Каким образом фекальная трансплантация избавляет пациента от клостридиальной инфекции

Трансплантация фекальной микробиоты (ТФМ) от здорового донора — последняя надежда для людей с рецидивирующей инфекцией Clostridioides difficile. Эта инфекция развивается в том числе на фоне угнетения нормальной кишечной микрофлоры после приема антибиотиков и в тяжелых случаях может привести к сепсису и смерти. Эффективность ТФМ была показана в многочисленных исследованиях. Однако точные механизмы ее действия остаются малоизученными. Ученые из США проанализировали структурные и функциональные изменения микробиома кишечника после ТФМ.

Авторы собирали образцы кала у 15 пациентов до и через две недели, два и шесть месяцев после ТФМ. У 14 пациентов из 15 инфекция C. difficile исчезла после одного курса ТФМ, еще одному пациенту потребовался второй курс. Метагеном стула пациентов изучали с помощью секвенирования и дальнейшего биоинформатического анализа, для исследования метаболома использовали жидкостную хроматографию (ЖХ) в сочетании с масс-спектрометрией (МС), а для анализа липидома применяли ЖХ с тандемной МС и спектрометрию ионной подвижности.

В результате ТФМ микробиом и метаболом претерпели существенные изменения. Однако результаты, полученные через две недели, два и шесть месяцев, отличались мало. До ТФМ доминировали Klebsiella pneumoniae (Enterobacteriaceae) и Lacticaseibacillus rhamnosus (Lactobacillaceae), а после — Collinsella sp. (Coriobacteriaceae), Blautia massiliensis, Blautia wexlerae, Blautia faecis, Anaerostipes hadrus, Agathobacter rectalis (Lachnospiraceae) и Alistipes putrednis (Rikenellaceae).

Анализ выявил всего 924 метаболита, из них количество 182 значительно изменилось после трансплантации: число 110 снизилось, 72 — выросло. Сильнее всего ТФМ повлияла на липиды. Количество ацилкарнитинов было выше до трансплантации и коррелировало с Enterobacteriaceae, Enterococcaceae и Veillonellaceae. Первичные желчные кислоты, которые преобладали до ТФМ, коррелировали с Enterobacteriaceae, Enterococcaceae и Megasphaeraceae. Но после ТФМ преобладали неконъюгированные вторичные желчные кислоты, связанные с Lachnospiraceae и Oscillospiraceae. Авторы предположили, что существует связь между высоким содержанием ацилкарнитина до ТФМ и Enterobacteriaceae и высоким содержанием вторичных желчных кислот после ТФМ и Lachnospiraceae.

Для роста C. difficile необходимы аминокислоты, и шесть из них бактерия должна получать извне. Бактерии семейства Enterobacteriaceae были главными поставщиками аминокислот до ТФМ. После ТФМ стали преобладать бактерии семейства Lachnospiraceae, обладающие ферментами гидролиза первичных желчных кислот во вторичные, ингибирующие C. difficile.

«Бактерии Lachnospiraceae и Clostridioides difficile могут питаться одними и теми же нутриентами и занимать одни и те же ниши в микробиоме кишечника, но Lachnospiraceae не выделяют токсин, который делает C. difficile опасной. Мы предполагаем, что увеличение численности Lachnospiraceae после трансплантации помогает вытеснять C. difficile благодаря способности изменять состав желчных кислот, создавая среду, более благоприятную для роста полезных микроорганизмов», — поясняет Кейси Териот из Университета штата Северная Каролина в Роли, один из авторов исследования.

Трансплантация фекальной микробиоты сильнее всего влияет на липиды. Авторы считают, что помимо ацилкарнитинов и желчных кислот, другие метаболиты тоже влияют на C. difficile и заболевания кишечника, для их выявления нужен дополнительный анализ.