Влияние состава микробиоты кишечника на риск развития неврологического дефицита вследствие острого нарушения мозгового кровообращения у пациентов с ожирением

Таблица 1. Основные факторы риска

Рис. 1. Результаты опроса

Таблица 2. Результаты опроса по шкалам NIHSS, MoCA, ШРМ и средняя длительность госпитализации

Рис. 2. Основные представители микробиоты кишечника при ОНМК у пациентов с ожирением

Рис. 3. Линейный дискриминантный анализ микробиоты пациентов

Рис. 4. Модель выраженности микроорганизмов в кале пациентов

Введение

В настоящий момент особое внимание уделяется изучению оси «кишечник – мозг». Все чаще объектом исследований становится микробиота кишечника в связи с ее важной ролью в поддержании здоровья и развитии различных заболеваний [1].

Понимание комплексных взаимосвязей между микробиотой кишечника, ожирением и неврологическими осложнениями при остром нарушении мозгового кровообращения (ОНМК) позволит разработать инновационные методы диагностики, профилактики и лечения указанных патологий, улучшить прогноз и качество жизни пациентов [2]. Важно учитывать индивидуальные особенности микробиоты и разрабатывать персонализированные подходы к лечению.

Микробиом человека представляет совокупность бактерий, вирусов, простейших, грибов, населяющих макроорганизм. Самой многочисленной является микробиота – ее населяют около 100 трлн микроорганизмов [2]. Бактерии кишечника участвуют в процессах ферментативного расщепления с выделением большого количества молекул и метаболитов, регулирующих синтез витаминов, короткоцепочечных жирных кислот и функцию центральной нервной системы (ЦНС). Заселение микрофлоры кишечника начинается после родов. При естественном родоразрешении кишечник заселяют преимущественно представители Lactobacillus и Prevotella, при кесаревом сечении – Streptococcus, Corynebacterium, Propionibacterium и Escherichia. Состав кишечной микробиоты меняется с началом кормления, зависит от типа вскармливания [3] и только к третьему году жизни приближается к составу микробиоты взрослого человека.

На протяжении жизни состав кишечной микробиоты под влиянием внешних и внутренних факторов может меняться. Значимые изменения микробиоты кишечника наблюдаются после приема антибактериальных препаратов, воспалительных заболеваний, таких как синдром раздраженного кишечника (СРК), диарейный синдром, болезнь Крона, а также на фоне изменения пищевого рациона и смены климата [4].

В настоящем исследовании изучили состав микробиоты кишечника у пациентов с ожирением. Установлена связь между составом микробиоты и течением и исходом ОНМК. Расширение знаний о микробиоме позволит кардинально изменить подход к диагностике, лечению и реабилитации пациентов с ОНМК.

Цель – проанализировать состояние и состав микробиоты толстого кишечника у пациентов с ожирением с различным течением ОНМК, выявить микроорганизмы, ассоциированные с развитием неврологических нарушений.

Материал и методы

С декабря 2023 г. по декабрь 2024 г. обследовано 100 пациентов с ОНМК, в экстренном порядке обратившихся за медицинской помощью и находившихся на стационарном лечении. Для исследования была сформирована группа пациентов с индексом массы тела (ИМТ) 30–40 кг/м². Всем пациентам с момента госпитализации помимо обязательных исследований назначали генетическое секвенирование кала фрагмента гена 16S рРНК. Данный метод позволяет выявить высокое разнообразие бактерий. Кроме того, исследуемые прошли опрос, который включал в себя такие параметры, как курение, прием алкоголя, наличие стресса, применение лекарственных препаратов на постоянной основе, антибактериальных или противовирусных препаратов, пребиотиков и пробиотиков.

В ходе выполнения исследовательской работы общее число обследованных пациентов составило 52 (26 пациентов с ОНМК, 26 пациентов без ОНМК). Пациентов разделили на четыре группы. Первую группу составили 13 пациентов с ОНМК средней степени тяжести (NIHSS – 5–15 баллов) и 1-й степенью ожирения (ИМТ – 30–34,9 кг/м²), вторую – 13 пациентов без ОНМК в анамнезе и с 1-й степенью ожирения (ИМТ – 30–34,9 кг/м²), третью – 13 пациентов с ОНМК средней степени тяжести (NIHSS – 5–15 баллов) и 2-й степенью ожирения (ИМТ – 35–39,9 кг/м²), четвертую – 13 пациентов без ОНМК в анамнезе и с 2-й степенью ожирения (ИМТ – 35–39,9 кг/м²).

Критериями включения в исследование служили подтвержденный диагноз заболевания со специфическими симптомами, возраст пациентов 51–70 лет, подписанное информированное согласие, одобренное этическим комитетом ФГБОУ ВО «ВГМУ им. Н.Н. Бурденко».

Критерии невключения в исследование: отсутствие подтвержденного диагноза заболевания со специфическими симптомами, возраст пациента младше 51 года и старше 70 лет, отсутствие подписанного информированного согласия, одобренного этическим комитетом ФГБОУ ВО «ВГМУ им. Н.Н. Бурденко».

Всего в исследовании приняли участие 52 пациента, соответствовавших критериям включения и не имевших критериев невключения в исследование.

Результаты

В таблице 1 указаны основные факторы риска, выявленные у участников исследования.

Как видно из таблицы, частота встречаемости курения (53,8%) была выше во второй группе, приема алкоголя (30,7%) – в первой. У пациентов первой и второй групп отмечались одинаковые уровни стресса (69 и 69,2% соответственно) и частоты смены экологической обстановки (23%). В первой группе частота применения лекарственных средств (84,6%) и длительного приема антибактериальных/противовирусных препаратов (30,7%) была выше, а частота приема пребиотиков и пробиотиков – ниже (23%). Результаты опроса отображены на рис. 1. При сравнении полученных данных наблюдались значительные отличия между пациентами с неврологическими нарушениями и симптоматикой ОНМК и пациентами без ОНМК.

Выполнялось анкетирование с использованием NIHSS, MoCA, шкалы реабилитационной маршрутизации (ШРМ) и оценкой длительности госпитализации. У пациентов, перенесших ОНМК, с 1-й степенью ожирения показатели были лучше, чем у пациентов, перенесших ОНМК, с 2-й степенью ожирения. Когнитивные процессы у пациентов третьей группы были выражены слабее – среднее значение – 11/30 баллов, у пациентов первой группы – 14/30 баллов. Согласно ШРМ, пациенты третьей группы имели умеренное нарушение функционирования и ограничение жизнедеятельности (3 балла), а пациенты первой группы – легкое нарушение функционирования и ограничение жизнедеятельности (2 балла). Средняя длительность госпитализации в первой группе составила восемь дней, в третьей – 11 дней. Результаты опроса и осмотра представлены в табл. 2.

При микробиологическом исследовании методом генетического секвенирования фрагмента гена 16S рРНК были установлены основные представительства микроорганизмов. Установлен средний уровень, позволивший судить об их количестве в толстом кишечнике. Кроме того, показано, что видовой состав кишечной микробиоты зависит от преобладающего типа нарушения кишечной моторики [5]. При СРК с преобладанием диарейного синдрома выявляется снижение представительства Methanobacteriaceae (Methanobrevibacter smithii) [6, 7]. У пациентов с СРК и запором доминируют метаногенные бактерии Prevotella (P. stercorea), способные превращать водород в метан, избыточная продукция которого связана с замедлением транзита через кишечник [8]. На рисунке 2 приведены основные представители микробиоты кишечника, которые не относятся к нормальной микрофлоре, например Bifidobacterium.

На рисунке 3 изображен линейный дискриминантный анализ микробиоты пациентов.

Согласно результатам генетического секвенирования, выявлена значительная разница в содержании таких микроорганизмов, как Clostridium saudiense и Catenibacterium mitsuokai. C. saudiense является комменсальной бактерией, ее энтеротоксин может повреждать слизистую оболочку стенки кишечника и приводить к ее воспалению. Воспаление приводит к деэпителизации ворсинок, повышению проницаемости сосудов и нарушению синтезирующих свойств желудочно-кишечного тракта [9]. Впервые эта бактерия была выделена в Корее у пациента с ожирением. Сообщается также, что циркулирующая в крови C. saudiense ассоциируется также с развитием воспалительных заболеваний [10]. Механизм действия C. mitsuokai и ее влияние на организм человека недостаточно изучены. Тем не менее на основании статистического анализа можно утверждать, что данная бактерия влияет на течение и исход различных заболеваний [11].

С помощью алгоритма Shannon была построена модель выраженности микроорганизмов в кале исследуемых (рис. 4).

Известно, что связь между кишечником и мозгом двусторонняя. Воспалительные процессы в ЦНС, в частности в мозге, воздействуют на микробиоту кишечника, а воспалительные процессы в кишечнике – на ЦНС. Изменение видового состава микроорганизмов может иметь ряд осложнений. Например, дисбиоз кишечника, в том числе вызванный приемом антибактериальных препаратов, существенно повышает риск нарушения функциональной активности иммунных клеток организма, что приводит к тяжелому течению заболевания.

Заключение

Установлено, что дисбиоз кишечника влияет на воспалительные процессы ЦНС. У пациентов, перенесших ОНМК, отмечается прямая зависимость между полученными данными генетического секвенирования и течением заболевания. Коррекция микробиоты кишечника рассматривается как один из методов профилактики и лечения заболеваний нервной системы [12]. На данный момент не существует специфической коррекции микробиоты кишечника. Основными представителями состава пробиотиков являются лактобактерии, бифидобактерии, непатогенные разновидности Escherichia coli и разновидности Enterococcus, молочнокислый стрептококк. Связь оси «кишечник – мозг» показывает, что различные иммунные или воспалительные процессы могут зависеть от метаболитов микроорганизмов, например, толстого кишечника [13].

Такие факторы риска, как курение, прием алкоголя, постоянный стресс, прием лекарственных препаратов и ожирение, нарушают количественный состав микробиоты кишечника, что негативно сказывается как на течении заболевания, так и на жизнедеятельности человека [14]. С возрастом биоразнообразие микробиоты сокращается, начинают преобладать протеобактерии, снижается уровень бифидобактерий. Это может приводить к развитию деменции [15]. 

Финансирование. Исследование не финансировалось каким-либо источником.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.