Развитию некротизирующего колита у недоношенных детей предшествуют изменения микробиома

О связи между составом микробиома недоношенного ребенка и риском развития некротизирующего энтероколита (НЭК) известно давно. Однако исследования видового состава фекального микробиома дают неполную информацию. Анализ метагеномных данных более тысячи образцов фекалий недоношенных детей, выполненный исследователями из США, показал, что развитие НЭК коррелирует с большим количеством клебсиелл, а также бактерий, кодирующих синтез фимбрий (ворсинок) и определенных вторичных метаболитов.

Credit:
Mircea Moira | Shutterstock.com

Некротизирующий энтероколит (НЭК) — тяжелое заболевание кишечника, которое встречается преимущественно у недоношенных детей и может приводить к некрозу кишечника, сепсису и летальному исходу. Как отмечают авторы статьи, опубликованной в Science Advances, в США НЭК ежегодно поражает 7% младенцев с очень низкой массой тела при рождении.

Некротизирующий энтероколит новорожденных впервые описан еще в начале XIX века, но его точные причины до сих пор не известны. Основным фактором риска являются преждевременные роды и гиперактивный иммунный ответ незрелых энтероцитов. Интересно, что экспериментальный НЭК не удается развить у животных с кишечником, свободным от микробов. Это позволяет предположить, что в заболевании важную роль играет микробиом.

Известны некоторые характерные паттерны микробиома для детей с НЭК, например увеличение количества Proteobacteria. Однако в большинстве подобных исследований использовалось секвенирование ампликона с бактериальной 16 S рибосомной РНК (рРНК), которое позволяет составить представление о видовом и групповом разнообразии бактерий, но не о метаболических особенностях,способствующих патогенезу. Более полную информацию может дать исследование геномов обитателей микробиома. Этот метод не зависит ни от ПЦР, ни от выбора зондов и позволяет получить информацию не только о бактериях, но и об эукариотических паразитах и вирусах, а также о бактериальных плазмидах.

Авторы работы выполнили метагеномный анализ 1163 образцов фекалий недоношенных младенцев, чтобы выявить признаки микробиоты, предшествующие НЭК. Исследовалось присутствие определенных генов, типов бактериальных штаммов, эукариот, бактериофагов, плазмид; биоинформатические методы позволяли определить скорости роста непосредственно из метагеномных данных.

Методы машинного обучения показали, что образцы детей, которым впоследствии был поставлен диагноз НЭК, содержали значительно больше представителей Klebsiella, бактерий, кодирующих фимбрии (пили, или ворсинки, — важный факторы вирулентности), а также бактерий, имеющих генные кластеры вторичных метаболитов, связанных с чувством кворума (бутиролактонов) и выработкой бактериоцинов. (Бактериоцины — небольшие пептиды, которые убивают близкородственные бактерии; при их высвобождении клетки «противника» лизируются, высвобождают иммуностимулирующие соединения, и это может способствовать развитию НЭК.) Еще одна группа вторичных метаболитов, которая оказалась ассоциированной с НЭК, — сактипептиды, — напрямую токсична для человеческих клеток. Показатели репликации всех бактерий, особенно Enterobacteriaceae, значительно возрастали за два дня до постановки диагноза. Важно, отмечают авторы, что нет какого-то единственного предиктора: НЭК является многофакторным заболеванием.

Полученные данные позволяют выявить биомаркеры для раннего обнаружения НЭК, а также микробиомные мишени для терапии.

Источник

Matthew R. Olm, et al. // Necrotizing enterocolitis is preceded by increased gut bacterial replication, Klebsiella, and fimbriae-encoding bacteria. // Science Advances, 2019: Vol. 5, no. 12, eaax5727; DOI: 10.1126/sciadv.aax5727

Добавить в избранное

Вам будет интересно