Кишечная микробиота как ключевой фактор развития неврологического дефицита вследствие острого нарушения мозгового кровообращения у пациентов с запором

Таблица 1. Данные шкалы наличия запора

Таблица 2. Результаты опроса по NIHSS, MoCA, ШРМ (баллы) и средней длительности госпитализации (дни)

Таблица 3. Различия состава миробиоты кишечника

Рис. 1. Типологический состав микробиоты толстой кишки у пациентов первой группы

Рис. 2. Типологический состав микробиома толстой кишки у пациентов второй группы

Рис. 3. Типологический состав микробиома толстой кишки у пациентов третьей группы

Рис. 4. Типологический состав микробиома толстой кишки у пациентов четвертой группы

Введение

Острое нарушение мозгового кровообращения (ОНМК) – значимое медико-социальное заболевание, которое характеризуется высоким уровнем инвалидизации и смертности в мире [1]. Низкий процент возвращения к труду (около 20%) и длительная постинсультная реабилитация снижают качество жизни пациентов [2]. Приоритетными направлениями в борьбе с цереброваскулярными заболеваниями, в том числе ОНМК, являются первичная профилактика и снижение влияния факторов риска. Основными факторами риска развития ОНМК считаются артериальная гипертензия, курение, употребление алкоголя, заболевания сердца, сахарный диабет, дислипидемия и образ жизни (низкая физическая активность, избыточный вес, стресс). Кроме того, по последним данным, одним из главных факторов риска развития заболевания является нарушение состава микробиома человека [3]. Под микробиомом понимают совокупность всех микробов, населяющих организм человека. Ведущую роль в патогенезе ряда заболеваний играет кишечник [4].

Существует понятие оси «кишечник – мозг». Эта ось представляет собой сложную коммуникационную сеть, связывающую желудочно-кишечный тракт (ЖКТ) и центральную нервную систему (ЦНС). Связь внутри оси возникает через преобразование сенсорной информации в нейронные, гормональные и иммунные сигналы, передаваемые от ЦНС к кишечнику и обратно. Важной молекулой, циркулирующей в составе клеточной стенки, является пептидогликан. Его фрагменты образуются из клеточных стенок бактерий и могут преодолевать гематоэнцефалический барьер и активировать рецепторы. Микробиота кишечника косвенно влияет на ЦНС, регулируя местный иммунитет и системно воздействуя на развивающийся мозг, а также влияет на нейроразвитие, выступая в качестве медиатора [5]. Микроглия тесно связана с нейроразвитием, и аномалии в ее морфологии, а также функциях могут ассоциироваться с нарушением развития нервной системы. Одним из распрост­раненных сопутствующих заболеваний при ОНМК является синдром раздраженного кишечника (СРК) с преобладанием запора. Запор – симптом, который сопровождается нарушением работы кишечника [6]. Пациенты, перенесшие ОНМК, помимо неврологического дефицита отмечают осложнения в работе ЖКТ [7], которые обычно проявляются диареей, запором, снижением поступления питательных веществ вследствие нарушения глотания и изменения состава микробиоты кишечника.

При запоре интервал между актами дефекации удлиняется до 72 часов и более, что сопровождается изменением консистенции и формы каловых масс, чувст­вом неполного опорожнения кишечника во время акта дефекации, безрезультативным избыточным натуживанием [8]. Нередко пациенты самостоятельно используют слабительные средства, микроклизмы, что может усугубить клинические проявления и вызвать зависимость. В условиях стационарного лечения пациентам с запором назначают манипуляции, облегчающие процесс дефекации.

Бристольская шкала кала – важный инструментарий для оценки формы и текстуры стула, а следовательно, состояния здоровья кишечника и выявления потенциальных проблем с пищеварением [9, 10]. Чем дольше стул задерживается в кишечнике, тем более твердым и сухим он становится. Это увеличивает риск развития запора и его осложнений [11]. По Бристольской шкале запору соответствуют 1-й и 2-й типы. Каловые массы 1-го типа в виде отдельных округлых комков, похожих на орехи, трудно передвигаются по толстому кишечнику. Каловые массы 2-го типа в форме колбаски, но из отдельных комков также трудно продвигаются [12].

Все больше появляется данных, подтверждающих патологическую роль нарушения микробиоты кишечника в развитии функционального запора. Наблюдения показывают, что функциональный запор связан с уменьшением количества полезных видов, увеличением количества патогенных видов и уменьшением видового разнообразия. Кроме того, микробиота кишечника способна модулировать функции кишечника посредством продукции метаболитов, таких как короткоцепочечные жирные кислоты и желчные кислоты, и косвенной кишечной нейроэндокринной регуляции у животных [13].

Мы проанализировали состав микробиоты кишечника у пациентов с запором и выявили его связь с течением и исходом ОНМК. Изучение микробиотического фактора позволяет существенно изменить подход к диагностике, лечению и реабилитации пациентов с ОНМК [14]. Мы установили взаимосвязь между определенными микроорганизмами и неврологическими нарушениями [15].

Цель – изучить состав микробиоты толстого кишечника у пациентов с различным течением ОНМК и СРК с преобладанием запора и установить зависимость между прогрессированием клинического течения и составом микробиоты кишечника.

Материал и методы

В исследовании участвовало 67 пациентов в возрасте 50–71 года. Возрастная медиана составила 62 года [50; 71], медиана длительности госпитализации – десять дней [9–13]. Отбор участников исследования проводили в сосудистом отделении БУЗ ВО «Воронежская областная клиническая больница № 1» и БУЗ ВО «Воронежская городская клиническая поликлиника № 1» в период с декабря 2023 г. по декабрь 2025 г. Из 67 пациентов 15 не состояли на дис­пансерном учете по поводу хронических заболеваний или пороков развития, не получали какой-либо медикаментозной поддержки, в частности местных антисептиков и антибактериальной терапии, в течение месяца перед стартом исследования, 52 пациента проходили лечение по поводу ОНМК. Участники исследования были разделены на пять групп:

• ОНМК легкой степени тяжести (1–4 балла по NIHSS (National Institutes of Health Stroke Scale, шкала инсульта Национального института здо­ровья) с СРК с преобладанием запора (n = 13);
• ОНМК легкой степени тяжести (1–4 балла по NIHSS) без СРК (n = 13);
• ОНМК средней степени тяжести (5–15 баллов по NIHSS) с СРК с преобладанием запора (n = 13);
• ОНМК средней степени тяжести (5–15 баллов по NIHSS) без СРК (n = 13);
• референтная группа (здоровые добровольцы; n = 15).

Во всех группах проводили сравнительный анализ клинических данных и общеклинических лабораторных исследований, сбор анамнеза и анализ кала методом генетического секвенирования 16S-рибосомальной РНК для установления состава микробиоты кишечника.

Для сбора анамнеза нами была разработана шкала наличия запора. У всех пациентов брали образцы материала для общего анализа крови и анализа кала для генетического секвенирования. Кроме того, проводили неврологическое обследование и анкетирование.

Статистическую обработку полученных результатов осуществляли методом параметрического и непараметрического анализа. Накопление, корректировка, систематизация исходной информации и визуализация полученных результатов выполнялись в электронных таблицах Microsoft Exell в составе пакета Microsoft Office LTSC профессиональный плюс 2024. Статистический анализ выполняли в программе IBM SPSS Statistics 25.0. Данные вносили в единую базу, в которой содержались исследуемые показатели в виде абсолютных и относительных величин. Полученные данные в зависимости от принадлежности к группе пациентов объединяли в вариационные ряды. Данные обрабатывали с использованием лицензионной программы Microsoft Excel 2019 г. При сравнении групп применяли точный критерий Фишера. Полногеномное секвенирование полученных библиотек осуществлялось на платформе Oxford Nanopore Technologies с минимальным выходом 5000 видов на образец. Поскольку большинство изучаемых переменных имели распределение, отличное от нормального, в качестве меры центральной тенденции использовалась медиана (Ме), а для характеристики меры изменчивости – межквартильный интервал (Q1–Q3). Таким образом, все признаки описаны в виде Ме [Q1–Q3], где Ме – медиана, Q1 и Q3 – первый и третий квартили соответственно. Для исследования номинальных переменных применяли точный критерий Фишера (если предполагаемое число наблюдений менее пяти более чем в 20% ячеек) или χ² Пирсона (если предполагаемое число наблюдений менее пяти не более чем в 20% ячеек). Интерпретация полученных результатов выполнялась с помощью таблиц сопряженности.

Межгрупповые различия показателей считались статистически значимыми при p < 0,05, то есть вероятности безошибочного прогноза не менее 95%. Для визуализации данных использовались преимущественно графики типа «ящик с усами».

Результаты

На основании полученных данных были установлены значимые отличия в количественном содержании микроорганизмов в кале пациентов. В таблице 1 представлены данные анкетирования пациентов. Как видим, частота встречаемости акта дефекации реже трех раз в неделю в третьей группе выше, чем в первой (76,9 и 61,5% соответственно). Отделение кала большой плотности также в третьей группе встречалось чаще, чем в первой (53,8 и 46,1% соответственно). Во второй группе данный показатель составил 15,3%, в четвертой – 30,7%. Отсутствие ощущения полного опорожнения кишечника после акта дефекации отмечали 30,7% пациентов первой группы, 15,3% – второй, 46,1% – третьей, 23% – четвертой, 6,7% – пятой. Двигательная активность в третьей и четвертой группах была сопоставимой – 15,3%. В первой группе этот показатель составил 38%, в пятой – 100%. При оценке кала по Бристольской шкале преимущественно в первой группе отмечался 2-й тип – 46,1%, в третьей группе – 1-й тип (30,7%).

Каждому пациенту проводилось анкетирование с использованием NIHSS, MoCA (Montreal Cognitive Assessment, Монреальская когнитивная шкала), ШРМ (шкала реабилитационной маршрутизации) и оценкой длительности госпитализации. У пациентов с ОНМК без СРК результаты были лучше, чем у пациентов с ОНМК и СРК с преобладанием запора.

Проанализируем результаты, полученные в группах пациентов с ОНМК легкой степени тяжести (1–4 балла по NIHSS). Когнитивные процессы в первой группе были выражены слабее, чем во второй, среднее значение – 21,6/30 и 21,9/30 баллов соответственно. Согласно ШРМ, пациенты обеих групп в среднем имели легкое нарушение функционирования и ограничение жизнедеятельности (2 балла). Средняя длительность госпитализации в первой группе составила 8,84 дня, во второй – 8,38 дня.

В отношении групп пациентов с ОНМК средней степени тяжести (5–15 баллов по NIHSS) можно сделать следующие выводы. При определении когнитивных способностей по MoCA в третьей группе средние значения были ниже (11,7 балла), чем в четвертой (12,38 балла). По ШРМ пациенты обеих групп в среднем имели легкое нарушение функционирования и ограничение жизнедеятельности (2 балла). Средняя длительность госпитализации в третьей группе составила 12,07 дня, в четвертой – 10,3 дня. Результаты опроса и осмотра представлены в табл. 2.

При микробиологическом исследовании методом генетического секвенирования фрагмента гена 16S-рибосомальной РНК были определены основные представительства микроорганизмов. Установлено среднее количество микроорганизмов, что позволило судить об их содержании в толстом кишечнике. Согласно данным, у пациентов с СРК и преобладанием запора метаногенных бактерий рода Bacteroidota (Prevotella) было меньше, чем у пациентов без запора. Медиана количества бактерий рода Verrucomicrobia составила 3,40 [2,75–4,35], Bacteroidota – 40,30 [34,05–48,15]. Различия в составе микробиома между группами представлены в табл. 3.

На рисунках 1–4 показан типологический состав кишечной микробиоты пациентов разных групп (использована логарифмическая шкала).

Результаты исследования показали, что влияние оси «кишечник – мозг» имеет высокую значимость в клинике неврологических заболеваний. У пациентов, у которых уровни бактерий рода Verrucomicrobia и Bacteroidota снижены, проявления неврологического дефицита и запора выше, чем у пациентов с нормальной микрофлорой.

При комплексной оценке групп пациентов с ОНМК и СРК с преобладанием запора получен ожидаемый результат в виде продолжительной госпитализации более десяти дней (84,6%), снижения когнитивных функций у пациентов с ОНМК легкой степени тяжес­ти – Ме – 21,5 [19,5–23,5], у пациентов с ОНМК средней степени тяжести – Ме – 12,5 [10,5–14,5] и ухудшения неврологического состояния.

До недавнего времени данных о влиянии микро­биоты толстого кишечника на различные процессы в организме было крайне мало [16]. В нашем исследовании подтвержден тот факт, что ось «кишечник – мозг» может рассматриваться как единый механизм лечения и профилактики ОНМК. Микробиота кишечника напрямую зависит от таких факторов, как питание, избыточная масса тела, характер потребляемой пищи. Установлено, что у пациентов с ОНМК без СРК существенно более низкий результат по NIHSS (p < 0,001), шкале оценки нутритивного статуса (NRS-2002) (p < 0,001), ШРМ (p < 0,001), более низкие индекс массы тела (p < 0,001), сроки госпитализации (p < 0,001), но более высокий балл по МoCА (p < 0,001).

Заключение

Показана взаимосвязь между кишечной микробиотой и клинической картиной инсульта. Полученные данные свидетельствуют о том, что роль микробиома в патогенезе ОНМК значима, но до конца не изучена. На основании представленных результатов можно построить прогностичес­кую модель лечения и профилактики болезней системы кровообращения. Метод генетического секвенирования 16S-рибосомальной РНК позволит врачам-неврологам заподозрить нарушение состава кишечной микробиоты и вовремя начать лечение. 

Авторы заявляют об отсутствии финансирования и конфликта интересов.