впоследствии оно медленно восстанавливалось в течение первого года жизни. Также был затронут состав микробиоты кишечника. В первых образцах, собранных непосредственно после рождения, содержалось много факультативных анаэробов, таких как Escherichia и Staphylococcus, а в последующих отмечалось быстрое нарастание количества Bifidobacterium. В дальнейшем разнообразие микрофлоры зависело от статуса антибиотикотерапии. В микробиоте леченных детей было меньше Bifidobacterium spp., Escherichia, Staphylococcus spp., Bacteroides и больше — Klebsiella и Enterococcus spp. Наконец, в микрофлоре детей, получавших антибиотики, обнаружили больше генов резистентности к противомикробным препаратам.

Не все антибиотики одинаковы

Отмечены значимые различия между тремя режимами антибиотиков: сильнее всего на состав микробиоты кишечника и резистентность к противомикробным препаратам влияла комбинация амоксициллин + цефотаксим, а наименьшим влиянием обладала комбинация пенициллин + гентамицин. Исследователи рекомендуют обратить на последнюю комбинацию более пристальное внимание и чаще применять ее у новорожденных.

Связь между остеопорозом и витамином D установлена давно, также в последнее время все больше внимания уделяется связи между микробиотой кишечника и остеопорозом. А что насчет связи между микробиотой и витамином D?

Первое исследование по оценке потенциальной связи между микробиотой, витамином D и тяжелым остеопорозом

Все началось с простого клинического наблюдения: у пациентов с тяжелым остеопорозом (ТОП) отмечаются низкие концентрации 25(OH)D₃ в плазме, что связано с повышенной частотой нарушений со стороны желудочно-кишечного тракта.

Китайские ученые предположили, что состав микробиоты кишечника может повлиять на всасывание витамина D в кишечнике. Чтобы проверить эту гипотезу, они назначили одинаковую диету 18 пациентам с первичным остеопорозом (ОП) и 18 пациентам с ТОП.

Измерение концентраций холекальциферола (витамин D3) и 25(OH)D₃ в плазме наряду с анализом состава микробиоты кишечника дало многообещающие результаты.

Более разнообразная микробиота у пациентов с тяжелым остеопорозом

Разнообразная микробиота обычно является признаком хорошего здоровья. Однако это правило не относится к остеопорозу и метаболизму витамина D. Доказано, что разнообразная микробиота ассоциируется со снижением костной массы (sidenote: Xu Z, Xie Z, Sun J, et al. Gut Microbiome Reveals Specific Dysbiosis in Primary Osteoporosis. Front Cell Infect Microbiol. 2020 Apr 21;10:160.Wang J, Wang Y, Gao W, Wang B, Zhao H, Zeng Y, Ji Y, Hao D
Wang J, Wang Y, Gao W, et al. Diversity analysis of gut microbiota in osteoporosis and osteopenia patients. PeerJ. 2017 Jun 15;5:e3450.  ) . Это исследование показало, что пациенты с ТОП имеют более разнообразную микробиоту, чем пациенты с первичным ОП, при этом она характеризуется меньшим содержанием Bifidobacterium, которые задействованы в процессах всасывания определенных жиров и жирорастворимых витаминов в кишечнике. С другой стороны, у пациентов с ТОП количество Firmicutes было больше, чем у пациентов с ОП. Высокое соотношение Firmicutes/Bacteroidetes указывает на потенциальный дисбиоз. Это частично объясняет, почему у пациентов с ТОП возникали более тяжелые симптомы со стороны желудочно-кишечного тракта.

Участие микробиоты в кишечном всасывании витамина D

У пациентов с ТОП отмечались более низкие концентрации холекальциферола и 25(OH)D₃ в плазме. Так как участники обеих групп получали одинаковое питание, концентрация циркулирующего 25(OH)D₃ должна была зависеть от количества холекальциферола, всосавшегося в кишечнике, на что может влиять микробиота кишечника.

Различия в составе кишечной микробиоты, связанные с низкой концентрацией 25(OH)D₃ в крови у пациентов с ТОП, позволяют предположить, что некоторые кишечные бактерии участвуют в кишечном всасывании витамина D, что, в свою очередь, может влиять на усугубление степени тяжести ОП, вплоть до ТОП.