Экспериментальное моделирование дисбактериоза детского кишечника с применением биореакторной системы искусственного желудочно-кишечного тракта

Обоснование. Традиционные методы культивирования микроорганизмов не позволяют воспроизвести сложные межмикробные взаимодействия, характерные для кишечного биоценоза in vivo. В связи с этим актуальны разработка и применение современных биореакторных систем для экспериментального моделирования дисбактериоза кишечника у детей, которые обеспечат стандартизацию условий эксперимента и воспроизводимость результатов без этических ограничений.

Цель. Разработка и валидация методики экспериментального моделирования дисбактериоза детского кишечника с использованием биореакторной системы искусственного желудочно-кишечного тракта для изучения патогенетических механизмов нарушений микробиоценоза и оценки эффективности корректирующих воздействий.

Методы. Исследование проводили с использованием автоматизированной системы моделирования желудочно-кишечного тракта, включающей три реактора (желудок, двенадцатиперстная кишка, толстая кишка) с контролируемыми параметрами температуры, pH и анаэробных условий. Исследование проведено с использованием образца фекалий от донора 6 лет. Период наблюдения составлял 35 дней после внесения фекальной суспензии в реакторы. Критериями валидации были соответствие микробного профиля искусственного микробиоценоза клиническому профилю исходного образца и стабильность микробного сообщества по ключевым таксонам. Методы оценки включали бактериологическое исследование на селективных средах и количественную ПЦР с использованием набора «Колонофлор-16». Критерием стабильности устанавливали коэффициент вариации ≤20% для основных бактериальных популяций.

Результаты. В исходном образце фекалий методами ПЦР и бактериологическим исследованием выявлены критический дефицит облигатной микрофлоры (снижение количества лактобактерий и бифидобактерий) и избыточный рост условно-патогенных микроорганизмов, что соответствует дисбактериозу III степени. Разработанная биореакторная модель успешно воспроизвела дисбиотические изменения. Общая бактериальная масса в реакторе толстой кишки составила 13,21±0,20 lg копий ДНК/мл на 8-й день и 13,38±0,09 lg копий ДНК/мл на 35-й день при исходном значении 13,30 lg копий ДНК/мл. Созданная модель обеспечивает воспроизведение основных характеристик детского дисбактериоза, включая дефицит облигатной микрофлоры (Lactobacillus spp. и Bifidobacterium spp.) и избыточный рост условно-патогенных микроорганизмов (E. coli, C. perfringens, Enterobacter spp. и др.). Анализ стабильности показал достижение коэффициентов вариации менее 20% для всех ключевых популяций со второй недели культивирования. Модель обеспечила стабильное воспроизведение дисбактериоза III степени в течение 35-дневного периода наблюдения.

Заключение. В ходе исследования успешно разработана и валидирована методика экспериментального моделирования дисбактериоза детского кишечника с использованием системы искусственного желудочно-кишечного тракта. Разработанная модель открывает новые возможности для углублённого изучения патогенетических механизмов нарушений микробиоценоза в детском возрасте, скрининга и оценки эффективности пробиотических препаратов, пребиотиков и других корректирующих воздействий в условиях, приближенных к физиологическим.