ХАРАКТЕР МИКРОБИОТЫ ТОЛСТОЙ КИШКИ У ПОДРОСТКОВ ГОРОДА АРХАНГЕЛЬСКА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ МАССЫ ТЕЛА

Введение. Микробиота человека – это эволюционно сложившаяся экологическая система микроорганизмов, которые населяют открытые полости организма, поддерживают метаболическое, биохимическое и иммунологическое равновесие, что требуется для сохранения здоровья [4]. Микроорганизмы обитают в различных биотопах организма человека, таких как кожные покровы, ротовая полость, дыхательные пути, желудочно-кишечный тракт. Наиболее многочисленна и разнообразна по составу микробиота толстой кишки, которая, по различным оценкам, насчитывает от 400 до 1500 видов и чей суммарный вес составляет 2,5-3 кг. При этом совокупный геном микроорганизмов кишечника больше генома хозяина в 100-150 раз, а общее число клеток достигает 10¹⁴, что в десятки раз превышает количество клеток в человеческом организме [4, 5, 8].

К настоящему моменту удалось идентифицировать более 500 видов микроорганизмов желудочно-кишечного тракта (ЖКТ), однако подавляющее их большинство невозможно культивировать в лабораторных условиях [5], что делает молекулярно-генетические методы исследования основными в вопросе изучения микробиоты [2].

Несмотря на огромное разнообразие микроорганизмов в составе микробиоты толстой кишки большинство исследователей выделяют пять основных филов: Bacillota, Bacteroidota, Actinomycetota, Pseudomonadota, Verrucomicrobiota [3, 6], при этом более 90% всех бактерий приходится на первые два [4].

Микроорганизмы, относящиеся к нормальной микрофлоре кишечника, колонизируют как просвет ЖКТ, так и поверхность слизистой оболочки кишки [4, 7], и тем самым формируют колониальную резистентность, регулируют важные метаболические и физиологические функции, стимулируют развитие иммунной системы, способствуют поддержанию жизнедеятельности кишечного эпителия [1, 8]. Кроме того, микробиота толстой кишки участвует в регуляции аппетита, гомеостазе глюкозы и липидов, влияя на уровень гликемии, массы тела, показатели артериального давления, через каскад синтезируемых гормонов [1].

В последнее десятилетие большое внимание уделяется потенциальной роли микробиоты в развитии различных заболеваний человека. В частности, микробиота толстой кишки стала важным фактором развития многих метаболических нарушений, таких как ожирение, диабет 2 типа и неалкогольная жировая болезнь печени [9], что в настоящее время является актуальной проблемой.

Цель. Оценить состав микробиоты толстой кишки у подростков города Архангельска и выявить особенности микроэкологии в зависимости от массы тела.

Материалы и методы. Исследование проведено на базе кафедры клинической биохимии, микробиологии и лабораторной диагностики Северного государственного медицинского университета. В нем приняли участие 90 подростков в возрасте от 11 до 18 лет (35 мальчиков и 55 девочек). Средний возраст составил 14,83±1,62 лет. Обследуемые были равномерно разделены на 3 группы в зависимости от массы тела (оценку проводили с использованием программы AnthroPlus):

1 группа – подростки с нормальной массой тела;

2 группа – подростки с избыточной массой тела;

3 группа – подростки с ожирением;

В исследовании приняли участие подростки, не получавшие антибиотикотерапию за 6 месяцев до начала исследования. Также от всех обследуемых получено добровольное информированное согласие. 

Изучение состава микробиоты толстой кишки проводили молекулярно-генетическим методом (ПЦР). В качестве материала исследования использовался кал. Выделение ДНК проводили при помощи набора реагентов «ДНК-сорб-B» (АмплиСенс, Россия) по инструкции производителя набора. Амплификацию ДНК проводили с помощью набора реагентов «Колонофлор-16 (метаболизм)» («АльфаЛаб», Россия) с использованием детектирующего амплификатора «ДТлайт» («ДНК-Технология», Россия).

Анализ результатов проводили с помощью пакета программ для статистической обработки данных STATA 14.2 (StataCorp, США). Статистически значимыми считались различия между показателями при p<0,05.

Результаты и обсуждение. При оценке состава микробиоты толстой кишки подростков г. Архангельска выявлен выраженный дефицит Lactobacillus spp. (1 группа – 76,7%; 2 группа – 83,3%; 3 группа – 66,7%) и Bifidobacterium spp. (1 группа – 40%; 2 группа – 60%; 3 группа – 56,7%).  При сравнении групп участников с нормальным весом и ожирением удалось выяснить, что количество Bifidobacterium spp. значимо меньше было в группе с ожирением (р=0,032). Данные бактерии принадлежат к облигатной микробиоте и выполняют ряд важных функций, в том числе обеспечение колониальной резистентности и подавление воспаления. В связи с этим снижение их количества в каждой группе независимо от массы тела становится настораживающим фактом в развитии различных патологических состояний.

Один из основных продуцентов короткоцепочечных жирных кислот (бутират), Faecalibacterium рrausnitzii был выделен у всех участников первой группы в пределах допустимых количественных значений. У детей, имеющих избыток массы тела или ожирение данный микроорганизм регистрировался у меньшего числа обследуемых (96,7% и 86,7%, соответственно). Похожая ситуация наблюдалась и для другого продуцента масляной кислоты – Eubacterium rectale. У участников с ожирением E. rectale отсутствовал у 10,0% и был в дефиците у 6,7%. Еще один бутиратпродуцирующий представитель Roseburia inulinivorans выделялся с пониженной частотой у детей с нарушением веса (90%), в сравнении с 96,7% участников с нормальной массой тела. У всех обследуемых детей независимо от массы тела отмечается сниженная частота выявления Blautia spp. (1 группа – 10%; 2 группа – 26,7%; 3 группа – 33,3%). Изменения содержания данных представителей может способствовать развитию воспалительных заболеваний кишечника, нарушению иммунологической функции микробиоты и в последствии приводить к метаболическим заболеваниям.

Анализ соотношения Bacteroides spp. / F. prausnitzii показал, что увеличение соотношения нарастало при увеличении массы тела и было статистически значимо выше в группе участников с ожирением по сравнению с детьми с нормальной массой тела (р<0,05).

Выявлены различия в колонизации толстой кишки Streptococcus spp., которые реже встречались в группе с избыточным весом (р>0,05) и с ожирением (р=0,012). Также содержание бактерий этого рода было выше в группе с избыточным весом чем в группе с ожирением (р=0,021).

На фоне выявленных микроэкологических изменений облигатной микробиоты выявлен избыточный рост Acinetobacter spp. (1 группа – 93,3%; 2 группа – 83,3%; 3 группа – 96,7%). Повышенное содержание Acinetobacter spp. может стать потенциальным источником инфекции, особенно на фоне сниженной колониальной резистентности.

Проведенный корреляционный анализ выявил наличие обратной слабой связи между концентрацией Bifidobacterium spp. и индексом массы тела (ИМТ) (r=-0,25; р=0,015), показывая, что микроэкологические нарушения более выражены у детей, имеющих изменения массы тела.  В группе детей с избыточным весом обнаружена обратная связь средней силы ИМТ с Bacteroides spp. (r=-0,41; р=0,026) и в группе с ожирением обратная связь средней силы с Enterococcus spp. (r=-0,43; р=0,018). Таким образом, при нарушении веса не только снижается количество представителей основной микробиоты, но и изменяется ее биоразнообразие.

Заключение. В ходе исследования были определены качественные и количественные показатели микробиоты толстой кишки у подростков г. Архангельска. Независимо от массы тела выявлен выраженный дефицит Lactobacillus spp. и Bifidobacterium spp., относящихся к облигатным представителям, кроме того, зафиксирован избыточный рост условно патогенных Acinetobacter spp. Помимо этого для данной выборки было характерным снижение частоты Blautia spp., F. рrausnitzii, E. rectale и Roseburia inulinivorans. У участников с ожирением регистрировали повышенные показатели соотношения Bacteroides spp. / F рrausnitzii. Выявленные изменения свидетельствуют о нарушении микроэкологии толстой кишки, что в дальнейшем может привести к развитию и/или отягощению метаболических заболеваний, в том числе ожирения. Таким образом становится очевидной необходимость контроля состава микробиоты толстой кишки с последующей персонализированной коррекцией выявленных нарушений с целью сохранения и поддержания здоровья детского населения.