Инфекции мочевыводящих путей ежегодно ухудшают жизнь 150 миллионам людей по всему миру и вызваны в основном Escherichia coli. Микробиота кишечника служит резервуаром для таких уропатогенных микроорганизмов из семейства энтеробактерий: при выведении с калом они колонизируют периуретральную область и попадают в мочевыводящие пути. Несмотря на противоречивые результаты в отношении эффективности клюквы, рекомендуется потреблять ее для профилактики рецидивов. Эти ягоды, по-видимому, истощают резервуар энтеробактерий, ответственных за инфекции мочевыделительной системы, выступая в качестве пребиотика или противомикробного вещества в отношении микробиоты кишечника.

Клюква: в чистом виде или в виде экстракта

Чтобы определить, какие компоненты вызывают такое воздействие, группа американских исследователей проанализировала влияние 44 активных ингредиентов, обнаруженных в клюкве, на бактериальный профиль микробиоты кишечника человека. С этой целью исследователи использовали симулятор, воспроизводящий микробиоту человека, созданный с использованием образцов кала с повышенным или пониженным содержанием энтеробактерий. Затем они ежедневно добавляли либо клюквенный гранулят, либо экстракты с добавлением полифенолов или без них. Согласно результатам нескольких лабораторных исследований антимикробные или антиадгезивные свойства полифенолов могли объяснять эффективность клюквы в профилактике инфекций мочевыводящих путей.

Наиболее активным компонентом оказался салицилат

Через 5 дней исследователи обнаружили в микробиоте кишечника рост числа положительных бактерий, а также снижение количества энтеробактерий во всех образцах. Наиболее примечательные изменения наблюдались с клюквенным гранулятом, что предполагает совместное действие всех компонентов — полифенолов и прочих веществ — по изменению микробиоты. Однако наиболее важным компонентом оказался салицилат. Единственный оставшийся вопрос — является ли это следствием его антимикробного или пребиотического воздействия на энтеробактерии, ответственные за инфекции мочевыводящих путей?

Трансплантация фекальной микробиоты: чудодейственное средство?

Вокруг трансплантации фекальной микробиоты (ТФМ) возник настоящий ажиотаж, и его следует немного приглушить: ожидания некоторых пациентов от преимуществ ТФМ в их конкретном случае оторваны от реальности. Каждую неделю я получаю десятки писем обо всем и вся. Тем не менее ТФМ – не волшебная пилюля! На данный момент ТФМ показана для лечения единственного заболевания: рецидивирующей инфекции C. difficile. Для всех остальных заболеваний это лишь возможное направление

Почему C. difficile так хорошо реагирует на трансплантацию фекальной микробиоты?

Эта инфекция связана практически исключительно с нарушением состава микробиоты кишечника, в то время как роль кишечной микробиоты в развитии других заболеваний, хотя и предполагается, но является лишь одним из нескольких факторов, значимость которого, вероятно, существенно изменяется в зависимости от болезни. Например, так обстоит дело в случае с язвенным колитом, по которому у нас имеются наиболее весомые данные: клинические исследования демонстрируют от 20 до 30 % ремиссии в течение 8–12 недель; это неплохой результат, но он очень далек от полученного для инфекций C. difficile (около 90 %). Это явно указывает на то, что влияние оказывают и другие факторы (иммунные, генетические...).

Есть ли препятствия к развитию клинических исследований, посвященных ТФМ?

Изучение ТФМ все еще находится на очень ранней стадии, так как оно началось менее 10 лет назад; именно поэтому нам не стоит торопиться, чтобы дать верную оценку этому методу. Во Франции обработка фекалий регулируется важными нормативными актами, а отбор доноров строго регламентируется. В итоге клинические исследования дороги и требуют сложного материально-технического обеспечения. Кроме того, поскольку в больницах нет автоматического выделения бюджета на ТФМ, мобилизация профессионалов области здравоохранения отличается от одной больницы к другой, таким образом лишая исследователей специальной структуры, на которую можно было бы опереться. Настало время органам государственной власти лучше понятьэту проблему и инвестировать в оснащение больниц для развития исследований в этом направлении. Мы в Assistance Publique-Hôpitaux de Paris (Парижская система государственных больниц) надеемся вскоре увидеть появление структурированного подхода к ТФМ в системе здравоохранения.

У пациентов с печеночной энцефалопатией наблюдался дисбиоз кишечника, который характеризуется пониженным содержанием полезных, продуцирующих короткоцепочечные жирные кислоты бактерий и повышенным количеством вредных бактерий, ассоциированных с когнитивными расстройствами. На основании этих наблюдений ученые решили рассмотреть трансплантацию фекальной микробиоты в качестве терапевтической альтернативы антибиотикам¹⁶.

Уникальный донор

Первое исследование, посвященное этому назначению, проводилось на маленькой когорте из 20 мужчин, больных циррозом, которые подвергались либо стандартной терапии, либо ТФМ в сочетании с предварительным лечением ан- тибиотиками для подготовки пищеварительного тракта реципиента. Источником фекальной микробиоты был единствен- ный донор, выбранный программными средствами на базе искусственного интеллекта по причине обильного присутствия в его/ее микробной флоре именно тех бактерий, которых не хватало у данных пациентов.

Перспективный подход

Ни у одного из реципиентов не было зафиксировано дополнительного эпи- зода энцефалопатии, в то время как у 5 из 10 пациентов контрольной группы произошел рецидив. У первых также отмечалось небольшое увеличение числа лактобактерий и бифидобактерий, в то время как у последних никаких изменений зафиксировано не было. Наконец, только ТФМ приводила к улучшению когнитивных функций, что побудило ученых выступать в поддержку дальнейших исследований.

У животных такие физические признаки, как «ожирение» и «худоба», могут передаваться путем трансплантации фекальной микробиоты с явно установленной причинной связью. В случае с людьми ситуация сложнее, и все же наличие дисбиоза, связанного с нарушениями обмена веществ, у людей с ожирением или артериальной гипертензией привело исследователей к выводу, что ТФМ может стать перспективным направлением терапии. В настоящий момент ведутся работы по оценке влияния изменения состава микробиоты кишечника у пациентов с метаболическим синдромом^17,14.

Неоднозначные преимущества

На пациентах с ожирением с метаболическим синдромом было проведено несколько клинических исследований. Первое проводилось на небольшой группе людей и продемонстрировало, что трансплантация фекальной микробиоты от худых пациентов улучшала метаболический профиль реципиентов. Во втором принимало участие большее число пациентов, и полученные результаты были более неоднозначными. Улучшение метаболического профиля после ТФМ произошло только у нескольких участников, а именно у тех, микробиота кишечника которых изначально не отличалась разнообразием. Таким образом, ответ на трансплантацию, по-видимому, зависит от изначального состава микробиоты кишечника пациента. Тем не менее положительные результаты не выдержали проверку временем... как и изменение кишечной микробиоты, которая быстро вернулась к своему изначальному составу.

Сложные взаимосвязи

В целом эти результаты подчеркивают сложность взаимосвязей между микробиотой кишечника и метаболическими функциями. По мнению некоторых ученых¹³, метаболический и микробный ответы на ТФМ могут быть основаны на взаимодействии микробиоты донора и реципиента. На данный момент в процессе несколько исследований, призванных оценить возможности данной методики по снижению выраженности нарушений обмена веществ, а также некоторых показателей, связанных с ожирением. С нетерпением ожидаемые результаты должны будут открыть путь к новым стратегическим подходам в лечении метаболического синдрома.

Микробиота пациентов с синдромом раздраженного кишечника менее разнообразна и более насыщена энтеробактериями, при этом бедна бифидобактериями и лактобактериями. Функциональные нарушения со стороны желудочно-кишечного тракта характеризуются сниженной выработкой бутирата и повышенной выработкой уксусной и пропионовой кислот; все три вещества связаны со вздутием живота. Другими симптомами данных заболеваний являются боли в животе, диарея и запор. В США доля населения, страдающего от них, оценивается в 20%¹⁴.

Спорный эффект

Синдром раздраженного кишечника является единственным, помимо язвенного колита, желудочно-кишечным расстройством, лечение которого трансплантацией фекальной микробиоты было изучено в рамках клинических исследований¹⁴. Одно из них продемонстрировало снижение дискомфорта кишечника, болей в животе и метеоризма у реципиентов трансплантатов. Тем не менее результаты отличались в зависимости от изначального состава микробиоты кишечника: лучше всего на трансплантацию фекальной микробиоты отвечали пациенты с изначально высоким содержанием стрептококков, также у них наблюдалось более существенное повышение биоразнообразия. Другие исследования подтверждают повышение разнообразия и обильности микробиоты после введения капсул с фекальным материалом; тем не менее более существенное облегчение симптомов пациенты отмечали, приняв... плацебо! Хотя данные результаты и не дискредитируют эффективность ТФМ у людей с функциональными нарушениями со стороны желудочно-кишечного тракта, необходимо подробное исследование микробиоты до и после трансплантации, считают ученые.

Что насчет запора?

Запор потенциально связан с дисбиозом кишечника, и ему посвящено несколько работ, исследующих пользу ТФМ в ле- чении данного нарушения кишечного транзита¹³. В исследовании, проведенном примерно на 60 взрослых, страдающих от задержки транзита кишечного содержимого, сравнивался эффект стандартного лечения и 6 курсов ТФМ, причем последние продемонстрировали существенное облегчение симптомов, улучшение кишечного транзита и в более общем смысле качества жизни¹⁵. Эти обнадеживающие результаты все еще требуют подтверждения: на данный момент в процессе находятся исследования по специфическим штаммам, лактобациллам и бифидобактериям¹³.

ХВЗК протекают в виде воспалительных обострений разной длительности и частоты в зависимости от особенностей организма пациента, и перемежаются периодами ремиссии. Они вызывают острую боль в животе, тяжелую диарею (от 5 до 10 опорожнений кишечника в день), ассоциированную с кровью и гноем при язвенном колите (ЯК); при тяжелых формах могут наблюдаться другие симптомы и осложнения, такие как повышение температуры, тахикардия, тошнота и рвота, потеря веса и обезвоживание. ХВЗК также провоцируют внекишечные симптомы, в особенности боли в суставах, поражения кожи и слизистых (изъязвление кожи, язвы полости рта, глоссит, т. е. воспаление языка...), а также заболевания печени и глаз¹³.

Дисбаланс микробиоты

Анализ микробиоты кишечника у пациентов с ЯК выявил пониженное разнообразие микробных видов¹⁴, в особенности сниженное содержание бактерий, относящихся к типам Firmicutes и Bacteroidetes. Но в первую очередь с данными ХВЗК ассо- циируется пониженное содержание Faecalibacterium prausnitzii и переизбыток Proteobacteria и Actinobacteria. Этот дисбаланс вызывает уменьшение продукции короткоцепочечных жирных кислот — полезных соединений, которые являются питательными веществами для клеток кишечника и играют важную роль в регуляции иммунной системы. Поэтому для лечения данного заболевания рассматривалось использование трансплантации фекальной микробиоты (ТФМ).

Умеренные преимущества в лечении ЯК

Три из четырех опубликованных клинических испытаний по ЯК демонстрируют преимущества этого подхода. В целом преимущества были значительно более умеренными, чем при лечении колита, вызванного C. difficile, и зависели от донора — вот почему отбор донора так важен. И некоторые полученные результаты ставят новые вопросы: эффективны только определенные микроорганизмы? И если так, то какие именно? Должен ли пациент сначала получать клизму или терапию антибиотиками? Какой способ введения предпочтительнее? Является ли восстановление кишечной микробиоты долгосрочным, или необходимы повторные трансплантации? На эти вопросы необходимо ответить, прежде чем всерьез рассматривать трансплантацию фекальной микробиоты в качестве альтернативы лечению язвенного колита.

До 1990-х вызванный бактериями C. difficile колит был сравнительно редкой инфекцией, которая не считалась опасной для здоровья: для избавления от нее было достаточно лечения антибиотиками. Но за 20 лет заболеваемость им выросла более чем вдвое, в то время как показатель эффективности антибиотикотерапии упал до 20–30%^{8, 9}. Устойчивость бактерий к антибиотикам повышается. Только в начале 2000-х после секвенирования генома C. difficile был выявлен особо вирулентный штамм. Он обладает устойчивостью к антибиотикам и способен продуцировать в 10 раз большее количество токсина, чем обычно выделяет эта бактерия.

Опасайтесь рецидива при повторных курсах антибиотикотерапии!

Инфекция обычно возникает после разрушения кишечной микробиоты при повторных курсах антибиотикотерапии. C. difficile, присутствующая в кишечнике в виде покоящихся спор, размножается и изменяется для производства токсинов, вызывающих воспаление и диарею. Парадоксально, что эта инфекция лечится антибиотиками, которые все больше усугубляют нарушение кишечной микробиоты с каждым дополнительным курсом лечения³, таким образом приводя к показателю рецидивов в 35%².

В лечении повторных случаев заболевания предпочтение должно отдаваться ТФМ перед антибиотиками.

В 1958 году хирург Бен Эйсман опубликовал данные о 4 случаях псевдомембранозного колита, который был вылечен при помощи ТФМ, и пробудил интерес к этому методу. В нескольких статях была описана его эффективность в лечении рецидивирующей формы данного заболевания. Но настоящий поворотный момент настал в 2013 оду, когда были опубликованы данные первого клинического исследования на людях. Исследование было спроектировано на основе надежной методологии и продемонстрировало терапевтическое преимущество ТФМ перед терапией антибиотиками в лечении рецидивирующей и лекарственно-устойчивой форм инфекций C. difficile.

Является ли фекальная микробиота лекарственным препаратом?

Смотря в какой стране. Во Франции и США фекальную микробиоту относят к лекарственным препаратам. В Велико- британии, Дании и Нидерландах — нет. Французское национальное медицинское агентство (ANSM) в марте 2014 года опубликовало, а в 2016 году обновило нормативный документ о ТФМ, в котором описана эта процедура, в особенности процесс отбора доноров.

Специальная процедура

Во Франции за подготовку ТФМ отвечает внутренняя аптека при медицинском учреждении³. Собранные образцы кала разводят, перемешивают, фильтруют, а затем заполняют ими шприцы перед введением. Они также могут подвергаться заморозке, что дает возможность создавать банки с образцами кала, доступные в любой момент⁵. Во Французском Национальном Медицинском Агентстве добавляют, что «заморозка также может позволить снизить риск передачи воз- будителей инфекции и пропустить прескрининговый этап (скрининг затем можно проводить на самом трансплантате)».

Кишечная микробиота (или кишечная микрофлора) является самостоятельным органом, образованным миллиардом микроорганизмов (бактериями, грибами, вирусами...), непрерывно взаимодействующих друг с другом, а также с организмом, который они населяют (хозяином). В кишечнике между микроорганизмами существует жесткая конкуренция за доступное пространство и пищу, но они также работают в тесном взаимодействии для переваривания крупных молекул. Лечение инфекции Clostridium difficile при помощи ТФМ основано на четырех механизмах действия³.

Проникая в желудочно-кишечный тракт и собираясь атаковать клетки кишечника, вирус не оказывается в одиночестве: там уже есть миллиарды бактерий из микробиоты, и они могут изменить его патогенный потенциал. Ученые пришли к такому выводы случайно, работая с мышами Rag1-KO, моделями иммунодефицитных мышей с хронической ротавирусной (РВ) инфекцией.

Микробиота как барьер для ротавируса

Исследователи стали невольными наблюдателями рождения ряда мышей, устойчивых к ротавирусу, которых они назвали мыши GSU¹. Затем они попытались выяснить происхождение этого резистентного фенотипа. Когда мышей Rag1-KO стали кормить фекалиями мышей GSU, они стали проявлять устойчивость к ротавирусу, таким образом подтверждая роль микробиоты мышей GSU.

Участие сегментированных филаментных бактерий

Серия отделяющих воздействий (нагрев, фильтрование, несколько антимикробных средств), дополненных анализом микробиома мышей GSU показала присутствие вида Candidatus arthromitus, который является сегментированной филаментной бектерией² (СФБ). Присутствие этого вида было подтверждено путем электронной микроскопии на уровне подвздошной кишки. В лабораторных условиях штамм СФБ обладал такой же способностью уменьшать заражение эпителиальных клеток ротавирусом, что и фекалии мышей GSU. В естественных условиях и при изоляции от микробиоты он также обеспечивал (сам по себе) защиту от ротавируса для безмикробных мышей с ослабленным иммунитетом и снижал частоту возникновения диареи у новорожденных мышей без иммунодефицита, таким образом подтверждая свое защитное действие.

Новый неиммунный механизм

В противоположность изначальной гипотезе исследователей известных иммунных механизмов, опосредующих устойчивость к ротавирусу, задействовано не было (ни ИЛ-22/ИЛ-17, ни интерферона λ). Могло иметься сочетание нескольких неиммунных путей: СФБ могли разрушать поверхностное соединение ротавируса и препятствовать его взаимодействию с эпителием. Однако представляется, что основной механизм находится на стороне организма-носителя: обновление ворсинок эпителиальных клеток могло ускоряться под влиянием СФБ, вызывая таким образом быстрое удаление клеток, потенциально зараженных ротавирусом. Таким образом, микробиота может стать ключевым пулом для разработки новых стратегий борьбы с вирусными инфекциями.

^{1. GSU означает Государственный университет штата Джорджия, где родились эти мыши.}

^{2. Бактерии из семейства Clostridiales, которые колонизируют кишечник многих видов.}