Кишечная микробиота: современные представления о видовом составе, функциях и методах исследования | Кожевников А.А., Раскина К.В., Мартынова Е.Ю., Тяхт А.В., Перфильев А.В., Драпкина О.М., Сычев Д.А., Фатхутдинов И.Р., Мусиенко С.В., Никогосов Д.А., Жегулина И.О., Бавыкина Л.Г., Каршиева А.В., Селезнева К.С., Алексеев Д.Г., Потешкин Ю.Е.

Статья посвящена современным представлениям о видовом составе, функциях и методах исследования кишечной микробиоты

    Введение

    Актуальность данного обзора обусловлена появлением в настоящее время новых сообщений, касающихся взаимосвязи кишечной микробиоты и заболеваний человека, а также распространением более точных методов диагностики и формированием открытых баз данных, в которых регистрируется информация о генетическом составе и функциях микробиоты. Возрастающий интерес к обитателям кишечника находит отражение в динамике числа публикаций на информационном ресурсе PubMed: по запросу «gut microbiota» можно найти всего 8 статей, датированных 2000 годом, 531 статью – 2011-м, и уже 3189 статей – 2016-м. Открываются новые перспективы использования микрофлоры в клинической практике в качестве точки приложения терапевтического вмешательства. Принимая во внимание тот факт, что состав микробиоты является индивидуальным для каждого человека, ее исследование как нельзя лучше вписывается в набирающую силу концепцию точного медицинского подхода. Данная статья – первая из цикла обзоров, посвященных наиболее актуальным особенностям микрофлоры кишечника   – знакомит читателей с составом микробиоты, ее основными функциями, а также представляет традиционные и инновационные методы исследования. 
    Кишечная микробиота (далее – микробиота) представляет собой множество различных видов микроорганизмов, населяющих кишечник человека. Это более 50 родов и более 500 видов бактерий, количество которых в ЖКТ человека превышает 10¹⁴, что на один порядок больше числа клеток человеческого организма [1]. Данные некоторых молекулярно-филогенетических исследований свидетельствуют о наличии в человеческом кишечнике от 15 до 36 (!) тысяч видов бактерий [2]. Тем не менее дискуссии о количестве микробов в организме человека не утихают до сих пор. В 2016 г. были опубликованы результаты исследования израильских и канадских ученых, согласно которым микроорганизмов в человеческом теле примерно столько же, сколько и клеток (3,9×10¹³ и 3,0×10¹³ соответственно) [3].
    Численность микробиоты постепенно увеличивается по ходу кишечника, составляя в тонкой кишке 10²–10⁷ КОЕ/г [4] и достигая максимального значения в толстой кишке – до 10¹¹ КОЕ/г [5]. Такая разница может объясняться наличием в верхних отделах кишечника более агрессивной среды из-за поступающего кислого содержимого желудка, действия пищеварительных ферментов, быстрого продвижения химуса. Преобладающих в тонкой кишке аэробов по мере движения вниз по ЖКТ сменяют факультативные, а затем облигатные анаэробы. Это связано со снижением парциального давления кислорода в дистальных отделах ЖКТ.
    Микробиота включает облигатных представителей (постоянно присутствующих в организме хозяина) и транзиторных (поступающих из внешней среды и неспособных к длительному существованию в здоровом организме). Находиться микробы могут в просвете кишечника (полостная микрофлора) и в пристеночной слизи (пристеночная, мукозная микрофлора).
    По типу метаболизма различают протеолитические бактерии, осуществляющие гидролиз белков (кишечная палочка, бактероиды, протей, клостридии), и сахаролитические (бифидобактерии, лактобактерии, энтерококки), получающие энергию из углеводов [6].
    Считается, что бактерии начинают заселять кишечник человека сразу после рождения. В основном это обитатели вагинального тракта матери [7]. Тем не менее имеются данные о возможности более раннего попадания микробов в ЖКТ человека: исследование М. Mshvildadze показало наличие бактериальной ДНК в меконии здоровых новорожденных [8]. По мере развития ребенка увеличивается разнообразие и стабильность его микробиоты: если с первых дней жизни преобладают B. bifidum и Lactobacillus, то затем наблюдается относительное снижение представительства молочнокислой флоры, а среди Bifidobacterium начинают преобладать longum, breve, adolescentis [9]. Ко второму году жизни ребенка его микробиота напоминает микробиоту взрослого организма [10]. 
    Рождение путем кесарева сечения негативно влияет на состав кишечной микробиоты у младенцев: ее разнообразие снижено, редуцировано представительство Bacteroidetes, а также ослаблен иммунный ответ, связанный с T-хелперами 1-го типа [11]. Эти изменения сохраняются на протяжении первых двух лет жизни. 
    По данным исследования американской Human Microbiome Project (HMP) и европейской Metagenomics of human intestinal tract (MetaHIT) популяции, у взрослых кишечная микрофлора представлена двумя преобладающими типами бактерий: Bacteroidetes и Firmicutes (рис. 1) [12]. При этом был введен термин «энтеротипы» – это устойчивые кластеры на основе микробного состава в образцах из кишечника человека, которые определяются преобладанием тех или иных ключевых родов бактерий [13] и не являются популяционно- и континент-специфичными [14]. В энтеротипе-1 доминируют представители рода Bacteroides, в энтеротипе-2 – Prevotella, в энтеротипе-3 – Ruminococcus (рис. 2). Однако четкие критерии определения энтеротипов отсутствуют; кроме того, результаты ряда исследований указывают на незначительное преобладание в биотопах организма ключевых бактериальных родов, а не отдельных кластеров, в связи с чем требуется проведение дальнейших наблюдений, касающихся данного феномена [13]. Наличие четко определенных энтеротипов не было доказано и при метагеномном исследовании кишечной микробиоты добровольцев из городской и сельской местности России: в основном в микробных сообществах не отмечалось доминирования Prevotella или Bacteroides, а в 50% случаев наблюдалось преобладание большого набора троек микроорганизмов (в основном Firmicutes, компанию которым составляли Bacteroidetes, Verrucomicrobia, Actinobacteria, Proteobacteria, Tenericutes и Archaea) [15]. 


    В таблице 1 представлены функции кишечной микробиоты, в таблице 2 – методы ее исследования.

    Заключение

    Изучение интестинального микромира представляет собой важный научный и практический интерес. Имеющиеся данные предполагают, что состав микробиоты кишечника у каждого человека индивидуален. Это может стать ключом к разгадке причины различий, наблюдающихся в метаболических процессах у людей со сходными физиологическими данными. Более широкое внедрение в клиническую практику рассмотренных современных методов исследования, обладающих высокой чувствительностью и специфичностью, а также отвечающих требованиям концепции точной медицины, может снизить стоимость проведения подобных обследований, а также получить большой массив данных для изучения и решения насущных научно-клинических проблем. 

Поделитесь статьей в социальных сетях