Особенности кишечной микробиоты у пациентов с воспалительными заболеваниями кишечника

В настоящее время воспалительные заболевания кишечника (ВЗК) занимают лидирующие позиции в структуре заболеваний желудочно-кишечного тракта (ЖКТ). ВЗК являются прогрессирующими хроническими заболеваниями с аутоиммунным типом воспаления, основными из них являются язвенный колит (ЯК), болезнь Крона. Длительность и степень тяжести воспалительного процесса приводят к высокому риску развития осложнений, в том числе колоректального рака. Именно бактериальный состав толстой кишки способен изменяться под воздействием различных факторов, что является эффективным средством для поддержания противовоспалительного состояния. В настоящее время известно, что при ВЗК наблюдается повышение уровня провоспалительных цитокинов: фактора некроза опухоли α (ФНО- α ) и различных интерлейкинов (ИЛ) [1]. При ЯК в развитии хронического воспаления участвуют клетки Th2 и Th17, продуцирующие различные цитокины. Основную роль во взаимодействии с микробиотой кишечника может играть ИЛ-33. Сигнальная ось ИЛ-33/ ST2 вовлекается в патогенез ВЗК через индукцию ИЛ-4. Данный механизм способен определять тяжесть аутоиммунного воспаления в активной фазе заболевания, когда уже происходит образование язвенных дефектов в слизистой оболочке кишечника. Количественное и качественное изменение родового и видового составов кишечной микробиоты может определять признаки патологического воспаления на латентной стадии [2, 3]. Изучение представителей кишечной микробиоты может привести к обнаружению новых диагностических признаков, влияющих на эффективность лекарственной терапии, а также исход заболевания.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Изучение родо-видового состава микробиоты кишечника у пациентов с ВЗК.

ПАЦИЕНТЫ И МЕТОДЫ

Было выполнено секвенирование 16S рРНК микробиоты кишечника у 15 пациентов с подтвержденным (по результатам колоноскопии с прицельной биопсией) язвенным колитом и 20 здоровых лиц, которые являлись контрольной группой. Критерием включения в основную группу являлся первично установленный на амбулаторном этапе диагноз ЯК. Критерием исключения являлось проведение в течение последних трех месяцев терапии антибактериальными и гормональными препаратами. Пациенты получали симптоматическую терапию, которая включала в себя прием спазмолитических (мебеверин/дротаверин) и про-тиводиарейных (смектит диоктаэдрический/лопер-амид) препаратов. Все пациенты осуществляли сбор биоматериала (кал) в стерильный контейнер объемом 5 мл, после чего он был подвержен заморозке до проведения секвенирования 16S рРНК. Замораживание кала при подготовке к секвенированию проводилось при температуре –80 °C в лабораторных условиях. Тяжесть атаки определялась согласно индексу Мейо. Сформированные группы были сопоставимы по полу и возрасту. У всех исследуемых был проведен анализ показателей общего анализа крови (ОАК: показатели лейкоцитарной формулы, скорость оседания эритроцитов (СОЭ)), С-реактивного белка (СРБ). Анализ полученных данных проводился с использованием программ Microsoft Excel, Statistica. Количественные данные были описаны с помощью медианы (Me), значений нижнего и верхнего квартилей (Q1-Q3). Сравнение двух групп по количественному признаку, распределение которого отличалось от нормального, проводилось с помощью U-критерия Манна-Уитни. Различия в значении показателя между признаками считали значимыми при p<0,05.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Среди пациентов с ВЗК индекс Мейо был равен 2 баллам (легкая степень тяжести) у 45% (пациенты с ЯК), 4 баллам (средняя степень тяжести) у 33%, 6 баллам (тяжелая степень) у 22%. Среди исследуемых лабораторных показателей у пациентов с ВЗК было отмечено значительное увеличение СОЭ, лейкоцитов, нейтрофилов по сравнению с группой контроля (табл. 1).

В результате секвенирования кишечной микробиоты было выявлено отсутствие или крайне низкое значение показателей нормобиоты у пациентов с ВЗК (табл. 2).

Таблица 1

Показатели	Статистические показатели	Значения
Контрольная группа
Лейкоциты, (×109/л)	Ме	3,8
	Q1 - Q3	3,1-4,9
Нейтрофилы палочкоядерные, (%)	Ме	5
	Q1 - Q3	1-8
Нейтрофилы сегментоядерные, (%)	Ме	56
	Q1 - Q3	48-70
СОЭ, мм/ч	Ме	7
	Q1 - Q3	1-12
Пациенты с ВЗК (ЯК)
Лейкоциты, (×109/л)	Ме	6,1
	Q1 - Q3	2,3-26,5
Нейтрофилы палочкоядерные, (%)	Ме	20
	Q1 - Q3	12-36
Нейтрофилы сегментоядерные, (%)	Ме	68
	Q1 - Q3	56-90
СОЭ, мм/ч	Ме	10
	Q1 - Q3	1-54

Результаты лабораторной диагностики

Отмечалось увеличение показателей патогенного кластера, что также может настораживать в отношении воспалительных процессов и риска развития колоректального рака (табл. 3).

При оценке кластера сульфатредуцирую-щих бактерий отмечалось значительное увеличение доли бактерий родов Desulfovibrio и Methanobrevibacter — 2,9% и 6,1%, соответственно (рис. 1).

Были выявлены прямые, статистически значимые корреляционные связи между показателями Desulfovibrio , Methanobrevibacter и уровнем СРБ (p=0,012, p=0,044, соответственно), а также между Fusobacterium и уровнем СОЭ (p=0,017).

Таблица 2

Показатели нормальной микробиоты кишечника у пациентов с ВЗК

Состав бактерий, %	Статистические показатели	Значения
Контрольная группа
Lactobacterium (0,02%-0,1%)	Ме	0,02
	Q1 - Q3	0-0,3
Bifidobacterium (0,1%-1%)	Ме	0,5
	Q1 - Q3	0,2-3,1
Faecalibacterium (5%-9%)	Ме	6,3
	Q1 - Q3	4,8-9,1
Bacteroides (9%-19%)	Ме	9,5
	Q1 - Q3	7-15,7
Пациенты с ВЗК (ЯК)
Lactobacterium (0,02%-0,1%)	Ме	0,01
	Q1 - Q3	0-0,02
Bifidobacterium (0,1%-1%)	Ме	0,01
	Q1 - Q3	0-0,02
Faecalibacterium (5%-9%)	Ме	0,1
	Q1 - Q3	0-6,1
Bacteroides (9%-19%)	Ме	0,6
	Q1 - Q3	0-5,8

ОБСУЖДЕНИЕ

Увеличение количества представителей типа Firmicutes может настораживать в отношении воспалительных процессов и новообразований, за счет выделения активных метаболитов, которые способствуют значительному снижению барьера слизистой, что напрямую может способствовать развитию новообразований [3].

Увеличение представителей сульфатредуци-рующей группы бактерий может говорить о степени тяжести основного заболевания. Благодаря своей уникальной способности превращать водород и углекислый газ в метан Desulfovibrio и Methanobrevibacter помогают эффективно расщеплять пищевые волокна, а также влияют на иммунные клетки организма и выработку антибак-

б

О

Контрольная группа

■ Desulfovibrio, %    ■ Methanobrevibacter, %

Рисунок 1. Оценка состава сульфатредуцирующих бактерий у пациентов с ВЗК.

Таблица 3

Показатели патогенной микрофлоры кишечника у пациентов с ВЗК

Состав бактерий, % Статистические показатели Значения Контрольная группа Escherichia coli (0%-1%) Ме 0,02 Q1 - Q3 0-2,2 Klebsiella (0%-0,02%) Ме 0,01 Q1 - Q3 0-0,02 Clostridium spp (0%-1%) Ме 0,01 Q1 - Q3 0-0,02 Campylobacter (0%-0,02%) Ме 0,01 Q1 - Q3 0-0,01 Fusobacterium (0%-0,02%) Ме 0,01 Q1 - Q3 0-0,02 Пациенты с ВЗК (ЯК) Escherichia coli (0%-1%) Ме 6,3 Q1 - Q3 4,5-19,8 Klebsiella (0%-0,02%) Ме 1,2 Q1 - Q3 3,2-17,5 Clostridium spp (0%-1%) Ме 2,6 Q1 - Q3 1-13,3 Campylobacter (0%-0,02%) Ме 1,2 Q1 - Q3 0-9,8 Fusobacterium (0%-0,02%) Ме 2,5 Q1 - Q3 0-6,9 териальных пептидов, при этом отягощая течение заболевания за счет активации фактора некроза опухоли (ФНОа) и а4в7-интегрина [4, 5]. Избыточное количество этих бактерий коррелирует с патологией кишечника, включая ЯК и болезнь Крона.

Бутират-продуцирующие бактерии синтезируют важный метаболит, необходимый для защиты целостности эпителиального барьера кишечника и сохранения иммунного гомеостаза хозяина за счет дифференцировки регуляторных Т-клеток [6]. Снижение уровня бутирата вызывает дисфункцию кишечного эпителиального барьера и приводит к экспрессии нескольких воспалительных маркеров [7, 8].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

По результатам проведенного исследования выявлено уменьшение родо-видового биоразнообразия нормальной микробиоты кишечника у пациентов с ВЗК по сравнению с группой контроля. Исследование кишечной микробиоты может позволить обнаружить новые диагностические признаки и способствовать раннему выявлению заболеваний кишечника и выработке дифференцированных подходов к лечению.

Финансирование: Исследование было выполнено при финансовой поддержке УМНИК (№ 88696-У).