Биоразнообразие окружающей среды, человеческая микробиота и связь с аллергией

Введение. В статье представлены современные взгляды на роль микробиоты, в возникновении атопической патологии. Рассматриваются причины снижения биоразнообразия, изменения динамического равновесия между макро- микроорганизмами, нарушение колонизации экологических ниш человека, имеющих важное значение в формировании местного и системного иммунитета; основные причины возникновения дисбиоза в раннем возрасте, что предшествует формированию аллергических заболеваний (пищевой аллергии, атопического дерматита, аллергического ринита, бронхиальной астмы), значительный рост которых отмечается в последние десятилетия. Цель: провести анализ обзоров, статей, посвященных изучению роли микробиоты человека, снижения ее биоразнообразия в формировании аллергической патологии. Методы: использование аналитических обзоров, статей, размещенных в электронных базах: PubMed, Scopus, Web of Science, позиция Европейской академии аллерогологии и клинической иммунологии (EAACI). Заключение: проведенный анализ позволил представить современные роль микроорганизмов, населяющих экологические ниши человеческого организма, их динамического равновесия на функцию всех органов и систем, с рассмотрением причин снижения биоразнообразия и последующим развитием аллергических заболеваний; необходимости дальнейшего изучения роли не отдельных патогенов, а общих свойств микробной популяции, что поможет изменить подход к терапии заболеваний, основанный не на замене отдельных микроорганизмов, а на восстановлении целой популяции.

микробиоценоз, биоразнообразие, экосистема, иммунитет, аллергические заболевания

1. Chen Y., Blaser M. J. The human microbiome: at the interface of health and disease. Nature Reviews Genetics. 2012;13: 260-270. doi:10.1038/nrg3182.

2. Nikonova E.L., Popova E. N. Microbiota. Moscow. 2019, 256 P. (In Russ.) @@Микробиота/Под редакцией Е. Л. Никоновой; Е. Н. Поповой. Москва.2019:256.

3. Haathela T. Biodiversity hypothesis. Allergy. 2019;74(8):1445-1456. doi: 10.111/all.13763. Epub 2019 Apr 4.

4. Sitkin SI., Tkachenko E. I., Vahitov T. Ja.Intestinal metabolic dysbiosis and its biomarkers. Experimental and Clinical Gastroenterology. 2015.12 (124): 6-29. (In Russ.) @@Ситкин С. И. Метаболический дисбиоз кишечника и его биомаркеры / С.И Ситкин, Е. И. Ткаченко, Т. Я. Вахитов // Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология.2015.12(124):6-29.

5. Wang M., Кarlsson C., Olsson C., et al. Reduced diversity in the early fecal microbiota of infants with atopic eczema. J. Allergy Clin. Immunol. 2008; 121(1):129-134. doi: 10.1016/j.jaci.2007.09.011.

6. Makarova S. G., Namazova-Baranova L.S., Ereshko O. A., Yasakov D. S., Sadchikov P. E.Intestinal Microbiota and Allergy. Probiotics and Prebiotics in Prevention and Treatment of Allergic Diseases. Pediatric pharmacology. 2019;16(1):7-18. (In Russ.) doi: 10.15690/pf.v16i1.1999 @@Макарова С. Г., Намазова-Баранова Л.С., Ерешко О. А., Ясаков Д. С., Садчиков П. Е. Кишечная микробиота и аллергия. Про- и пребиотики в профилактике и лечении аллергических заболеваний. Педиатрическая фармакология. 2019;16(1):7-18. doi: 10.15690/pf.v16i1.1999

7. Project Consortium Human Microbiome. A Framework for human microbiome research. Nature. 2012;486(7402): 215-221. doi:10.1038/nature11234.

8. Jeffery I.B., Claesson M. J., O’Toole P.W., Shanahan F. Categorization of the gut microbiota: enterotypes or gradients? Nature Rev Microbiol. 2012;10(9):591-592. doi: 10.1038/nrmicro2859.

9. Ursova N. I. The main physiological functions of the intestinal microflora and the formation of microbiocenosis in children. Practical issues of pediatrics. 2006; 1 (1): 51-57. (In Russ.) @@Урсова Н. И. Основные физиологические функции интестинальной микрофлоры и формирование микробиоценоза у детей. Вопросы практической педиатрии. 2006; 1(1): 51-57.

10. Kho Z.Y., Lal S. K. The human gut microbiome - a potential controller of wellness and disease. frontiers in microbiology. Front Microbiol. 2018; 9:1835. doi: 10.3389/fmicb.2018.01835.

11. Clarke G., Stilling R. M., Kennedy P. J., et al. Minireview: gut microbiota: the neglected endocrine organ. Mol Endocrinol. 2014;28(8):1221-1238. doi: 10.1210/me.2014-1108.

12. Bäckhed F. Programming of host metabolism by the gut microbiota. Ann Nutr Metab. 2011;58 Suppl 2:44-52. doi: 10.1159/000328042.

13. Bäckhed F., Ding H., Wang T., et al. The gut microbiota as an environmental factor that regulates fat storage. Proc Natl Acad Sci U S A. 2004;101(44):15718-15723. doi: 10.1073/pnas.0407076101.

14. Lyte M. The microbial organ in the gut as a driver of homeostasis and disease. Med Hypotheses. 2010;74(4):634-638. doi: 10.1016/j.mehy.2009.10.025.

15. Turnbaugh P.J., Ley R. E., Hamady M., et al. The human microbiome projects. Nature. 2007;449(7164):804-810. doi: 10.1038/ nature06244.

16. Payne M.S., Bayatibojakhi S. Exploring preterm birth as a polymicrobial disease: an overview of the uterine microbiome. Front Immunol. 2014; 5:595. doi: 10.3389/fimmu.2014.00595.

17. Tanaka M., Nakayama J. Development of the gut microbiota in infancy and its impact on health in later life. Allergol.Int. 2017;66(4):515-522. doi: 10.1016/j.alit.2017.07.010.

18. Romano-Keeler J., Weitkamp J-H. Maternal influences on fetal microbial colonization and immune development. Pediatr Res. 2015;77(0):189-195. doi: 10.1038/pr.2014.163.

19. Weng M., Walker W. A. The role of gut microbiota in programming the immune phenotype. J Dev Orig Health Dis. 2013;4(3):203-214. doi: 10.1017/S2040174412000712.

20. Cahenzli J., Köller Y., Wyss M., et al.Intestinal microbial diversity during early-life colonization shapes long-term IgE levels. Cell Host Microbe. 2013;14(5):559-570. doi: 10.1016/j.chom.2013.10.004.

21. Hill D.A., Siracusa M. C., Abt M. C., et al.Commensal bacteria-derived signals regulate basophil hematopoiesis and allergic inflammation. Nat Med. 2012;18(4):538-546. doi: 10.1038/nm.2657.

22. Abdullaeva G.D., Aminova A. I., Prodeus A. P., et al. On the role of intestinal microbiota in the development of food allergy from the positions of modern intestinal microbiology. Vopr. det. dietol. (Pediatric Nutrition). 2019; 17(5): 62-69. (In Russ.) doi: 10.20953/1727-5784-2019-5-62-69. @@Абдуллаева Г. И., Аминова А. И., Продеус А. П., Кильдиярова Р. Р., Корсунский А. А., Юдина Ю. В. и др. О роли микробиоты кишечника в развитии пищевой аллергии с позиций современной интестинальной микробиологии. Вопросы детской диетологии. 2019;17(5):62-69. doi:10.20953/1727-5784-2019-5-62-69.

23. Abrahamsson T.R., Jakobsson H. E., Andersson A. F., et al. Low diversity of the gut microbiota in infants with atopic eczema. J Allergy Clin Immunol. 2012;129(2):434-440, 440.e1-2. doi: 10.1016/j. jaci.2011.10.025.

24. Azad M.B., Konya T., Guttman D. S., et al.; CHILD Study Investigators. Infant gut microbiota and food sensitization: associations in the first year of life. Clin Exp Allergy. 2015;45(3):632-643. doi: 10.1111/ cea.12487.

25. Nylund L., Satokari R., Nikkilä J., et al. Microarray analysis reveals marked intestinal microbiota aberrancy in infants having eczema compared to healthy children in at-risk for atopic disease. BMC Microbiol. 2013;13:12. doi: 10.1186/1471-2180-13-12.

26. Ling Z., Li Z., Liu X., et al. Altered fecal microbiota composition for food allergy in infants. Appl Environ Microbiol. 2014;80(8):2546-2554. doi: 10.1128/AEM.00003-14.

27. Forno E., Celedon J. C. Predicting asthma exacerbations in children. Curr. Opin. Pulm. Med. 2012;18:63-69.

28. Global Initiative for Asthma (GINA). Global strategy for asthma management and prevention. Updated 2019.

29. Atarashi K., Tanoue T., Shima T., et al. Induction of colonic regulatory T cells by indigenous Clostridium species. Science. 2011 Jan 21;331(6015):337-41. doi: 10.1126/science.1198469.

30. Dickson R.P., Erb-Downward J.R., Freeman C. M., et al. Spatial variation in the healthy human lung microbiome and the adapted island model of lung biogeography. Ann Am Thorac Soc. 2015 Jun;12(6):821-30. doi: 10.1513/AnnalsATS.201501-029OC.

31. Esposito S. The Role of the Microbiome in Asthma: The Gut-Lung Axis.Int. J. Mol. Sci. 2018 Dec 30;20(1):123. doi: 10.3390/ijms20010123.

32. Lai P.S., Kolde R., Franzosa E. A., et al. The classroom microbiome and asthma morbidity in children attending 3 inner-city schools. J Allergy Clin Immunol. 2018 Jun;141(6):2311-2313. doi: 10.1016/j.jaci.2018.02.022.

33. Bukharina A. Yu., Mironov K. O., Zimina V. N. Analysis of single-nucleotide polymorphisms associated with an increased risk of immune reconstitution inflammatory syndrome in patients with tuberculosis and HIV. Infekc. bolezni (Infectious diseases). 2021; 19(1): 97-104. (In Russ.) doi: 10.20953/1729-9225-2021-1-97-104. Бухарина А.Ю., Миронов К.О., Зимина В.Н. Анализ однонуклеотидных полиморфизмов, ассоциированных с риском развития синдрома восстановления иммунной системы у пациентов с коинфекцией ВИЧ и туберкулеза. Инфекционные болезни. 2021; 19(1): 97-104. DOI: 10.20953/1729-9225-2021-1-97-104.

34. Новикова В. П., Хавкин А. И., Горелов А. В., Полунина А. В. Ось «легкие-кишечник» и COVID-инфекция (обзор литературы). Инфекционные болезни. 2021;19(1):91-96. doi: 10.20953/1729-9225-2021-1-91-96.

35. Watson R.L., de Koff E. M., Bogaert D. Characterising the respiratory microbiome. Eur Respir J. 2019 Jan 31;53(2):1801711. doi: 10.1183/13993003.01711-2018.

36. Stokholm J., Blaser M. J., Thorsen J., et al. Maturation of the gut microbiome and risk of asthma in childhood. Nat Commun. 2018 Jan 10;9(1):141. doi: 10.1038/s41467-017-02573-2.

37. Zolnikova O. Yu., Potskhverashvili N. D., Kudryavtseva A. V., et al. Changes in the intestinal microbiome in bronchial asthma. Ter. Archive. 2020;92(3):56-60. doi: 10.26442/00403660.2020.03.000554. @@Зольникова О. Ю., Поцхверашвили Н. Д., Кудрявцева А. В. и др. Изменение кишечного микробиома при бронхиальной астме. Тер. Архив. 2020;92(3):56-60. doi: 10.26442/00403660.2020.03.000554.

38. Charlson E.S., Bittenger K., Haas A. R. Topographical continuity of bacterial populations in the healthy human respiratory tract. Am. J Respir. Crit. Care Med. 2011;184(8):957-963. doi: 10.1164/rccm.201104-0655OC.

39. EAACI Guadelines on Enviromental Health, 2021.