ИЗМЕНЕНИЯ СОСТАВА МИКРОБИОТЫ КИШЕЧНИКА У ПАЦИЕНТОВ С ЯЗВЕННЫМ КОЛИТОМ

Цель исследования: изучить особенности кишечной микробиоты у пациентов с язвенным колитом. Материалы и методы исследования: в исследование были включены 46 пациентов с язвенным колитом (25 мужчин и 21 женщина, средний возраст пациентов - 42,4±13,8 лет, длительность заболевания: 5,4 ± 8,2 лет). Для анализа были использованы результаты секвенирования образцов кала пациентов с язвенным колитом и 96 здоровых добровольцев. Полногеномное секвенирование осуществлялось на платформе SOLiD 5500 W (Life Technologies, Foster City, CA, USA). Результаты: метагеномный анализ позволил детектировать в составе микробиоты кишечника у пациентов с язвенным колитом 29 классов бактерий, в том числе: 73 семейства, 154 рода, 437 вида микроорганизмов. На прокариотическую часть микробиоты приходится 99,5 % (из них 98,2 % - Bacteria, 1,8 % - Archaea), на вирусы - 0,5 %, эукариоты - 0,004 %. Таксономический анализ выявил изменения у пациентов с язвенным колитом по сравнению с группой контроля в относительной представленности бактериальных семейств: наблюдалось снижение Lachnospiraceae, Rikenellaceae, Acidaminococcaceae, Enterococcaceae, Desulfovibrionaceae, Verrucomicrobiaceae, Clostridiaceae и увеличение Enterobacteriaceae. Cреди представителей семейства Enterobacteriaceae значимо отличался только род Escherichia, вид Escherichia coli. У пациентов с язвенным колитом представленность Escherichia составила (3,74±8,01)% и была больше, чем в группе контроля - (1,49±5,23)%, тогда как содержание Clostridium - (1,15±3,35)% - было значительно меньше у пациентов с язвенным колитом, чем в группе контроля - (2,33±4,26)%. При анализе биообразцов пациентов с язвенным колитом обнаружено снижение по сравнению с группой контроля индекса альфа-разнообразия, который характеризует богатство микробного сообщества. Выводы: у пациентов с язвенным колитом выявлены значительные изменения таксономического состава микробиоты по сравнению с образцами контрольной группы.

микробиота, язвенный колит, воспалительные заболевания кишечника, метагеном

1. Li KY, Wei JP, Gao SY, et al. Fecal microbiota in pouchitis and ulcerative colitis. World Journal of Gastroenterology. 2016; 22(40):8929-8939. doi: 10.3748/wjg.v22.i40.8929

2. Presley LL, Ye J, Li X, et al. Host-microbe relationships in inflammatory bowel disease detected by bacterial and metaproteomic analysis of the mucosal-luminal interface. Inflamm Bowel Dis. 2012 Mar; 18(3):409-417. doi: 10.1002/ibd.21793.

3. Ganji L, Alebouyeh M, Shirazi MH, et al. Dysbiosis of fecal microbiota and high frequency of Citrobacter, Klebsiella spp., and Actinomycetes in patients with irritable bowel syndrome and gastroenteritis. Gastroenterol Hepatol Bed Bench. 2016 Autumn; 9(4):325-330.

4. Vrakas S, Mountzouris KC, Michalopoulos G, et al. Intestinal Bacteria Composition and Translocation of Bacteria in Inflammatory Bowel Disease. PLoS One. 2017; 12(1): e0170034. doi:10.1371/ journal.pone.0170034

5. Ситкин С. И., Вахитов Т. Я., Ткаченко Е. И. и соавт. Микробиота кишечника при язвенном колите и целиакии // Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. - 2017. - № 1(137). - С. 8-30.

6. Лазебник Л. Б., Конев Ю. В. Новое понимание роли микробиоты в патогенезе метаболического синдрома. // Consilium Medicum. (Прил.). - 2014. - 08. - с. 77-82.

7. Мечников И. И. Этюды оптимизма. М.: Наука, 1964. - 128 с.

8. Nissle A. Explanations of the significance of colonic dysbacteria & the mechanism of action of E. coli therapy (mutaflor) Medizinische. 1959; 4:1017-1022.

9. Quigley EMM. Gut Bacteria in Health and Disease. Gastroenterol Hepatol (NY). 2013 Sep.; 9(9):560-569.

10. Bull MJ, Plummer NT. Part 1: The Human Gut Microbiome in Health and Disease. Integr Med (Encinitas). 2014 Dec; 13(6):17-22.

11. Costello EK, Lauber CL, Hamady M, et al. Bacterial Community Variation in Human Body Habitats Across Space and Time. Science. 2009 Dec 18; 326(5960):1694-1697. doi: 10.1126/science.1177486.

12. Qin J, Li R, Raes J, et al. A human gut microbial gene catalog established by metagenomic sequencing. Nature. 2010 Mar 4; 464(7285):59-65. doi: 10.1038/nature08821.

13. Matsuoka K, Kanai T. The gut microbiota and inflammatory bowel disease. Semin Immunopathol. 2015; 37:47-55. doi: 10.1007/s00281-014-0454-4.

14. Gill SR, Pop M, DeBoy R, et al. Metagenomic Analysis of the Human Distal Gut Microbiome. Science. 2006 Jun 2; 312(5778):1355-1359. doi: 10.1126/science.1124234.

15. Tap J, Mondot S, Levenez F, et al. Towards the human intestinal microbiota phylogenetic core. Environ Microbiol. 2009 Oct; Vol. 11 (10):2574-84. doi: 10.1111/j.1462-2920.2009.01982.x.

16. Mariat D, Firmesse O, Levenez F, et al. The Firmicutes/Bacteroidetes ratio of the human microbiota changes with age. BMC Microbiol. 2009 Jun 9; 9:123. doi: 10.1186/1471-2180-9-123.

17. Blaser MJ, Falkow S. What are the consequences of the disappearing human microbiota? Nat Rev Microbiol. 2009 Dec; 7(12):887-94. doi: 10.1038/nrmicro2245.

18. Bringiotti R, Lerardi E, Lovero R, et al. Intestinal microbiota: The explosive mixture at the origin of inflammatory bowel disease? World J Gastrointest Pathophysiol. 2014 Nov 15; 5(4):550-559. doi: 10.4291/wjgp.v5.i4.550

19. Bernstein CN, Shanahan F. Disorders of a modern lifestyle: reconciling the epidemiology of inflammatory bowel diseases. Gut. 2008 Sep; 57 (9):1185-1191. doi: 10.1136/gut.2007.122143.

20. Donaldson GP, Lee SM, Mazmanian SK. Gut biogeography of the bacterial microbiota. Nat Rev Microbiol. 2016 Jan.; 14 (1):20-32. doi: 10.1038/nrmicro3552.

21. Petriz BA, Franco OL. Metaproteomics as a Complementary Approach to Gut Microbiota in Health and Disease. Front Chem. 2017 Jan 26; 5:4. doi: 10.3389/fchem.2017.00004.

22. Yamashita T. Intestinal Immunity and Gut Microbiota in Atherogenesis. Journal of Atherosclerosis and Thrombosis. 2017; Vol. 24 No. 2:110-119. doi.org/10.5551/jat.38265

23. Escobedo G, Lopez-Ortiz E, Torres-Castro I. Gut microbiota as a key player in triggering obesity, systemic inflammation and insulin resistance. Rev Investig Clin. 2014 Sep-Oct; 66(5):450-459.

24. Xuyun H, Guang J, Wei J, Houkai L. Gut Microbiota and Nonalcoholic Fatty Liver Disease: Insights on Mechanism and Application of Metabolomics. Int J Mol Sci. 2016 Mar; 17(3):300. doi: 10.3390/ijms17030300.

25. Hua X, Goedert JJ, Pu A, et al. Allergy associations with the adult fecal microbiota: Analysis of the American Gut Project. EBioMedicine. 2015 Nov 27; 3:172-9. doi: 10.1016/j.ebiom.2015.11.038.

26. Wieland A, Frank DN, Harnke B, Bambha K. Systematic review: Microbial dysbiosis and nonalcoholic fatty liver disease. Aliment Pharmacol Ther. 2015 Nov; 42 (9):1051-63. doi: 10.1111/apt.13376.

27. Ishikawa H, Akedo I, Umesaki Y, et al. Randomized controlled trial of the effect of bifidobacteria-fermented milk on ulcerative colitis. J Am Col of Nutrition. 2003 Feb; 22(1):56-63. doi: 10.1080/07315724.2003.10719276.

28. Saez-Lara M.J., Gomez-Llorente C., Plaza-Diaz J., Gil A. The role of probiotic lactic acid bacteria and bifidobacteria in the prevention and treatment of inflammatory bowel disease and other related diseases: a systematic review of randomized human clinical trials. Biomed Res Int. 2015; 2015:505878. doi: 10.1155/2015/505878.

29. Ohkusa T. Fusobacterium varium localized in the colonic mucosa of patients with ulcerative colitis stimulates species-specific antibody. J Gastroenterol Hepatol. 2002 Aug; 17 (8):849-53.

30. Matsuoka K, Mizuno S, Hayashi A, et al. Fecal microbiota transplantation for gastrointestinal diseases. Keio J Med. 2014; 63(4):69-74. doi: 10.2302/kjm.2014-0006-RE.

31. Ott SJ, et al. Unstable composition of the fecal microbiota in ulcerative colitis during clinical remission. Am J Gastroenterol. 2008; 103:643-648. doi:10.1111/j.1572-0241.2007.01592.x.

32. Дубинкина В. Б., Тяхт А. В., Ильина Е. Н. и соавт. Метагеномный анализ таксономических и функциональных особенностей микробиоты кишечника у пациентов с синдромом алкогольной зависимости. // Биомедицинская химия. - 2015. - Т. 61 (Вып. 6). - С. 742-749.

33. Michail S, Durbin M, Turner D, et al. Alterations in the gut microbiome of children with severe ulcerative colitis. Inflamm Bowel Dis. 2012 Oct; 18 (10):1799-808. doi: 10.1002/ibd.22860.

34. Сафина Д. Д., Абдулхаков С. Р., Григорьева Т. В. и соавт. Влияние фармакотерапии на генетическое разнообразие биоценоза кишечника. // Гены & клетки. - 2015. - Том X, № 4. - С. 80-85.

35. Khusnutdinova D, Grigoryeva T, Abdulkhakov S, Safina D. Gut Microbiome Shotgun Sequencing in Assessment of Microbial Community Changes Associated with H.pylori Eradication Therapy. BioNanoSci. 2016; Vol.6, Is.4:585-587. doi:10.1007/s12668-016-0285-y.

36. Лоранская И. Д., Болдырева М. Н., Лаврентьева О. А., Мулухова Э. В. Пристеночная микрофлора кишечника. - М.: Прима принт, 2015. - 100 с.

37. Ардатская М. Д. Синдром избыточного бактериального роста. - М.: Форте принт, 2011. - 56 с.

38. Барсук А. Л., Сумина А. В. Практическое обоснование низкой диагностической ценности микробиологического исследования кала на дисбактериоз. // Вопросы диагностики педиатрии. - 2009. - № 2. - С. 7-11.

39. Лоранская И. Д., Лаврентьева О. А. Функциональный анализ микробиоценоза желудочно-кишечного тракта // РМЖ. - 2011. - № 17. - С. 1057.

40. Tyakht AV, Kostryukova ES, Popenko AS, et al. Human gut microbiota community structures in urban and rural populations in Russia. Nat Commun. 2013; 4:2469. doi: 10.1038/ncomms3469.

41. Truong DT, Franzosa EA, Tickle TL, et al. MetaPhlAn2 for enhanced metagenomic taxonomic profiling. Nature Methods. 2015; 12:902-903. doi:10.1038/nmeth.3589.

42. Human Microbiome Project (HMP) Consortium. Structure, function and diversity of the healthy human microbiome. Nature. 2012 Jun 13; 486 (7402):207-14. doi: 10.1038/nature11234.

43. Pilarczyk-Zurek M, Strus M, Piotr PA, Heczko B. The dual role of Escherichia coli in the course of ulcerative colitis. BMC Gastroenterol. 2016; 16:128. doi: 10.1186/s12876-016-0540-2.

44. Dabard J, Bridonneau C, Phillipe C, et al. Fons Ruminococcin A, a New Lantibiotic Produced by a Ruminococcus gnavus Strain Isolated from Human Feces. Appl Environ Microbiol. 2001 Sep; 67(9):4111-8.

45. Lozupone CA, Stombaugh JI, Gordon JI, et al. Diversity, stability and resilience of the human gut microbiota. Nature. 2012; Vol. 489 № 7415:220-230.

46. Manichanh C, Rigottier-Gois L, Bonnaud E, et al. Reduced diversity of faecal microbiota in Crohn’s disease revealed by a metagenomic approach. Gut. 2006 Feb; 55(2):205-211. doi: 10.1136/gut.2005.073817.

47. Noor SO, Ridgway K, Scovell L, et al. Ulcerative colitis and irritable bowel patients exhibit distinct abnormalities of the gut microbiota. BMC Gastroenterology. 2010; 10:134. doi: 10.1186/1471-230X-10-134.