Междисциплинарные аспекты изучения микробиома человека

На протяжении последних двух десятилетий микробное сообщество организма (микробиота) признано фундаментальным фактором, определяющим физиологию и патологию человека. Одним из наиболее перспективных направлений исследований в медицине является изучение набора генов (микробиом), ответственных за формирование микробиоты различных локализаций (желудочно-кишечный тракт, кожа, слизистые оболочки половых органов и др.). Исследования микробиома актуальны во многих областях медико-биологической науки, которые ранее считались никак не связанными с микроорганизмами (онкология, метаболические заболевания, нейрофизиология и др.). В редакции журнала «Здравоохранение. Healthcare» состоялся круглый стол, посвященный междисциплинарным аспектам изучения микробиома человека. С видеозаписью круглого стола можно ознакомиться на сайтах журнала www.zdrav.by, www.medsestra.by.

 

И. А. Карпов, зав. кафедрой инфекционных болезней БГМУ, главный инфекционист Министерства здравоохранения Республики Беларусь, доктор медицин­ских наук, профессор:

— Сегодняшняя тема имеет большую значимость и новизну. Обсуждаемые вопросы скорее связаны с нормой, чем с патологией. Глобальность темы микробиома человека, с одной стороны, притягательная, с другой — представляет пласт, который в настоящее время требует переосмысления существующих в инфектологии подходов.

М. П. Потапнев, зав. отделом клеточных биотехнологий РНПЦ трансфузиологии и медицинских биотехнологий, доктор медицинских наук, профессор:

— Традиционно считается, что микробиота — это
желудочно-кишечная микрофлора, хотя она существует в слизистых оболочках мочеполовых органов, на коже, в верхних дыхательных путях. Медицинское значение микро­биоты для организма человека определяет желудочно-
кишечный тракт, поскольку там она стабильна, более автономна, например, по сравнению с микробиотой ротовой полости, которая очень нестабильна и более разнообразна. Микробиота желудочно-кишечного тракта выполняет определенные функции в организме человека: помогает переваривать тяжелую пищу, поддерживает фоновый уровень иммунологической реактивности, участвует в обмене витаминов, жиров, снижает аллергические реакции, — особенно на пищевые продукты, которые купируются под влиянием нормальной микрофлоры. Таким образом она поддерживает нормальное состояние организма. Смысл изучения микробиоты заключается в том, чтобы с ее помощью вернуть организм человека в естественное состояние посредством противовоспалительного и мягкого иммунологического стимулирующего действия. Поэтому одна из важнейших функций микробиоты — нормализирующая.

И. А. Карпов:

— Я хотел бы попросить продолжить Михаила Владимировича. Он был одним из инициаторов исследования этой темы.

М. В. Белевцев, зам. директора по научной работе РНПЦ детской онкологии, гематологии и иммунологии, кандидат биологических наук:

— Исследование микробиоты — одна из самых молодых тем, изучаемых в мире. ЕBMT (группа европей­ских трансплантологов костного мозга) подняла эту проблему на совершенно другой уровень, когда к работе были привлечены высококвалифицированные специалисты по микробиологии, молекулярной генетике и др. В РНПЦ детской онкологии, гематологии и иммунологии трансплантации костного мозга проводятся уже более 20 лет, и одна из основных проблем — реакция «трансплантат против хозяина», а самая распространенная форма — кишечная. Это огромная проблема, из-за которой мы теряем детей. Поэтому так актуально применение микробиоты в качестве терапевтического компонента. Мы уже получили финансирование и запустили проект, результатом которого будет выход на трансплантацию фекальной микробиоты детям после трансплантации костного мозга. Эту процедуру долго обсуждали с Минздравом, потому что она достаточно инновационна для нашей страны и требует тщательного юридического сопровождения. Сейчас проект только запускается, предполагается проведение исследований в течение года и применение фекальной трансплантации на практике. Через год-два результаты работы будут представлены научной общественности.

А. В. Сидоренко, ученый секретарь Института микробиологии НАН Беларуси, кандидат биологических наук, доцент:

— В этом году совместно с РНПЦ детской онкологии, гематологии и иммунологии мы начали работу по изучению изменений видового состава микробиоты у детей с онкологическими заболеваниями. Надеемся, что нам удастся выявить микроорганизмы, которые можно использовать как биомаркеры для прогнозирования риска развития осложнений после трансплантации гемопоэтических стволовых клеток. Также предполагается апробировать метод фекальной трансплантации микробиоты для профилактики развития инфекционных и других осложнений в посттрансплантационный период.

Для микробиологов микробиота интересна прежде всего как комплексная система, выполняющая ряд важных функций в поддержании здоровья человека. Она является своеобразным «метаболическим органом», обеспечивает усвоение компонентов пищи, которые не расщепляются пищеварительными ферментами организма хозяина, способствует запасанию извлекаемой энергии в жировых депо, то есть формированию жировой ткани. Сейчас уже очевидно, что польза или вред отдельных продуктов питания также зависит от особенностей кишечной микробиоты. Например, в соевых
продуктах содержится изофлавоноид даидзеин, который отдельные кишечные бактерии превращает в S-эквол — соединение, способствующее профилактике остеопороза, рака простаты, сердечно-сосудистых и ряда других заболеваний. Микробиота может трансформировать антоцианы, практически не всасывающиеся в кишечнике, в биодоступные формы с высокой антиоксидантной активностью. Употребление в пищу большого количества жирных молочных продуктов стимулирует образование таурохолевой кислоты. В результате ее гидролиза в кишечнике повышается количество серосодержащих веществ, создаются благоприятные условия для роста сульфатредуцирующих бактерий, которые выделяют сероводород, провоцируя развитие воспалительных заболеваний. Метаболизм кишечной микробиотой фосфатидилхолина, холина, L-карнитина, содержащихся в молочных и мясных продуктах, приводит к образованию триметил­амина, который в печени окисляется до триметиламин N-оксида — соединения, повышающего риск возникновения сердечно-сосудистых заболеваний.

Есть сведения о том, что кишечная микробиота участ­вует в биотрансформации лекарств, повышая или, наоборот, снижая их эффективность. Например, усиливает действие ряда противоопухолевых средств (циклофосфамида, оксалиплатина, цисплатина), метформина, сульфасалазина, инактивирует дигоксин, увеличивает гепатотоксический эффект парацетамола. Поэтому в скором времени при изучении фармакокинетики или компьютерном моделировании новых лекарственных препаратов придется учитывать особенности кишечной микробиоты.

Как микробиологам нам интересен отбор штаммов, используемых в качестве пробиотиков. Сейчас большое внимание уделяется антибиотикорезистентности, проверке на наличие в геноме «островков патогенности» и других генов, делающих штамм потенциально опасным для человека, подтверждению иммуномодулирующего действия, изучению молекулярных механизмов взаимодействия микроорганизма-пробиотика с организмом хозяина.

Для комплексного изучения аспектов влияния микробиоты на здоровье человека и поиска эффективных способов нормализации его микроэкологического статуса микробиологи могли бы кооперироваться с медиками и получить новые интересные данные.

И. А. Карпов:

— Владимир Игоревич, какую роль играет микробиота в неонатологии?

В. И. Волков, ассистент кафедры детской анестезиологии и реаниматологии БелМАПО:

— Новорожденные — уязвимая категория пациентов, даже с учетом того факта, что они рождаются в относительно стерильных условиях. Когда у новорожденного со стерильным кишечником обнаруживается патология, а он уже выписан из роддома, то младенец контаминируется той флорой, которая его окружает. Поэтому важна превентивная терапия, чтобы кишечник мог выступать как барьер, а не просто как резервуар для патогенных микробов. Данная проблема остается актуальной, потому что существуют смертельно опасные для новорожденных болезни, например некротический энтероколит, трудно поддающиеся профилактике. В Израиле всем новорожденным, особенно недоношенным, дают препарат «БиоГая» (Lactobacillus reuteri) в целях профилактики этого тяжелого осложнения.

Вторая проблема, с которой сталкивается практиче­ский врач, — развитие осложнений, связанных с врожденной кишечной непроходимостью. Внезапно у ребенка возникает септический шок, и он может погибнуть. Синдром транслокации, который был доказан у взрослых пациентов с циррозом печени, тяжелым панкреатитом, у детей трудно доказать. Как говорили опытные хирурги, чем дольше пациент живет с непроходимостью до операции, тем меньше он живет после нее. В неонатологии до сих пор остается нерешенным вопрос: как сделать так, чтобы кишечник новорожденного перестал быть резервуаром для патогенной флоры, а стал барьером для нее? Утверждение, что после принятия антибиотика важно принимать пробиотик, в настоящее время дискутируется. В некоторых клиниках новорожденным принято давать пробиотики, но нет четкого понимания какие.

И. А. Карпов:

— Елена Петровна, расскажите, пожалуйста, об особенностях микробиома у детей.

Е. П. Кишкурно, доцент кафедры инфекционных болезней и детских инфекций БелМАПО, кандидат медицинских наук:

— На лекциях мы говорим всем педиатрам, что 80% иммунокомпетентных клеток находится в кишечнике, что объясняется открытым биоценозом. Нам важно, чтобы иммунная система ребенка развивалась и взаимодействовала с окружающей средой, формируя нормальный биоценоз кишечника. Необходимо иметь определенную флору и создавать условия для того, чтобы она сохранялась, участвовала в синтезе нейромедиаторов. Известно, что 90% синтеза периферического серотонина в кишечнике напрямую зависит от состава его микробиоты. В педиатрическом аспекте этой проблемы важны всевозможные пребиотические факторы, которые будут способствовать росту нормальной флоры. Последнее время во всех рекомендациях четко пишут про пребиотики, олигофруктосахариды, галактозу, лактозу и так далее. У педиатров возникает много проблем с правильным функционированием микробиоты у детей, одна из них заключается в том, что отсутствует понятие абсолютно нормальной микрофлоры у человека любого возра­ста, это отмечается во всех международных руководствах. Мы не можем утверждать, какую флору имеет человек, который находится в состоянии относительного здоровья, а какую — больной, чем они различаются. Известно только, что в детском возрасте первыми появляются бифидо- и лактобактерии, то есть с 36 нед гестации происходит транслокация нужных бактерий, если ребенок рождается не раньше срока. Отсутствие сведений о нормальной флоре является поводом для оценки просветной флоры кишечника культуральным методом, на основании результатов которого ставят отсутствующий в МКБ-10 диагноз «дисбактериоз», что порождает всевозможные спекуляции в лечении с использованием рекомендованных и нерекомендованных средств. Нормальная флора кишечника участвует в обмене жизненно важных микроэлементов, железа, витамина D, кальция и других, что необходимо для гармоничного развития ребенка. Сейчас в педиатрии используют большое количество препаратов для коррекции флоры, пытаются воздействовать на колики, которые не являются патологией в первые 3 мес жизни ребенка. В американском здравоохранении есть понятие «установочные колики»
(так они называются в литературе), которые в большинстве случаев не требуют никакой коррекции биопрепаратами. Думаю, что этот вопрос стоит прояснять для врачей, чтобы избежать спекуляций по этой теме.

И. А. Карпов:

— Спасибо, что подняли важный вопрос о дисбактериозе и отношении к нему. Игорь Александрович, Ваше мнение о фекальной трансплантации.

И. А. Искров, зав. отделением клеточных трансплантатов Минского научно-практического центра хирургии, трансплантологии и гематологии, кандидат медицинских наук, доцент:

— Фекальная трансплантация активно обсуждается на международных форумах. Процесс фекальной трансплантации связан с генетическим взаимодействием микробиоты с геномом человека. Трансплантируется не только определенный вид бактерии, но и необходимое количество других генов, которых нет в геноме человека. Исследования, инициируемые НАН Беларуси на базе Минского научно-практического центра хирургии, трансплантологии и гематологии, в основном направлены на изучение генетики микробиоты и ее взаимодействия с геномом человека. В этой области Беларусь безусловно лидирует среди стран СНГ и находится на высоком уровне среди стран Европы. Фекальная трансплантация активно изучается в Австралии, Америке. Изменения, которые происходят в генетической микробиоте человека, могут служить маркером для диагностирования раннего отторжения, иммунных нарушений, а также способствовать заселению бактериями не просто конкретного вида, а определенного генотипа с противовоспалительным характером.

И. А. Карпов:

— В организме человека находится 99% чужеродных, вирусных микробов и только 1% своих. Татьяна Вячеславовна, расскажите, пожалуйста, о проекте по исследованию взаимодействия микробиома и сахарного диабета, который на базе БГМУ инициировали эндокринологи.

Т. В. Мохорт, зав. кафедрой эндокринологии БГМУ, доктор медицинских наук, профессор:

— К сожалению, проект не нашел понимания со стороны Минздрава. Надеемся на изменение ситуации в будущем. Оценка взаимосвязи кишечной микробиоты с эндокринной патологией началась с изучения диабета 2-го типа, ожирения и ассоциированных с ним заболеваний. Многие лекарственные препараты, которые используются для лечения сахарного диабета, вмешиваются в состав микробиоты и приводят к определенным позитивным изменениям и в ее составе, и в компенсации диабета. Одним из таких препаратов является метформин. Класс препаратов инкретинов (антагонисты рецепторов глюкагоноподобного пептида-1 и ингибиторы дипептидилпептидазы-4) также оказывает влияние на состав микробиоты, способствуя оптимизации течения заболевания и достижению компенсации. На этом не заканчивается связь диабетологии с микробиотой, в последние годы появилось большое количество публикаций по диабету 1-го типа, то есть по тому заболеванию, которое исторически связано с аутоагрессией и слабо — с другими факторами. Сегодня определено, что изменение типов вскармливания, замена грудного вскарм­ливания искусственным, добавление твердого прикорма в раннем возрасте, частое употребление
сладких продуктов приводят к трансформации микробиоты, что способствует развитию факторов воспаления, активации иммунной системы и прогрессии диабета.

В диабетологии кишечник, конечно, важнее всего, но и кожа играет не последнюю роль. Много проблем с заживлением трофических язв, уменьшением рисков ампутаций, что в итоге ухудшает качество и сокращает продолжительность жизни наших пациентов. Сегодня инициированы работы по иммунной системе кожи. В них доказывается, что имеющиеся отклонения в иммунной системе кожи способствуют замедлению пролиферативных процессов в язве и нарушению заживления язвы. В этом процессе важное место отводится кожной микробиоте, однако пока исследований крайне мало. Поэтому надо развиваться и двигаться вперед, эндокринологи готовы принять участие в разработке новых подходов к лечению.

Л. П. Титов, зав. лабораторией клинической и экспериментальной микробиологии РНПЦ эпидемиологии и микробиологии, член-корр. НАН Беларуси, заслуженный деятель науки Беларуси, доктор медицинских наук, профессор:

— Актуальность этой темы подчеркивается использованием новых молекулярно-генетических методов. Для изучения нормальной и патологической микрофлоры в 1970—1980-е годы использовали бактериологические методы. Известны основные таксоны микроорганизмов, которые определяют изменения в ту или иную сторону. Это подтверж­дено новыми исследованиями, молекулярно-генетическими методами, включая тестирование 16s-РНК для определения основных таксонов. Микробиом человека представляют около 5000 видов микроорганизмов. Более 50 заболеваний у человека могут ассоциироваться с изменениями в составе микрофлоры. С этой точки зрения микробиом человека недостаточно изучен, а использование методов молекулярно-генетического качественного и количественного анализа может принести новые результаты. Кроме того, следует учитывать гены (сегодня около 800) клеток иммунной системы человека, функционирующие в тесной связи с его микробиомом. Мы еще мало знаем о взаимодействии микрофлоры человека с клетками организма (эпителиоцитами, иммунокомпетентными клетками), которые при взаимодействии с бактериями и их продуктами существенно изменяют профиль экспрессируемых молекул с про- и/или противовоспалительными свойствами. В основе некоторых заболеваний, связанных с аллергией, аутоиммунными реакциями, лежат эти взаимодействия. Удастся ли путем трансплантации нормальной микрофлоры повернуть патогенные процессы вспять — трудно предсказать, но исследовать необходимо.

Сегодня несомненную актуальность представляет резистентность микроорганизмов к антибактериальным препаратам. Многие виды микроорганизмов, включая нормальную микрофлору, приобретают гены резистентности, обеспечивают устойчивость к антибиотикам. Для сохранения видового состава нормальной микрофлоры на фоне антибиотикотерапии необходимо, чтобы она обладала естественной резистентностью к препарату. Изучение резистентности бактерий или их резистома чрезвычайно актуально. Мы с этого года начинаем новую программу Союзного государства под условным называнием «Преодоление», которая направлена на предотвращение распространения резистентных форм
микроорганизмов и снижение их резистентности, обеспечение рационального использования антибиотиков в клинике. Программа предполагает включение научных проектов по изучению микробиома человека, а также проектов по полногеномному секвенированию резистент­ных форм микроорганизмов, разработку методов молекулярной диагностики, а также методов и средств лечения и профилактики. Приглашаем клиницистов и специалистов молекулярной генетики и геномики принять участие в подготовке научных проектов по данным направлениям и формировании этой программы.

А. С. Рудой, начальник кафедры военно-полевой терапии БГМУ, доктор медицинских наук, профессор:

— Анализируя уже озвученные проблемы, в первую очередь хотелось бы остановиться на вопросе фекальной трансплантации микробиоты — проблеме универсального бактериального кода или так называемого генетического риска заболевания, который может нести в себе микробиота. Поэтому в настоящее время и пытаются выделить «суперздоровый» фенотип или генотип микробиоты, что очень затруднительно. Все знают о существовании трех типовых наборов бактерий — энтеротипов, которые не зависят от пола, возраста и географических вариаций: с преобладанием в 1-й в биоте Bacteroides, во 2-й — Prevotella, в 3-й — Ruminococcus из так называемого полифилетического класса фирмикут (Firmicutes). Каждый указанный энтеротип может существенно влиять на возникновение тех или иных заболеваний в организме. Например, можно вспомнить сравнительное исследование кишечной микробиоты у детей Буркина Фасо, ведущих первобытный образ жизни и
питающихся богатой пищевыми волокнами пищей, и итальянских детей, получающих традиционную «западную» диету (макароны). Как оказалось, у детей Буркина Фасо доминирующим классом бактерий являются Bacteroidetes, а у итальянцев — Fermicutes, при этом у итальянских детей обнаружился факт отсутствия в микробном пейзаже бактероидов бактерий рода Prevotella, ответственных за канцерассоциированный эффект. Куда подевалась Prevotella? Таким образом, на фоне «выхолащивания» кишечной микробиоты диетическими привычками может меняться энтеротип биоты. Или, например, на фоне нарушения симбиотных взаимоотношений бифидобактерий и бактероидов с преобладанием последних (Bacteroidetes) образуется избыточная энергия и есть риск возникновения ожирения.

Т. В. Мохорт:

— Все верно, при нарушении метаболических процессов, ожирении могут преобладать бактероиды, а преобладание Ruminococcus среди класса Firmicutes несет в себе риск развития сахарного диабета.

А. С. Рудой:

— Сейчас выделить «суперздоровый» фенотип методом культивирования невозможно, так как настоящая микробиотная история — это эра уже постгеномной эпохи, и она, безусловно, связана с прогрессом технологии глубокого секвенирования или секвенирования генов 16S рибосомальной РНК амплифицированных бактериальных нуклеиновых кислот. Поэтому очень приятно, что в нашей стране появляются новые молекулярно-генетические технологии, позволяющие «отсепарировать» данный «суперздоровый» энтеротип биоты и обещающие революционизировать наше понимание этих критических микробов.

Хотелось бы прокомментировать определенные позиции с точки зрения гастроэнтерологии и ревматологии, а также с учетом моей второй специальности — клинической аллергологии и иммунологии. Следует рассматривать микробиоту в контексте нашего понимания с позиций дисбиоза и/или дисбактериоза, ведь это много­гранный термин, который лично я ассоциирую с хроническим воспалением кишечника, пускай и на микроскопическом уровне. Кроме того, дисбиоз может зависеть не только от изменений видового многообразия различных филумов, то есть снижения микробного разнообразия, но и метаболической функции биоты. А кто у нас оценивает метаболом? Кроме того, появился IgA-Scq (сиквенс), который оценивает еще и функциональность микробиоты, то есть отвечает за иммунологическое профилирование биоты — синтез ею IgA, несущего функцию иммунного «исключения», отвечающего за колонизационную резистентность слизистых оболочек, то есть мукозальный иммунитет. Термин «дисбиоз» очень многогранный, и здесь уместно вспомнить «принцип Анны Карениной»: «Все счастливые семьи похожи друг на друга, каждая несчастливая семья несчастлива по-своему». Так и с дисбиозом: «Все здоровые микробиомы похожи друг на друга, каждый дисбиотический микробиом “дисбиотичен” по-своему», что может значительно затруднить оценку и интерпретацию дисбиотических состояний, особенно в контексте их связи с фекальной трансплантацией микробиоты.

Если говорить о научных направлениях нашей кафедры, то теоретически с микробиотой нам пришлось соприкоснуться через вероятную ее связь с формированием пищевой толерантности при диспластикозависимых процессах. Мы давно изучаем синдром Марфана и даже доказали канцерассоциированный эффект молекулы TGF-b, активность которой специфически расторможена из-за патологии подобного коллагену белка — фибриллина. Молекула маленькая, но вызывает большие проблемы, и информация вокруг TGF-b носит спекулятивный характер. Вместе с тем она отвечает за условно называемый третий Th-3 тип иммунологического (слабосупресcирующего) ответа. Всего их около 5: тип поляризации иммунного ответа Th2 ответственен за развитие аллергии, Th1 — за инфекционный ответ. Так вот, при изучении синдрома Марфана мы столкнулись с фактом отсутствия проявлений какой-либо аллергии. Как выяснилось, это увязывается с формированием природной пищевой толерантности или ее индукции под влиянием врожденных реакций специфического Th3-иммунного ответа (у лиц с синдромом Марфана) на кишечную микробиоту, то есть с момента колонизации кишечника комменсальной микробной флорой. Что касается вопроса микробиоты в детском возрасте, на 3—6-м месяце жизни ребенка существует критическое «терапевтическое окно», когда очень важно вводить пищевые добавки — прикорм. Если пропустить этот временной отрезок благоприятного (с точки зрения формирования пищевой толерантности) введения прикорма, то это может повлиять на дальнейшее видовое многообразие флоры.

Е. П. Кишкурно:

— По рекомендациям ВОЗ, корригирующие добавки и прикормы при грудном вскармливании вводят на 6-м месяце жизни, при смешанном или искусственном —
на 4-м.

А. С. Рудой:

— Не согласен. если говорить о пищевой аллергии, то сроки для введения прикормов, то есть формирования «окна толерантности», неизвестны и сроки IgE-праймирования дискутируются. Предыдущие рекомендации о том, чтобы отложить прикорм до 6-месячного возра­ста и проводить жесткие элиминационные мероприятия в отношении аллергенных продуктов во время беременности, экспертной комиссией уже отклонены. К сожалению, проспективных исследований в детском возрасте крайне мало, современные представления об оптимальном формировании пищевой толерантности требуют введения продуктов прикорма в возрасте не ранее 4 и не позже 6 мес. Это подтверждается единственным исследованием, в котором противопоставлялись 2 группы детей с различной микробной композицией. Показано, что обедненная фекальная флора в первые 3 мес жизни предшествовала сенсибилизации к пищевым продуктам, установленной через 12 мес, тогда как богатая флора в течение 1 года не была связана с сенсибилизацией пищи. Кроме того, известна Mismatch-гипотеза о вертикальном пути передачи микробиоты от матери к ребенку с так называемым последующим post-hoc бактериальным взаимодействием в течение 2—4 лет и становлением видового многообразия микробиоты. Именно таким образом и запускается процесс формирования пищевой толерантности в процессе первичной колонизации кишечника, когда правильное и своевременное заселение микрофлоры и ее бактериальные сигналы «калибруют» и поддерживают базовый уровень иммунного ответа, в частности напряженность и активацию врожденного иммунитета, то есть изменения в кишечнике микробиоты ассоциируются со сменой MAMPs-распознавания на PAMPs-распознавание, что будет
определять перорально индуцированную иммунную толерантность и/или усиливать системный иммунный ответ организма — воспаление.

Хотелось бы представленные данные рассмотреть с позиции ревматологии, в которой микробиом играет важную роль при развитии ревматических заболеваний. По результатам референсного поиска («ФТМ», «Микробиота» и «Артрит») в биомедицинской литературе через PubMed выяснилось, что более 60% статей за 2018 г. представляли собой обзоры. В 2016 г. появилось первое американское исследование о грудном вскармливании у пациентов с HLA-B27-положительным спондилоартритом — болезнью Бехтерева. Это исследование связи «выхолащивания» микробиоты в детском возрасте с генетическим HLA-B27 риском. В курсе ревматологии имеется определенный кластер заболеваний, зависимых от микробиоты: остеоартрит, подагра со своим криопириновым типом воспаления, реактивные артропатии, спондилоартриты (псориатический, ВЗК-ассоциированные), которые рассматриваются сейчас как болезни «барьерного органа». В частности, разрыв иммунологической толерантности в стенке кишечника и «раскалибровка» иммунного ответа приводят к индукции ревматологических заболеваний. Встает вопрос: «Что первично, а что вторично?» По сути это симметричный иммунологический ответ двух донозологических состояний, поэтому в патогенезе ревматологических заболеваний рассматривают одно- и многонаправленные модели взаимодействия с микробиотой. Примером однонаправленной модели может служить ревматоидный артрит. Так, известна причастность к развитию артрита бактерии Porphyromonas gingivalis, одновременно ответственной за пародонтит. Это единственный прокариот, синтезирующий пептидил-аргинин дезаминазу — фермент, ответственный за превращение аргинина в аминокислоту цитруллин, который посттрансляционно может вставляться в белки. Впоследствии, как известно, нарабатываются антицитруллиновые антитела (anti-CCP) и возникает ревматоидный артрит. Все остальные модели заболеваний — модели многонаправленного взаимодействия, где основная проблема заключается в решении вопроса о взаимосвязи микробиоты, образа жизни и/или факторов окружающей среды с такими факторами хозяина, как генетика и система иммунитета. Любая концепция ревматологических заболеваний укладывается в указанные 4 аспекта и строится на «пластичности» иммунного ответа. О микробиоте в этом перечне заговорили совсем недавно. Так, например, патогенез HLA-B27-ассоциированного артрита слабо зависит от влияний микробиома, а ВЗК-ассоциированные заболевания, реактивные артропатии, напротив, зависимость проявляют четко. В последнем случае они имеют хороший терапевтический ответ при использовании коктейля из смеси 7 штаммов клостридий микробиоты человека, так называемый бактериальный коктейль для ребиоза. Таким образом, патогенез ревматических заболеваний крайне разнообразен. Многие ревматологические заболевания обусловлены микробиотой или активацией врожденных сенсоров патогенности: Toll-Like-, NOD-рецепторов из-за полиморфизмов генов каспазоассоциированных белков CARD15, CARD9 и так далее, нарушение механизмов аутофагии, активации инфламосом при подагре. Описаны многочисленные эффекты коротко- и длинноцепочных жирных кислот, первичных и вторичных желчных кислот: их опосредованный микробиотой метаболизм; превращение производных холина в триметиламин с доказанным атерогенезом и другие влияния микробиоты на изучаемые процессы.

И. А. Карпов:

— «Микробиом человека»* — так называется первая в Беларуси монография, посвященная этой теме. Она написана в соавторстве с Игорем Олеговичем Стомой. Он прошел хорошую школу, имел возможность на протяжении длительного времени проводить исследования в этой области, в том числе с участием иммунодепрессивных пациентов.

И. О. Стома, доцент кафедры инфекционных болезней БГМУ, кандидат медицинских наук:

— Действительно, проблема микробиома человека является междисциплинарной. И сегодня за этим круглым столом представлены многие специальности, которые часто сталкиваются с медицинскими аспектами микробиома. Первая экспериментальная работа по микробиоте была выполнена в 1964 г. в Чикаго доктором M. Bohnhoff. Это был достаточно простой эксперимент. Одной группе лабораторных мышей вводился стрептомицин, а другой — нет, и все эти мыши получали внутрь раствор, содержащий возбудителей инфекции — Salmonella enteritidis. Оценивалось количество микробных клеток, необходимое для развития инфекции у животных с нарушенной микробиотой кишечника после введения стрептомицина и с сохраненной микробиотой кишечника.

В области науки о микробиоте существует много терминов (микробиом, микрофлора, дисбактериоз), которые лечащему врачу чаще всего сложно разграничить и оценить. Микробиом — это совокупность генов, микробных клеток и молекул межклеточного взаимодействия микроорганизмов, то есть это очень широкое понятие. Микробиота — совокупность именно микроорганизмов в определенном локусе тела человека. Действительно, классическая микробиология заложила основы изучения микробиоты человека. При этом в микробиологии некультивируемые микробы долгое время оставались «темной материей». Но именно некультивируемые микробы находятся сегодня на острие изучения современной науки.

Мы до сих пор ничего не знаем о значительном количестве микроорганизмов, проживающих в теле человека, их функции и роли в поддержании здоровья и в патогенезе заболеваний человека. Не так давно были предложены физиологические и патофизиологические оси взаимодействия микробиома с системами человека. Например, оси «микробиом кишечника — центральная нервная система», «микробиом кишечника — печень», «микробиом кишечника — дыхательная система». Ряд научных направлений все еще находится в начальном состоянии. Важно подчеркнуть роль высокотехнологичной медицины в изучение микробиома человека. Ведь первыми применять методы секвенирования при его изучении начали именно специалисты в области гематологии и трансплантологии совместно с инфекционистами. На современном этапе самые объемные мировые коллекции микробиома человека находятся именно у гематологов и трансплантологов.

Одно из направлений международного проекта по изучению микробиома человека объединяет изучение метатаксономики и метаболомики, то есть метаболической активности различных биохимических путей микробиоты в связи с ее составом. В рамках этой работы показано, что видовое соотношение бактерий различных локусов тела человека значительно зависит от уровня ЖКТ, например в урогенитальной или респираторной микробиоте, на коже или слизистых оболочках, однако, что очень важно, метаболические пути этих разнообразных микробов весьма схожи. Это значит, что микробные метаболические пути имеют большое значение как для бактерий, так и для человека, а их постоянство определяется даже при наличии разного состава микроорганизмов в разных частях тела человека.

Уже сейчас в связи с внедрением секвенирования, новых молекулярно-генетических методов можно подтвердить не только происхождение эндогенной инфекции, но и предсказать резистом, то есть набор генов резистентности микробиоты, и таким образом прогнозировать устойчивость бактериальной инфекции к лечению антибиотиками. Интересно, что гены антибиотикорезистентности были обнаружены у древних микроорганизмов, существовавших еще задолго до появления современной микробиологии, до внедрения антибиотиков в клиническую практику, то есть резистом уже тогда являлся важным компонентом микробиома.

В рамках исследования на базе Мемориального онкологического центра имени Слоуна — Кеттеринга в Нью-Йорке на массивной выборке, состоявшей из 800 пациентов после аллогенной трансплантации костного мозга, показано, что за 4—5 дней до развития грам­отрицательного сепсиса по составу микробиома кишечника можно прогнозировать некоторые виды инфекционных осложнений и даже планировать подходы к терапии. Важно обозначить направление действий практического врача, чтобы прогнозировать резистентную инфекцию. Такие сведения позволят врачу предпринять профилактические или адекватные лечебные меры. Важно отметить, что от терминов «дисбактериоз» и «дисбиоз» необходимо отказываться. Эти заключения основаны на культуральных методах исследования, а оценивать микробиом по данному методу — все равно, что оценивать цвет глаз человека по следу от его ботинка.

Как перспективный метод сегодня уже несколько раз упоминалась фекальная трансплантация микробиоты. В ряде медицинских центров мира это уже рутинная практика, однако она применяется, к сожалению, не так часто по нескольким причинам. Во-первых, поиск и подбор донора фекального трансплантата — весьма сложная процедура. Характеристики целого ряда микро­организмов кишечного микробиома и их роль в здоровье человека до сих пор мало известны. Даже подобрав адекватного родственного донора и выполнив скрининг на инфекционные патогены, мы не исключаем возможности получения неожиданных результатов при трансплантации. Во-вторых, микробиота кишечника очень изменчива, она имеет свои циркадные ритмы и сильно зависит от факторов питания. В опубликованных работах показано, что, например, в понедельник у одного и того же пациента кишечная микробиота может носить провоспалительный характер, то есть быть насыщена провоспалительными цитокинами, а уже во вторник иметь противовоспалительные характеристики. Уже сегодня ведущие мировые центры по изучению микробиома создают микробные коктейли, проводят поиск и ищут возможности выделения доказанных защитных микроорганизмов против конкретных заболеваний, позволяющих исключить или снизить риски побочных эффектов фекальной трансплантации. Например, широко изучена группа микроорганизмов, которые обладают антагонистическим эффектом против патогенных представителей Clostridiales.

И. А. Карпов:

— В заключительной части нашей встречи обсудим лабораторную диагностику.

О. В. Тонко, доцент кафедры эпидемиологии и микробиологии БелМАПО, кандидат медицинских наук, доцент:

— Вопросов намного больше, чем ответов. Практические врачи лабораторной диагностики и микробиологи ждут от нас информации, как им действовать. Среди врачей-клиницистов мы можем обсуждать наличие диагноза «дисбактериоз», но в лабораторию пациенты в основном приходят по направлениям врачей-клиницистов. В человеке обитает менее 1% культивируемых бактерий, при этом большую часть составляют аэробные бактерии и небольшую — анаэробы. Сегодня исследование на дисбактериоз включает приблизительно 14 пунк­тов, в итоге происходит идентификация микроорганизмов до семейства, рода и вида. Это исследование может подтвердить наличие у человека нарушений в состоянии здоровья при обнаружении патогенных микроорганизмов, поскольку одним из пунктов лабораторного исследования является выделение патогенных групп микроорганизмов. Если ожидаемые полезные микроорганизмы не будут обнаружены, тем самым подтвердится, что человек нуждается в коррекции и назначении препаратов. В практическое здравоохранение в ближайшее время невозможно быстро внедрить современные методы изучения микробиома, например высокопроизводительное секвенирование. Однако проведение мониторинга микробиоты у иммунокомпрометированных пациентов является необходимым условием для своевременной коррекции дисбиоза и профилактики у них инфекционных осложнений. Но даже на базе ведущей микробиологической лаборатории г. Минска пока такие исследования не возможны. В этом году на кафедре эпидемиологии и микробиологии будет проводиться изучение влияния остаточных количеств антибио­тиков в пищевых продуктах на микрофлору кишечника человека. Возможно, получатся и неоднозначные результаты. Например, обсуждается позитивное влияние малых доз антибиотиков, которые способствуют «воспитанию» антибиотикорезистентности у представителей нормальной микрофлоры, чтобы они были готовы преодолеть стрессовую ситуацию при назначении пациенту препаратов широкого спектра действия, которые в основном и применяются в клинической практике.

А. С. Бабенко, доцент кафедры биоорганической химии БГМУ, кандидат химических наук:

— Я давно работаю в области молекулярной диагностики. Всегда интересовался новыми методами и возможностью их внедрения в практику. Сейчас мы пришли к секвенированию нового поколения. Это очередной этап, есть и будут другие, однако по сравнению с ПЦР или «классическим» секвенированием это серьезный шаг вперед. Несмотря на дороговизну и сложности в интерпретации результатов исследований, в Беларуси есть специалисты и необходимое оборудование для их проведения. На мой взгляд, многие сложности с внед­рением данных технологий в практику связаны с недостаточной их поддержкой на уровне Минздрава. Конечно, сложившуюся ситуацию можно связать с осторожным отношением экспертов министерства к новой дорогостоящей технологии, это нормально. Однако не стоит забывать, что в пересчете на объемы получаемых данных стоимость исследования в разы ниже по сравнению с тем же секвенированием по Сенгеру. Для решения проблемы внедрения в практику необходимо приложить усилия к популяризации технологии, что позволит не только извлечь максимум пользы для клиники, внедрить рекомендуемые зарубежными и отечественными специалистами тесты, но и реально снизить стоимость анализов за счет увеличения объемов. Что касается практико-ориентированных проектов с использованием технологии высокопроизводительного секвенирования, то необходимо отметить их неоценимую роль в развитии и апробации технологии в реальных условиях с дальнейшим внедрением в рутинную практику.

Л. Н. Валентович, зав. лабораторией Центра аналитических и генно-инженерных исследований Института микробиологии НАН Беларуси, кандидат биологических наук, доцент:

— Методы молекулярной диагностики в последнее время значительно развиваются, и хорошо, что теперь практикующие врачи знают о факторах патогенности многих микроорганизмов, знают, как этим пользоваться в своей практике. В литературе все чаще встречаются данные о том, что золотистый стафилококк золотистому стафилококку рознь. Необязательно при его обнаружении сразу же предпринимать какие-то меры. То же самое касается и Helicobacter pylori — не обязательно проводить эрадикацию, все зависит от того, какими факторами патогенности обладают микроорганизмы. Провести такой анализ можно выделив ДНК, проанализировав геном, но, конечно, пока не на базе любой инфекционной больницы Беларуси.

С другой стороны, хотелось бы затронуть иную тему. У меня как у человека, который в основном работает в лаборатории, возникает вопрос: готов ли Минздрав оперативно утверждать инструкции, которые позволят использовать современные методы молекулярной диагностики в клиниках? Например, сегодня много говорили о проведении метогеномного анализа, с помощью которого определяют таксономический состав микробиоты. Данный анализ можно проводить разными способами, в методическом плане по-разному получать биологический материал, выделять нуклеиновые кислоты, проводить пробоподготовку ДНК; использовать совершенно разные приборы для определения последовательностей нуклеотидов, готовить библиотеки ДНК для секвенирования на этих приборах с помощью различных наборов реагентов. В мире нет стандарта для таких анализов. В каждой клинике используются свои наработки, свои протоколы, и один и тот же биологический материал проанализируют по-разному и получат различающиеся результаты. Но в клинической лабораторной диагностике должен быть единый стандарт, которого все будут придерживаться. На данный момент используемые для секвенирования ДНК приборы очень часто меняются, методы обновляются буквально за год-два, а через несколько лет можно уже не найти тех приборов и расходных материалов. Поэтому у меня и возникает вопрос: как вы думаете, уважаемые коллеги, сколько времени может занять разработка такого стандарта, его утверждение в Мин­здраве и как часто его можно будет обновлять, чтобы врачи могли использовать на практике новейшие разработки мировой молекулярной диагностики? Кто будет заниматься данным вопросом у нас в стране?

Т. В. Мохорт:

— Нет единого стандарта контроля качества лабораторной службы. Каждый главный врач сам выбирает методологию, которую он будет использовать, прибор, реактивы; решает, какие это будут реактивы: дорогие или дешевые, с высокой степенью точности или нет и так далее.

И. А. Карпов:

— Уважаемые коллеги, подведем итоги круглого стола. Пожалуйста, пусть каждый выскажет самое важное по своей теме.

А. С. Рудой:

— В первую очередь нужно, чтобы термин «дисбактериоз» вышел из употребления, что вполне логично с точки зрения существования таксономического, метаболического или функционального дисбиоза. Как В. В. Струков указывал на неделимость структуры и функции, так и В. Х. Василенко писал: «Функция без структуры немыслима, а структура без функции бессмысленна». Скорее всего, аналогом дисбактериоза является воспаление. Очень прагматичный подход по изучению микробиоты и в отношении антибиотикорезистентности — реальный практический аспект, требующий рассмотрения. Например, лечение антибиотикоассоциированной диареи. Важно и уточнение побочных эффектов антибиотиков. К примеру, фторхинолоны, ингибируя ДНК-гиразу патогенных бактерий, разрушают и ДНК митохондрий. Оказывается, у митохондрий (в прошлом — бактерий) есть свой собственный
небольшой геном, для поддержания которого требуются специальные ферменты — топоизомеразы. Возможно, именно эти процессы определяют большинство побочных эффектов при применении фторхинолонов. Несомненно и новое направление в изучении микробиоты — ее антибактериальная составляющая, лежащая в основе колонизационной резистентности. Еще один момент — это достижение понимания в вопросе определения органо- или классо­специфических заболеваний, при которых микробио­та играет не последнюю роль. В настоящее время выявление причастности микробиоты к расстройствам аутистического спектра входит в рейтинг наиболее значительных научных достижений наряду с иммунотерапией онкологических заболеваний. Кроме того, микробиота является точкой приложения для лечения цереброваскулярных заболеваний. Поэтому очень интересно, при каких еще заболеваниях будет четко прослеживать связь с микробиотой.

И. О. Стома:

— Сегодня изучение микробиоты уже вышло на уровень практического внедрения. Одним из примеров внед­рения в практику является оценка у пациентов микробной фармакокинетики и фармакодинамики лекарственных средств, например дигоксина или такролимуса. В частности, метаболизм такролимуса связан с бактерией Faecalibacterium prausnitzii. В корреляции с относительной плотностью этой бактерии в микробиоме можно прогнозировать уровень такролимуса в крови у пациента после трансплантации органов и тканей. В перспективе по результатам изучения микробиома будут созданы новые методы трансплантации фекальной микробиоты, защитные микробные коктейли, таргетная антибиотикотерапия, в том числе на основе CRISPR/Cas9 методов генной инженерии. Для применения и изучения вышеперечисленного очень важны методы программного анализа. Для биоинформационного анализа, обработки массивов данных микробиома нужны
IT-специалисты, владеющие понятиями современной биологии и различными языками программирования, именно это является основой движения вперед.

О. В. Тонко:

— Микробиота сейчас более изучена с академической точки зрения, многие возможные пути и взаимосвязи развития заболеваний и особенностей микробиоты представлены исключительно в теоретических разработках и пока не имеют достаточной доказательной базы. Хотелось бы, чтобы результаты развития этого направления, прорывные технологии как можно быстрее внедрялись для лечения в первую очередь наиболее уязвимых групп иммуннокомпроментированных пациентов.

В. И. Волков:

— Благодаря дискуссии я пришел к выводу, что нужно более плотно работать с главными специалистами в определенных областях педиатрии, с эпидемиологами в клинике.

И. А. Искров:

— Микробиота изучается на междисциплинарном, высокотехнологичном уровне. Мне как специалисту, работающему в области трансплантологии, сталкивающемуся с тяжелыми осложнениями, хотелось бы иметь еще один инструмент воздействия на иммунные механизмы. Конечно, в этом аспекте исследования микробиома являются для нас важными и будут продолжаться.

Т. В. Мохорт:

— Очень важно, что эта дискуссия объединила людей, заинтересованных в проблеме, и таких специалистов становится все больше. Как эндокринолог я сталкиваюсь с супермассовой патологией, с которой работают трансплантологии, онкологи, гематологи, — это диабет 2-го типа. Вклад микробиоты в развитие данной патологии достигает 90%. Это еще раз подчеркивает необходимость активно изучать микробиоту в нашей стране.

Е. П. Кишкурно:

— Когда я шла на дискуссию, у меня было меньше вопросов и больше уверенности в своих знаниях, чем сейчас. Нет точных данных о том, что такое нормальная микрофлора и как ее необходимо корректировать.
Неясно, нужно ли трансплантировать микрофлору при тяжелых состояниях. Есть четкие рекомендации в инструкциях, что тяжелые состояния (сахарный диабет, шок, недоношенность, иммуносупрессия и др.) являются противопоказанием к введению других микроорганизмов. Известно, что определенные пробиотики успешно используются для лечения болезни Крона, при комплексном лечении хеликобактерной инфекции, энтероколите новорожденных, диабете, инфекционной (вирусной) диарее. Пока что это все. Также мы должны донести до докторов и родителей, что исследования просветной флоры не имеют никакого значения. Проводят анализ просветной флоры, которая может меняться по часам, а потом на основании этого делают какие-то выводы.

А. С. Бабенко:

— Поскольку среди нас много преподавателей, то хотелось бы сделать акцент на вопросах образования. Было бы хорошо в любой дисциплине отвести немного времени для микробиома и современных технологий в диагностике в целом, чтобы у студентов с первого курса формировались знания и представления о возможностях тех инструментов, которыми они могут пользоваться в любой сфере медицинской деятельности. Я всегда стараюсь рассказывать об этом педиатрам и терапевтам.

Л. Н. Валентович:

— У разных специалистов биологического и медицинского профиля одинаковые методы изучения микробиома, поэтому хотелось бы пожелать развития более тесной кооперации между биологами и медиками. Если у вас есть интерес изучать микробиоту современными методами, но вы не знаете, с чего начать, мы готовы сотрудничать с вами.

М. В. Белевцев:

— Мое знакомство с микробиотой произошло 2 года назад, когда я услышал достаточно провокационную лекцию российского ученого профессора А. Н. Суворова.
Он собрал информацию о микробиоте и рассказывал ее блоками. Первый блок был посвящен использованию микробиоты в качестве скрининга онкологических заболеваний. С помощью микробиоты можно диагностировать онкологические заболевания даже на первой стадии. Используется микробиота и в околонаучных исследованиях, например в лечении ожирения. Микробиота худого человека вводится человеку с ожирением, и это помогает последнему сбросить вес. Способов применения огромное количество. Представьте, каким массивом данных и интеллектом обладает микробиом на самом деле, о чем мы еще практически ничего не знаем.

И. А. Карпов:

— Проблема определения нормы будет обсуждаться еще долгое время: что является нормой, насколько она индивидуальна? Микробиом определяет патологию или патология определяет микробиом? Хотя уже понятно, что в наиболее тяжелых и сложных ситуациях, связанных с критическими состояниями, иммунодепрессией, микробиом определяет очень многое, как минимум перспективу выздоровления пациента, что доказано в настоящее время. Еще одно направление в исследованиях — взаимосвязь с генетическими факторами. Естественно, привычными методами на озвученные вопросы не ответить, но сегодня наши коллеги проводят лабораторные исследования, что дает надежду на движение вперед.

Хотел бы подчеркнуть еще два важных пункта. Первый — профессиональный кругозор. Важная задача для нас как для преподавателей и профессионалов — формирование у студентов вкуса к научной литературе и навыка понимания достоверности текста. Второй пункт — доказательность наших и зарубежных исследований. Важно, чтобы мы могли сами оценивать достоверность полученных данных.

Для успешного осуществления любого проекта важно сотрудничать с управленцами из Минздрава: приглашать их участвовать в дискуссиях, лекциях, семинарах, конференциях, для того чтобы научные новинки им были известны и понятны. Человек не может работать с информацией, которую не готов профессионально охватить. Чиновнику тяжело проанализировать новую проблему до уровня клинического понимания. Поэтому чем больше у клиницистов будет единомышленников среди управленцев, тем быстрее и успешнее будет продвигаться наша наука.

Подготовила М. Елистратова.

Фото автора.

 

 

 

 

 

 

 



Медучреждение: Редакция журноала "Здравоохранение"

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.