Научно-практический медицинский рецензируемый журналISSN 1727-2378 (Print)         ISSN 2713-2994 (Online)
Ru
En

Микробиота бронхиального дерева у детей с бронхиальной астмой: сегодня и 20 лет назад

DOI:10.31550/1727-2378-2021-20-10-25-30
Для цитирования: Фёдоров И.А., Рыбакова О.Г., Горева Е.А. Микробиота бронхиального дерева у детей с бронхиальной астмой: сегодня и 20 лет назад. Доктор.Ру. 2021; 20(10): 25–30. DOI: 10.31550/1727-2378-2021-20-10-25-30
30 ноября 2021

Цель исследования: провести анализ микробиоты нижних дыхательных путей у детей с бронхиальной астмой (БА) в зависимости от тяжести, периода заболевания и воспалительного фенотипа, а также сравнить полученные данные по спектру микробиоты с результатами исследования, полученными 20 лет назад.

Дизайн: исследование организовано по типу поперечного среза.

Материалы и методы. В исследовании приняли участие 66 детей с БА в возрасте от 6 до 18 лет. Микробиоту бронхиального дерева каждого участника изучали путем бактериологического исследования образцов индуцированной мокроты, некоторым детям проводили цитологическое исследование индуцированной мокроты (n = 36).

Статистический анализ полученных результатов выполняли при помощи пакетов статистических программ Statistica 10.0. Оценку различий между группами по качественным признакам проводили с применением критерия χ2 и точного критерия Фишера. Статистически значимыми считались различия при p < 0,05.

Результаты. Преобладающей флорой нижних дыхательных путей у детей с БА явились бактерии рода Streptococcus (66,7%), Staphylococcus (33,3%) и Neisseria (30,3%). Не было выявлено значимых различий в спектре микрофлоры бронхиального дерева в зависимости от периода (обострения/ремиссии) и тяжести течения заболевания.

При анализе спектра микробиоты в зависимости от воспалительного фенотипа было выявлено, что во всех образцах мокроты у пациентов с нейтрофильным воспалительным фенотипом высевались бактерии рода Streptococcus, и в 25% случаев — Streptococcus pneumoniae. У пациентов с эозинофильным воспалительным фенотипом чаще высевались бактерии рода Staphylococcus (75,0%), в частности Staphylococcus aureus (62,5%).

При анализе спектра микрофлоры во временном аспекте оказалось, что 20 лет назад в 41,2% образцов мокроты роста микрофлоры не было. Значимо реже отмечался рост бактерий рода Streptococcus и, в частности, Str. pneumoniae, бактерии рода Staphylococcus высевались с такой же частотой, как и сейчас.

Заключение. Взаимосвязь между БА и микробиотой дыхательных путей является сложной и неоднозначной. Выявленные закономерности показывают, что степень тяжести БА и период заболевания не влияют на спектр микрофлоры, однако были выявлены статистически значимые различия в зависимости от воспалительного фенотипа.

Поскольку фенотипы астмы представляют собой иммунологические и физико-химические особенности слизистой оболочки нижних дыхательных путей, то, возможно, благодаря этому они избирательно влияют на рост микробов в просвете дыхательных путей, а также на их биогеографию, что, в свою очередь, определяет течение БА и ответ на проводимую терапию.

Вклад авторов: Фёдоров И.А. — разработка дизайна исследования, получение данных для анализа, утверждение рукописи для публикации; Рыбакова О.Г., Горева Е.А. — обзор публикаций по теме статьи, статистический анализ данных, написание текста рукописи.

Конфликт интересов: авторы заявляют об отсутствии возможных конфликтов интересов

Фёдоров Игорь Анатольевич (автор для переписки) — д. м. н., доцент, заведующий кафедрой факультетской педиатрии им. Н.С. Тюриной ФГБОУ ВО ЮУГМУ Минздрава России. 454092, Россия, г. Челябинск, ул. Воровского, д. 16. eLIBRARY.RU SPIN: 4305-6948. https://orcid.org/0000-0002-2239-0121. E-mail: ifedorov@mail.ru

Рыбакова Ольга Геннадьевна — к. м. н., доцент кафедры пропедевтики детских болезней и педиатрии ФГБОУ ВО ЮУГМУ Минздрава России. 454092, Россия, г. Челябинск, ул. Рылеева, д. 10. eLIBRARY.RU SPIN: 1334-6396. https://orcid.org/0000-0002-6699-8243. E-mail: gallo53@mail.ru

Горева Елена Анатольевна — к. м. н., доцент кафедры педиатрии им. Н.С. Тюриной ФГБОУ ВО ЮУГМУ Минздрава России. 454092, Россия, г. Челябинск, ул. Воровского, д. 64. eLIBRARY.RU SPIN: 5352-8498. E-mail: drgoreva@yandex.ru

Доктор.ру

ВВЕДЕНИЕ

Исследования последних лет направлены на глубинное изучение микробиома различных областей тела человека [1–3]. Нижние дыхательные пути здоровых людей не только нестерильны, но и характеризуются собственным, уникальным по составу сообществом микроорганизмов, отличным от микробиоты других областей организма человека. Группы микроорганизмов, населяющих нас, играют важную роль в поддержании здоровья: формируют локальный и системный иммунитет, препятствуют патологической колонизации условно-патогенной и патогенной флорами.

Определение биогеографии бактериальных популяций, а также их количественная и видовая идентификация в среде обитания являются одним из приоритетных направлений для понимания взаимоотношений между бактериями и организмом-хозяином в норме и при развитии патологии [1–3]. По данным уже проведенных исследований, наиболее часто встречающимися микроорганизмами, колонизирующими бронхиальное дерево у здоровых добровольцев, являются бактерии рода Streptococcus, Rothia, Mycoplasma, Neisseria, Proteus, Haemophilus [4–7].

Что касается пациентов с бронхиальной астмой (БА), то, по данным разных исследователей, в составе флоры у них преобладают Moraxella сatarrhalis, Haemophilus, Streptococcus spp., Streptococcus pneumoniae, Neisseria meningitidis, Actinomyces, Campylobacter и Leptotrichia [8–11]. На первый взгляд, спектр бактерий и у здорового человека и у пациента с БА примерно одинаковый. Поэтому остаются открытыми вопросы: как меняется микробиота при БА? что первично, а что вторично? микрофлора ли приводит к изменениям в слизистой оболочке бронхиального дерева, или формирование определенного воспалительного фенотипа служит изменению спектра и количества популяций микроорганизмов?

Цель исследования: провести анализ микробиоты нижних дыхательных путей у детей с БА в зависимости от тяжести, периода заболевания и воспалительного фенотипа, а также сравнить полученные данные по спектру микробиоты с результатами исследования, полученными 20 лет назад.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Исследование было проведено в 2020 году, в нем приняли участие 66 детей с БА в возрасте от 6 до 18 лет: легкая БА — 38 пациентов, среднетяжелая БА — 12 пациентов, тяжелая БА — 16 пациентов. Дети находились на обследовании в аллергологическом отделении ГАУЗ ОТКЗ ГКБ № 1 г. Челябинска. Изучение микробиоты респираторного тракта всех участников проводили путем бактериологического исследования образцов индуцированной мокроты [12]. У некоторых детей (n = 36) в зависимости от клеточного состава мокроты были определены воспалительные фенотипы [12].

Критерии исключения: перенесенная в течение предшествовавшего месяца респираторная инфекция, прием антибактериальных препаратов в течение 3 предшествовавших исследованию месяцев.

Анализ полученных результатов проводили при помощи пакетов статистических программ Statistica 10.0. Оценку различий между группами по качественным признакам выполняли с применением критерия χ2 и точного критерия Фишера. Статистически значимыми считались различия при p < 0,05. 

РЕЗУЛЬТАТЫ

При бактериологическом исследовании индуцированной мокроты у детей с БА были выявлены представители рода грибов и 9 родов бактерий. Среди всех выявленных микроорганизмов преобладали бактерии рода Streptococcus (66,7%), Staphylococcus (33,3%) и Neisseria (30,3%). Практически у каждого пациента обнаруживались бактериальные или бактериально-грибковые ассоциации. Спектр микробиоты дыхательных путей у детей с БА представлен на рисунке

Рис. Спектр микробиоты нижних дыхательных путей у детей с бронхиальной астмой

r4_1.jpg

В соответствии с целью исследования был проведен анализ микробиоты респираторного тракта в зависимости от тяжести БА, данные которого представлены в таблице 1.

Таблица 1

Распределение микробиоты респираторного тракта у детей с бронхиальной астмой (БА) в зависимости от степени тяжести заболевания

t4_1.jpg

Как видно из таблицы 1, при легкой БА и тяжелой БА часто определялись бактерии рода Streptococcus и Staphylococcus в отличие от случаев среднетяжелой БА.

Из таблицы 2 видно, что значимых различий в частоте выявляемости бактерий и их спектра в разные периоды заболевания не было.

Таблица 2

Особенности микробиоты респираторного тракта у детей с бронхиальной астмой (БА) в зависимости от периода заболевания

t4_2.jpg

В исследовании был проведен цитологический анализ индуцированной мокроты некоторых детей (n = 36). В соответствии с воспалительным фенотипом пациенты с БА были разделены на подгруппы (табл. 3). За основу деления на фенотипы были взяты данные J.L. Simpson и соавт.: эозинофильный воспалительный фенотип (эозинофилы > 1% в индуцированной мокроте), нейтрофильный воспалительный фенотип (нейтрофилы > 61%), малогранулоцитарный воспалительный фенотип (эозинофилы и нейтрофилы в пределах нормы) [13]

Таблица 3

Распределение микрофлоры в зависимости от воспалительного фенотипа у детей с бронхиальной астмой

t4_3.jpg

Как видно из таблицы 3, во всех образцах мокроты у пациентов с нейтрофильным воспалительным фенотипом высевались бактерии рода Streptococcus, и в 25% случаев — Str. pneumoniae. У пациентов с эозинофильным воспалительным фенотипом чаще, чем у детей с нейтрофильным и малогранулоцитарным воспалительными фенотипами, высевались бактерии рода Staphylococcus (75,0%), в частности Staphylococcus aureus (62,5%). У детей с эозинофильным воспалительным фенотипом при бактериологическом исследовании мокроты во всех образцах выявлялись ассоциации бактерий (2 или 3 представителя бактериальной флоры).

Полученные данные актуальны, так как в детском возрасте преобладающим фенотипом БА является именно эозинофильный [14–17]. Результаты исследования согласуются с данными некоторых иностранных ученых, отмечающих связь между микробиотой нижних дыхательных путей и воспалительным фенотипом БА [18–21].

Воспалительный фенотип влиял на частоту встречаемости патогенных бактерий и их распространенность в нижних дыхательных путях. Различия в составе микрофлоры нижних дыхательных путей могут оказывать влияние на антимикробную терапию и чувствительность к стероидной терапии, а также повышать риск возникновения микробно-воспалительных заболеваний легких [18–21].

Двадцать лет назад коллектив кафедры факультетской педиатрии им. Н.С. Тюриной проводил подобное исследование по определению спектра микрофлоры у детей со среднетяжелой и тяжелой БА [22]. Нам представилась возможность сравнить современные данные по микробиоте с полученными ранее (табл. 4).

Таблица 4

Микробиом респираторного тракта у детей с бронхиальной астмой (БА) во временном аспекте

t4_4.jpg

В представленной таблице обращает на себя внимание, что 20 лет назад в 41,2% образцов мокроты роста микрофлоры не было, значимо реже отмечался рост бактерий рода Streptococcus и, в частности, Str. pneumoniae, а также бактерий рода Staphylococcus и, в частности, St. aureus. Грибы Candida albicans высевались с такой же частотой, как и сейчас. Возможно, разница в составе микрофлоры нижних дыхательных путей у детей с БА тогда и сейчас связана с меняющимися условиями окружающей среды и спектром препаратов, используемых при лечении респираторной патологии.

В настоящее время активно продвигается гипотеза эпителиального барьера, в которой говорится, что действие детергентов, табака, озона, выхлопных газов дизельного топлива, наночастиц микропластика, протеазных ферментов аллергенов влияет на целостность эпителиального барьера. Биологические и химические воздействия окружающей среды нарушают физическую целостность барьера, разрушают белки плотных межклеточных соединений, вызывая эпителиальные цитокиновые ответы — синтез IL-25, IL-33 и тимического стромального лимфопоэтина, что еще больше увеличивает проницаемость эпителиального барьера, приводит к хроническому воспалительному процессу на уровне слизистой оболочки бронхиального дерева и к изменению биогеографии и спектра микробиома .

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

По данным нашего исследования, преобладающей флорой нижних дыхательных путей у детей с БА явились бактерии рода Streptococcus (66,7%), Staphylococcus (33,3%) и Neisseria (30,3%). Практически у каждого пациента обнаруживались бактериальные или бактериально-грибковые ассоциации. Не было выявлено значимых отличий в спектре микрофлоры бронхиального дерева в зависимости от периода (обострения/ремиссии) и тяжести течения заболевания.

Однако при анализе спектра микрофлоры в зависимости от воспалительного фенотипа БА были выявлены следующие закономерности: во всех образцах мокроты у пациентов с нейтрофильным воспалительным фенотипом высевались бактерии рода Streptococcus, и в 25% случаев — Str. pneumoniae. У пациентов с эозинофильным воспалительным фенотипом чаще, чем у детей с нейтрофильным и малогранулоцитарным воспалительными фенотипами, высевались бактерии рода Staphylococcus (75,0%), в частности St. aureus (62,5%).

При анализе спектра микрофлоры во временном аспекте оказалось, что 20 лет назад в 41,2% образцах мокроты роста микрофлоры не было, значимо реже отмечался рост бактерий рода Streptococcus и рода Staphylococcus, грибы Candida albicans высевались с такой же частотой, как и сейчас.

Взаимосвязь между воспалительными фенотипами астмы и микробиотой дыхательных путей является сложной и неоднозначной. Фенотипы астмы определяются иммунологическими и физико-химическими различиями в слизистой оболочке, эпителиальном барьере нижних дыхательных путей, поэтому в зависимости от фенотипа происходит избирательное влияние на рост микробов в просвете дыхательных путей и их расселение. В итоге увеличивается количество определенных респираторных патогенов и/или истощаются комменсальные популяции. Таким образом, дальнейшие исследования в этих направлениях помогут прогнозировать течение заболеваний дыхательных путей, ответ на лечение и риск побочных эффектов от проводимой терапии. 

Поступила: 30.09.2021

Принята к публикации: 26.10.2021

30 ноября 00:00
ЛИТЕРАТУРА
  1. Астафьева Н.Г., Кобзев Д.Ю., Гамова И.В. и др. Роль микробиома дыхательных путей в респираторном здоровье. Лечащий врач. 2019; 5: 88–92. [Astafieva N.G., Kobzev D.Yu., Gamova I.V. et al. The role of respiratory tract microbiome in respiratory heath. Lechaschi Vrach. 2019; 5: 88–92. (in Russian)]
  2. Федосенко С.В., Огородова Л.М., Карнаушкина М.А. и др. Состав сообщества микроорганизмов в дыхательных путях у здоровых лиц и больных бронхиальной астмой. Вестник РАМН. 2014; 3–4: 71–6. [Fedosenko S.V., Ogorodova L.M., Karnaushkina M.A. et al. The Airways Microbial Community Composition in Healthy Individuals and Bronchial Asthma Patients. Ann. Russ. Acad. Med. Sci. 2014; 3–4: 71–76. (in Russian)]
  3. Man W.H., de Steenhuijsen Piters W.A., Bogaert D. The microbiota of the respiratory tract: gatekeeper to respiratory health. Nat. Rev. Microbiol. 2017; 15(5): 259–70. DOI: 10.1038/nrmicro.2017.14
  4. Goldman D.L., Chen Z., Shankar V. et al. Lower airway microbiota and mycobiota in children with severe asthma. J. Allergy Clin. Immunol. 2018; 141(2): 808–11.e7. DOI: 10.1016/j.jaci.2017.09.018
  5. Hilty M., Burke C., Pedro H. et al. Disordered microbial communities in asthmatic airways. PLoS One. 2010; 5(1): e8578. DOI: 10.1371/journal.pone.0008578
  6. Turek E.M., Cox M.J., Hunter M. et al. Airway microbial communities, smoking and asthma in a general population sample. EBioMedicine. 2021; 103538. DOI: 10.1016/j.ebiom.2021.103538
  7. Wypych T.P., Wickramasinghe L.C., Marsland B.J. The influence of the microbiome on respiratory health. Nat. Immunol. 2019; 20(10): 1279–90. DOI: 10.1038/s41590-019-0451-9
  8. Sokolowska M., Frei R., Lunjani N. et al. Microbiome and asthma. Asthma Res. Pract. 2018; 4: 1. DOI: 10.1186/s40733–017–0037-y
  9. Huang Y.J., Nariya S., Harris J. M. et al. The airway microbiome in patients with severe asthma: Associations with disease features and severity. J. Allergy Clin. Immunol. 2015; 136(4): 874–84. DOI: 10.1016/j.jaci.2015.05.044
  10. Carr T.F., Alkatib R., Kraft M. Microbiome in Mechanisms of Asthma. Clin. Chest Med. 2019; 40(1): 87–96. DOI: 10.1016/j.ccm.2018.10.006
  11. Goleva E., Jackson L.P., Harris J.K. et al. The effects of airway microbiome on corticosteroid responsiveness in asthma. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2013; 188(10): 1193–201. DOI: 10.1164/rccm.201304-0775OC
  12. Федоров И.А., Рыбакова О.Г., Степанов О.Г. Диагностика бронхиальной астмы у детей, перенесших эпизоды острого обструктивного бронхита в дошкольном возрасте, по результатам десятилетнего наблюдения. Человек. Спорт. Медицина. 2017. 17(1): 28–35. [Fedorov I.A., Rybakova O.G., Stepanov O.G. Diagnosed Bronchial Asthma in Children with Known Episodes of Acute Bronchitis at an Early Age: Evidence Based on Ten Years of Experience. Human. Sport. Medicine. 2017; 17(1): 28–35. (in Russian)]. DOI: 10.14529/hsm170103
  13. Simpson J.L., Scott R., Boyle M.J. et al. Inflammatory subtypes in asthma: assessment and identification using induced sputum. Respirology. 2006; 11(1): 54–61. DOI: 10.1111/j.1440-1843.2006.00784.x
  14. Akar-Ghibril N., Casale T., Custovic A. et al. Allergic Endotypes and Phenotypes of Asthma. J. Allergy Clin. Immunol. Pract. 2020; 8(2): 429–40. DOI: 10.1016/j.jaip.2019.11.008
  15. Tran T.N., Zeiger R.S., Peters S.P. et al. Overlap of atopic, eosinophilic, and TH2-high asthma phenotypes in a general population with current asthma. Ann. Allergy Asthma Immunol. 2016; 116(1): 37–42. DOI: 10.1016/j.anai.2015.10.027
  16. Федоров И.А., Рыбакова О.Г. Персистирование эозинофильного фенотипа при легком течении бронхиальной астмы у детей дошкольного возраста. Доктор.Ру. 2019; 5(160): 47–51. [Fedorov I.A., Rybakova O.G. Persistence of the Eosinophilic Phenotype in Preschool Children with Mild Bronchial Asthma. Doctor.Ru. 2019; 5(160): 47–51. (in Russian)]. DOI: 10.31550/1727-2378-2019-160-5-47-51
  17. Bush A. Pathophysiological Mechanisms of Asthma. Front. Pediatr. 2019; 7: 68. DOI: 10.3389/fped.2019.00068
  18. Durack J., Christian L.S., Nariya S. et al. Distinct associations of sputum and oral microbiota with atopic, immunologic, and clinical features in mild asthma. J. Allergy Clin. Immunol. 2020; 146(5): 1016–26. DOI: 10.1016/j.jaci.2020.03.028
  19. Taylor S.L., Leong L.E.X., Choo J.M. et al. Inflammatory phenotypes in patients with severe asthma are associated with distinct airway microbiology. J. Allergy Clin. Immunol. 2018; 141(1): 94–103.e15. DOI: 10.1016/j.jaci.2017.03.044
  20. Durack J., Lynch S.V., Nariya S. et al. Features of the bronchial bacterial microbiome associated with atopy, asthma, and responsiveness to inhaled corticosteroid treatment. J. Allergy Clin. Immunol. 2017; 140(1): 63–75. DOI: 10.1016/j.jaci.2016.08.055
  21. Sharma A., Laxman B., Naureckas E.T. et al. Associations between fungal and bacterial microbiota of airways and asthma endotypes. J. Allergy Clin. Immunol. 2019; 144(5): 1214–27.e7. DOI: 10.1016/j.jaci.2019.06.025
  22. Федоров И.А., Пушкарева Ю.Э., Рыбакова О.Г. Микробиота респираторного тракта у детей при тяжелой бронхиальной астме. Доктор.Ру. 2018; 11(155): 57–60. [Fedorov I.A., Pushkareva Yu.E., Rybakova O.G. Respiratory Tract Microbiota in Children with Severe Bronchial Asthma. Doctor.Ru. 2018; 11(155): 57–60. (in Russian)]. DOI: 10.31550/1727-2378-2018-155-11-57-60
  23. Celebi Sözener Z., Cevhertas L., Nadeau K. et al. Environmental factors in epithelial barrier dysfunction. J. Allergy Clin. Immunol. 2020; 145(6): 1517–28. DOI: 10.1016/j.jaci.2020.04.024
  24. Akdis C.A. Does the epithelial barrier hypothesis explain the increase in allergy, autoimmunity and other chronic conditions? Nat. Rev. Immunol. 2021; 21(11): 739–51. DOI: 10.1038/s41577-021-00538-7

Похожие статьи

Новости

27 сентября 09:06
Взаимосвязи аллергии и ОРВИ: на что обратить внимание

Главный редактор «Доктор.Ру» Педиатрия Геппе Наталья Анатольевна, д. м. н., профессор, заведующая кафедрой детских болезней Клинического института детского здоровья им. Н.Ф. Филатова Первого МГМУ им. И.М. Сеченова (Сеченовский Университет) проведет вебинар 04 октября в 16:30 (мск)

26 сентября 09:04
Неспецифическая боль в спине

Онлайн-школа автора журнала «Доктор.Ру» Шарова Михаила Николаевича, профессора кафедры нервных болезней стоматологического факультета ФГБОУ ВО «Московский государственный медико-стоматологический университет им. А.И. Евдокимова» Минздрава России, руководителя многопрофильного Центра лечения боли и заведующий неврологическим отделением ГБУЗ «ГКБ № 50 им. С.И. Спасокукоцкого ДЗМ», д. м. н., профессора, пройдет 4 октября в 14:00 (мск)

23 сентября 17:02
Междисциплинарные аспекты женского и детского здоровья

28-30 сентября очно с онлайн-трансляцией пройдет в рамках форума «Мать и дитя – 2022» пройдет научно-практическая конференция Междисциплинарные аспекты женского и детского здоровья с участием многих постоянных авторов журнала «Доктор.Ру»

14 сентября 16:28
В поле зрения рекомендации по диагностике и лечению бронхиальной астмы у детей: по материалам ERS 2022

22 сентября в 16:30 (мск) начнется вебинар постоянного автора «Доктор.Ру» Фурмана Евгения Георгиевича, член-корреспондента РАН, д. м. н., профессора, проректора по научной деятельности и заведующего кафедрой факультетской и госпитальной педиатрии ФГБОУ ВО «Пермский государственный медицинский университет имени академика Е.А. Вагнера» Минздрава России

14 сентября 09:36
Ультразвуковое исследование тазового дна. Возможности и клинические проблемы

24 сентября в 12:00 (мск) начнется научно-практическая школа под руководством постоянного автора журнала «Доктор.Ру» Чечневой Марины Александровны, д. м. н., руководителя отделения ультразвуковой диагностики ГБУЗ МО МОНИИАГ, заслуженного деятеля науки Московской области

Все новости

Партнеры