Результаты исследования показали, что состав микробиоты кишечника, в частности обилие бактерий, продуцирующих бутират, может защитить от тяжелых инфекций, требующих госпитализации.
Несмотря на значительные достижения современной медицины, инфекционные заболевания значительно отягощают здоровье человека. По оценкам исследования «Глобальное бремя болезней» (2019 г.), почти 25% всей ежегодной смертности могут быть связаны с тяжелыми инфекциями.
Эти данные свидетельствуют о том, что существующие методы профилактики и лечения недостаточны для уменьшения последствий инфекционных заболеваний и требуют разработки новых стратегий для предотвращения инфекций, достаточно тяжелых, чтобы оправдать госпитализацию и/или смерть.
Недавние исследования, проведенные нынешними авторами и другими учеными, показали, что микробный состав кишечника человека может быть неразрывно связан с иммунитетом к инфекции.
Растущее количество исследований сообщает, что у большинства пациентов с тяжелыми инфекциями наблюдаются микробные нарушения кишечника в начале госпитализации (до начала лечения, последнее из которых усугубляет дисбактериоз кишечника).
Исследование на мышах подтвердили эти наблюдения, связав инфекции со снижением численности кишечных анаэробных бактерий и соответствующим увеличением потенциально патогенной микрофлоры кишечника.
К сожалению, данные, полученные от человека, в основном являются наблюдательными, а в литературе крайне отсутствуют подтвержденные извне и географически контролируемые результаты.
В предыдущих исследованиях нынешних авторов сообщалось о связи между истощением кишечных бактерий, продуцирующих бутират, и повышенным риском респираторных инфекций у пациентов.
Настоящее исследование основано на этом исследовании и выдвигает гипотезу о том, что микробный состав кишечника и относительная численность могут влиять на восприимчивость человека к тяжелым, требующим госпитализации инфекциям.
Методология исследования и отчетность по результатам соответствовали руководящим принципам отчетности «Укрепление организации и отчетности по исследованиям микробиома» (STORMS).
Данные исследования были получены из двух независимых европейских крупномасштабных популяционных когорт – исследования HELIUS в Нидерландах и исследования FINRISK 2002 в Финляндии. Обе когорты представляли собой национальные проспективные исследования, связанные с госпитализацией и смертностью.
В состав HELIUS входят граждане Нидерландов (в возрасте от 18 до 70 лет) из Амстердама, стратифицированные по этническому признаку. FINRISK включает случайные выборки взрослых из шести регионов Финляндии (в возрасте от 25 до 74 лет).
Данные собирали с помощью анкет, физикальных осмотров и анализа образцов кала. Все данные были связаны с медицинскими и демографическими записями участников, которые использовались для определения первичных исходов (госпитализация или смертность).
В соответствии с протоколами проекта «Микробиом Земли» образцы фекалий были подвергнуты секвенированию 16S рРНК (Illumina) для определения состава кишечных бактерий, разнообразия α и относительной численности (индекс разнообразия Шеннона).
Различия в составе сообщества между участниками, нуждающимися в госпитализации, и теми, кому она не требовалась, были рассчитаны с помощью пермутационного многомерного дисперсионного анализа (ANOVA) с применением поправок на анализ состава микробиомов с коррекцией смещения (ANCOM-BC).
Общая численность участников обеих когорт составила 10 699 человек (HELIUS – 4 248; ФИНРИСК – 6 451).
Микробный состав кишечника в когорте состоял преимущественно из Firmicutes (Bacillota) и Bacteroidetes, со средней относительной численностью 65,9% и 24,1% соответственно. 3,6% участников исследования HELIUS и 7,0% участников исследования FINRISK перенесли тяжелые инфекции в течение исследования и последующего наблюдения (6 лет). Наиболее распространенными были инфекции нижних дыхательных путей.
В группах исходов (тяжелые инфекции по сравнению со здоровыми) наблюдались подтвержденные тестированием перестановки различия в составе бактериального сообщества кишечника, при этом относительная распространенность Veillonella и Streptococcus была значительно выше в группе госпитализации или смертности.
Напротив, здоровые участники показали более высокое относительное содержание Butyrivibrio, анаэробного бутират-продуцирующего облигатного микроба.
Эти данные показали, что в двух независимых когортах исходный состав микробиоты кишечника различался между участниками, госпитализированными с инфекцией во время наблюдения, и теми, кто не был госпитализирован в связи с инфекцией, что также обусловлено увеличением уровня Veillonella и снижением облигатного анаэроба Butyrivibrio.
Оценка пропорционального отношения рисков по Коксу показала, что относительное количество бактерий, продуцирующих бутират, непосредственно способствовало снижению риска тяжелой инфекции. Каждые 10% увеличения относительной численности этих бактерий ассоциировались с коэффициентом причинно-специфического риска (csHR) 0,75.
Ни поправки на потенциальные искажающие факторы (пол, возраст, этническая принадлежность, употребление алкоголя, курение или сопутствующие заболевания), ни композиционная природа микробиома не изменили эти результаты.
В совокупности эти результаты подчеркивают относительное обилие бактерий, продуцирующих бутират, что напрямую связано со снижением риска инфекций, требующих госпитализации или вызывающих смерть.
Участники с индексом массы тела (ИМТ), превышающим 30 км/м2 были исключением, при этом ИМТ был единственной искажающей переменной, которая изменила эти результаты. Короче говоря, ИМТ, указывающий на ожирение, по существу устранил наблюдаемую связь.
В настоящем исследовании подчеркивается, что в двух больших независимых европейских когортах более высокое содержание анаэробных кишечных бактерий, продуцирующих бутират, было связано со значительным снижением риска будущих тяжелых инфекций.
Эти данные свидетельствуют о том, что микробиота кишечника является потенциально легко модифицируемым фактором риска в предотвращении инфекций, требующих госпитализации.
Если эти результаты будут подтверждены интервенционными исследованиями, они могут ограничить восприимчивость человека к системным инфекциям в будущем и проинформировать врачей и политиков о наилучших диетических вмешательствах для предотвращения передачи инфекций в популяционном масштабе.