Микробиота кишечника и возможности пробиотической терапии при воспалительных заболеваниях кишечника

25.02.2015
1201

ГБОУВПО «Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет» Минздрава РФ, Санкт-Петербург

Воспалительные заболевания кишечника (ВЗК) – болезнь Крона и язвенный колит (ЯК), характеризуются нарушением взаимодействия иммунной системы кишечника с внешними факторами, прежде всего кишечной микробиотой. Современные молекулярно-генетические исследования состава кишечной микробиоты подтверждают, что при ВЗК всегда имеет место дисбиоз. Лечение, проводимое с целью коррекции микробиоты кишечника, патогенетически оправдано. Пробиотики укрепляют защитный барьер кишечника и оказывают воздействие на местную иммунную систему. Исследования эффективности пробиотиков при ВЗК демонстрируют неоднозначные результаты, что объясняется разным дизайном исследования, разнообразием применяемых штаммов, неоднородностью групп пациентов. Эффективность применения пробиотиков при ЯК более убедительна, поэтому они вошли в международные и российские рекомендации как средство поддержания и достижения ремиссии при слабой или умеренной активности заболевания. Пробиотики оказались эффективными и при поучите. Однако терапия пробиотиками должна учитывать возможную опасность бактериальной транслокации при тяжелых формах ВЗК, разную эффективность пробиотических видов и штаммов и базироваться на результатах предшествующих клинических исследований по каждому препарату.

Воспалительные заболевания кишечника (ВЗК) – это иммунопатологические заболевания, характеризующиеся хроническим прогрессирующим воспалительно-деструктивным поражением желудочно-кишечного тракта. К этой группе относятся болезнь Крона (БК) и язвенный колит (ЯК). Точная природа этих болезней окончательно не выяснена: очевидно, что они развиваются как следствие неспособности иммунной системы контролировать воспаление, в основе которой лежит генетическая предрасположенность.

На основании результатов многочисленных научных исследований последних лет формируется общее представление о ВЗК как о болезнях, в основе которых лежит нарушение взаимодействия иммунной системы кишечника с внешними антигенами, прежде всего микробами кишечника, что делает инфекционные агенты и кишечную микробиоту объектом наиболее пристального изучения [1]. Тот факт, что при ВЗК поражаются отделы кишечника, заселенные массой микробов, наводит на мысль о значении представителей кишечного биоценоза. Обсуждается возможная роль вирусных инфекций, в частности норовируса, некоторых кишечных бактерий: энтерогепатических видов Helicobacter и Wollinella, энтеробактерий. Косвенно эта гипотеза подтверждается тем, что введение экспериментальным животным гомогенатов кишечника, полученных от больных БК, вызывает развитие гранулематозного воспаления [2]. В то же время у животных-гнотобионтов независимо от имеющихся у них различных генетических и иммунологических дефектов воссоздать модель ВЗК не удается [1]. На основании этого была выдвинута парадигма: «Нет бактерий –

нет колита». В соответствии с ней большинство исследователей склоняются к мнению, будто не патогенная, а обычная, комменсальная, микрофлора кишечника при условии потери организмом иммунологической толерантности к ней может способствовать развитию болезни.

Действительно, во всех исследованиях, посвященных изучению состава кишечной микробиоты при ВЗК, обнаружены ее существенные изменения, каким бы методом (микробиологическим или молекулярно-генетическим) ни проводилась оценка [3]. Эти изменения принято называть дисбиозом. Исследование метагенома кишечных бактерий показало существенные изменения состава микробиоты на всем протяжении кишечника как при БК, так и при ЯК. При секвенировании ДНК и изучении микробных филотипов отмечено снижение численности Firmicutes, Bacteroidetes и увеличение количества Proteobacteria. Bacteroides thetaiotaomicron, нормальных клостридий (Clostridium leptum), Fecalobacterium prausnitzii, Subdoligranulum, Oschlospira, Roseburia, Ruminococcus, Coprococcus и повышение грам-энтеробактерий, в т.ч. Klebsiella pneumonia, Escherichia coli, бацилл, а также Clostridium difficile [4]. При этом изменения кишечной микробиоты не зависели от активности воспаления в исследуемом сегменте кишечника, указывая на то, что дисбиоз, вероятно, имеет первичный характер, а не является следствием воспаления. Однако отмечено, что при значительном снижении F. prausnitzii у больных БК выше риск послеоперационных осложнений. Один из исследуемых видов, Lachnospira, был увеличен только при ЯК, а при БК не отличался от контрольной группы.

Может ли дисбиоз предшествовать заболеванию и инициировать развитие ВЗК? Этот вопрос остается предметом дискуссий, но, поскольку различные виды и классы бактерий по-разному влияют на иммунный ответ, вполне возможно, что увеличение доли микробов с сильным провоспалительным потенциалом и уменьшение бактерий, способствующих формированию иммунологической толерантности, оказывают предрасполагающее к развитию ВЗК действие. Облигатные анаэробы (F. prausnitzii, B. thetaiotaomicron), доминирующие в кишечнике здоровых людей, оказывают существенное воздействие на защитный кишечный барьер. Они стимулируют продукцию слизи в эпителии за счет активации факторов транскрипции, что способствует изменению состава муцина и увеличению числа бокаловидных клеток [5]. Большое значение в обеспечении состояния кишечного эпителия имеют продукты метаболизма бактерий, в первую очередь ацетат и бутират, которые не только обладают противовоспалительным и регенераторным действиями, но и способны осуществлять эпигенетическое действие, усиливая ацетилирование гистонов ДНК хозяина и закрепляя данный эффект на долгие годы. Поскольку эти короткоцепочечные жирные кислоты образуются в ходе жизнедеятельности основной анаэробной резидентной флоры (Firmicutes, Bacteroidetes, Bifidobacteriae), уменьшение представителей этих классов при ВЗК сопровождается ослаблением противовоспалительного, толерогенного и антипролиферативного (противоопухолевого) потенциалов.

Однако справедливости ради следует сказать, что и при других хронических иммунопатологических заболеваниях (например, пищевой аллергии, целиакии), а также при ожирении наблюдаются весьма сходные изменения биоценоза, предшествующие развитию болезни. Возможно, не только состав микробиоты, но и генетический фон обусловливают извращенные взаимоотношения с иммунной системой кишечника и в итоге играют ключевую роль в развитии ВЗК, которые вместе с другими иммунопатологическими заболеваниями пришли на смену инфекциям за последние 50 лет. Их рост, следуя популярной «гигиенической гипотезе», объясняют улучшением санитарного состояния окружающей среды, стерилизацией пищи и воды, а также широким применением антибиотиков. В частности, проспективное национальное исследование в Дании, проведенное в 1995–2003 гг. и включившее 577 622 детей, продемонстрировало повышение относительного риска (ОР) развития ВЗК (ОР=1,84), в большей степени – БК (ОР=3,4), после курсов антибиотиков. Риск был особенно высок после продолжительных курсов – более 3 месяцев (ОР=4,4), или повторных курсов – более 7 курсов антибиотикотерапии в течение жизни (ОР=7,34) [6]. Если рассматривать эти факторы через призму их влияния на кишечную микробиоту, то оказывается, что и характер питания, и стерилизация пищи, и неумеренное потребление антибиотиков воздействуют на микрофлору кишечника, вызывая стойкие ее изменения. Так, секвенирование кишечного метагенома людей даже после одного курса антибиотиков (кларитромицина и метронидазола) показало стойкое изменение его состава с персистированием антибиотикорезистентных штаммов на протяжении 4 лет.

Изучение кишечного метагенома людей с разным характером питания также продемонстрировало его отличия. Экспериментальное применение диеты с высоким содержанием жиров при кратковременных курсах не приводило к значимому изменению микробиоты, однако длительное изменение диеты (не менее года) с увеличением доли жиров, омега-6 полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК) и мяса сопровождалось изменением микробиома и повышенным риском ВЗК, в то время как фрукты и пищевые волокна, а также омега-3-ПНЖК снижали этот риск [7].

Таким образом, дисбиоз при ВЗК служит важнейшим патогенетическим фактором, который наводит на мысль о возможности терапевтического воздействия на течение заболевания с помощью препаратов, содержащих представителей нормальных классов кишечных микробов – пробиотиков.

Адгезия пробиотиков к кишечному эпителию обеспечивает их взаимодействие с иммунной системой кишечника. Определенные микробные паттерны идентифицируются ею, в частности микробные липополисахариды, гликопептиды и формилпептиды, которые покрывают мембрану, могут улавливаться TLR (Toll-like receptor). Сигналы патогенных микробов и представителей индигенной флоры воспринимаются этими рецепторами по-разному. Олигонуклеотиды, в которых содержатся неметилированные динуклеотиды, что свойственно патогенной и условно-патогенной микрофлоре, улавливаются TLR с последующей стимуляцией воспалительного ответа. Эукариоидная ДНК и метилированные динуклеотиды, свойственные индигенной флоре, не воспринимаются TLR и не активируют иммунный ответ. Очевидно, что разные штаммы пробиотиков способны по-разному взаимодействовать с GALT-(Gut Associated Lymphoid Tissue)-системой кишечника. То есть эффект пробиотиков штаммоспецифичен. Поэтому действие любого пробиотического препарата должно быть доказано в клинических исследованиях. Тем не менее большинство проведенных клинических и экспериментальных исследований свидетельствует о том, что некоторые пробиотические штаммы: Lactobacillus rhamnosus GG, Lactobacillus acidophylus, Enterococcus faecium, Streptococcus thermophylus, воспринимаются TLR и стимулируют иммунный ответ, усиливая выработку Т-хелперов 1, иртерлейкина-1 (ИЛ-1), интерферона-α (INF-α). Они стимулируют фагоцитарную активность нейтрофилов и выработку иммунглобулина А (sIgA). В то же время бифидобактерии, особенно Bifidobacterium bifidum, Bifidobacterium lactis Вb-12, оказывают стимулирующее воздействие на Th3 и, соответственно, выработку TGF-β (Transforming growth factor β), ИЛ-10, т.е. способствуют формированию иммунологической толерантности. Этот процесс сопровождается снижением синтеза IgE и усилением синтеза sIgA.

Впервые предположение о возможности применения пробиотиков в лечении ВЗК было высказано Madsen и соавт., которые показали, что воспалительные изменения, вызванные определенными бактериальными компонентами, могут быть предотвращены лактобациллами [8]. Исследование было проведено на иммунодефицитных по ИЛ-10 мышах, у которых развивался спонтанный колит, фенотипически сходный с БК. Изменения микробиоты в кишечнике были отмечены уже за 2 недели до появления симптомов колита, при этом усиливалась адгезия и бактериальная транслокация. Предварительное назначение культуры лактобацилл per rectum предотвращало развитие колита. Сходные данные были получены Schultz и соавт. [9], которые также показали, что введение Lactobacillus plantarum DSM смягчает симптомы колита у +ИЛ-10-дефицитных мышей. Аналогичный результат имело применение Lactobacillus reuteri R2LC при экспериментальном химическом колите, но другие виды лактобацилл (Lactobacillus HLC) оказались неэффективными [10].

В открытом исследовании детей с БК назначение L. rhamnosus GG (LGG) повышало число IgA-продуцирующих клеток в слизистой оболочке кишечника, подтверждая взаимодействие между пробиотиком и иммунной системой кишечника [11]. Но позже было показано, что прием LGG не может предотвращать обострения БК: обострение наблюдалось у 16,6% пациентов, получавших LGG, и у 10,5% в группе плацебо [12]. В рандомизированном плацебо-контролируемом исследовании, изучавшем эффективность Saccharomyces boulardii в сочетании с традиционной терапией, была показана достоверно лучшая клиническая динамика и снижение активности БК [13]. S. boulardii эффективно поддерживали ремиссию: обострение наблюдалось у 6,25% пациентов по сравнению с 37,5% больных, получавших месалазин [14]. То есть эффективность терапии зависела от вида и штамма пробиотика. Проведенное нами рандомизированное открытое сравнительное исследование, которое включило 24 больных БК в возрасте от 6 до 16 лет, показало также более высокую эффективность S. boulardii в поддержании ремиссии: 12 детей получали сочетание S. boulardii и месалазина (в дозе 50 мг/кг) в течение 3 месяцев, 12 детей группы сравнения – только месалазин. В основной группе из 16 детей лишь у 8,5% в течение 6 месяцев отмечено обострение заболевания, в группе сравнения – у 25%, уровень кальпротектина в основной группе через 6 месяцев соcтавил 45,2, в группе сравнения – 151 мг/г (р

Исследования эффективности пробиотиков в лечении ЯК касались периода как обострения, так и ремиссии. Опубликованный в 2007 г. обзор Cochrane [15] по оценке эффективности пробиотиков в индукции ремиссии ЯК не смог сделать определенных выводов в связи с неоднородностью исследований по дизайну и с разнообразием использованных пробиотиков. В отдельных исследованиях было показано соответствие процента детей, достигших ремиссии при применении 5-АСК (5-аминосалициловой кислоты), и таких пробиотиков, как E. coli Nissle, Yakult, VSL#3. Позднее в исследовании Miele и соавт. [16] дети с тяжелым или среднетяжелым ЯК получали сочетанную терапию глюкокортикостероидами и месалазином, на фоне чего был назначен пробиотик VSL#3 или плацебо. В группе VSL#3 ремиссия была достигнута в 92,8%, в группе плацебо – в 36,4% случаев.

В многоцентровом рандомизированном плацебо-контролируемом исследовании взрослых пациентов с легким и среднетяжелым ЯК, проведенном в Индии, оценили эффективность монотерапии VSL#3 [17]. Через 12 недель 50%-ное снижение клинической активности было достигнуто у 32,5%, ремиссия – у 43% пациентов, в то время как в группе плацебо аналогичные показатели составили 10,0 и 15,7% соответственно (р=0,001).

Мета-анализ эффективности пробиотиков в поддержании ремиссии ЯК [18] продемонстрировал равную месалазину эффективность в течение 3 месяцев, однако более длительное наблюдение в течение года показало небольшое преимущество пробиотиков (L. acidophilus LA-5+ Bifidobacterium animalis BB-12): обострение наблюдалось у 75% больных в группе пробиотика и 92% – в группе плацебо [19].

Полученные положительные результаты пробиотикотерапии при ЯК позволили рекомендовать назначение пробиотиков при легком или среднетяжелом ЯК в случае недостаточной эффективности или непереносимости препаратов 5-АСК для достижения ремиссии и ее поддержания.

Наиболее убедительные данные, подтверждающие эффективность применения пробиотиков, были получены при поучите. Поучит – воспаление резервуара, формируемого при илеоанальном анастомозе, – наиболее частое осложнение после колэктомии по поводу ЯК. Предполагают, что его развитие обусловлено замедлением транзита в искусственно сформированном из терминального отдела подвздошной кишки кармане и воспалением, обусловленным увеличением плотности микробного заселения этого участка. У большинства больных поучит развивается в течение первого года после операции, антибиотики эффективны в уменьшении его симптомов, но болезнь принимает рецидивирующее хроническое течение. Применение пробиотиков (VSL#3) позволило достичь ремиссии в 69% [20]. Еще более эффективным было сочетание антибиотико- и пробиотикотерапии.

Терапия пробиотиками сразу после колэктомии для профилактики поучита оказалась весьма эффективной, через год поучит развился лишь у 10% по сравнению с 40% в группе плацебо [21]. Высокая эффективность пробиотиков (VSL#3, S. boulardii) была показана также в поддержании ремиссии поучита (85 против 6% в группе плацебо) после курса антибиотиков [22]. Эти результаты позволили внести пробиотики в официальные рекомендации по лечению поучита в сочетании с антибактериальной терапией.

Таким образом, хотя пробиотики продемонстрировали весьма неоднозначные и противоречивые результаты в лечении ВЗК, можно сделать следующий вывод: некоторые из препаратов (S. boulardii, VSL#3) оказались весьма эффективными. Сегодня официальные международные рекомендации касаются назначения пробиотиков детям при ВЗК лишь в 2 случаях – при легком и среднетяжелом ЯК и антибиотикозависимом поучите. Однако потенциал пробиотиков пока нельзя считать исчерпанным, т.к. причина недостаточной эффективности, полученной в ряде исследований, вероятно, связана с видом и штаммом применяемых микробов. Не отработана дозировка пробиотиков и продолжительность курса лечения. В большинстве случаев исследования проводятся с лактобациллами и бифидобактериями, которые отнюдь не доминируют в кишечнике здорового человека.

К сожалению, пока не создано пробиотических препаратов из представителей основных классов здоровой кишечной микробиоты (Fermicutes, Bacteroidetes) и тех видов бактерий, снижение которых доказано при ВЗК (например, F. praustnitzii). Возможно, в дальнейшем появятся эти микроорганизмы или их компоненты, которые будут иметь прицельное действие на определенные звенья иммунного ответа.

Некоторые надежды возлагаются также на фекальную трансплантацию, которая сейчас активно апробируется и изучается в разных клинических ситуациях, в частности она уже продемонстрировала высокую эффективность в лечении упорно рецидивирующего C. difficile-ассоциированного колита. Преимущество фекальной трансплантации обусловлено пересадкой всего комплекса кишечной микробиоты от здорового донора, однако ни методика процедуры, ни длительность лечения, ни эффективность при ВЗК, особенно у детей, пока не отработаны.

Использование кишечных микробов в лечении ВЗК – наиболее сложная задача, поскольку больные ВЗК нередко находятся на иммуносупрессивной терапии, имеют повышенную проницаемость кишечного барьера и высокую воспалительную активность. В этих условиях даже облигатная кишечная микрофлора может приобретать агрессивные свойства. Поэтому важнейшим требованием в выборе пробиотического препарата и штамма при лечении ВЗК служит его безопасность. В период активного обострения при наличии открытых язв применение пробиотиков может быть опасным вследствие возможности транслокации через поврежденную слизистую оболочку в кровь. В литературе описаны случаи сепсиса, вызванного обычными лактобациллами, при тяжелом ЯК. Поэтому применение любых новых, не прошедших клинических испытаний форм пробиотической терапии при ВЗК, требует особой осторожности и оценки возможных рисков и противопоказаний. В целом разработка концепции коррекции кишечной микробиоты при ВЗК – очень важная, но отнюдь не легкая в решении задача, которую следует решать постепенно, скрупулезно изучая все нюансы, только в этом случае можно достичь ожидаемого успеха.

Список литературы

  1. Lewis J.D., Ruemmele F.M., Wu G.D. Nutrition, Gut Microbiota and Immunity: Therapeutic targets for IBD. Basel, Karger, 2014. Р. 165.
  2. Fiocchi C. The multifactorial pathogenesis of IBD. – Inflammatory bowel disease – Diagnostic and therapeutic strategies, M., 2006. Р. 21–2.
  3. Maloy K.J., Powrie F. Intestinal homeostasis and its breakdown in inflammatory bowel disease. Nature insight. 2011;474(7351):298–30.
  4. Conte M.P., Schippa S., Zamboni I. Gut-associated bacterial microbiota in pediatric patients with inflammatory bowel disease. Gut. 2006;55:1760–67.
  5. Hill D.A., Artis D. Intestinal bacteria and regulation of immune cell homeostasis. Annul. Rev. Immunol., 2010;8:411–20.
  6. Hviid A., Svanstrom H., Frisch M. Antibiotic use and Inflammatory bowel disease in childhood. Gut. 2011;60:49–54.
  7. Kau A.L., Ahern P.P., Griffin N.W. Human nutrition, the gut microbiome and the immune system. Nature insight. 2011;474(7351):327–36.
  8. Madsen K.L., Doyle J.S., Jewell L.D., et al. Lactobacillus species prevents colitis in interleukin 10 gene deficient mice. Gastroenterology. 1999;116:1107–14.
  9. Schultz M., Veltcamp C., Dieleman L.A., et al. continuous feeding of Lactobacillus plantarum attenuates established colitis in interleukin-10 deficient mice. Gastroenterology. 1998;114:A1081.
  10. Fabia R., Ar’Rajab A., Johansson M.L., et al. The effect of exogenous administration of Lactobacillus reuteri R2LC and oat fiber on acetic acid-induced colitis in the rat. – Scand. J. Gastroenterol. 1993;28:155–62.
  11. Malin M., Suolmalainen H., Saxelin M., et al. Promotion of IgA immune response in patients with Crohn’s disease by oral bacteriotherapy with Lactobacillus GG. Ann. Nutr. Metab. 1996;40:137–45.
  12. Prantera C., Scribano M.L., Falasco G., et al. Ineffectiveness of probiotics in preventing reccurence after curative resection for Crohn’s diasease:a randomized controlled trial with Lactobacillus GG. Gut. 2002;50:405–09.
  13. Plein K., Hotz J. Therapeutic effects of Saccharomyces boulardii on mild residual symptoms in stable phase of Crohn’s disease with special respect to chronic diarrhea – a pilot study. J. Gastroenterol. 1993;31:129–34.
  14. Guslandi M., Mezzi G., Sorghi M., et al. Saccharomyces boulardii in maintenance treatment of Crohn’s disease. Dig. Dis. Sci. 2000;45:1462–64.
  15. Mallon P.T., McKay D., Kirk S.J., Gardiner K. Probiotics for induction of remission in ulcerative colitis. Cochrane Database Syst. Rev. 2007;4:CD005573.
  16. Miele E., Pascarella F., Gianetti E., et al. Effect of a probiotic preparation (VCL#3) on induction and maintenance of remission in children with ulcerative colitis. Am. J. Gastroenterol. 2009;104:437–43.
  17. Sood A., Midha V., Makharia G.K., et al. The probiotic preparation, VSL#3 induces remission in patients with mild-to-moderately active ulcerative colitis. Clin. Gastroenterol. Hepatol. 2009;7:1202–209.
  18. Naidoo K., Gordon M., Fagbemi A.O., et al. Probiotics for maintenance of remission in ulcerative colitis. Cochrane Database Syst. Rev. 2011;12:CD007443.
  19. Wildt S., Nordgaard I., Hansen U., et al. A randomized duble-blind placebo-controlled trial with Lactobacillus acidophilus La-5 and Bifidobacterium animalis subsp. Lactis BB-12 for maintenance of remission in ulcerative colitis. J. Crohn Colitis. 2011;5:115–21.
  20. Gionchetti P., Rizzello F., Morselli C., et al. High-dose probiotics for the treatment of active pouchitis. Dis. Colon Rectum. 2007;50:2075–78.
  21. Gionchetti P., Rizzello F., Helwig U., et al. Prophylaxis of pouchitis onset with probiotic therapy: a double-blind, placebo-controlled trial. Gastroenterology. 2003;124:1202–09.
  22. Holubar S.D., Cima R.R., Sandborn W.J., Pardi D.S. Treatment and prevention of pouchitis after ileal pouch-anal anastomosis for chronic ulcerative colitis. Cochrane database Syst. Rev. 2010;6:CD001176.

Об авторах / Для корреспонденции

Е.А. Корниенко – д.м.н., проф., зав. кафедрой гастроэнтерологии Факультета последипломного и дополнительного профессионального образования ГБОУВПО «Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет» Минздрава РФ

Нет комментариев

Комментариев: 0

Вы не можете оставлять комментарии
Пожалуйста, авторизуйтесь