Особенности микробиоценоза желудочно-кишечного тракта у больных ВИЧ-инфекцией

Важность кишечной микрофлоры для здоровья человека давно доказана многими исследованиями. Кишечные бактерии не только помогают переваривать пищу, но и участвуют в регуляции обмена веществ в целом, активно сотрудничают с иммунной системой, поддерживают организм в борьбе с бактериальными и вирусными инфекциями. В разных отделах желудочно-кишечного тракта человека обитает от 500 до 1000 видов бактерий. Установлено, что общая численность микробных клеток интестинальной микробиоты взрослого человека в среднем составляет 1014 КОЕ/г, что в 10 раз превышает численность клеток самого организма, а по числу совокупных генов превосходит кодирующую способность генома человека и составляет более 3 млн генов. Микробиота кишечника выполняет ряд важнейших функций: защитные, метаболические, трофические (структурные). ВИЧ-инфекция разрушительно влияет на физиологическое взаимодействие между условно-патогенной микрофлорой и иммунной системой. Нарушения иммунологических и эпителиальных барьеров приводят к энтеропатии, синдрому мальабсорбции, бактериальной транслокации и кишечным инфекциям. Длительная бактериальная транслокация в сыворотке крови ВИЧ-инфицированных пациентов может приводить к системному воспалительному ответу, который, в свою очередь, может вести к прогрессированию заболевания и истощению иммунитета. В обзоре представлены современные данные о микробиоме человека, методах его исследования, таксономическом составе и функциях. Отдельно рассмотрен патогенез поражения желудочно-кишечного тракта при ВИЧ-инфекции, обозначены проблемы и перспективы изучения микробиома у ВИЧ-инфицированных больных.

Важность кишечной микрофлоры

Микробиота желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) является сложной экологической системой, обеспечивающей нормальную жизнедеятельность человека. Современный уровень знаний позволяет считать микробиоту виртуальным эндокринным метаболически активным органом. Совокупность разнообразия генов микробиоты человека известна как микробиом. В отличие от других эндокринных систем или органов, которые выделяют небольшое количество гуморальных факторов, микробиота кишечника имеет большой потенциал для производства сотен биологически активных продуктов [1]. Она представляет собой огромное разнообразие микробных видов, различающихся генетически и метаболически. Кишечная микробиота включает почти триллион микроорганизмов, принадлежащих к сотням различных видов. Метагеном фекальной микробиоты включает 9,9 х 106 микробных генов, что почти в 200 раз больше, чем геном человека. Общая масса (у взрослого человека) микробиоты ЖКТ достигает 2,5–3 кг. Численность популяции только E. coli насчитывает около 6 х109 клеток, а из общей суммы клеток макро- и микроорганизмов 90% принадлежит микроорганизмам [2]. Согласно традиционному взгляду, основанному на данных культуральных методов исследования, микробное сообщество кишечника человека объединяет 1012–1014 клеток, относящихся к 17 семействам, 45 родам, более чем к 1000 видов из 12 таксономическим групп. Соотношение анаэробов к аэробам – 1000:1. В целом функциональная активность этих микроорганизмов относительно неплохо изучена. Основными функциями являются антиинфекционная защита, обеспечение питанием эпителия толстой кишки (продукция бутирата), регуляция всасывания минералов и воды, синтез витаминов группы В и К, регуляция липидного и азотистого обмена, кишечной моторики, а также многочисленные иммунные функции. Однако внедрение новых методов исследования микрофлоры за последние годы позволило получить принципиально новые данные о ее численности, видовом составе и функциональном значении [1]. Важной инициативой на сегодняшний день является «Проект микробиома человека», включающий исследования для улучшения понимания характеристик микробиоты, связанной со здоровьем и заболеваниями человека [3]. В 2012 г. опубликовано полное описание состава и разнообразия микробиомов 5 локализаций человеческого организма (кишечник, кожа, носовая полость, полость рта, влагалище) в дополнение к быстро увеличивающемуся числу статей, посвященных более специфическим микробиом-ассоциированным проек­там. Большинство исследований микробиома основано на определении последовательности вариабельных областей высоко консервативного гена, кодирующего 16S-субъединицу рибосомальной РНК (16S рРНК) микроорганизмов. Этот ген присутствует в бактериях, но отсутствует у млекопитающих и содержит 9 гипервариабельных областей (от V1 до V9), что позволяет идентифицировать различные бактерии [4].

Состав кишечной микробиоты

Несмотря на значительное разнообразие видов микроорганизмов в составе микробиоты, большинство представителей принадлежат только к 4 типам современной биологической систематики: Bacteroidetes, Firmicutes, Actinobacteria и Proteobacteria. Firmicutes и Bacteroidetes составляют более 90% бактериального сообщества толстой кишки, где плотность микробиоты небольшая. В то же время представители типов Actinobacteria и Proteobacteria практически всегда присутствуют в составе микробиоты, но их содержание относительно невысоко [5]. К основным представителям кишечных Bacteroidetes относятся бактерии родов Bacteroides, Parabacteroides, Prevotella, Odoribacter, Barnesiella и Alistipes [6]. Тип Firmicutes включает 4 класса микроорганизмов: Clostridia, Bacilli, Erysipelotrichia и Negativicutes. Небольшое количество, не превышающее 1–2%, в кишечной микробиоте взрослых людей составляют бактерии типов Actinobacteria и Proteobacteria. Важнейшим и хорошо изученным представителем типа Actinobacteria является род Bifidobacterium. Тип Proteobacteria является гетерогенной группой грамотрицательных бактерий. К ним относятся представители семейства Enterobacteriaceae – E. coli, Klebsiella и др. Микробиота кишечника играет решающую роль в удалении из организма человека патогенных и условно-патогенных бактерий и предотвращении избыточного роста потенциально опасных «малочисленных» бактерий, колонизирующих ЖКТ. Полезные функции бактерий, населяющих кишечник человека, обсуждались еще лауреатом Нобелевской премии И.И. Мечниковым, идеи которого послужили основой для работы многих поколений исследователей. Он считал, что микрофлора кишечника может определять физическое и даже психическое здоровье человека. А открытие того факта, что бактерии кишечника человека участвуют в метаболизме лекарственных средств, произошло практически 100 лет назад.

Технологии изучения микробиома

Изучение комменсальных бактерий традиционно ограничивалось культивированием микроорганизмов. В 80-е годы C.R. Woese и G.E. Fox разработали новые молекулярно-биологические методы для иссле­дования микробиологической э...

Попова Д.М., Вознесенский С.Л., Петрова Е.В., Соболева З.А.