Состояние микробиоценоза толстого кишечника у пациентов с COVID-19 средней степени тяжести

Рис. 1. Распределение госпитализированных пациентов с COVID-19 средней степени тяжести по возрасту (различия показателей статистически значимы, p < 0,05)

Рис. 2. Основные симптомы пациентов с COVID-19 средней степени тяжести

Таблица 1. Лабораторные показатели крови больных COVID-19 средней степени тяжести

Таблица 2. Состав микробиоценоза толстого кишечника больных COVID-19 средней степени тяжести

Инфекция COVID-19 остается актуальной проблемой современного здравоохранения. Несмотря на завершение пандемического этапа ее распространения, вероятность мутации и появления новых генетических линий SARS-CoV-2, способных вызывать значимые эпидемические подъемы заболеваемости, предопределяет продолжение научных исследований в области патогенеза, персонифицированного подхода к лечению и реабилитации больных. Число инфицированных в мире по состоянию на февраль 2024 г. превысило 774 млн человек, ежедневный прирост заболевших в России – 28 тыс. в сутки [1].

На патогенез новой коронавирусной инфекции влияет множество факторов, одним из которых является состояние микробиома макроорганизма. Без сомнения, ключевую роль в поддержании здоровья человека играет микробиоценоз различных органов. Не случайно многие ученые обратили внимание на потенциальную взаимосвязь состояния кишечного микробиоценоза и тяжести течения COVID-19 во время пандемии. У пациентов с COVID-19 выявлен дисбаланс бактериального разнообразия: уменьшение количества бактерий типа Firmicutes, продуцирующих короткоцепочечные жирные кислоты (КЖК), увеличение условно-патогенных микроорганизмов типа Proteobacteria [2].

В структуре бактерий, населяющих кишечник взрослого человека, на долю Firmicutes и Bacteroidetes приходится 90%, на долю Actinobacteria, Proteobacteria, Verrucomicrobia и Fusobacteria, дрожжеподобных грибов, фагов и простейших – 10% [3]. Микроорганизмы в толстом кишечнике ферментируют сложные углеводы, основными метаболитами которых являются КЖК: ацетат, пропионат и бутират. Бутират увеличивает выработку муцина бокаловидными клетками и активирует регуляторные Т-клетки, играющие жизненно важную роль в ослаблении выработки цитокинов путем минимизации активации Т-клеток [3, 4]. На фоне снижения уровня бутирата в кишечнике возрастает вероятность слияния SARS-CoV-2 с ангиотензинпревращающим ферментом 2 (ACE2) с последующей активацией ренин-ангиотензиновой системы (RAS). Это приводит к системной вазоконстрикции и развитию синдрома системного воспалительного ответа (SIRS) [4]. Кишечная микробиота влияет на экспрессию рецепторов интерферона (ИФН) 1-го типа в клетках респираторного эпителия, которые быстро реагируют на вирусные инфекции посредством секреции ИФН-альфа и ИФН-бета, ограничивая репликацию вируса [5].

Цель – провести количественную оценку состояния микробиоценоза толстого кишечника у пациентов c COVID-19 средней степени тяжести.

Материал и методы

Под наблюдением находились 64 пациента с COVID-19 средней степени тяжести, госпитализированных в Инфекционную клиническую больницу (ИКБ) № 2 Департамента здравоохранения г. Москвы в период с 15 октября 2022 г. по 15 мая 2023 г. Критерии включения: возраст 18–75 лет, лабораторно подтвержденный COVID-19, наличие информированного согласия на обработку персональных данных. Критерии невключения: возраст младше 18 и старше 75 лет, беременность, ВИЧ-инфекция, отсутствие лабораторно подтвержденного COVID-19 и отзыв информированного добровольного согласия больного на обработку персональных данных и медицинское вмешательство. Работа представляет собой простое описательное исследование, основанное на анализе клинико-лабораторных показателей больных, данных стандартных лабораторных и инструментальных методов обследования в условиях стационара. Диагноз новой коронавирусной инфекции был установлен на основании выявления РНК SARS-CoV-2 методом полимеразной цепной реакции (ПЦР) в мазках из носоглотки и ротоглотки (100%). Лабораторный анализ помимо стандартных исследований предусматривал оценку количественного состава микробиоценоза толстого кишечника методом ПЦР с флуоресцентной детекцией результатов амплификации в режиме реального времени с набором «Колонофлор-16 (биоценоз)» (ООО «Альфалаб», Россия). Анализ результатов исследований проводили с использованием программного обеспечения «Колонофлор v.2.1.5.0». Статистическая обработка результатов выполнялась в программе Microsoft Office Excel 2016 (Microsoft). Интегральные показатели гемограммы описывались с помощью медианы (Ме) и нижнего и верхнего квартилей (Q1–Q3).

Результаты

Под наблюдением находились 64 пациента, соответствовавшие критериям включения, с диагнозом COVID-19 средней степени тяжести. Исследуемую группу составили 27 (42%) женщин и 37 (58%) мужчин, медиана возраста – 59 [18; 75] лет. Возраст большинства больных (n = 33) – от 57 до 75 лет (рис. 1).

В среднем пациенты поступали на лечение в стацио­нар на 6,6 ± 5,5 день с момента появления первых симптомов болезни. В течение 1–3-х и 4–7-х суток госпитализировано одинаковое количество пациентов – по 36%. Спустя более семи суток от начала заболевания в инфекционный стационар поступили 28% пациентов.

Продолжительность госпитализации в среднем составила 6,6 ± 3,8 дня (от двух до 24 дней). На амбулаторном этапе противовирусную и антибактериальную терапии получили 15,6 и 20,3% пациентов соответственно, в стационаре антибиотики назначались 59,3% госпитализированных, противовирусные – 100%. В стационаре пробиотики принимали 20,3% больных. При поступлении в стационар самыми частыми жалобами были лихорадка (87,5%), кашель (50%), астенический синдром (43,7%), боль и першение в горле (23,4%), одышка (21,8%), диспепсические явления (14%), ринит (12,5%) (рис. 2).

У 25 (39%) пациентов, по данным компьютерной томографии (КТ) органов грудной клетки, в момент госпитализации диагностирована пневмония. Однако уровень SpO2 ниже 94% отмечался только у 5 (7,8%) пациентов.

В клиническом анализе крови у 39% пациентов отмечались лейкоцитоз с нейтрофильным сдвигом и моноцитоз, у 34% – лимфопения. Анализ биохимических показателей продемонстрировал превышение референсных значений: С-реактивного белка – 85,9% случаев, лактатдегидрогеназы (ЛДГ) – 34,4%, ферритина – 20,3% случаев. В коагулограмме отмечалось повышение D-димера (46,9%) и фибриногена (43,6%). Показатели общего и биохимического анализов крови представлены в табл. 1.

Проведено исследование бактериального состава толстого кишечника. Анализ полученных результатов выявил изменения в количественных параметрах основных представителей микробиоценоза кишечника пациентов исследуемой группы (табл. 2). Дисбиотические нарушения толстого кишечника при госпитализации зарегистрированы у 95,4% пациентов, при выписке – у 100%. Для оценки альфа‐разнообразия кишечной микробиоты использовались индексы Шеннона и Симпсона. В острой фазе и периоде реконвалесценции COVID-19 средние значения индекса разнообразия Шеннона составили 0,54 ± 0,36 и 0,52 ± 0,33, индекса равномерности Шеннона – 0,31 ± 0,18 и 0,29 ± 0,16, индекса Симпсона – 0,73 ± 0,21 и 0,71 ± 0,23 соответственно.

Таким образом, результаты указывают на серьезные нарушения микробиома.

В остром периоде заболевания при поступлении в стационар выявлено снижение численности симбиотических таксонов микробиоценоза кишечника: доля пациентов со сниженным количеством бактерий родов Bifidobacterium spp., Bacteroides spp., Faecalibacterium prausnitzii составила 50, 4,6 и 28% соответственно. В то же время наблюдалось увеличение доли пациентов, у которых условно-патогенные (Klebsiella sp., Citrobacter spp. и Enterobacter spp.) и патогенные бактерии (Escherichia coli enteropathogenic, Candida spp., Staphylococcus aureus, Clostridium spp., F. nucleatum) были выше нормы на 1,5 и 11,7% соответственно.

В период реконвалесценции при выписке из стационара наблюдалось увеличение доли пациентов со сниженным количеством бактерий Bifidobacterium spp., Bacteroides spp., F. prausnitzii по сравнению с острым периодом заболевания – до 2,26 раза в зависимости от таксона. Кроме того, зарегистрировано уменьшение доли пациентов со сниженным количеством кишечной палочки – с 6,25% при поступлении до 4% при выписке. При выписке из стационара отмечалась элиминация энтеропатогенных E. coli, S. aureus и Clostridium perfringens. Снизилась также доля пациентов, у которых содержание Klebsiella oxytoca, Candida spp., Enterobacter spp. и F. nucleatum превышало норму – до 2,3 раза в зависимости от таксона. Однако, несмотря на элиминацию и/или снижение в микробиоценозе кишечника условно-патогенных и патогенных бактерий в период реконвалесценции COVID-19, отмечалось увеличение доли пациентов с превышающими норму уровнями Enterococcus spp., K. pneumoniae, C. difficile, Proteus vulgaris/mirabilis, Citrobacter spp. – до 4,1 раза в зависимости от таксона.

Таким образом, у обследованных пациентов установлены дисбиотические нарушения толстого кишечника: колонизация условно-патогенной и патогенной микрофлорой на фоне снижения симбиотической флоры. Кроме того, установлена связь нарушения микробиоценоза с лабораторными показателями и клиническими проявлениями COVID-19.

Обсуждение

В последние годы проведено множество исследований кишечного микробиоценоза пациентов с COVID-19 в разные периоды заболевания (острая стадия, период реконвалесценции, постковидный период – long COVID-19). Согласно данным литературы, на всех стадиях COVID-19 присутствуют значительные дисбиотические нарушения толстого кишечника [6–9].

Результаты наших исследований частично совпадают с данными китайских авторов [6, 8, 10]. Исследование микробиоценоза пациентов с COVID-19 в остром периоде показало снижение бактериального разнообразия и истощение представителей нормальной микрофлоры кишечника Bifidobacterium spp., Bacteroides spp. и F. prausnitzii, а также увеличение содержания условно-патогенных микроорганизмов Klebsiella sp., Citrobacter spp. и Enterobacter spp. Однако количество Lactobacillus spp. оставалось в пределах нормы. Информация о количественном содержании лактобактерий в кале у больных COVID-19 противоречива. Одни авторы указывают на сниженное содержание лактобактерий [10], другие – на повышенное [11].

Как и в ряде других исследований, в нашем исследовании у пациентов после элиминации SARS-CoV-2 уровни Bifidobacterium spp., Bacteroides spp. и F. prausnitzii оставались сниженными, содержание условно-патогенных бактерий – увеличенным [5, 7]. В нашем исследовании зафиксировано увеличение количества Enterococcus spp., Proteus vulgaris/mirabilis, Citrobacter spp. в периоде реконвалесценции по сравнению с острым периодом. Вероятно, это связано с постковидным синдромом. Независимо от применения антибактериальных препаратов у пациентов отмечался дисбаланс бактериального разнообразия, скорее всего связанный с опосредованным влиянием вируса SARS-CoV-2 через ось «легкие – кишечник» [6, 12].

Установлена взаимосвязь между низким уровнем Bifidobacterium spp. и наличием ринита у пациентов с COVID-19. Ранее отмечалась связь между составом кишечной микробиоты и иммунными изменениями, участвующими в развитии аллергического ринита [13]. Положительная корреляция астении и индекса разнообразия Шеннона, вероятно, связана с воздействием SARS-CoV-2 на ось «кишечник – мозг» [14]. Впервые выявлена связь условно-патогенных грибковых микроорганизмов Candida spp. с уровнями D-димера, ЛДГ и индекса разнообразия Шеннона. В работе Y. Zhou (2021) показано, что у пациентов с COVID-19 на фоне высокой температуры тела уровень Enterococcus faecalis положительно коррелирует с уровнями ЛДГ и D-димера [15].

Таким образом, дисбаланс бактериального разно­образия у пациентов с COVID-19 влияет на клиническое течение заболевания, а также может способствовать развитию постковидного синдрома.

Заключение

Инфекция COVID-19 средней степени тяжести сопровождается дисбиотическим нарушением толстого кишечника – уменьшением численности представителей нормальной микрофлоры кишечника Bifidobacterium spp., Bacteroides spp. и F. prausnitzii, а также увеличением условно-патогенных микроорганизмов Klebsiella sp., Citrobacter spp., Enterobacter spp., Proteus vulgaris/mirabilis и патогенных бактерий E. coli enteropathogenic, Candida spp., S. aureus, Clostridium sp., Fusobacterium nucleatum. Средние значения индексов Шеннона и Симпсона как в острой фазе заболевания, так и на этапе реконвалесценции примерно одинаковы и свидетельствуют о снижении кишечного разнообразия. Существует взаимосвязь между составом кишечной микробиоты и клиничес­ким течением COVID-19.

Таким образом, результаты исследования свидетельствуют о серьезных нарушениях микробиоценоза у пациентов с COVID-19. Эти данные могут быть использованы для совершенствования подходов к лечению новой коронавирусной инфекции, а также для реабилитации пациентов с постковидным синдромом.