Сравнительный анализ кишечной микробиоты у больных с экзокринной недостаточностью поджелудочной железы различной степени тяжести

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Обоснование. Экзокринная функция поджелудочной железы (ПЖ) является критическим фактором хозяина в определении состава кишечной микробиоты (КМ). Экзокринная недостаточность ПЖ (ЭНПЖ) может влиять на КМ, что может потенцировать прогрессирование основного заболевания и развитие осложнений. До настоящего времени недостаточно изучена связь ЭНПЖ при различных патологиях ПЖ с дисбиотическими изменениями КМ. Имеющиеся данные неоднородны и противоречивы, что определяет потребность дальнейших исследований.

Цель. Провести сравнительный анализ таксономического состава КМ пациентов с хроническим панкреатитом (ХП) различной этиологии, без или с наличием ЭНПЖ различной степени тяжести, а также пациентов с тяжелой степенью ЭНПЖ, имеющих в анамнезе оперативное вмешательство (ОВ) на ПЖ.

Материалы и методы. Всего в исследование включены 85 пациентов. Пациенты определены в группы в соответствии со степенью тяжести ЭНПЖ: 1-я группа (n=16) – пациенты с ХП без ЭНПЖ; 2-я группа (n=11) – пациенты с ХП и наличием ЭНПЖ легкой степени; 3-я группа (n=17) – пациенты с ХП и ЭНПЖ тяжелой степени; 4-я группа (n=41) – ЭНПЖ тяжелой степени у лиц с ОВ на ПЖ в анамнезе. Верификация ХП осуществлялась по клинико-анамнестическим и инструментальным данным. Степень ЭНПЖ определялась уровнем панкреатической эластазы-1 кала. Для каждого пациента получены информированное согласие на исследование, собран анамнез, проведены физикальное, лабораторное обследования, получен образец кала. Из каждого образца кала экстрагировали ДНК, посредством секвенирования генов бактериальной 16S рРНК определяли таксономический состав КМ с последующим биоинформатическим анализом.

Результаты. Мы проследили изменения КМ от группы пациентов с ХП без ЭНПЖ до группы с тяжелой ЭНПЖ, в частности у лиц, перенесших ОВ. На уровне филума КМ всех групп показала доминирование Firmicutes, с наименьшей представленностью в группе тяжелой ЭНПЖ, как с ОВ и с ХП, и доминированием типов Actinobacteria, Verrocomicrobiota и Fusobacteria. Дифференциальная представленность родов варьировала: у пациентов с тяжелой ЭНПЖ и ХП в сравнении с легкой степенью статистически значимые рода – Akkermansia, Ruminococcus gauvreauii group и Holdemanella в сравнении с ХП без ЭНПЖ, где доминировали Prevotella, Ruminococcus gauvreauii group, Peptostreptococcus и Blautia. В группе ХП с легкой ЭНПЖ доминировали рода: Lachnospiraceae_ND 2004 group, Faecalitalea, Fusobacterium, Catenibacterium, Roseburia, Atopobium, Cloacibacillus, Clostridium innococum group, Ruminococcus torques group. Все группы продемонстрировали превалирование условно-патогенной флоры, в том числе участников онкогенеза.

Заключение. Результаты исследования показывают, что пациенты с ХП различной этиологии и пациенты с тяжелой ЭНПЖ, перенесшие ОВ на ПЖ, имеют дисбиоз КМ, на выраженность которого, вероятно, оказывает влияние степень ЭНПЖ.

Об авторах

Игорь Вениаминович Маев

ФГБОУ ВО «Московский государственный медико-стоматологический университет им. А.И. Евдокимова» Минздрава России

Email: alevchenko914@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-6114-564X

акад. РАН, д-р мед. наук, проф., зав. каф. пропедевтики внутренних болезней и гастроэнтерологии

Россия, Москва

Анна Игоревна Левченко

ФГБОУ ВО «Московский государственный медико-стоматологический университет им. А.И. Евдокимова» Минздрава России

Автор, ответственный за переписку.
Email: alevchenko914@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-3184-7426

врач-гастроэнтеролог, ассистент каф. пропедевтики внутренних болезней и гастроэнтерологии

Россия, Москва

Юлия Сергеевна Галеева

ФБУН «Научно-исследовательский институт системной биологии и медицины» Роспотребнадзора

Email: alevchenko914@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-6304-4607

мл. науч. сотр.

Россия, Москва

Дмитрий Николаевич Андреев

ФГБОУ ВО «Московский государственный медико-стоматологический университет им. А.И. Евдокимова» Минздрава России

Email: alevchenko914@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-4007-7112

канд. мед. наук, доц. каф. пропедевтики внутренних болезней и гастроэнтерологии

Россия, Москва

Юлия Владимировна Осипенко

ГБУЗ «Московский клинический научно-практический центр им. А.С. Логинова» Департамента здравоохранения г. Москвы

Email: alevchenko914@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-6254-3233

врач-гастроэнтеролог отд-ния патологии поджелудочной железы и желчных путей

Россия, Москва

Дмитрий Станиславович Бордин

ФГБОУ ВО «Московский государственный медико-стоматологический университет им. А.И. Евдокимова» Минздрава России; ГБУЗ «Московский клинический научно-практический центр им. А.С. Логинова» Департамента здравоохранения г. Москвы; ФГБОУ ВО «Тверской государственный медицинский университет» Минздрава России

Email: alevchenko914@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-2815-3992

д-р мед. наук, проф. каф. пропедевтики внутренних болезней и гастроэнтерологии, зав. отд-нием патологии поджелудочной железы, желчных путей и верхних отделов пищеварительного тракта, проф. каф. общей врачебной практики и семейной медицины

Россия, Москва; Москва; Тверь

Елена Николаевна Ильина

ФБУН «Научно-исследовательский институт системной биологии и медицины» Роспотребнадзора

Email: alevchenko914@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-0130-5079

чл.-кор. РАН, проф. РАН, д-р биол. наук, гл. науч. сотр., зам. ген. дир. по научной работе

Россия, Москва

Список литературы

  1. Gardner TB, Adler DG, Forsmark CE, et al. ACG Clinical Guideline: Chronic Pancreatitis. Am J Gastroenterol. 2020;115(3):322-39. doi: 10.14309/ajg.0000000000000535
  2. Löhr JM, Dominguez-Munoz E, Rosendahl J, et al. United European Gastroenterology evidence-based guidelines for the diagnosis and therapy of chronic pancreatitis (HaPanEU). United European Gastroenterol J. 2017;5(2):153-99. doi: 10.1177/2050640616684695
  3. Ивашкин В.Т., Маев И.В., Охлобыстин А.В., и др. Клинические рекомендации Российской гастроэнтерологической ассоциации по диагностике и лечению экзокринной недостаточности поджелудочной железы. Российский журнал гастроэнтерологии, гепатологии, колопроктологии. 2017;27(2):54-80 [Ivashkin VT, Mayev IV, Okhlobystin AV, et al. Diagnostics and treatment of exocrine pancreatic insufficiency: clinical guidelines of the Russian gastroenterological Association. Russian Journal of Gastroenterology, Hepatology, Coloproctology. 2017;27(2):54-80 (in Russian)]. doi: 10.22416/1382-4376-2017-27-2-54-80
  4. Маев И.В., Кучерявый Ю.А., Андреев Д.Н., Бидеева Т.В. Статус питания больных хроническим панкреатитом. Терапевтический архив. 2016;88(2):81-9 [Maev IV, Kucheryavyi YuA, Andreev DN, Bideeva TV. Nutritional status in patients with chronic pancreatitis. Terapevticheskii Arkhiv (Ter. Arkh.). 2016;88(2):81-9 (in Russian)].
  5. Ammer-Herrmenau C, Pfisterer N, Weingarten MF, Neesse A. The microbiome in pancreatic diseases: Recent advances and future perspectives. United European Gastroenterol J. 2020;8(8):878-85. doi: 10.1177/2050640620944720
  6. Gesualdo M, Rizzi F, Bonetto S, et al. Pancreatic Diseases and Microbiota: A Literature Review and Future Perspectives. J Clin Med. 2020;9(11):3535. doi: 10.3390/jcm9113535
  7. Rooks MG, Garrett WS. Gut microbiota, metabolites and host immunity. Nat Rev Immunol. 2016;16(6):341-52. doi: 10.1038/nri.2016.42
  8. Scheithauer TPM, Rampanelli E, Nieuwdorp M, et al. Gut Microbiota as a Trigger for Metabolic Inflammation in Obesity and Type 2 Diabetes. Front Immunol. 2020;11:571731. doi: 10.3389/fimmu.2020.571731
  9. Gurung M, Li Z, You H, et al. Role of gut microbiota in type 2 diabetes pathophysiology. EBioMedicine. 2020;51:102590. doi: 10.1016/j.ebiom.2019.11.051
  10. Forte N, Fernández-Rilo AC, Palomba L, et al. Obesity Affects the Microbiota-Gut-Brain Axis and the Regulation Thereof by Endocannabinoids and Related Mediators. Int J Mol Sci. 2020;21(5):1554. doi: 10.3390/ijms21051554
  11. Coppola S, Avagliano C, Calignano A, Berni Canani R. The Protective Role of Butyrate against Obesity and Obesity-Related Diseases. Molecules. 2021;26(3):682. doi: 10.3390/molecules26030682
  12. Dong LN, Wang M, Guo J, Wang JP. Role of intestinal microbiota and metabolites in inflammatory bowel disease. Chin Med J (Engl). 2019;132(13):1610-4. doi: 10.1097/CM9.0000000000000290
  13. Guan Q. A Comprehensive Review and Update on the Pathogenesis of Inflammatory Bowel Disease. J Immunol Res. 2019;2019:7247238. doi: 10.1155/2019/7247238
  14. Sun M, Wu W, Liu Z, Cong Y. Microbiota metabolite short chain fatty acids, GPCR, and inflammatory bowel diseases. J Gastroenterol. 2017;52(1):1-8. doi: 10.1007/s00535-016-1242-9
  15. Moser G, Fournier C, Peter J. Intestinal microbiome-gut-brain axis and irritable bowel syndrome. Intestinale Mikrobiom-Darm-Hirn-Achse und Reizdarmsyndrom. Wien Med Wochenschr. 2018;168(3-4):62-6. doi: 10.1007/s10354-017-0592-0
  16. Ивашкин В.Т., Зольникова О.Ю. Синдром раздраженного кишечника с позиций изменений микробиоты. Российский журнал гастроэнтерологии, гепатологии, колопроктологии. 2019;29(1):68-76 [Ivashkin VT, Zolnikova OYu. Irritable Bowel Syndrome in Terms of Changes in the Microbiota. Russian Journal of Gastroenterology, Hepatology, Coloproctology. 2019;29(1):68-76 (in Russian)]. doi: 10.22416/1382-4376-2019-29-1-84-92
  17. Евсютина Ю.В., Ивашкин В.Т. Роль микробиома в развитии заболеваний поджелудочной железы. Российский журнал гастроэнтерологии, гепатологии, колопроктологии. 2017;27(3):11-7 [Evsyutina YuV, Ivashkin VT. Microbiome role in pancreatic diseases development. Russian Journal of Gastroenterology, Hepatology, Coloproctology. 2017;27(3):11-7 (in Russian)]. doi: 10.22416/1382-4376-2017-27-3-11-17
  18. Brubaker L, Luu S, Hoffman K, et al. Microbiome changes associated with acute and chronic pancreatitis: A systematic review. Pancreatology. 2021;21(1):1-14. doi: 10.1016/j.pan.2020.12.013
  19. Schepis T, De Lucia SS, Nista EC, et al. Microbiota in Pancreatic Diseases: A Review of the Literature. J Clin Med. 2021;10(24):5920. doi: 10.3390/jcm10245920
  20. Pan LL, Li BB, Pan XH, Sun J. Gut microbiota in pancreatic diseases: possible new therapeutic strategies. Acta Pharmacol Sin. 2021;42(7):1027-39. doi: 10.1038/s41401-020-00532-0
  21. Шаликиани Н.В., Бакулин И.Г., Дубинкина В.Б., и др. Особенности состава микробиоты кишечника у пациентов с алкогольным циррозом печени. Терапевтический архив. 2015;87(12):59-65 [Shalikiani NV, Bakulin IG, Dubinkina VB, et al. Specific features of the enteric microbiota composition in patients with alcoholic liver cirrhosis. Terapevticheskii Arkhiv (Ter. Arkh.). 2015;87(12):59-65 (in Russian)]. doi: 10.17116/terarkh2015871259-65
  22. Frost F, Weiss FU, Sendler M, et al. The Gut Microbiome in Patients With Chronic Pancreatitis Is Characterized by Significant Dysbiosis and Overgrowth by Opportunistic Pathogens. Clin Transl Gastroenterol. 2020;11(9):e00232. doi: 10.14309/ctg.0000000000000232
  23. Zhou CH, Meng YT, Xu JJ, et al. Altered diversity and composition of gut microbiota in Chinese patients with chronic pancreatitis. Pancreatology. 2020;20(1):16-24. doi: 10.1016/j.pan.2019.11.013
  24. Frost F, Kacprowski T, Rühlemann M, et al. Impaired Exocrine Pancreatic Function Associates With Changes in Intestinal Microbiota Composition and Diversity. Gastroenterology. 2019;156(4):1010-5. doi: 10.1053/j.gastro.2018.10.047
  25. Ciocan D, Rebours V, Voican CS, et al. Characterization of intestinal microbiota in alcoholic patients with and without alcoholic hepatitis or chronic alcoholic pancreatitis. Sci Rep. 2018;8:4822. doi: 10.1038/s41598-018-23146-3
  26. Jandhyala SM, Madhulika A, Deepika G, et al. Altered intestinal microbiota in patients with chronic pancreatitis: implications in diabetes and metabolic abnormalities. Sci Rep. 2017;7:43640. doi: 10.1038/srep43640
  27. Hamada S, Masamune A, Nabeshima T, Shimosegawa T. Differences in Gut Microbiota Profiles between Autoimmune Pancreatitis and Chronic Pancreatitis. Tohoku J Exp Med. 2018;244(2):113-7. doi: 10.1620/tjem.244.113
  28. Bell ME, Bernard KA, Harrington SM, et al. Lawsonella clevelandensis gen. nov., sp. nov., a new member of the suborder Corynebacterineae isolated from human abscesses. Int J Syst Evol Microbiol. 2016;66(8):2929-35. doi: 10.1099/ijsem.0.001122

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Участники исследования. Деление на группы.

Скачать (111KB)
3. Рис. 2. Соотношение исследуемых групп по возрасту.

Скачать (81KB)
4. Рис. 3. Соотношение по ИМТ в группах.

Скачать (73KB)
5. Рис. 4. Распределение в группах по показателю ИМТ.

Скачать (91KB)
6. Рис. 5. Соотношение количества панкреатической эластазы-1 кала в исследуемых группах.

Скачать (80KB)
7. Рис. 6. Этиологическая структура ХП в соответствии с международной классификацией TIGAR-O.

Скачать (57KB)
8. Рис. 7. Диаграмма этиологических факторов ОВ по данным анамнеза.

Скачать (125KB)
9. Рис. 8. Тепловая карта представленностей родов прокариот в образцах кала 85 пациентов с ХП и ЭНПЖ (обозначено зеленым, оранжевым, синим и розовым цветом).

10. Рис. 9. Таксономическое α-разнообразие КМ в исследуемых группах.

Скачать (70KB)
11. Рис. 10. График сходства таксономического состава (β-разнообразия) КМ пациентов с ХП и ЭНПЖ, проведенный на основании неметрического многомерного шкалирования (NMDS) по видовому разнообразию (метрика различия: мера Брея–Кертиса) методом главных компонент.

Скачать (109KB)
12. Рис. 11. График относительной представленности четырех наиболее распространенных типов образцов кала всех случаев с ХП и различной степенью ЭНПЖ.

Скачать (102KB)
13. Рис. 12. Визуализация балансов КМ пациентов с различной степенью ЭНПЖ с помощью CoDa-дендрограммы (для анализа выбраны топ-10 распространенных семейств).

Скачать (92KB)
14. Рис. 13. Анализ дифференциальной представленности 16S ампликонов бактерий, агломерированных на уровне рода и ассоциированных с 1, 2, 3-й группами. Справа и слева от столбцов отображен уровень статистической значимости, рассчитанный по результатам анализа для каждого дифференциально представленного рода.

Скачать (214KB)
15. Рис. 14. Анализ дифференциальной представленности 16S ампликонов бактерий, агломерированных на уровне рода и ассоциированных со 2, 3 и 4-й группами. Справа и слева от столбцов отображен уровень статистической значимости, рассчитанный по результатам анализа для каждого дифференциально представленного рода.

Скачать (207KB)

© Маев И.В., Левченко А.И., Галеева Ю.С., Андреев Д.Н., Осипенко Ю.В., Бордин Д.С., Ильина Е.Н., 2023

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.
 
 


Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах