ЧТО УЖЕ ИЗВЕСТНО ПО ДАННОЙ ТЕМЕ?

Исключительно жидкое энтеральное питание (ИЖЭП) является эффективным лечением болезни Крона с поражением подвздошной кишки, достигающим хороших результатов (заживление слизистой оболочки в 80 % случаев), которые превосходят результаты, полученные при кортикостероидной терапии. Тем не менее основным препятствием является переносимость введения жидкого энтерального питания в течение не менее 8 недель. ИЖЭП поступает через назогастральный зонд или, как в случае Modulen IBD®, пероральным путем. Механизм действия ИЖЭП до конца не изучен, но некоторые исследования предполагают, что оно действует путем модуляции микробиоты кишечника.

КАКОВЫ ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ЭТОГО ИССЛЕДОВАНИЯ?

Это исследование было направлено на то, чтобы определить, может ли быть эффективной при болезни Крона обычная диета (CD-TREAT), т. е. пероральный прием обычной пищи, основанный на составе питательных веществ, аналогичном составу Modulen IBD®. Доля углеводов была снижена, а доля белка увеличена. Таблетки с мультивитаминами содержали питательные микроэлементы из ИЖЭП.

Перекрестное исследование было проведено с участием 25 здоровых взрослых добровольцев, которые получали CD-TREAT или ИЖЭП в течение одной недели с периодом вымывания между ними. Диета CD-TREAT была более удобной для пациентов и более калорийной, чем ИЖЭП. Эти диеты не изменили богатство и альфа-разнообразие микробиоты. Однако относительная численность родов бактерий значительно изменилась после приема ИЖЭП и CD-TREAT: соответственно, 58 (49,3 %) и 38 (32,3 %), из которых 28 изменились в одном и том же направлении. Наблюдались изменения концентрации разных метаболитов (концентрации некоторых короткоцепочечных жирных кислот – ацетата, пропионата и бутирата – значительно снизились после приема ИЖЭП и CD-TREAT), а значение pH кала увеличилось примерно на 1 еди- ницу.

Эксперименты на животных проводили с участием 5 групп крыс, HLA B27 (с воспалением) и B7 (без воспаления): B27-ИЖЭП, B27-CD-TREAT, B27-CONTROL, B7-ИЖЭП и B7-CONTROL. В результате применения диеты ИЖЭП и CD-TREAT уменьшилось воспаление подвздошной кишки (рисунок 1А), экспрессия IL-6 была ниже в группе B27-CD-TREAT по сравнению с группой B27-CONTROL (p = 0,036). После 4-недельного вмешательства бактериальное разнообразие было выше в слепой кишке (рисунок 1B) и в фекалиях в группах B27-CD-TREAT и B27-ИЖЭП по сравнению с группой B27-CONTROL. В результате применения обеих диет наблюдались изменения концентрации некоторых короткоцепочечных жирных кислот в кале.

В заключение 5 детей с легкой и умеренной степенью тяжести болезни Крона (величина скорректированного педиатрического индекса активности БК (wPCDAI) 22,5–42,5) получали лечение CD-TREAT в течение 8 недель. Один ребенок прекратил участие в исследовании через 9 дней из-за обострения симптомов. Через 4 недели у 3 детей (60 %) наблюдался клинический ответ (изменение величины индекса wPCDAI > 17,5) и у 2 детей (40 %) наблюдалась клиническая ремиссия (величина индекса wPCDAI < 12,5). Через 8 недель у 80 % детей (у 4 из 5) наблюдался клинический ответ, а у 60 % (у 3 из 5) наблюдалась клиническая ремиссия. Средний базовый уровень кальпротектина в кале 1960 мг/кг снизился, соответственно, на 53 % и 55 % через 4 и 8 недель (рисунок 2). Количество кальпротектина снизилось до нормы только у одного ребенка.

КАКОЕ ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ИМЕЮТ ЭТИ РЕЗУЛЬТАТЫ?

Настоящее исследование демонстрирует, что эта диета является более пригодной при пероральном введении и что она повторяет действие ИЖЭП с Modulen IBD® на микробиоту кишечника. Питание CD-TREAT также улучшает клинические симптомы и уменьшает воспаление кишечника

ЧТО УЖЕ ИЗВЕСТНО ПО ДАННОЙ ТЕМЕ?

Лечение антибиотиками повреждает микробиоту кишечника и повышает риск возникновения желудочно-кишечной инфекции. Несмотря на то, что этот эффект признавался в течение более 60 лет, восстановление истощенной антибиотиками микробиоты кишечника еще не стало стандартной клинической практикой. Пациентам, перенесшим аллогенную трансплантацию гемопоэтических стволовых клеток (алло-ТГСК), антибиотики обычно назначаются для лече- ния или снижения риска развития серьезной инфекции. Проспективные исследования пациентов с алло-ТГСК показали, что состав микробиоты кишечника заметно изменяется во время лечения, при этом наблюдается значительная потеря облигатных анаэробных бактерий, включая иммуномодулирующие виды бактерий, например класса Clostridia и Bacteroidetes phylum [2]. Клинические последствия этих изменений также очевидны при алло-ТГСК: нарушение баланса полезных облигатных анаэробов коррелирует с осложнениями, которые включают системную инфекцию устойчивыми к ванкомицину штаммами Enterococcus (УВЭ), инфекцию Clostridium difficile и реакцию «трансплантат против хозяина» (РТПХ) [2, 3]. В целом у пациентов, у которых нарушается разнообразие микробиоты кишечника во время приживления гемопоэтических стволовых клеток, наблюдаются более высокие показатели смертности, связанной с трансплантацией [4].

КАКОВЫ ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ЭТОГО ИССЛЕДОВАНИЯ?

Пациенты, перенесшие алло-ТГСК, имеют ослабленный иммунитет в течение многих месяцев после приживления, и, несмотря на то, что пациенты с ослабленным иммунитетом, включая реципиентов алло-ТГСК, перенесли гетерологичную ТФМ без по-бочных эффектов [5], авторы пришли к выводу, что аутологичная ТФМ является более безопасной, поскольку сводит к минимуму риск воздействия потенциально патогенных микроорганизмов, ранее не встречавшихся у пациента. Авторы инициировали рандомизированное контролируемое клиническое исследование для определения пригодности ауто-ТФМ для восстановления микробиоты кишечника и уменьшения осложнений, связанных с алло-ТГСК. Здесь они представляют анализ изменения состава микробиоты кишечника у 25 включенных в исследование и рандомизированных пациентов, у которых образцы кала были отобраны в ходе продольного исследования.

Авторы впервые подтвердили в своей группе из 753 пациентов (3237 отобранных образцов кала в ходе продольного исследования), что алло-ТГСК и различные связанные с ними виды антибиотикотерапии вызывали заметное снижение разнообразия микробиоты кишечника, которое достигало самого низкого значения через 5 дней после проведения алло-ТГСК и сохранялось в течение не менее 6 недель, при этом разнообразие микробиоты у большинства пациентов не восстановилось через 100 дней после проведения алло-ТГСК.

В рамках рандомизированного исследования образцы кала пациентов, отобранные до проведения алло-ТГСК, заморозили при температуре -80 °C и хранили. Через 1–5 недель (в среднем через 13 дней) после алло-ТГСК после приживления (определяемого по восстановлению количества нейтрофилов до > 500/мм3) была выполнена повторная оценка состояния пациентов со взятием кала на анализ. Если бактерии Bacteroidetes были в недостаточном количестве, то пациентов рандомизировали. Представлены результаты анализов микробиоты первых 25 подлежащих оценке пациентов (14 пациентов из группы с ауто-ТФМ и 11 – из контрольной группы). Ауто-ТФМ была выполнена с помощью однократной удерживающей клизмы после подготовки толстой кишки с использованием полиэтиленгликоля аналогично приготовлению для колоноскопии. Авторы демонстрируют, что ауто-ТФМ не только восстанавливает разнообразие микробиоты кишечника, но также и ее состав до проведения алло-ТГСК.

КАКОЕ ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ИМЕЮТ ЭТИ РЕЗУЛЬТАТЫ?

Несколько исследований демонстрируют, что микробиота кишечника и ее нарушения играют роль в развитии общих инфекционных и неинфекционных осложнений, встречающихся при проведении алло-ТГСК. Это первое исследование показывает, что отбор и хранение образцов кала пациента перед проведением алло-ТГСК для введения их после приживления являются пригодной и эффективной стратегией восстановления микробиоты. Пока еще неизвестно, наблюдаются ли у пациентов, перенесших ауто-ТФМ, лучшие результаты в отношении этих осложнений и лучшие показатели общей выживаемости. Если эффективность этой стратегии подтверждена, то ее также можно рассматривать в других ситуациях, когда предполагается значительное нарушение состава микробиоты, например в результате лечения антибиотиками широкого спектра действия или дли- тельной антибиотикотерапии или противораковой химиотерапии.

В таблице 1 представлена связь между некоторы- ми видами рака и дисбиозом, механизмы, с помощью которых кишечная микробиота может способствовать развитию рака у человека, и перечень диагностиче- ских и/или терапевтических биомаркеров, особенно в противоопухолевой иммунотерапии.

Как и в случае ожирения и диабета, важно идентифи- цировать бактериальные маркеры для диагностиче- ских целей, а также изучать бактериальные функции, чтобы лучше понять влияние окружающей среды на эти виды рака.

Например, у людей с ожирением несбалансированное питание с точки зрения количества и качества может быстро изменить микробиоту кишечника и функции составляющих ее бактерий [1]. Характеризуя микро- биоту кишечника у этих людей, можно определить специфический дисбиоз и таким образом оценить вероятность успеха или неудачи коррекционной дие- ты. Лечение многих эмерджентных заболеваний, таких как рак, претерпело аналогичные изменения, и новые направления патофизиологических исследований от- вечают его интересам.

ПИЩЕВОД – ЖЕЛУДОК

В физиологических условиях микробиота пищевода схожа с микробиотой ротовой полости: обилие бактерий рода Firmicutes, Bacteroidetes, Actinobacteria, Proteobacteria и Fusobacteria с преобладанием бактерий рода Streptococcus в пищеводе. При гастроэзофагеальной рефлюксной болезни (ГЭРБ) и синдроме Барретта (СБ) (состояниях, которые способствуют возникновению предраковых изменений) состав микробиоты пищевода является близким к составу микробиоты желудка, с обилием бактерий рода Bacteroidetes, Proteobacteria и Fusobacterium. Парадоксальным образом Helicobacter pylori (желудочная бактерия, известная как кофактор развития новообразований желудка (рак и лимфома MALT-типа)), по-видимому, выполняет защитную роль относительно аденокарцином пищевода, заболеваемость которыми растет в западных странах. Фактически, помимо H. pylori, к развитию опухолей желудка причастны разные виды бактерий, например Pasteurella stomatis, Dialister pneumosintes, Slakia exigua, Parvimonas micra и Streptococcus anginosus. Согласно недавнему исследованию бактерии Enterobacteriaceae, особенно Ruminococcus, могут играть важную роль в ускользании аденокарцином желудка и пищевода от иммунологического надзора [2].

КОЛОРЕКТАЛЬНЫЙ РАК (КРР) И МОДЕЛЬ УСКОЛЬЗАНИЯ ОПУХОЛИ ОТ ИММУНОЛОГИЧЕСКОГО НАДЗОРА

Со времени первых формулировок связи между дисбиозом толстой кишки и КРР [3, 4] гипотеза о том, что флора полости рта участвовала в развитии дисбиоза, причастного к развитию КРР, была обновлена в свете оригинальной работы, касающейся связи между переносом бактерий изо рта в кишечник и дисбио- зом толстой кишки [5]. Нарушение бактериального баланса часто происходит за счет таких полезных видов, как Bifidobacteria и Lactobacilli, которые помогают обеспечивать иммунный ответ [2]. Поскольку эти бактерии больше не могут служить противовесом провоспалительным бактериям, то в слизистой оболочке толстой кишки развивается бессимптомное хроническое воспаление, которое, как известно, способствует процессам канцерогенеза. Известно, что в настоящее время в современной «западной» диете (с высоким содержанием животного белка и сахара) преобладают провоспалительные бактерии в ущерб противовоспалительным бактериям. В противоположность сказанному «средиземноморская» диета (богатая растительной клетчаткой) ограничивает это разрушительное действие [6]. При недостаточном потреблении клетчатки бактерии, развившиеся в результате чрезмерного потребления животного белка и жира, разрушают слизистую оболочку, используя ее в качестве источника клетчатки, и подвергают эпителий кишечника воздействию потенциально вирулентных бактерий (рисунок 1). На клеточном уровне эта диета стимулирует основные биологические сигнальные пути, такие как Wnt и классический путь NF-kB (ядерный фактор каппа-В), соответственно ответственные за обновление клеток и повышенную продукцию провоспалительных цитокинов [6]. Это явление можно сравнить с изменением иммунного ответа в сторону толерантности из-за переизбытка других популяций бактерий, таких как Parvimonas micra и Streptococcus fragilis [7]. У животных бактерии Bacteroides fragilis и Escherichia coli, которые в избытке присутствуют на поздних стадиях КРР (стадии распро- страненности опухолевого процесса TNM III или IV), поддерживают воспалительный процесс в слизистой оболочке толстой кишки и способствуют развитию опухоли [8].

ГЕПАТОЦЕЛЛЮЛЯРНЫЙ РАК (ГЦР)

Первичные опухоли печени развиваются в результате хронического процесса, включая цирроз печени, который сам возникает как осложнение вирусного гепатита В или С. Эпигенетические механизмы, возникающие в результате действия микроорганизмов, приводят к исчезновению некоторых главных генов, таких как p16 (INK4A), глутатион-S-трансфераза P 1 (GSTP1), CDH1 (E-кадгерин), домен Ras, в который входит белок 1 (RASSF1A), p21 (WAF1/CIP1), все из которых гиперметилированы вирусом гепатита В, а также супрессором цитокиновых сигналов 1 (SOCS‑1), и гена STAT1, гиперметилированного вирусом гепатита С. Эти гены противостоят возникновению рака, но гиперметилирование подавляет их экспрессию. Бактерии могут вмешиваться, чтобы способствовать этим процессам: бактерии Helicobacter hepaticus увеличивают риск заболевания раком либо непосредственно активируя пути Wnt и NK-kB, либо содействуя процессу, индуцированному вирусом гепатита С. Некоторые энтеробактерии, такие как E. coli, были идентифицированы в качестве кофакторов активации канцерогенного процесса наряду с факторами влияния окружающей среды (вирусы, химические загрязнители и т. д.). При метаболизме нарушение баланса популяций Firmicutes/Bacteroidetes, известного фактора риска возникновения ожирения, повышает риск развития ГЦР путем вытеснения «защищаю- щих» бактерий, таких как Lactobacillus, Bifidobacterium, Parabacteroides и Oscillibacter [9, 10].

РАК ПОДЖЕЛУДОЧНОЙ ЖЕЛЕЗЫ

У пациентов с раком поджелудочной железы наблюдается высокая плотность бактерий Enterobacteriaceae, Pseudomonadaceae, Moraxellaceae и Enterococcaceae в опухолевой ткани, в то время как бактерии Acinetobacter, Aquabacterium, Oceanobacillus, Rahnella, Massilia, Delftia, Deinococcus и Sphingobium в большом количестве представлены в полости двенадцатиперстной кишки. Как и при КРР, дисбиоз, связанный с этим раком, также включает изменения флоры полости рта, характеризующиеся переизбытком бактерий Porphyromonas gingivalis и недостаточным количеством бактерий Neisseria elongate или Streptococcus mitis. Еще один пример связи между дисбиозом кишечника и раком ЖКТ. Что касается лечения, важно отметить, что бактерии Gammaproteobacteria могут повышать устойчивость к гемцитабину, стандарту лечения рака поджелудочной железы.

ПРОТИВООПУХОЛЕВЫЙ ИММУННЫЙ ОТВЕТ И ДИСБИОЗ

У аксенических (безмикробных) животных развивается меньше опухолей, вероятно, из-за иммунологической толерантности и меньшей реактивной воспалительной активности, что можно объяснить отсутствием физиологической микробиоты. Микробиота может способствовать развитию рака с помощью разных механизмов: прежде всего, через активацию воспаления при дисбиозе и переориентацию иммунной системы; через продуцирование генотоксинов (колибактин, фрагилизин) и факторов вирулентности бактериями, способными непосредственно изменять ДНК клетки-хозяина; через индукцию окислительного стресса путем продуцирования активных форм кислорода (АФК); и, наконец, через бактериальное продуцирование вторичных метаболитов (вторичных желчных кислот и т. д.). Например, в модели толстой кишки есть четыре разных подтипа, соответствующих различным метаболическим, иммунным и воспалительным путям [11]. В подтипе КРР с инфильтрацией Т-лимфоцитами Т-клетки обладают пониженной способностью экспрессировать цитокины или атаковать клетки-мишени из-за постоянной стимуляции опухолевыми антигенами. Это явление известно как истощение Т-клеток. Это самый распространенный механизм ускользания от иммунологического надзора. Независимо от первоначального набора лимфоцитов – цитотоксических или посредников – опухоль продолжает расти [9]. Регуляторные Т-клетки (Tregs) будут содействовать иммуносупрессивному эффекту, продуцируя такие факторы, как TGF-β. Tregs преимущественно набираются в фазе истощения. Кроме того, внутриопухолевая плотность Tregs является отрицательным прогностическим маркером. Продуцируя иммуносупрессивные цитокины (IL-10 и TGF-β), Tregs препятствуют специфическому действию Т-киллеров, которые обычно нацелены на опухоль. В частности, Tregs усиливают иммунный подавляющий белок CTLA‑4 или CD152 (цитотоксический T-лимфоцит-ассоциированный белок 4) этих Т-клеток. Этот белок стал мишенью для современной иммунотерапии. Tregs действуют с помощью клеток Th17 и STAT3 (передатчик сигнала и активатор транскрипции 3), участвующих в процессе канцерогенеза в различных органах. Клетки Th17 продуцируют провоспалительные цитокины (IL-17 и IL-23), которые способствуют росту опухоли за счет увеличения продуцирования цитокинов Th1 и хемокинового (C-X-C мотива) лиганда 9 и 10 (CXCL9 и CXCL10). Клетки Th17 имеют сходные характеристики со стволовыми клетками и могут самообновляться. Цитокиновая среда в месте образования опухоли влияет на различные модели экспрессии клеток Th17: при колоректальном, гепатоцеллюлярном раке и раке поджелудочной железы инфильтрация опухоли клетками Th17 является неблагоприятным прогностическим маркером, поскольку она способствует иммунологической толерантности к опухоли. Дисбиоз в слизистой оболочке модулирует экспрессию IL17, IL-23, STAT3.

МИКРОБИОТА И ЛЕЧЕНИЕ РАКА

Было продемонстрировано на мышах и у людей, что микробиота кишечника модулирует ответ на противоопухолевую химиотерапию и иммунотерапию. Рак легких и почек, а также меланома были изучены в ходе клинических испытаний. Это действие никогда не обусловливалось одним видом бактерий: оно всегда отражает влияние обитающего в кишечнике микробного сообщества в целом на иммунитет или функцию, выполняемую различными видами бактерий. Эти микробные сообщества влияют на ответ на терапию с точки зрения побочных эффектов/токсичности и устойчивости к лечению (рисунок 2). Например, протеобактерии, в частности, Mycoplasma hyorhinis, обладают цитидиндезаминазной активностью, которая метаболизирует гемцитабин и тем самым снижает его эффективность. Аналогичным образом циклофосфамид обладает различным противоопухолевым действием в зависимости от дозы; его эффективность модулируется грамположительными (включая Enterococcus hirae) и грамотрицательными бактериями (включая Barnesiella intestinihominis) [12]

Противоопухолевая иммунотерапия успешно применяется при злокачественной меланоме. Методы лечения, включающие ингибиторы контрольных точек иммунного ответа, нацеленные на PD-1 и CTLA-4, являются наиболее перспективными. Впервые было отмечено, что у пациентов с метастатическим раком почек или легких применение антибиотиков может модулировать активность анти-PD-1 или анти-PD-L1 иммунотерапии [13]. Впоследствии большое американское исследование метастатической меланомы, которую лечили с помощью иммунотерапии, показало, что хороший ответ на лечение (более длительная выживаемость без прогрессирования заболевания и общая выживаемость) зависел от микробного состава толстой кишки: трансплантация фекальной микробиоты от пациентов к мышам-реципиентам показала, что дисбактериоз кишечника действительно являлся основной причиной вариабельности ответа на анти-PD-1-иммунотерапию [14, 15]. Эти данные необходимо сравнить с данными о полиморфизмах ТПР4, которые связаны с вариабельным ответом на иммунотерапию. ТПР (толл-подобные рецепторы) представляют собой трансмембранные или цитозольные рецепторы, которые принадлежат к большому семейству рецепторов врожденной иммунной системы (ОРР, образ-распознающие рецепторы), экспрессируемые эпителиальными клетками и иммунными клетками в кишечнике. Связывание ТПР с микробным лигандом запускает внутриклеточный сигнальный каскад, который обычно приводит к воспалительной реакции посредством активации NF-kB. Оказалось, что иммунный статус хозяина является основным фактором ответа на все виды птивоопухолевого лечения, полученного напрямую и при изменениях микробиоты кишечника. Следует отметить, что микробиота также влияет на другие терапевтические методы, такие как лучевая терапия и хирургия: ионизирующее излучение менее токсично для аксенических мышей по сравнению с обычными мышами; послеоперационное заживление у больных после хирургического вмешательства по поводу рака толстой кишки зависит от типа дисбиоза.

Авторы рассмотрели изменения микробиоты кишечника при хронических воспалительных заболеваниях [3]. Хронические воспалительные заболевания кишечника (ВЗК), ревматоидные артриты (РА), анкилозирующий спондилоартрит (АС), псориаз/ псориатический артрит (Ps/PsA) и системная красная волчанка (СКВ) – основные хронические иммуноопосредованные воспалительные заболевания (IMID), поражающие в мировом масштабе 5–8 % населения. Факторы окружающей среды инициируют патологический иммунный ответ у генетически предрасположенных индивидуумов. Микробиом кишечника может запустить аберрантные иммунные ответы.

Язвенные колиты и болезнь Крона – два самых часто встречающихся типа ВЗК в западном мире, но их глобальная распространенность растет. ВЗК – хроническое и неизлечимое заболевание с низкой смертностью, которое чаще всего диагностируется в молодом возрасте, что приводит к увеличению распространенности ВЗК. У пациентов с ВЗК повышен риск других иммуноопосредованных заболеваний, таких как Ps, РА, АС и первичный cклерозирующий холангит. У пациентов с ВЗК повышено количество адге- зивно-инвазивных Escherichia coli), Pasteurellaceae, Veillonellaceae, Fusobacterium и Rumincoccus gnavus. У пациентов с ВЗК обычно снижено количество Clostridium групп IV и XIVa, Bacteroides, Suterella, Roseburia, Bifidobacterium и Faecalibacterium prausnitzii . Что касается грибов, количество Saccharomyces cerevisiae понижено. Что касается вирусов, у пациентов с ВЗК больше Caudovirales.

Как и при ВЗК, у пациентов с рассеянным склерозом содержание Faecalibacterium ниже, что подтверждает, что это может быть признаком системного воспаления. РА, возможно, начинается в слизистой оболочке ротовой полости или кишечника, и аутоиммунная реакция на цитруллинированный белок – часто встречающийся феномен. Также имеются данные о снижении Faecalibacterium и повышении Actinobacteria у пациентов с ВЗК. Мы не знаем, является ли дисбиоз причиной или следствием РА . Что касается вирусных инфекций, с повышенным риском развития РА связаны парвовирус B 19 и гепатит C. Кроме того, есть данные, что у пациентов с АС, Ps/PsA и СКВ изменен профиль микробиома кишечника.

В кишечнике защитные бактерии повышают уровень полезных метаболитов, таких как бутират и полисахарид A, стимулируя выработку регуляторных T-клеток. Пониженное содержание таких бактерий типично для иммуноопосредованных заболеваний, приводящих к снижению иммунологической толерантности. Дисбиоз и повышенная кишечная проницаемость могут стимулировать дендритные клетки в слизистой оболочке кишечника, приводя к образованию воспалительных цитокинов. Повышение ксенобиотических метаболитов (например, метана) стимулирует клетки TH 17, которые играют важную роль в патогенезе IMID. Стимуляция протеаз может вызывать образование аутоантигенов, типичных для иммуноопосредованных заболеваний. Сокращение количества бактерий, образующих бутират, типично для ВЗК и других иммуноопосредованных заболеваний.

На профиль микробиома кишечника влияет долговременный рацион питания, но отмечены также резкие изменения. Переход с диеты на основе животных продуктов на растительную диету изменяет микробиом кишечника за один день. Отдельные изученные компоненты рациона включают животный, сывороточный и гороховый белок, высокое/низкое содержание жира, высоконасыщенный/ненасыщенный жир, лактозу, искусственные подсластители, волокна, резистентный крахмал, пробиотики и полифенолы. Средиземноморская и вегетарианская диеты увеличивают разнообразие кишечных бактерий, тогда как западная и безглютеновая диеты могут понизить микробное разнообразие. Пониженное разнообразие бактерий и потеря короткоцепочечных жирных кислот, вырабатываемых бактериями, связаны с ВЗК.

Профили дисбиоза часто встречаются при IMID, но некоторые подтипы дисбиоза специфичны для определенных заболеваний. Возможно, набор бактериальных метаболитов, вырабатываемых различными микробными сообществами, может участвовать в патогенезе IMID. Решающим фактором в патогенезе иммуноопосредованных заболеваний может служить функциональный профиль микробиома.

ВЗК, другие IMID и метаболические заболевания связаны с западным образом жизни (рацион, повышенный санитарный контроль). Гигиенические методики и использование антибиотиков могут приводить к изменениям микробиома, которые способны вызывать нарушения созревания и функционирования иммунной системы. Пробиотики и антибиотики не являются эффективным лечением ВЗК. Также, лишь треть пациентов с язвенным колитом достигает ремиссии после трансплантации фекальной микробиоты. Авторы пришли к выводу, что дисбиоз может быть не специфичен для ВЗК, но модулиро- вать иммунную систему в целом. Люди могут быть генетически запрограммированы на реакцию различных органов и систем на иммунные изменения, приводящую к различным IMID.

Для средиземноморской диеты характерно высокое потребление овощей, фруктов, бобовых, орехов, семян, цельных зерновых, умеренное потребление рыбы и низкое потребление насыщенных жиров, мяса и молочных продуктов с не более чем умеренным потреблением алкоголя – в первую очередь красного вина. Рацион некоторых людей, живущих в северных странах, напоминает средиземноморскую диету. У людей, применяющих средиземноморскую диету, ниже заболеваемость и смертность от сердечно-сосудистых заболеваний, и такая диета оказывает профилактическое и терапевтическое действие на метаболический синдром, ожирение, диабет 2-го типа, воспалительные заболевания и некоторые виды рака.

Кишечник человека колонизирован более чем тысячью видов микроорганизмов (бактерии, вирусы, многоклеточные эукариотические виды), которые содержат более трех миллионов различных генов (человеческий геном содержит 23 000 генов). Микробиота ферментирует неперевариваемые пищевые волокна и эндогенную слизь кишечника, которая усиливает рост микроорганизмов, вырабатывающих короткоцепочечные жирные кислоты (бутират, пропионат, ацетат).

Дисбиоз связан с локальным воспалением слизистой оболочки кишечника, ухудшением физиологии кишечника и метаболическими заболеваниями. Дисбиоз связан со многими желудочно-кишечными и внекишечными заболеваниями. Имеется, однако, значимая межиндивидуальная вариабельность микробиоты у разных лиц с одинаковым заболеванием, и микробная популяция при различных болезнях является крайне изменчивой.

Исследования на животных показали, что рацион оказывает сильное влияние на микробиом кишеч- ника. Средиземноморская диета содержит сложные углеводы, которые ферментируются здоровой микробиотой, вырабатывающей короткоцепочечные жирные кислоты. Средиземноморская диета оказывает благоприятное воздействие на микробиоту и ее метаболический профиль. Есть сообщения о повышении разнообразия микробиоты кишечника даже после умеренного приема красного вина. Средиземноморская диета повышает содержание Bacteroides и сокращает численность Firmicutes. У лиц с повышенной приверженностью к средизем- номорской диете выше концентрация пропионата и бутирата в фекалиях. У людей, потребляющих средиземноморский рацион, обнаружено высокое соотношение Bifidobacteria/Escherichia coli, которое связано с хорошим кишечным балансом бактерий и здоровьем. Такая диета также повышает содержание Faecalibacterium prausnitzii, определенных видов клостридий и способность микробиоты кишечника метаболизировать пищевые полифенолы.

Средиземноморская диета предложена в качестве лечения пациентов с метаболическими заболеваниями (диабет 2-го типа, ожирение, неалкогольная жировая болезнь печени), поскольку она может изменить дисбиоз и нарушения метаболического профиля, которые часто обнаруживаются у таких пациентов. Однако необходимо больше данных о характере изменений и временным паттернам микробиоты кишечника, связанным со средиземноморской диетой. Нам также необходимо более глубоко изучить механизм, по которому рацион модифицирует микробиоту и влияние дисбиоза на патогенез неинфекционных заболеваний.

Для старения характерны усиление воспалительных реакций, дисфункция эндотелия, изменения в иммунной системе при повышенном нитрозативном стрессе. С увеличением возраста микробиом кишечника показывает снижение биоразнообразия и повышение количества патогенов. Изменения типичны для людей в возрасте старше 65 лет, и их относят на счет изменений в рационе, которые вызваны снижением аппетита, дефектами зубного ряда и эффективности жевания, нарушениями глотания и всасывания. Изменения микробиоты неоднородны, но могут быть связаны с географическим местоположением, средой обитания, образом жизни (курение, потребление алкоголя), физической активностью, приемом антибиотиков и других лекарственных средств, а также с генетическими факторами. Наиболее типичные связанные с возрастом изменения микробиома – сокращение бактерий, вырабатывающих бутират (Bifidobacteria, Firmicutes), и повышение количества Bacteroides. Есть тенденция к повышению количества условно-патогенных микроорганизмов, которые могут повышать кишечную проницаемость. Однако широка межиндивидуальная гетерогенность.

Дисбиоз связан с понижением синтеза белка в му- скулатуре (анаболическая резистентность), что приводит к саркопении. Снижение образования короткоцепочечных жирных кислот может играть главную роль в нарушениях энергетического и белкового метаболизма в мускулатуре. Дисбиоз также может понижать биодоступность поступающих с пищей аминокислот и нарушать метаболизм витаминов в клетках скелетной мускулатуры. Основные механизмы вызванной дисбиозом саркопении – анаболическая резистентность, воспаление, нарушенный митохондриальный метаболизм, окислительный стресс и резистентность к инсулину.

Недостаточное поступление питательных веществ и отсутствие физической активности играют главную роль в патогенезе саркопении и также оказывают основное влияние на микробиоту кишечника. В свою очередь дисбиоз кишечника может модулировать системное воспаление, синтез белков в мускулатуре, чувствительность к инсулину и энергетический метаболизм. В настоящее время нет данных по составу микробиоты у пациентов, страдающих саркопенией. Однако в настоящем обзоре имеются подтверждения концепции о том, что микробиота кишечника опосредует влияние питания на мышечные клетки (ось «кишечник – мускулатура»).

РАЗВИТИЕ МИКРОБИОТЫ ПРИ РОЖДЕНИИ

Обмен между матерью и ребенком определяет развитие микробиоты после рождения. Любое нарушение такого обмена повышает риск развития определенных нарушений [1]. Основной причиной дисбиоза, индуцированного во время неонатального периода, являются кесарево сечение, применение антибиотиков и отсутствие или преждевременное прекращение грудного вскармливания (до достижения возраста 4–6 месяцев). С учетом того, что некоторые показания для кесарева сечения и ра- циональное применение антибиотиков нельзя ставить под сомнение, стимулирование материнского грудного вскармливания остается приоритетом для педиатров.

Несколько представленных исследований убедительно подтверждают такое мнение. Например, в работе Саквински (Sakwinski) c соавт. проходили наблюдение 267 детей в возрасте до двух лет. Это продольное исследование показало, что риск респираторной инфекции у младенцев без грудного вскармливания был выше в 3,84 раза. Защитное действие грудного вскармливания связано с тем, что оно модулирует микробиоту, поскольку грудное молоко способствует доминированию бифидобактерий в составе микробиоты, как установлено Бергером (Berger) с соавт. В своем исследовании Бергер (Berger) проанализировал образцы кала, взятые у детей, которых кормили исключительно материнским молоком, в Соединенных Штатах, Бельгии, Италии, Филиппинах и Бангладеш. Исследование показало, что доминирование бифидобактерий встречалось в Соединенных Штатах только у 17 % младенцев по сравнению со средним показателем более чем 70 % в других странах. Эта разница может быть связана с составом грудного молока, материнской микробиотой или другими факторами внешней среды.

Состав микробиоты у недоношенных детей нарушается после разлучения матери и ребенка. Введение в кормление грудного молока может сократить такие нарушения [2]. Так, орофарингеальное введение молозива стимулирует присутствие бифидобактерий, что продемонстрировано Фефербаумом (Feferbaum) с соавт. Кроме того, пастеризация молозива приводит к росту численности Proteobacteria по сравнению с сырым молозивом. В исследовании, проведенном Ямаширо (Yamashiro) и др. в Японии, одновременное введение молозива и Bifidobacterium breve при- вело к ускорению колонизации бифидобактериями пищеварительного тракта и ускорению роста недоношенных детей.

ОЛИГОСАХАРИДЫ ГРУДНОГО МОЛОКА (HMO)

HMO – третий компонент грудного молока [3]. HMO представляют собой преимущественно галактоолигосахариды, влияющие на микробиоту [4]. В последнее время в детские смеси добавляют определенные HMO [5]. На конгрессе было представлено много исследований по этому вопросу. Например, Биния (Binia) с соавт. сообщили, что отсутствие вследствие генетической вариации 2’-фукозилированного HMO в грудном молоке приводит к повышенной частоте респираторных инфекций. Спренгер (Sprenger) с со- авт. сообщил о данных контролируемого рандомизированного исследования, показавших, что такой защитный эффект был связан с тем, что в микробиоте было больше бифидобактерий. Томаси (Tomasi) с соавт. изучил когнитивные способности мышей на основании наличия или отсутствия 6’-сиалиллактозы. Память и пространственная ориентация мышей была лучше, если этот HMO использовался при кормлении молодых мышей.

ТРАНСПЛАНТАЦИЯ ФЕКАЛЬНОЙ МИКРОБИОТЫ

Трансплантация фекальной микробиоты – терапия, которую используют для модулирования и восстановления/перебалансировки микробиоты реципиента в случае дисбиоза. Основным показанием в настоящее время считают рефрактерные или рецидивирующие колиты с Clostridium. В китайском исследовании, проведенном Цангом (Zhang) с соавт. с участием 11 детей, отмечалась эффективность на уровне 64 % после однократного применения, а в других случаях улучшение происходило после 2–3 применений. В другой презентации те же авторы предупреждали о рисках такой трансплантации, особенно у пациентов с иммуносупрессией. О побочных реакциях сообщалось у 25 % пациентов. Реакции были крайне тяжелыми в двух случаях, включая один смертельный исход.

СИМБИОЗ

Возможно, создание симбиоза представляет в будущем более воспроизводимое решение (без подбора доноров) и потенциально менее опасно, чем трансплантация фекальной микробиоты. Во время конгресса пользу симбиоза проиллюстрировало исследование, проведенное в России Ларковой (Larkova) с соавт. (пищевые аллергии) и Лином (Lin) с соавт. (неалкогольные циррозы печени). В последнем исследовании на мышах авторы продемонстрировали защитное влияние симбиоза в профилактике фиброза и стеатоза при высокожировых режимах питания. Кроме того, пробиотики в отдельности оказывают значимое клиническое действие. В рамках конгресса контролируемое рандомизированное исследование по сравнению с группой плацебо, проведенное Бастрюк (Bastruk) и др., подчеркнуло эффективность Lactobacillus rhamnosus GG в облегчении симптомов, связанных с аллергией на коровье молоко. Нарди (Nardi) и др. подтвердили эффективность определенных пробиотиков в снижении продолжительности острого гастроэнтерита; Моретти (Moretti) и др. показал, что они влияют на снижение частоты побочных реакций на антибиотики со стороны ЖКТ, а Ноцерино (Nocerino) и др. сообщил об их воздействии на функциональные нарушения пищеварения у младенцев.

МИКРОБИОТА И ЗАБОЛЕВАНИЯ ПИЩЕВАРИТЕЛЬНОГО ТРАКТА

Симптомы диспепсии очень распространены, и при их появлении часто назначают ингибиторы протонной помпы. Ачарива (Acharyva) с соавт. показал, что у 60 % детей с симптомами нарушения пищеварения, указывающими на заболевания пищевода или желудка, отмечаются бродильные процессы в кишечнике (SIBO). Авторы выдвигают предположение, что у таких пациентов следует в случае отрицательной гастроскопии проводить анализ на глюкозу.

Несколько авторов подчеркнули роль микробиоты при болезни Крона, муковисцидозе и непереносимости лактозы. Однако в систематическом обзоре, который провели Безавада (Bezawada) и др., роль микробиоты при аутизме продемонстрировать не удалось. Равным образом, Люкасик (Lukasik) не смог продемонстрировать связь между неонатальным введением антибиотиков и аутизмом.

СИНДРОМ РАЗДРАЖЕННОГО КИШЕЧНИКА И МИКРОБИОТА

Синдром раздраженного кишечника (СРК) – хроническое заболевание, для которого характерны боль и изменения в консистенции и частоте стула. Целью исследования было изучение влияния состава микробиоты кишечника [1]. Описано сниженное альфа-разнообразие с повышенным соотношением Firmicutes/Bacteroidetes и повышение Streptococcus и Ruminococcus. Хотя к настоящему времени ле- чение СРК пробиотиками окончательно не разра- ботано, во многих исследованиях представлены перспективные результаты. Незначительный избыточный рост бактерий (SIBO) связан с СРК в подгруппе пациентов, и при диагностике SIBO используется дыхательный тест с лактозой/глюкозой.

Во время семинара «Биокодекса» под названием «Основанные на микробиоме стратегии при СРК» профессор Магнус Симрен (Magnus Simren) подчеркнул, что микробиота кишечника в подгруппе пациентов с СРК изменена. Была предложена интегрированная система патофизиологии СРК, подразумевающая, что микробиота кишечника может взаимодействовать с иммунной системой кишечника, эпителиальным барьером и осью «кишечник-мозг». Специфичные отличительные особенности микробиоты кишечника могут быть связаны с тяжестью симптомов СРК. Пробиотики также могут вызывать изменения в висцеральной гиперчувствительности, нервно-мышечной дисфункции, дисбиозе, нарушении кишечного барьера и неспецифическом воспалении. Фактически большинство метаанализов говорит о благотворном влиянии использования пробиотиков при СРК [2]. Остается проблема определения, какой пробиотик полезен для конкретного пациента

Плацебоконтролируемое исследование показало, что Bifidobacterium longum (бывший B. infantis) превосходит плацебо по глобальной оценке облегчения симптомов при СРК всех подтипов [3]. Предлагаемый механизм – нормализация баланса антии провоспалительных цитокинов ИЛ-10 и ИЛ-12.

В недавнем времени предложили диету с низким содержанием FODMAP. Долгосрочное влияние состава микробиоты и влияние питания требуют дальнейших исследований. Ответную реакцию на диету с низким содержанием FODMAP можно прогнозировать по фекальным бактериальным профилям.

На конференции было представлено много интересных исследований, посвященных СРК и микробиоте.

Трансплантация фекальной микробиоты (ТФМ) стала перспективным потенциальным методом лечения СРК. Однако недавний метаанализ [4] не показал различий между плацебо и ТФМ. Основой улучшения результатов может стать доступность супердоноров (здоровых молодых спортивных людей, использовавших антибиотики не чаще 3 раз в жизни), что продемонстрировано в исследовании, представленном М. Эл Салхи (M. El Salhy).

В стендовом докладе, представленном В. Пассананти (V. Passananti), Bifidobacterium infantis продемонстрировано облегчение симптомов у тех, кто не давал ответа на диету с низким содержанием FODMAP. Результаты были одинаковыми и для тяжести, и для частоты возникновения боли и аномального вздутия живота. Кроме того, количество тяжелых случаев СРК снизилось наполовину. Наблюдалось также значимое снижение баллов тревожности (p < 0,005) и депрессии (p < 0,006).

Влияние только пробиотика Saccharomyces boulardii (Sb) или нескольких видов (Lactobacillus casei, L. rhamnosus, L. acidophilus, L. bulgaricus, Bifidobacterium longum и B. brevis) было исследовано у 53 пациентов со вздутием живота и абдоминальной болью и было представлено в исследовании Д. Вера (D. Vera). Оба пробиотика показали уменьшение вздутия живота и интенсивности боли с более высоким влиянием Sb при облегчении абдоминальной боли (p < 0,001).

Воздействие Saccharomyces boulardii (Sb) на СРК D с SIBO положительными пациентами оценивалось Л. Бустос Фернандез (L. Bustos Fernandez). Тенденцию большего снижения по дыхательному тесту ПФК выделения водорода от исходного уровня в группе Sb обнаружили у пациентов с улучшением показателей по IBS-SSS и нормализацией по Бристольской шкале формы кала при сравнении с контрольной группой. Faecalibacterium prausnitzii был представлен в большем количестве при отмеченном клиническом улучшении с Sb; одновременная нормализация стула (+120 %), отрицательный SIBO с улучшением симптомов, связанных с СРК (+400 %), и снижением абдоминальной боли (-76,5 %). Анализ микробиоты показал значимые модификации в Sb и филогенетически связанной линии (Saccharomyces [+27 %], Debaryomyces [-88 %]) и Filobasidium [> 1000 %]). Кроме того, род Penicilium и связанная с ним более высокая клеточная линия встречались после лечения Sb в отрицательных по SIBO образцах в 100 раз чаще.

МИКРОБИОТА И ОЖИРЕНИЕ

Роль микробиоты и ожирение вызывают большой интерес, предполагающий, что определенные профили микробиоты могут повышать способность к аккумулированию энергии.

П. Энк (P. Enck) подчеркивал, что низкое разнообра- зие микробиоты кишечника можно также использовать как биомаркер ожирения и специфичные профили микробиоты подталкивают индивидуумов предпочитать высококалорийную пищу. Предполагают, что такое состояние связано с измененным соотношением Firmicutes/Bacteroidetes, но оно не специфично для ожирения. По последнему метаанализу это предположение не подтвердилось [5].

Для релевантности в качестве предположительного биомаркера ожирения, состав микробиоты должен реагировать на изменения веса, которые не всегда наблюдаются при бариатрической хирургии, и, напротив, изменение микробиоты должно вызывать изменение веса. Пре-/пробиотики и ТФМ не применялись для данной цели.

Несмотря на данные об участии микробиоты кишечника в ожирении, на сегодняшний день обнаружить ее особенности, подходящие в качестве биомаркера, невозможно. На клинические исследования с участием людей влияют ежедневное питание и другие факторы, такие как пробиотики, физическая активность и ТФМ.

МИКРОБИОТА И ОСЬ «МОЗГ – КИШЕЧНИК»

Микробиота кишечника играет роль в детерминировании психического здоровья, поэтому является мишенью для так называемых психобиотиков. Использование пробиотиков, пребиотиков, диеты, ТФМ и изменения микробных сообществ и метаболитов представляет собой интереснейшую область исследований расстройств, обусловленных стрессом.

Дж. Кларк (G. Clarke) представил исследования, показавшие, что микробиота кишечника может модулировать объем миндалевидного тела и у безмикробных животных наблюдается дендритная гипертрофия нейронов базолатерального комплекса. Серотонин и триптофан, предшественник серотонина, играют роль в оси «мозг-кишечник». Микробиота может регулировать серотонинергическую систему гиппокампа, а истощение триптофана нормализует депрессивно-подобное поведение. Изменение микробиоты также связано с вызванным стрессом депрессивным поведением у крыс, а восстановление уровней Lactobacillus в кишечнике нормализовало вызванное стрессом поведение и улучшало выработку серотонина. Сниженное бактериальное разнообразие при депрессии представлено также понижением Prevotella. Поведение, подобное ангедонии, тревожность и профиль метаболизм триптофана могут передаться через микробиоту кишечника. В работе, представленной Дж. Кларком (G. Clarke), показано, что B. longum мог играть роль антидепрессанта у крыс и снижать стрессовый ответ у здоровых волонтеров.

ЧТО УЖЕ ИЗВЕСТНО ПО ДАННОЙ ТЕМЕ?

Для классификации тяжести ЯК у детей используются клинические, биологические и/или эндоскопические шкалы, такие как PUCAI (педиатрический индекс активности язвенного колита). Тяжесть течения болезни можно классифицировать по шкале как легкую (PUCAI 10–30), от средней до тяжелой (35–60) или как тяжелую/острую (≥ 65). 5-аминосалицилаты могут быть эффективны при слабых формах, а при заболевании средней тяжести используют кортикостероиды, хотя некоторые дети становятся зависимыми от стероидов и им требуется усиление терапии иммуномодуляторами или анти-ФНОα.

Однако нет проспективного исследования, в котором бы оценивался ответ на стандартизированную терапию при впервые диагностированном ЯК.

КАКОВЫ ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО ЭТОМУ ИССЛЕДОВАНИЮ?

В 2012–2015 гг. 467 детей в возрасте 4–17 лет были отобраны для участия в этом проспективном многоцентровом исследовании, проведенном в 29 исследовательских центрах Соединенных Штатах 11 и Канады (рисунок 1). Первичным исходом была ремиссия на 52 неделе, определенная по баллу PUCAI < 10, на фоне терапиитолько месалазином (без кортикостероидов и колэктомии). На исходном уровне степень тяжести была определена как легкая (терапия месалазином или пероральными кортикостероидами с PUCAI < 45) или от средней до тяжелой (пероральные кортикостероиды с PUCAI ≥ 45 или внутривенные кортикостероиды). В добавление к обычным клиническим и биологическим параметрам в этом исследовании перед началом лечения также оценивали экспрессию генов из биоптатов прямой кишки, а также ректальную и фекальную микробиоту.

428 детей начали терапию: средний возраст составил 12,7 года, 50 % женского пола, 42 % с забо- леванием легкой степени тяжести (среднее PUCAI 31,9 ± 12,1 СО), 58 % с заболеванием от средней степени до тяжелого (среднее PUCAI 62,9 ± 13,2 СО). На 52-й неделе 150 (38 %) из 400 оцениваемых испытуемых достигли ремиссии без кортикостероидов, из них у 80 (49 %) было заболевание легкой степени, у 70 (30 %) было заболевание от средней степени тяжести до тяжелого (таблица 1). Клинические, биологические и эндоскопические параметры, связанные с ремиссией без кортикостероидов, были валидированы в независимой проспективной когорте из 307 детей. Следует отметить, что ремиссия без кортикостероидов при заболевании от средней степени тяжести до тяжелого была достигнута к 16-й неделе (после чего достичь ее было невозможно), тогда как при легком течении заболевания ее можно было достичь вплоть до 52-й недели. Кроме того, даже пациенты с очень тяжелым заболеванием могли достигнуть ремиссии без кортикостероидов к 52 неделе (41/133 [31 %] с PUCAI ≥ 65), и, напротив, некоторые пациенты с легкой степенью тяжести заболевания получали анти-ФНОα на 52-й неделе (13/90 [14 %] с PUCAI < 35).

Авторы определили 33 гена, которые различным образом экспрессировались у пациентов с заболеванием от средней до тяжелой степени тяжести, достигших ремиссии без кортикостероидов (n = 51) или не достигших (n = 101). Из этих генов 18 генов, связанные с клеточным транспортом и ионными каналами, были активированы, а 15 генов, участвовавшие в антибактериальном ответе, были подавлены (рисунок 2). Наиболее сильную отрицательную корреляцию с ремиссией без кортикостероидов на 52-й неделе показал сигнальный путь антибактериальной α-за- щиты. Однако все 33 гена имели отрицательную корреляцию с необходимостью терапевтического усиления анти-ФНОα.

КАКОЕ ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ИМЕЮТ ЭТИ РЕЗУЛЬТАТЫ?

Важно иметь в виду прогностические факторы ремиссии без кортикостероидов и эскалационной терапии, определяемые по многофакторному анализу.

Прогностическими факторами ремиссии без кортикостероидов на 52-й неделе были:

• PUCAI < 45, Hb ≥ 10 г/дл;
• ремиссия в течение 4 недель;
• низкая экспрессия антибактериальных генов;
• повышенное относительное содержание Ruminococcaceae и сокращение Sutterella.

Прогностическими факторами усиления до терапии анти-ФНОα были:

• общий балл Maйo ≥ 11;
• количество эозинофилов в биоптатах прямой кишки < 32 в поле зрения при высоком разрешении;
• 25OH витамин D < 20 нг/мл;
• Hb < 10 г/дл;
• отсутствие ремиссии в течение 4 недель;
• сокращение генов, участвующих в транспорте, и антибактериальных генов;
• пониженное сравнительное содержание Oscillospira.

ЧТО УЖЕ ИЗВЕСТНО ПО ДАННОЙ ТЕМЕ?

Болезнь Паркинсона – тяжело протекающее неврологическое заболевание, от которого страдает более 1 % населения мира в возрасте 60 лет и выше. Основное лекарство, которое используют для лечения болезни Паркинсона, – леводопа (L-дофа) [2]. Для эффективного воздействия, L-дофа должна попасть в головной мозг, где фермент человеческого организма декарбоксилаза ароматических аминокислот (AADC) превратит его в нейротрансмиттер дофамин. Однако желудочно-кишечный тракт также является основным местом декарбоксилирования L-дофы, и ее метаболизм представляет собой проблему, поскольку дофамин, образовавшийся на периферии, не может пересечь гематоэнцефалический барьер и вызывает нежелательные побочные эффекты. Таким образом, L-дофу вводят одновременно с лекарствами, блокирующими периферический метаболизм, включая ингибитор AADC карбидопу. Даже с этими лекарствами до 56% L-дофа не достигает головного мозга. Кроме того, эффективность и побочные эффекты лечения L-дофой крайне неоднородны у пациентов с болезнью Паркинсона, и их вариабельность нельзя полностью объяснить различиями в метаболизме хозяина. Предыдущие исследования у людей и на животных моделях продемонстрировали, что микробиота кишечника может метаболизировать L-дофу [3]. Основной предлагаемый путь включает первичное декарбоксилирование L-дофы до дофамина, после чего следует превращение дофамина в m-тирамин с помощью реакции дегидроксилирования.

Хотя продемонстрировано, что эти метаболические процессы происходят в комплексных образцах микробиоты кишечника, неизвестны отдельные микроорганизмы, гены и ферменты, отвечающие за это. Неясно также влияние, оказываемое таргетированными для хозяина ингибиторами, такими как карбидопа, на метаболизм L-дофы в кишечной микрофлоре. В качестве первого этапа по отношению к пониманию действия микробиоты кишечника на терапию болезни Паркинсона, авторы решили выявить молекулярную основу метаболизма L-дофы и дофамина кишечной микробиотой.

КАКОВЫ ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО ЭТОМУ ИССЛЕДОВАНИЮ?

Авторы выдвинули гипотезу, что декарбоксилирование L-дофы потребовало бы зависимого от пиридоксальфосфата (PLP) фермента. Они получили геномы кишечных бактерий и идентифицировали консервативную тирозин декарбоксилазу (TyrDC) в Enterococcus faecalis (рисунок 1A). Генетические и биохимические эксперименты показали, что TyrDC одновременно декарбоксилирует как L-дофу, так и ее предпочтительный субстрат, тирозин. Затем они использовали обогащенное культивирование, чтобы выделить дофамин-дегидроксилирующий штамм Eggerthella lenta (рисунок 1A). Транскриптомный анализ показал, что ферментом, отвечающим за эту активность, является зависимая от молибденового кофактора дегидроксилаза дофамина (Dadh). Неожиданно, что присутствие этого фермента в геномах кишечных бактерий не коррелировало с метаболизмом дофамина. Вместо этого, об активности предупреждал однонуклеотидный полиморфизм (SNP) в гене dadh. Метаболизм L-дофы по этому пути был различным у разных субъектов (рису- нок 1B). В кишечной микробиоте пациентов с болезнью Паркинсона содержание E. faecalis, TyrDC и SNP dadh коррелировало с метаболизмом L-дофы и дофамина, что подтверждает существование такой связи. Авторы затем продемонстрировали, что ингибитор человеческого AADC карбидопа оказывал лишь минимальное влияние на декарбоксилирование L-дофы E. faecalis и был полностью неэффективен в образцах комплексной кишечной микробиоты пациентов, что подтверждает, что это средство, вероятно, не предотвращает микробный метаболизм L-дофы in vivo. Учитывая предпочтительность TyrDC в отношении тирозина, авторы проверили «имитатор» тирозина и идентифицировали (S)-α-фторметилтирозин (AFMT) в качестве селективного ингибитора декарбоксилирования L-дофы бактериями кишечника. Совместное вве- дение AFMT с L-дофой и карбидопой мышам, колонизированным E. faecalis, повышало концентрацию L-дофы в сыворотке крови.

КАКОЕ ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ИМЕЮТ ЭТИ РЕЗУЛЬТАТЫ?

Эти данные показывают, что кишечная микробиота может метаболизировать L-дофу и тем самым влиять на эффективность и побочное действие этого лекарственного средства. Исследование показывает перспективы открытия прогностических биомаркеров эффективности и токсичности L-допы. Кроме того, поскольку известны базовые молекулярные механизмы, имеется возможность использовать специфичные ингибиторы кишечного микробного метаболизма L-дофы у пациентов, чья микробиота содержит бактерии, оказывающие неблагоприятное воздействие.