МИКРОБИОТА И КОЛОРЕКТАЛЬНЫЙ РАК

Спорадический колоректальный рак (КРР) занимает третье место по частоте встречаемости у человека и развивается в результате взаимодействия между организмом и окружающей средой, в котором КМ играет не последнюю роль [1]. Профессор Собхани представил результаты исследования, в котором изучалась связь между эпигенетическими механизмами, реализуемыми бактериями КМ, и развитием КРР [2]. У мышей, которым трансплантировали образцы фекалий пациентов с КРР, развились предраковые поражения толстой кишки, связанные с увеличением гиперметилирования генов. У доноров с КРР наблюдались нарушения метилирования промоторов нескольких генов, связанных с дисбиозом кишечника. Используя идентифицированные микробные и эпигенетические сигнатуры, было проведено пилотное исследование (n = 266) на человеке с целью создания анализа крови для диагностики КРР. В качестве прогностического фактора был выбран кумулятивный индекс метилирования (КИМ, определяющий уровень гиперметилирования 3 генов) на момент установления диагноза КРР. Его ценность изучали в проспективной когорте из 1000 пациентов. Особенностью дисбиоза кишечника у пациентов с положительным КИМ являлось увеличение содержание прометилирующих видов бактерий. Полученные результаты указывают на то, что дисбиоз кишечника, ассоциированный с КРР, может способствовать канцерогенезу в толстой кишке за счет нарушения регуляции метилирования определенных генов. КИМ и/или наличие прометилирующих бактерий, таким образом, являются потенциальными биомаркерами для диагностики КРР или могут использоваться для оценки результатов лечения, направленного на изменение КМ у пациентов с КРР.

НОВЫЙ МАРКЕР ДИСБИОЗА ПРИ БОЛЕЗНИ КРОНА

В исследовании, которым руководил профессор Сексик, авторы изучали роль МПМ (микробный противовоспалительный медиатор, производимый Faecalibacterium prausnitzii, уровень которого снижается у пациентов с болезнью Крона, БК [3]) как биомаркера дисбиоза кишечника и диагностического маркера при БК. Авторы показали, что утрата МПМ связана с диагнозом БК. Результаты, полученные в этом небольшом предварительном исследовании (24 пациента в стадии обострения, 24 в стадии ремиссии и 12 здоровых добровольцев в контрольной группе), открывают путь к диагностике БК на основе анализа КМ, однако требуют проверки в независимых когортах.

НОВЫЕ ПЕРСПЕКТИВЫ В ЛЕЧЕНИИ ВЗК

Известно, что бактерии воспринимают сигналы окружающей среды и реагируют на них (т.н. чувство кворума). У пациентов с хроническими воспалительными заболеваниями кишечника (ХВЗК) отмечается недостаток 3-оксо-C12:2 – молекулы, которая является частью этой системы. Его выраженность коррелирует со степенью дисбиоза кишечника [4]. Ученые изучили влияние этой молекулы на эпителиальные клетки кишечника и обнаружили, что она не влияет на параклеточную проницаемость, но частично восстанавливает функцию плотных контактов, нарушенную действием провоспалительных цитокинов. Другие показали, что 3-оксо-C12:2 подавляет провоспалительное действие иммунореактивных клеток, частично с участием t2R138 рецептора. Таким образом, 3-оксо-C12:2 может оказывать защитное действие на кишечный барьер, модулировать воспалительные реакции и, следовательно, может использоваться в лечении ВЗК.

ЧТО МЫ УЖЕ ЗНАЕМ ПО ЭТОЙ ТЕМЕ?

Микробиота кишечника новорожденных характеризуется более низким бактериальным разнообразием и более высокой долей патогенных бактерий. Более того, их кишечная иммунная система еще не сформировалась. Эти два фактора влияют на эпителиальный барьер кишечника и усиливают продукцию провоспалительных медиаторов.

Некротизирующий энтероколит (НЭК) представляет собой ишемическое и воспалительное заболевание желудочно-кишечного тракта, которое возникает у недоношенных новорожденных. Патофизиология НЭК изучена мало, но известно, что при этом имеет место дисбактериоз кишечника и воспалительный процесс в нем. Использование антибиотиков и антацидов способствует развитию дисбактериоза, а также увеличивает риск развития НЭК.

Новорожденные также могут страдать от других ишемических и воспалительных заболеваний, таких как заворот тонкой кишки и очаговая перфорация желудочно-кишечного тракта.

КАКОВА ЦЕННОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭТОГО ИССЛЕДОВАНИЯ?

Авторы этого одноцентрового пилотного исследования определяли состав микробиоты кала (МК) и микробиоты слизистой (МС), а также профиль мононуклеарных клеток и провоспалительных цитокинов в собственной пластинке слизистой у доношенных и недоношенных новорожденных. У 7 младенцев имела место распространенная ишемия кишечника (РИК) (5 случаев НЭК, 1 случай заворота тонкой кишки и 1 – тотальной ишемии толстой кишки), у 7 – очаговая ишемия кишечника (ОИК) (4 изолированных перфорации и 3 случая атрезии кишечника). МК 9 доношенных новорожденных использовали в качестве контроля.

По сравнению с новорожденными с ОИК, МС детей с РИК содержала больше бактерий вида Proteobacteria (n = 0,049) и меньше Bacteroidetes (n = 0,007) и Verrucomicrobia (n = 0,01) (рис. 1), а также представителей Bacteroides, Lachnospiracee, Ruminococcaceae и Akkermansia muciniphila (n < 0,05).

МК была менее разнообразной (индекс Шеннона) у детей с РИК чем с ОИК (n = 0,01). Относительное количество Proteobacteria и Firmicutes в составе МС было одинаковым в обеих группах (n <0,05). У детей с ОИК было больше представителей Enterobacteriaceae, а у детей с РИК – Ruminococcaceae, Bacteroides, Lachnospiracee и Staphylococcaceae. У детей с ОИК отмечалось больше B-, T- и NK- (естественные киллеры) клеток, в частности CD3+ лимфоцитов и TH17 (рис. 2а), меньше регуляторов Т-лимфоцитов (Treg), и увеличение количества клеток, экспрессирующих TNFα (рис. 2b) и INFγ (рис. 2с).

КАКОВА ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ ЭТИХ РЕЗУЛЬТАТОВ?

Результаты этого пилотного исследования подтверждают, что отсутствие бактериального разнообразия и преобладание Enterobacteriaceae являются факторами риска НЭК, так же как и уменьшение количества Akkermansia muciniphila.

Коррекция дисбиоза может устранить дисбаланс между TH17 и treg и уменьшить выработку медиаторов воспаления (TNFα и INFγ).

ЭПИДЕМИОЛОГИЯ РЕСПИРАТОРНЫХ ВИРУСНЫХ ИНФЕКЦИЙ 

Респираторные вирусные инфекции попрежнему вызывают серьезную озабоченность во всем мире, поскольку являются серьезной социально-экономической и медицинской проблемой. Несмотря на кампании по вакцинации и арсенал противовирусных препаратов, грипп продолжает оставаться наиболее опасным с точки зрения числа инфицирований (5- 10% мирового населения) и смертей (>600 000 в год). Наряду с ежегодными эпидемиями, каждые 10-20 лет грипп также вызывает пандемии, самой известной из которых является «испанка» 1918-1919 гг (50 миллионов смертей), а самой последней – пандемия гриппа H1N1 в 2009 г (400 000 дополнительных смертей) [1]. Как мы видим на примере COVID-19, пандемии не ограничиваются гриппом [2]. Что больше всего настораживает – это учащение пандемий за последние несколько десятилетий. Это частично можно объяснить изменениями климата и деятельностью человека в целом.

КИШЕЧНАЯ МИКРОБИОТА В НОРМЕ И ПРИ ПАТОЛОГИИ

Микробиота кишечника играет важную роль в поддержании здоровья человека и имеет решающее значение в борьбе с (респираторными) инфекциями [3, 4]. Различные факторы могут изменить разнообразие и состав микробиоты кишечника, что ведет к дисбиозу. Среди них заболевания, такие как инфекции, хронические воспалительные процессы или нарушения обмена веществ могут вызвать глубокое изменение состава и функции кишечной микробиоты. Изменения кишечных бактериальных сообществ могут влиять на исход заболеваний даже в отдаленных органах (включая легкие) [3, 4], что подтверждено в экспериментах по переносу дисбиотической микробиоты. Ниже мы суммируем влияние острых респираторных вирусных инфекций на микробиоту кишечника

РЕСПИРАТОРНЫЕ ВИРУСНЫЕ ИНФЕКЦИИ, ПРИВОДЯЩИЕ К ДИСБИОЗУ КИШЕЧНИКА

Данные клинических наблюдений указывают на развитие дисбиоза кишечной микробиоты при гриппе. При этом у больных гриппом H1N1 уменьшается содержание обычно многочисленных Actinobacteria, Erysipelotrichea, Clostridia и полезных продуцентов бутирата (Lachnospiraceae и Ruminococcaceae). С другой стороны, повышается содержание условно-патогенных микроорганизмов, таких как Escherichia-Shigella и Prevotella [5]. В экспериментальных (мышиных) моделях преходящий дисбиоз кишечника также обычно развивается через 5-7 дней после заражения [6-9]. Изменения происходят на таксономическом уровне без изменения альфа-разнообразия. Инфекция подавляет рост полезных бактерий, таких как Lactobacilli, Bifidobacteria и сегментированные нитчатые бактерии. Также поражаются многие виды, способные ферментировать пищевые волокна в короткоцепочечные жирные кислоты (КЦЖК). Соответственно, при гриппе резко снижается продукция КЦЖК [9]. Подавление роста полезных комменсалов сочетается с чрезмерным ростом вредных бактерий, включая Gammaproteobacteria (Escherichia coli) и бактерии, разрушающие слизь, такие как Verrucomicrobia (Akkermansia) и Ruminococcus. Инфекция SARS-CoV-2 также вызывает изменения микробиоты кишечника у пациентов, в том числе уменьшение количества продуцентов бутирата, таких как Ruminococcaceae и Lachnospiraceae (Roseburia) [5, 10]. С другой стороны, у них отмечается увеличение относительной численности условно-патогенных бактерий, включая Streptococcus (класс Bacilli), Rothia и Actinomyces, и грибков (Aspergillus и Candida) [11]. В совокупности респираторные вирусные инфекции приводят к обеднению микробиоты полезными комменсалами и обогащению условно-патогенными микробами. Предполагают, что изменения в структуре, составе и функциональной активности кишечной микробиоты могут служить биомаркерами тяжести заболевания.

МЕХАНИЗМЫ РАЗВИТИЯ ДИСБИОЗА КИШЕЧНИКА

Вероятно, существует несколько причин развития дисбиоза кишечника при респираторных вирусных инфекциях, которые могут включать высвобождение воспалительных цитокинов и снижение потребления пищи (рис. 1). Заболевание вызывает значительную потерю массы тела из-за утраты аппетита. Эксперименты с парным кормлением мышей показывают, что быстрое снижение потребления пищи вызывает изменения микробиоты кишечника, почти идентичные наблюдаемым при гриппе [8]. Недавно установлена роль, которую играет TNFа при дисбиозе, связанном с отсутствием аппетита при вирусной инфекции [12]. Интерфероны I и II, необходимые для противовирусного ответа организма, также играют роль в развитии дисбиоза кишечника [5,6].

Гипоксия (один из симптомов острой респираторной вирусной инфекции), нарушение работы нервной системы кишечника и местного иммунитета также могут участвовать в развитии дисбиоза кишечника [13] (рис. 1). В случае COVID-19, наряду с этими механизмами, местная репликация вируса также, вероятно, играет роль в дисбактериозе кишечника. Ангиотензинпревращающий фермент II (АПФ2), являющийся рецептором SARSCoV-2, играет важную роль в поддержании микробной экологии кишечника. Можно ожидать, что отсутствие доступного АПФ2 во время инфекции SARS-CoV-2 способно повлиять на состав и функции микробиоты кишечника [13].

ВЛИЯНИЕ ДИСБИОЗА КИШЕЧНИКА НА ИСХОДЫ ЗАБОЛЕВАНИЯ

Дисбиоз кишечника при респираторной вирусной инфекции может иметь местные и отдаленные последствия, а также повлиять на тяжесть заболевания и способствовать летальному исходу (рис. 2). У пациентов с респираторной вирусной инфекцией могут развиться симптомы как при гастроэнтерите, такие как боль в животе, тошнота, рвота и диарея. Эти нарушения можно объяснить изменениями микробиоты кишечника. Также нельзя исключить, что эти изменения, включая появление патобионтов и бактерий, разрушающих слизь, играет роль в развитии воспаления в кишечнике и нарушении целостности кишечного барьера [6]. В свою очередь, последний фактор ведет к увеличению концентрации эндотоксинов в крови, что в конечном итоге вызывает воспаление, перепроизводство цитокинов и дисфункцию легких [14]. Острые вирусные респираторные инфекции могут привести к вторичным кишечным инфекциям и сепсису. Важную роль в этом играют дисбиоз кишечника (и снижение продукции КЦЖК). Действительно, КЦЖК играют ключевую роль в поддержании гомеостаза кишечника, целостности кишечной стенки и контроле кишечных патогенов [15]. Согласно последним данным, наряду с местными нарушениями дисбиоз кишечника может отдаленно влиять на защитные иммунные реакции в легких [9] (рис. 2). Микробиота кишечника здорового человека дистанционно защищает легкие от бактериальной инфекции, частично за счет усиления бактерицидной активности легочных макрофагов [16].

При гриппе функционирование этой оси нарушается и условно-патогенные бактерии проникают в легкие, вызывая бактериальную суперинфекцию, которая является основной причиной смерти во время эпидемий и пандемий гриппа [1]. Нам удалось показать, что снижение продукции ацетата (основы КЦЖК) кишечной микробиотой частично отвечает за этот эффект [9]. В целом дисбактериоз может влиять на желудочно-кишечные и легочные симптомы, а также общую смертность при вирусных респираторных инфекциях. Можем ли мы использовать ось «кишечник-легкие» в качестве основы для более эффективного контроля над тяжестью симптомов и смертностью от вирусных респираторных инфекций?

ВОЗМОЖНОСТИ ВМЕШАТЕЛЬСТВА

Микробиота кишечника жизненно важна для защиты легких от респираторных инфекций, поэтому разработка вмешательств, нацеленных на кишечных комменсалов, которые бы позволили заранее защитить легкие от вирусных патогенов, а микробиоту – от нарушений, связанных с вирусными инфекциями, представляет большой интерес (рис. 3). Это особенно важно для людей с общими нарушениями микробиоты кишечника, особенно пожилых и страдающих сопутствующей патологией, которые, как известно, более восприимчивы к инфекциям.

Представляют интерес такие подходы, как использование (i) компонентов диеты, предназначенных для питания наших полезных микроорганизмов (например, пребиотических волокон) и (ii) эндемичных бактерий (известных как пробиотики), восполняющих микрофлору нашего кишечника недостающими полезными представителями и, соответственно, их метаболическими функциями. Эти стратегии, особенно персонализированные (т.е. основанные на анализе микробиоты кишечника в группе риска), могут улучшить клинические исходы и ускорить выздоровление пациентов с острыми респираторными вирусными инфекциями. Пробиотики, в том числе Bifidobacteria и Lactobacillus spp, могут снизить степень тяжести гриппа с помощью еще не выясненных механизмов [17]. Согласно недавно полученным данным, пероральная бактериотерапия в дополнение к стандартной лекарственной терапии COVID-19 дала многообещающие результаты [18]

Gut microbiome fermentation determines the efficacy of exercise for diabetes prevention

^{Liu Y, Wang Y, Ni Y, et al. Gut microbiome fermentation determines the efficacy of exercise for diabetes prevention. Cell Metabolism. 2020 Jan 7;31(1):77-91.e5.} 

^{[Способность кишечного микробиома к фермен- тации определяет эффективность физической активности как способа профилактики сахарного диабета]}

Влияние физической нагрузки на кишечную микробиоту изучали у мужчин с предиабетом. Реакция на физическую нагрузку характеризовалась снижением уровня инсулина натощак и снижением инсулинорезистентности (HOMA-IR), тогда как в случае отсутствия такой реакции соответствующие показатели оставались неизменными или даже ухудшались. Физическая нагрузка приводила к преобладанию представителей родов Firmicutes, Bacteroides, Proteobacteria. Изменение состава микробиома кишечника коррелировало с уменьшением HOMA-IR. Синтез ДНК, метаболизм аминокислот (АК), синтез КЦЖК усиливались у тех, кто отвечал на действие физической нагрузки. В случае отсутствия такого ответа наблюдалось переключение с ферментации АК на продукцию кишечных газов и вредных соединений, что способствовало усилению инсулинорезистентности. Увеличение содержания КЦЖК в сыворотке крови, уменьшение содержания АК с разветвленной цепью и ароматических АК были обнаружены только при наличии ответа. КЦЖК играют благоприятную роль в обмене энергии и глюкозы, в то время как увеличение количества АК с разветвленной цепью коррелирует с поддержанием инсулинорезистентности. В заключение следует отметить, что при наличии ответа на физическую нагрузку микробиом кишечника начинал активно продуцировать КЦЖК при одновременном усилении расщепления АК с разветвленной цепью, в то время как в отсутствие подобной реакции отмечалось образование метаболически вредных соединений.

Bacteriophage targeting of gut bacterium attenuates alcoholic liver disease

^{Duan Y, Llorente C, Lang S, et al. Bacteriophage targeting of gut bacterium attenuates alcoholic liver disease. Nature. 2019 Nov;575(7783):505-511.}

^{[Таргетное применение бактериофага уменьшает симптомы алкоголь- ной болезни печени]}

У пациентов с алкогольным гепатитом отмечается повышенный уровень Enterococcus faecalis (EF) в кале, при этом EF выявляется у 80% пациентов с данной патологией. Безмикробным мышам, находящимся на этанольной диете, вводили цитолизин-положительную (CL+) фекальную микробиоту с EF, полученную от пациентов с алкогольным гепатитом. У этих мышей, развивалось более тя- желое этанол-ассоциированное поражение печени. Мышам, получавшим этанольную диету, и у которых отмечался повышенный рост кишечных энтерококков, давали бактериофаги, лизирующие CL + EF. У них поражение печени было выражено в меньшей степени. Таким образом, терапия бактериофагами может замедлить прогрессирование алкогольной болезни печени, вызванной CL + EF, а также улучшает прогноз при тяжелом алкогольном гепатите.

Microbe-host interplay in atopic dermatitis and psoriasis

^{Fyhrqvist N, Muihead G, Prat-Nielsen S, et al. Microbe-host interplay in atopic dermatitis and psoriasis. Nat Commun. 2019 Oct 16;10(1):4703.} 

^{[Взаимодействие микроорганизма и организма-хозяина при атопическом дерматите и псориазе]}

Авторы сравнили микробиоту при атопическом дерматите (АД) и псориазе (ПСО) с микробиотой здоровых добровольцев. Авторы выявили 26 и 24 микроорганизма, свойственных для АД и ПСО соответственно. Наиболее значимыми таксонами для АД были представители рода Staphylococcus, а для ПСО — Corynebacterium simulans, Neisseriaceae g. spp., C. kroppenstedtii, Lactobacillus spp. и L. iners. АД характеризуется преобладанием S. aureus. При ПСО может быть задействовано большое количес- тво различных бактерий, таких как Corynebacterium. Уменьшение количества Lactobacillus характерно для обоих заболеваний. При АД часто отмечается утрата облигатно анаэробных бактерий с уменьшением выработки молочной кислоты и КЦЖК, что приводит к повышению рН кожи. Взаимодействие между микроорганизмом и организмом хозяина играет важную роль как в поддержании гомеостаза кожи, так и в патогенезе заболеваний.

Staphylococcus epidermidis: a potential new player in the physiopathology of acne?

^{Claudel JP, Affret N, Leccia MT, et al. Staphylococcus epidermidis: a potential new player in the physiopathology of acne? Dermatology; 2019;235(4):287-294.} 

^{[Staphylococcus epidermidis: новый игрок в патогенезе акне?]}

Чтобы различить комменсальные и оппортунистические бактерии, необходимо понимать связь между микробиотой кожи и самой кожей. В период полового созревания чрезмерная колонизация пилосебационных (фолликуло-сальных) единиц Cutibacterium acnes (CUA) может приводить к развитию акне. Некоторые штаммы S. epidermidis модулируют врожденные иммунные реакции хозяина, а некоторые изоляты обладают антимикробной активностью в отношении CUA. И наоборот, некоторые штаммы CUA обладают антимикробной активностью в отношении S. epidermidis, который также может контролировать CUA посредством образования янтарной кислоты. Применение местных антибиотиков может привести к развитию устойчивых к антибиотикам штаммов CUA и S. epidermidis. Устранение только CUA может привести к пролиферации S. aureus и S. epidermidis и увеличению риска инфекций. Лактобациллы (Lactobacillus) могут быть эффективны при акне и других воспалительных заболеваниях кожи. По мнению авторов, регулярное пероральное или местное поддержание микробиоты кожи может быть способом лечения акне.

Gardnerella and vaginal health: the truth is out there

^{Rosca AS, Castro J, Sousa LGV, et al. Gardnerella and vaginal health: the truth is out there. FEMS Microbiol Rev. 2020 Jan 1;44(1):73-105.} 

 ^{[Gardnerella и здоровье влагалища: истина где-то рядом]}

Микробиота влагалища включает пять основных разновидностей микроорганизмов (микробных сообществ). Четыре из них представлены лактобактериями (Lactobacillus sp.). Врожденная вагинальная иммунная система, эпителиальные клетки, toll-подобные рецепторы и природные антимикробные пептиды являются компонентами защиты организма от различных возбудителей. Род Lactobacillus играет главную роль в реализации защитных механизмов влагалища, вырабатывая молочную кислоту и бактериоцины, а также предотвращая адгезию патогенных бактерий. Бактери- альный вагиноз (БВ) характеризуется избыточным ростом патогенных микроорганизмов и развитием полимикробной биопленки, которая плотно прилегает к эпителию влагалища. Gardnerella spp. — основной вид, представленный в данной биопленке, который отличается наибольшей вирулентностью. Для лечения БВ используют метронидазол, клиндамицин или тинидазол.

UМногие изоляты, содержащие Gardnerella spp., и другие возбудители устойчивы к действию метронидазола. Адъювантная терапия пробиотиками на основе лактобактерий (Lactobacillus) способствует улучшению эффективности метронидазола. Исследования, направленные на изучение полимикробных взаимодействий между вагинальными патогенами, могут привести к созданию экологически обоснованных методов лечения.

Associations between the vaginal microbiome and Candida colonization in women of reproductive age

^{Tortelli BA, Lewis WG, Allsworth JE, et al. Associations between the vaginal microbiome and Candida colonization in women of reproductive age. Am J Obstet Gynecol; 2020 May;222(5):471.e1-471.e9.} 

[Связь между вагинальным микробиомом и колонизацией грибами рода Candida у женщин репродуктивного возраста]

Candida albicans (CA) обнаруживается в составе вагинального микробиома у примерно 30% женщин. Колонизация грибами рода CA была выявлена у 42 (16%) из 255 небеременных женщин репродуктивного возраста. Были установлены самые распространенные вагинальные микробиомы: с преимущественным содержанием Lactobacillus crispatus (20%), с преимущественным содержанием L. iners (39%), а также смешанного характера (38%). CA чаще обнаруживается у женщин негроидной расы и с высоким уровнем L.iners по сравнению со здоровыми белыми женщинами и женщинами с преобладанием L. crispatus. В условиях in vitro, L. crispatus продуцирует больше лактата и ингибирует рН-зависимый рост СА. Основным результатом стало то, что виды Lactobacillus по-разному взаимодействуют с СА, а L. crispatus может предотвратить колонизацию бактерий более эффективно, чем L. iners, вследствие более высокого уровня продукции лактата..

КИШЕЧНАЯ МИКРОБИОТА В НОРМЕ И ПРИ ПАТОЛОГИИ

Первый симпозиум начался с детального обзора, представленного доктором Хольтманом из Австралии. Он подчеркнул, что большое количество комменсальных бактерий, обычно обитающих в кишечнике человека, намного превышает количество клеток в человеческом организме, и обратил внимание на ключевую роль микроорганизмов в поддержании здоровья человека.

Кишечные микроорганизмы относятся к трем таксономическим классам: бактерии, археи и эукариоты. Хотя большинство из них трудно вырастить, они выполняют важнейшие функции переваривания пищи (особенно клетчатки), производства и поглощения витаминов, поглощения питательных веществ, защиты слизистой оболочки от колонизации патогенами, регуляции иммунной системы хозяина и перистальтики кишечника.

По мнению доктора Хольтмана, хотя микробиота, полученная из кала (люминальные микроорганизмы), является наиболее изученной, ученые теперь признают существование «микробиоты, ассоциированной со слизистыми оболочками», которую более сложно выделить, охарактеризовать и вырастить, но которая, по-видимому, играет гораздо более значимую роль в регуляции здоровья кишечника и иммунной системы человека.

Появляется все большее количество данных, свидетельствующих о роли SIBO (синдрома усиленного бактериального роста в тонком кишечнике) и дисбиоза в развитии ряда заболеваний. Например, было показано, что люминальная антибактериальная терапия улучшает работу печени у пациентов с хроническими заболеваниями печени и первич- ным склерозирующим холангитом, а клиническая эффективность часто отмечается у пациентов с синдромом/болезнью раздраженного кишечника (СРК/БРК).

Автор подчеркнул наличие значимых корреляций между кишечной микробиотой и различными заболеваниями ЖКТ и заболеваниями другой локализации и продемонстрировал увеличивающийся объем данных, свидетельствующих о возможности излечения или достижения контроля неизлечимых на данный момент заболеваний при применении способов терапии, направленных на кишечную микробиоту.

КАК МОЖНО ИЗУЧАТЬ МИКРОБИОТУ КИШЕЧНИКА?

Чем больше мы понимаем работу кишечной микробиоты, тем больше методов мы можем использовать для ее изучения. Доктор Аиша Шах (Ayesha Shah) из Университета Квинсленда рассказала, как устаревают ранее применявшиеся методы (аспирация из тощей кишки, дыхательный тест) вследствие низкой специфичности, освобождая дорогу для новых, не связанных с выполнением посевов методов молекулярной диагностики, таких как определение плотности бактериальной культуры (qPCR) и определение профиля микробного сообщества с помощью секвенирования.

Профессор Питер Гибсон (Peter Gibson) из Мель- бурна, описывая роль модуляции микробиоты кишечника в процессе лечения, объяснил, что может стать идеальной тактикой. В самом начале необходимо определить наличие микробного или функционального дисбиоза у человека путем анализа микробиоты кала, биопсии слизистой оболочки или функционального анализа метаболитов. Это может помочь установить наличие желаемых изменений в микробиоте кишечника, таких как изменение конкретных сообществ или общего количества микробов. Впоследствии для достижения желаемых изменений можно использовать существующие методы лечения — например, использование антибиотиков, пробиотиков, диеты или трансплантацию фекальной микробиоты.

В качестве примера докладчик рассказал о методе, который позволяет увеличивать разнообразие кишечных бактерий при использовании различных подходов к питанию. Каждый продукт питания, особенно овощи и фрукты, по-видимому, способствует росту определенного вида бактерий из-за содержащихся в них пребиотиков; увеличение разнообразия овощей и фруктов в каждом приеме пищи может стать простым методом увеличения разнообразия микробиоты в кишечнике человека.

Пробиотики способствуют относительному преобладанию конкретных бактерий при определенных условиях. Среди изученных бактерий значимыми оказались такие виды, как Bifidobacteria, Faecalobacterium prausnitzii, а также некоторые представители рода Lactobacillus. С другой стороны, антибиотики, такие как рифаксимин, могут применяться для уменьшения количества ряда нежелательных бактерий, которые расщепляют сульфаты или белки и могут быть связаны с развитием заболевания.

СРК, наиболее частое заболевание ЖКТ, которое, как полагают, связано с пищей и, следовательно, может зависеть от состояния кишечной микробиоты, было предметом нескольких РКИ с использованием различных пробиотиков, таких как различные штаммы Lactobacillus, Bifidobacteria, Saccharomyces, и комбинированных препаратов. Несмотря на гете- рогенность СРК и невысокую вероятность достижения значимой эффективности, в РКИ было продемонстрировано улучшение состояния пациентов на фоне применения ряда пробиотиков. Наиболее значимые результаты были получены при использо- вании штамма Bifidobacterium infantis, который спсобствовал улучшению таких симптомов, как боль, вздутие живота и удовлетворенность степенью опорожнения кишечника более чем на 20% после 4–8 недель терапии. Положительное действие было также показано при применении отдельных штаммов B. animalis и L. plantarum.

АНТИБИОТИКИ И ИЗМЕНЕНИЕ СОСТАВА МИКРОБИОТЫ

Многие участники посетили интересный симпозиум «Антибиотики и изменение состава микробиоты», проходивший при поддержке компании Biocodex Pharma под председательством доктора Генри Коэ- на (Henry Cohen) (Уругвай) и доктора Кентаро Сугано (Kentaro Sugano) (Япония). Д-р К. Л. Гох (K. L. Goh) (Малайзия) описал количественные характеристики, разнообразие и роль кишечной микробиоты и отметил две сравнительные особенности: микробный геном имеет около 3 300 000 генов, а геном человека — 22 000, при этом межиндивидуальные различия составляют 80% у микроорганизмов и 0,01% у человеческих клеток!

Было показано, что нарушение состава этой чрезвычайно разнообразной кишечной микробиоты в результате приема антибиотиков ассоциировано с рядом патологических состояний. Помимо общеизвестной стимуляции инфекции, вызванной Clostridium difficile, часто развивается дисбиоз, который, в свою очередь, предрасполагает к развитию синдрома «дырявого кишечника» и активации иммунной системы.

Еще одной серьезной проблемой является развитие/передача устойчивости к антибиотикам путем горизонтального переноса генов. Нарушение состава врожденной микробиоты кишечника и появление в ней «патологических» микроорганизмов может предрасполагать к развитию различных нарушений, таких как ожирение и диабет.

Saccharomyces boulardii (Sb) продолжает играть ведущую роль в лечении антибиотик-ассоциированной диареи. Обнаруженный в 1920 году французским микробиологом Анри Буларом (Henri Boulard), этот вид продолжает доказывать свою эффективность в защите кишечника от нарушений, вызванных применением антибиотиков, и восстановлении его функций.

РАЗВИТИЕ И ВАРИАНТЫ НОРМАЛЬНОЙ КИШЕЧНОЙ МИКРОБИОТЫ

Микробиота представляет собой сложное мик- робное сообщество, созданное в индивидуально меняющихся экосистемах (например, в кишечнике человека). Поэтому ее формирование зависит от широкого спектра факторов и воздействий, о которых говорила Джорджина Холд (Georgina Hold) (Университет Южного Уэльса, Австралия). Триллионы микробов эволюционировали вместе с людьми и постоянно адаптируются к физиологии человека. Уже с момента рождения состав микробиоты варьирует в зависимости от таких факторов, как способ родоразрешения, особенности питания, географическая локализация, факторы, действующие на раннем этапе (загрязнение, ан- тибиотики), старение и генетические особенности организма-хозяина. Однако факторы окружающей среды, по-видимому, играют более важную роль в моделировании микробиоты, чем генетические особенности хозяина [1]. Ранняя микробиота является важным фактором, который определяет понимание механизма развития хронических за- болеваний, особенно у жителей городов, — бронхиальной астмы, аллергических заболеваний, экземы, воспалительных заболеваний кишечника (ВЗК), целиакии, ожирения.

Не существует одного определенного «нормального» паттерна микробиоты, поскольку ее метаболические и функциональные характеристики не зависят от вида микроорганизмов. Аналогичным образом в формировании микробиоты кишечника региональные факторы играют большую роль, чем межиндивидуальные особенности [2]. Результаты, опубликованные Cтю Мейникманом (Stijn Meijnikman) после исследования когорты HELIUS (Академический медицинский центр, Нидерланды), показали, что бактериальное разнообразие связано с этническим происхождением (вероятно, обусловливающим особенности питания и наследственные признаки). Считается, что на фоне западной диеты отмечается высокое соотношение бактероидов и превотелл, однако исследование функциональных возможностей микробиоты, как правило, приводит к противоречивым результатам. В результате термин «дисбиоз» является неточным, так как не определены понятия «здоровой», «нездоровой», «отличающейся» микробиоты.

МИКРОБИОТА И ЗАБОЛЕВАНИЯ КИШЕЧНИКА

Взаимодействие между микробиотой и организмом хозяина — двустороннее, при этом липополисахарид (ЛПС) является важным медиатором, секретируемым грамотрицательными микроорганизмами, запускающими процесс воспаления в стенке кишки, наряду с пролиферацией адипоцитов и инсулинорезистентностью, объяснил Реми Бурслен (Remy Burcelin) (Университет Поля Сабатье, Франция). Бактериальная транслокация в жировую ткань также играет важную роль в развитии метаболического синдрома. Кроме того, высокие концентрации бактериальной ДНК в адипоцитах можно рассматривать в качестве молекулярных биомаркеров сахарного диабета 2-го типа.

Синдром раздраженного кишечника (СРК) — это комплексное заболевание, при котором отмечается патофизиологическое взаимодействие микробиоты и организма хозяина, как рассказал Магнус Симрен (Magnus Simrén) (Университетская больница Сальгренска, Швеция). У некоторых пациентов с СРК отсутствует четкая картина микробиоты при сравнении со здоровыми лицами. В то же время была обнаружена связь тяжести симптомов с некоторыми специфическими паттернами [3]. У пациентов с СРК можно снизить симптоматику за счет изменения структуры микробиоты (при применении пробиотиков или невсасывающихся антибиотиков).

ВЛИЯНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ ЛЕКАРСТВЕННЫХ ПРЕПАРАТОВ НА МИКРОБИОТУ КИШЕЧНИКА

Применение лекарственных препаратов на- прямую связано с составом микробиоты кишечника, объясняет Ринз К. Веерсма (Rinse K. Weersma) (Университетский медицинский центр Гронинген, Нидерланды). Существуют три сценария: препарат воздействует на кишечную микробиоту, изменяя ее состав/функцию, микробиота метаболизирует препарат, активируя/инакти- вируя его; или микробиота оказывает косвен- ное влияние на эффективность препарата [4]. В первом случае применение ингибиторов протонной помпы приводило к увеличению количества потенциально вредоносных бактерий (Enterococcus, Streptococcus, Staphylococcus и Escherichia). На фоне применения других препаратов (метформин, слабительные, антидепрессанты и антибиотики) отмечалось значительное влияние на микробиоту кишечника. В рамках второго сценария наиболее часто изучают сульфасалазин (который активируется под действием микробиоты) и дигоксин (который инактивируется под действием определенных штаммов бактерий).

Косвенное влияние микробиоты кишечника на эффективность препаратов было продемонстрировано в отношении противоопухолевой иммунотерапии, о которой рассказал Гарри Сокол (Harry Sokol) (Больница Сент-Антуан, Франция). Эффек- тивность препаратов анти-PD-1 при иммунотерапии меланомы, немелкоклеточного рака легкого, рака почки и других опухолей напрямую меняется в результате применения антибиотиков. Кроме того, положительное действие ипилимумаба на течение меланомы непосредственно связано с наличием Faecalibacterium prausnitzii [5].

В недавнем обзоре изучалась роль микробиома пищевода при СБ и раке пищевода (3). Пищевод подвергается воздействию поступивших из полости рта микроорганизмов, а также микроорганизмов из содержимого желудка, поступившего в пищевод в результате рефлюкса. Микробиота пищевода не похожа ни на микробиоту полости рта, ни на микробиоту желудка. Первыми бактериями, обнаруженными в пищеводе, были Strectococcus viridans и Streptococcus группы D. Позднее были обнаружены шесть типов при секвенировании клона гена 16S рибосомальной ДНК широкого спектра, включая Firmicutes, Bacteroidetes, Actinobacteria, Proteobacteria, Fusobacteria и Streptococcus. СБ и дисплазия высокой степени были связаны с наибольшим количеством бактерий. У пациентов с эзофагитом и СБ количество Streptococcus уменьшилось, а количество грамотрицательных анаэробов и микроаэрофилов увеличилось.

СБ и аденокарцинома пищевода связаны с увеличением количества Escherichia coli. Другим грамотрицательным видом бактерий, обнаруженным у пациентов с раком пищевода, является Fusobacterium nucleatum. Кроме того, дисбиоз полости рта может быть связан с повышенным риском развития рака пищевода, в то время как желудочные бактерии Helicobacter pylori, по-видимому, защищают от развития рака пищевода. Дисбиоз желудка с увеличением численности бактерий Clostridiales и Erysipelotrichaceae связан с плоскоклеточной карциномой пищевода. Также грибы, например Candida albicans и C. glabrata, часто обнаруживаются во взятых из пищевода образцах у пациентов с аденокарциномой пищевода. Эпидемиологическое исследование показало дозозависимую связь между использованием пенициллина и повышенным риском развития рака пищевода. Также ингибиторы протонной помпы модифицируют микробиом желудка и пищевода.

Эти данные по микробиоте пищевода были получены у небольших, выбранных популяций пациентов с симптоматическим лечением в ходе кросс-секционных исследований. Таким образом, нельзя сделать никаких выводов о причинно-следственной связи между микробиотой пищевода и заболеваниями пищевода. Только у небольшой части пациентов с СБ развивается аденокарцинома, и необходимо проведение дальнейших исследований, чтобы определить роль дисбиоза пищевода в патогенезе рака. Одной из тем для дальнейших исследований является влияние ингибиторов протонной помпы на микробиоту пищевода и на риск возникновения заболеваний пищевода [3].

Эозинофильный эзофагит (ЭЭ) является аллергиче- ским хроническим воспалительным заболеванием, которое является наиболее распространенной причиной дисфагии у детей и молодых людей в развитых странах. ЭЭ имеет общие с другими аллергическими заболеваниями признаки воспаления, и воздействие аллергена, вероятно, играет центральную роль в патогенезе ЭЭ. Капуцилли (Capucilli) и Хилл (Hill) рассмотрели эпидемиологию, патогенез и лечение ЭЭ [4]. Микробиота пищевода может быть вовлечена в патогенез ЭЭ. Пищевод колонизируется сотнями видов бактерий, наиболее распространенными из которых являются представители типа бактерий Firmicutes и Bacteroidetes [4]. У пациентов с ЭЭ в активной стадии количество бактерий рода Streptococcus и Atopobium уменьшается, тогда как количество Neisseria и Corynebacterium увеличивается. Другое исследование показало, что общее количество бактерий пищевода и представителей рода Haemophilus особенно увеличилось при ЭЭ. Ингибиторы протонной помпы, которые используются при лечении ЭЭ, вызывают увеличение количества бактерий типа Proteobacteria. Бактериальная обсемененность пи- щевода увеличивается у пациентов с ЭЭ независимо от лечения или степени тяжести эозинофильной инфильтрации слизистой оболочки пищевода. Как и при других аллергических и аутоиммунных заболеваниях, повышенный риск развития ЭЭ связывают с лечением антибиотиками и родоразрешением путем кесарева сечения [4].

Профессор Фридман (Friedman) изучил такое програм- мирование развития [1]. Ожирение, диабет и диета «западного типа» матери оказывают влияние на стволовые клетки младенца, иммунную систему и микробиоту кишечника. Кишечник новорожденного сначала колонизируется аэробами и факультативными анаэробами, которые заменяются облигатными анаэробами. Это модифицирует сигналы врожденной иммунной системы, иммунный ответ Т-хелперов и толерантность к эндотоксинам. Ожирение матери может нарушить нормальную микробную колонизацию и повысить риск иммунологических и метаболических заболеваний в более позднем возрасте. Лечение антибиотиками во время беременности повышает риск детского ожирения. У детей, рожденных от матерей с ожирением, в кишечной микробиоте меньше численность двух семейств фекальных протеобактерий. Кроме того, материнская диета с высоким содержанием жиров приводит к уменьшению численности основных бактерий и снижению бактериального разнообразия фекальной микробиоты у младенца.

Диета отца также может оказать влияние на состояние здоровья следующих поколений. Чжан (Zhang) с соавторами изучили влияние нездорового питания на животной модели [2]. В их исследовании самцы крыс в двух последовательных поколениях (F0 и F1) получали питание с высоким содержанием жиров, сахарозы и соли. У контрольной группы диета соответствовала норме. Отмечена связь между диетой с высоким содержанием жиров, сахарозы и соли и повышенным уровнем аспартатаминотрансферазы в следующем поколении (F2). Также прослеживалась связь нездорового питания и высокой массой тела. У самок крыс поколения F2 индекс разнообразия Шеннона относительно микробиоты кишечника показал значительно более высокое разнообразие. Изменения в численности родов бактерий были связаны с нарушениями функции печени. Нездоровое питание в поколениях F0 и F1 было связано с повышением уровня холестерина и липопротеинов в сыворотке крови у самцов крыс поколения F2.