Более половины населения проживает в городах, ожидается, что к 2050 году горожанами станут две трети всех людей Земли. Массовая урбанизация приводит к изменению образа жизни сразу в нескольких сферах: питание, архитектура жилья — используется больше промышленных и меньше природных материалов, — уменьшается контакт человека с внешней средой, животными или паразитами ... Одновременно растет распространенность метаболическихи аутоиммунных заболеваний, а разнообразие микробиоты человека сокращается. Связаны ли эти события между собой?

От деревни в джунглях к большому городу

Основываясь на этой гипотезе, группа американских ученых пыталась измерить влияние урбанизации на разнообразие микроорганизмов (главным образом, дрожжевых грибков и бактерий) в домах и у живущих в них людей. Исследование проводили в Бразилии в локациях с четырьмя различными уровнями урбанизации, варьирующимися от самого низкого до самого высокого: Чечерта, деревня посреди джунглей; Пуэрто Альмендра, сельское поселение; Икитос, город; и Манаус, мегаполис. Анализ химических веществ и микроорганизмов, обнаруженных на стенах домов, на полах, кроватях, столах, а также анализ микробиоты (кожи, полости носа, рта, кишечника) владельцев и их домашних животных позволил исследователям выявить существенные отличия между микробными профилями в разных регионах.

Высокое разнообразие профилей микроорганизмов

В городах в жилых помещениях выше содержание химических веществ, являющихся компонентами лекарственных препаратов, моющих средств и гелей для душа, что является следствием привычного образа жизни городских жителей. В домах также выше количество дрожжевых грибков, что, вероятно, обусловлено благоприятными условиями для их развития (отопление, меньше естественного света, более высокие уровни CO₂) и их более низкой чувствительностью к противомикробным средствам. Здесь больше бактерий кожного происхождения и меньше микроорганизмов из окружающей среды. Урбанизация, а также повышение уровня жизни приводят к уменьшению разнообразия микроорганизмов. По мнению исследователей, эти результаты помогают лучше понять функциональные связи между образом жизни, микробиотой и здоровьем. Можно сделать вывод, что и наша микробиота, и наши дома выиграют от более тесного контакта с микробами из внешней среды и от использования материалов природного происхождения.

Целью этого финского исследования «случай-контроль» являлась оценка влияния применения антибиотиков на риск развития болезни Паркинсона (БП). Хотя известно, что у пациентов с БП наблюдаются изменения кишечной микробиоты и что прием антибиотиков может повлиять на состав микробиоты, потенциальная связь между применением антибиотиков и риском развития БП никогда не изучалась.

Исследование «случай - контроль»

Группа исследователей выявила всех пациентов с диагнозом Болезнь Паркинсона в Финляндии в период между 1998 и 2014 гг (13 976 человек) и сравнила у них последствия от применения пероральных антибиотиков в период между 1993 и 2014 гг с последствиями от применения антибиотиков у 40 697 человек контрольной группы. Исследование позволило установить корреляции между использованием антибиотиков и риском развития БП, причем самая сильная связь наблюдалась в отношении макролидов и линкозамидов. Эти антибиотики выводятся с желчью, следовательно, их концентрация в кишечном содержимом высокая, что приводит к выраженным и длительным изменениям микробиоты: у пациентов, которые получали пять таких антибиотиков, риск развития БП в течение 10-15 лет увеличивался на 42%; обычно наблюдалась задержка между появлением периферических поражений и первыми двигательными нарушениями. Однако, по мнению авторов, эта корреляция остается открытой для обсуждения, поскольку она не соответствовала процедуре Бенджамини-Хохберга для контроля частоты ложноположительных случаев (доля ложных отклонений гипотезы или FDR).

Сильная корреляция с применением некоторых антибиотиков

С другой стороны, даже после коррекции на FDR, применение от одного до четырех антибиотиков с антианаэробной активностью ассоциировалось с повышенным риском развития БП на 14-15% в течение 10-15 лет. Основываясь на полученных ранее результатах, этот период времени может соответствовать изменению микробиоты, которое сопровождается каскадом физиологических процессов, приводящих к появлению первых периферических поражений и развитию через несколько лет заболевания. Сходным образом, применение тетрациклинов (10–15 лет назад) или сульфаниламидов и триметоприма (1–5 лет назад) в высокой степени коррелировало с развитием БП. И наконец, при использовании противогрибковых препаратов также наблюдалось увеличение риска развития БП (до 26%) (в случае применения двух препаратов за последние 1-5 лет). Следовательно, взаимосвязь между применением антибиотиков и риском развития БП может быть различной в зависимости от класса антибиотиков и является более выраженной у препаратов с антианаэробной активностью. Кроме того, установлена положительная корреляция между применением антибиотиков широкого спектра действия и риском развития БП.

Влияние изменения микробиоты?

По мнению авторов, поскольку кишечная микробиота преимущественно состоит из анаэробных бактерий, антибиотики с антианаэробной активностью и антибиотики широкого спектра действия могут оказывать выраженное влияние на популяцию микроорганизмов. Это подтверждает все еще предварительную гипотезу того, что изменение микробиоты антибиотиками может объяснить связь между применением антибиотиков и риском развития БП.

Трансплантация фекальной микробиоты (ТФМ) в настоящее время является признанным методом лечения рецидивирующей инфекции Clostridium difficile (CDI), который, однако, широко не распространен. Это может быть связано с отсутствием специализированных центров, трудностями в привлечении доноров или сложностью процедур. Снижение административной нагрузки на стационары за счет создания банков фекалий может способствовать широкому распространению этой методики. Однако их нормативные правила, организация и структура слишком разнообразны, чтобы можно было предоставить всем единые гарантии.

Около 30 экспертов собрались, чтобы выработать единое определение банка фекалий и подготовить Руководство по надлежащей практике. Изучив научную литературу, они достигли консенсуса по 6 темам: 1) общие принципы ТФМ и банка офекалий; 2) отбор и скрининг доноров; 3) сбор, подготовка и хранение образцов кала; 4) услуги и клиенты; 5) регистрация данных, мониторинг результатов и этические вопросы; 6) обновление данных по клиническому применению ТФМ.

Институт микробиоты Biocodex занимается обучением специалистов в области микробиоты человека и не дает никаких медицинских рекомендаций.

Мы рекомендуем вам проконсультироваться с врачом, чтобы ответить на ваши вопросы и пожелания.

Фибромиалгия (ФМ) является одной из самых частых форм хронического генерализованного болевого синдрома, распространенность которого во взрослой популяции составляет примерно 2–4%. Для ФМ характерны боль, усталость, проблемы со сном и когнитивные нарушения. Объективного диагностического критерия помимо этих симптомов не существует, при этом ФМ вызывает значительное снижение качества жизни таких пациентов. Новые знания о взаимодействии между микробиотой (микрофлорой) кишечника и центральной нервной системой, также известном как «ось кишечник – мозг», указывают на возможное изменение обработки и восприятия болевых сигналов. Для более подробного изучения патофизиологии ФМ было проведено сравнение микрофлоры кишечника 77 канадских женщин с ФМ (средний возраст 46 лет; диагноз установлен в среднем 12 лет назад) и 79 контрольных здоровых лиц (11 родственников первой степени родства, 20 членов семьи пациенток и 48 лиц, не состоящих в родстве с пациентками первой группы) на основе анализов 16S рРНК и полногеномных анализов

Виды, ассоциированные с тяжестью ФМ

Между пациентками с ФМ и здоровыми лицами не выявлено различий в разнообразии и общей структуре микрофлоры. Однако при более тщательном изучении отмечена ассоциация между избыточным присутствием нескольких видов бактерий и тяжестью симптомов, связанных с ФМ, включая интенсивность и локализацию боли, усталость, нарушения сна и когнитивные симптомы.

Отличительные особенности

Фекальная микробиота пациенток также имела специфичную сигнатуру по сравнению со здоровыми контрольными лицами. В частности, выявлено 19 видов бактерий, отдельные из которых были относительно менее многочисленными, а другие, напротив, присутствовали в бóльших количествах. Некоторые из этих видов участвуют в метаболизме двух короткоцепочечных жирных кислот: бутирата и пропионата. У пациентов с ФМ концентрация этих жирных кислот в сыворотке изменена, в частности у них отмечаются более высокие уровни бутирата и более низкие уровни пропионата. Возможно, эти жирные кислоты вовлечены в механизм, обусловливающий связь между дисбактериозом и характерными симптомами заболевания. Наконец, некоторые виды бактерий, выявленные у пациентов с ФМ, выявляются и при других дисфункциональных синдромах: синдроме раздраженного кишечника, синдроме хронической усталости, интерстициальном цистите, в то время как другие, по всей видимости, являются специфичными для ФМ.

Алгоритм выявления?

Помимо получения сведений, позволяющих лучше понять фибромиалгию даже разработать потенциальное терапевтическое воздействие, исследователи также проложили путь к возможному созданию диагностического теста для пациентов с ФМ. Представляется, что алгоритм машинного обучения (sidenote: машинного обучения Метод автоматического обучения, при котором искусственный интеллект решает задачу на основе собранных метагеномных и метаболомных данных, в данном случае идентификации различающихся видов бактерий. Wazid M, Das AK, Chamola V, et al. Uniting cyber security and machine learning: Advantages, challenges and future research. ICT Express, 2022; 8(3), 313-321. ) способен только на основании состава микробиоты отличать пациентов с ФМ от контрольных лиц с точностью 87,8%.

Алкогольный гепатит является наиболее тяжелой формой алкогольной болезни печени и ассоциируется с уровнем смертности 20–40 % в течение 1–6 месяцев. Хотя известно, что микробиота кишечникаможет способствовать прогрессированию вызванной этанолом болезни печени у мышей, микробиологические факторы, ответственные за этот процесс, остаются малоизученными. Отсюда и интерес к результатам, опубликованным в журнале Nature, о роли микробиоты в передаче и прогрессировании данного заболевания.

E. faecalis вырабатывает цитолизин

Согласно исследованию, пациенты с алкогольным гепатитом обладают специфическим составом фекальной микробиоты, а именно повышенным в 2700 раз содержанием Enterococcus faecalis, бактерии, обнаруживаемой в кале 80 % таких пациентов. Однако определенные «цитолитические» типы этих бактерий вырабатывают эндотоксин под названием «цитолизин», который противодействует эукариотическим клеткам и грамположительным бактериям. Наличие бактерий E. faecalis с цитолитической активностью представляется связанным с тяжестью течения алкогольной болезни печени и смертностью пациентов.

От цитолизина к очаговым поражениям печени

Откорм мышей, которым был назначен рацион, обеспечивающий высокое потребление этанола (или контрольный изокалорийный рацион без этанола) с цитолитическими или нецитолитическими штаммами E. Faecalis, подтвердил, что цитолитические E. faecalis в большей степени вызывали очаговые поражения печени, жировую дистрофию, воспаления и приводили к более быстрой смерти. Данная бактерия также обнаруживалась у всех мышей, которым было назначено потребление спирта, но не в печени мышей из контрольной группы, что предполагает необходимость присутствия этанола для перемещения E. faecalis из кишечника в печень.

Защитный бактериофаг

Далее исследователи изучили терапевтический эффект бактериофагов, целенаправленно воздействующих на цитолитические E. faecalis у мышей, откорм которых содержал E. faecalis, ответственные за жировую дистрофию печени. Бактериофаги снизили уровень цитолизина в печени грызунов и способствовали регрессу вызванных этанолом очаговых поражений печени. Затем исследователи изучили мышей, колонизированных бактериями из кала пациентов с алкогольным гепатитом. Введение бактериофагов подавило возникновение очаговых поражений, жировой дистрофии печени и привело к уменьшению содержания бактерий Enterococcus.

Терапия будущего?

Эти результаты не только обнаружили связь цитолитических бактерий E. faecalis с тяжестью алкогольного гепатита и уровнем смертности при нем, они также показали, что бактериофаги могут целенаправленно воздействовать на бактерии и, таким образом, составить альтернативу антибиотикам. Тем не менее, необходимы дальнейшие клинические исследования для доказательства валидности цитолизина в качестве биомаркера у испытуемых в исследованиях с участием людей и подтверждения способности бактериофагов обеспечить безопасный и эффективный способ терапии.

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.