CC BY
11DOI: 10.31550/1727-2378-2018-155-11-57-60
Микробиота респираторного тракта у детей
V V ~
при тяжелой бронхиальной астме г г § а
И.А. Федоров, Ю.Э. Пушкарева, О.Г. Рыбакова Ч Ц
а н
ФГБОУ ВО «Южно-Уральский государственный медицинский университет» Минздрава России, г. Челябинск
Цель исследования: оценить характер микробиоты бронхиального дерева у детей при бронхиальной астме (БА) тяжелого течения. Ц
Дизайн: исследование по типу поперечного среза. д.,
Материалы и методы. В исследование входили дети с тяжелой БА (основная группа, n = 63) и среднетяжелой БА (группа сравнения, О n = 34) в стадии ремиссии; основная группа была разделена на три возрастные подгруппы: 4-7 лет, 8-11 лет и 12-14 лет. Всем пациентам проводилось микробиологическое и бактериологическое исследование бронхиальных смывов, полученных при диагностической бронхоскопии.
Результаты. При тяжелом течении БА в период ремиссии в бронхиальных смывах выявлялись Streptococcus pneumoniae (5,6%) и грам-отрицательные кокки Acinetobacter (5,6%), которые отсутствовали при среднетяжелом течении заболевания (p < 0,05), а также статистически значимо чаще, чем в группе сравнения, обнаруживались Chlamydia trachomatis (74% против 40%; p < 0,05). В отличие от детей 8-11 и 12-14 лет, у дошкольников высевался Staphylococcussaprophyticus и полностью отсутствовал S. epidermidis (p < 0,05). В подгруппе 8-11 лет статистически значимо чаще, чем у детей в возрасте 4-7 лет, высевался S. viridans (p < 0,05).
Заключение. Полученные данные могут свидетельствовать об увеличении колонизации респираторного тракта микрофлорой у детей с тяжелой БА с возрастом.
Ключевые слова: дети, бронхиальная астма, микробиота, бронхиальные смывы.
Для цитирования: Федоров И.А., Пушкарева Ю.Э., Рыбакова О.Г. Микробиота респираторного тракта у детей при тяжелой бронхиальной астме // Доктор.Ру. 2018. № 11 (155). С. 57-60. DOI: 10.31550/1727-2378-2018-155-11-57-60
Respiratory Tract Microbiota in Children with Severe Bronchial Asthma ^q'i
I.A. Fedorov, Yu.E. Pushkareva, O.G. Rybakova
Yuzhno-Uralsky State Medical University of the Ministry of Health of Russia, Chelyabinsk
O-i
Study Objective: to assess characteristics of microbiota of the bronchial tree in children with severe bronchial asthma (BA). -S^pS
Study Design: cross-sectional study.
Material and Methods. The study involved children with severe BA (index group, n = 63) and moderate BA (control group, n=34) in remission; the index group was split into three age subgroups: aged 4-7, aged 8-11 and aged 12-14 years. All the patients had microbiological and bacteriologic analysis of bronchial swabs received during diagnostic bronchoscopy.
Study Results. In case of severe BA in remission Streptococcus pneumoniae (5.6%) and Gram-variable cocci Acinetobacter (5.6%) were found in bronchial swabs; they were not found in the moderate course of the disease (p < 0.05); they were also identified statistically significantly oftener than in the control group; Chlamydia trachomatis were also identified (74% vs 40%; p < 0.05). As compared to children aged 8-11 and 12-14 years, the preschool children had Staphylococcus saprophyticus and no S. epidermidis (p < 0.05) in swabs. Subgroup aged 8-11 years had S. viridans found in swabs statistically significantly oftener than in children aged 4-7 years (p < 0.05).
Conclusion. The received data may testify to increase of respiratory tract conolization with microflora in children with severe BA with age. Keywords: children, bronchial asthma, microbiota, bronchial swabs.
For reference: Fedorov I.A., Pushkareva Yu.E., Rybakova O.G. Respiratory Tract Microbiota in Children with Severe Bronchial Asthma. Doctor.Ru. 2018; 11(155): 57-60. DOI: 10.31550/1727-2378-2018-155-11-57-60
« О
В 2017 г. в зарубежной печати появился консенсус-ный документ PRACTALL, который был сфокусирован на роли микробиома (микробиоты) у пациентов с бронхиальной астмой (БА), атопическим дерматитом и пищевой аллергией [1]. Микробиота человеческого организма ассоциируется прежде всего с ЖКТ, урогенитальным трактом, плацентой, грудным молоком. Между тем термины «микробиота», «дисбиоз микробиоты» применимы и в отношении респираторного тракта (нижних дыхательных путей), где, как оказалось, микробные биопленки существуют как у здоровых людей, так и при патологии. Идентификация флоры нижних дыхательных путей в бронхиальных смы-
вах у здоровых взрослых испытуемых позволила ученым развеять миф о стерильности нижних дыхательных путей легких [2]. Профессор J.P. KiLey, анализируя передовые тематики исследований в области пульмонологии, подчеркнул, что изучение легочного микробиома — важный рубеж и вызов, ведущий к новому пониманию трендов и путей в интерпретации роли микроорганизмов у здоровых и больных людей [3]. Такие бактерии, как Streptococcus pneumoniae, Staphylococcus aureus, Moraxella catarrhalis, Pseudomonas aeruginosa, Haemophilus influenzae, были выделены из индуцированной мокроты пациентов-астматиков в периоды обострения и ремиссии заболевания [1, 2, 4]. Однако роль,
Пушкарева Юлия Эдуардовна — к. м. н., ассистент кафедры факультетской педиатрии им. Н.С. Тюриной ФГБОУ ВО ЮУГМУ Минздрава России. 454092, г. Челябинск, ул. Воровского, д. 16. E-mail: upush@mail.ru
Рыбакова Ольга Геннадьевна — к. м. н., ассистент кафедры пропедевтики детских болезней и педиатрии ФГБОУ ВО ЮУГМУ Минздрава России. 454048, г. Челябинск, ул. Рылеева, д. 10. E-mail: gallo53@mail.ru
Федоров Игорь Анатольевич — д. м. н., доцент, заведующий кафедрой факультетской педиатрии им. Н.С. Тюриной ФГБОУ ВО ЮУГМУ Минздрава России. 454092, г. Челябинск, ул. Воровского, д. 16. E-mail: ifedorov@mail.ru
I ALLERGOLOGY
которую они играют в респираторном тракте, до сих пор остается неясной.
Новые данные о микробиоте нижних дыхательных путей размывают классические термины «колонизация», «инфекция», побуждая исследователей строить новые научные гипотезы о взаимосвязи микробиоты с заболеваниями, в частности с БА: ее началом, хронизацией и тяжестью течения. Бактериальная микробиота нижних дыхательных путей обсуждается как фактор, провоцирующий обострения БА и/или являющийся причиной сохранения симптомов заболевания. Установлено, что легочная микробиота у пациентов с астмой и ХОБЛ изменена. На основании этого наблюдения выдвинуто предположение, что дисбаланс микробов в легких, или дисбиоз легкого, может играть причинную роль в патогенезе этих заболеваний [1].
Антибактериальная терапия при обострении БА у детей рекомендуется при появлении мокроты гнойного характера, предполагаемой бактериальной этиологии инфекции, проявлениях обструкции, не поддающихся противоастмати-ческой терапии [5]. Возникает вопрос: могут ли антибиотики, которые используются при лечении респираторного тракта, влиять на легочный дисбиоз при астме и восстанавливать микробиоту? [2]
Проблема влияния микробных агентов на течение БА, и в частности тяжелой БА, является сложной, неоднозначной и далека от разрешения в астмологии в настоящее время. Спектр представлений об участии флоры в формировании и развитии тяжелой БА у детей был и остается чрезвычайно широким: от полного отрицания ее значения до признания за ней ведущей роли в развитии этого патологического состояния.
Учитывая вышеперечисленные сведения и новый взгляд на легочный микробиом в целом, мы позволили себе в настоящей статье обратиться к собственным данным, полученным в то время, когда использование бронхологи-ческих методов исследования у детей с БА было этически возможным [6]1.
Цель исследования: оценить характер микробиоты бронхиального дерева у детей при бронхиальной астме тяжелого течения.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Исследование организовано по типу поперечного среза. Под наблюдением находились 97 детей с БА в стадии ремиссии, которые неоднократно проходили обследование и лечение в городском аллергологическом центре ГКБ № 1 г. Челябинска: 63 ребенка с тяжелым течением БА (основная группа) и 34 ребенка со среднетяжелым течением заболевания (группа сравнения). У детей были исключены врожденные и наследственные болезни бронхолегочной системы.
Основная группа состояла из трех возрастных подгрупп: дети дошкольного возраста (4-7 лет; п = 7); дети младшего школьного возраста (8-11 лет; п = 21) и дети старшего школьного возраста (12-14 лет; п = 35).
Общая продолжительность заболевания у пациентов с тяжелым течением БА была статистически значимо больше, чем со среднетяжелым течением: 6,2 ± 0,35 и 4,5 ± 0,33 года соответственно (р < 0,05). Наибольший стаж заболевания имели дети старшего возраста.
Материалом для микробиологического исследования служили бронхиальные смывы, полученные при проведении диагностической бронхоскопии у пациентов выделенных групп в стадии ремиссии БА. Ингаляционных кортикостеро-идов дети не получали, так как исследование проводилось в период «вхождения» первой национальной программы «Бронхиальная астма у детей. Стратегия лечения и профилактика» (1997) в общую педиатрическую практику.
Бактериологическое исследование с целью идентификации возбудителей, определения их диагностического титра и чувствительности выполнялось по общепринятым методикам. Критерием этиологической значимости микроорганизмов являлось выделение бактерий в концентрациях 104 КОЕ/мл и более. Следует отметить, что бактериологическое исследование в описываемой работе сопровождало получение основных иммуноморфологических данных респираторного тракта и не имело приоритетного значения.
Все исследования были одобрены локальным этическим комитетом ГКБ № 1 г. Челябинска.
Статистический анализ данных выполнен на базе программ Statistica 6.0, SPSS 12.0. Различия считали статистически значимыми при p < 0,05 [9].
РЕЗУЛЬТАТЫ
Микробиота бронхиального дерева при тяжелом течении БА в период ремиссии характеризовалась выявлением в бронхиальных смывах S. pneumoniae и грамотрицательных кокков Acinetobacter, которые отсутствовали при среднетяжелом течении заболевания (p < 0,05), а также статистически значимо более частым, чем в группе сравнения, обнаружением Chlamydia trachomatis (74,4% против 40%; p < 0,05). Эти отличия могли свидетельствовать о снижении противомикробной антиколонизационной резистентности респираторного тракта и опосредоваться низким содержанием антителообразу-ющих клеток в стенке бронхов и IgM в бронхоальвеолярной лаважной жидкости (табл. 1) [9].
Анализ типичной бактериальной микрофлоры бронхиального дерева у детей разного возраста с тяжелой БА в период ремиссии заболевания выявил ряд различий, вероятно, связанных как с возрастными особенностями системы антимикробной защиты респираторного тракта, так и с течением БА и ее длительностью. Так, у детей дошкольного возраста было выделено лишь три вида микроорганизмов (S. aureus, S. saprophyticus и Candida), в возрасте 8-11 лет определялось уже десять разновидностей микроорганизмов и их ассоциаций, а в старшем школьном возрасте — одиннадцать видов и ассоциаций микроорганизмов. У детей младшего и старшего школьного возраста стали выявляться более патогенные представители кокковой флоры: S. pneumoniae, S. viridans, S. epidermidis, S. pyogenes и грамотрицательные кокки Acinetobacter и Citrobacter. В подгруппе дошкольного возраста, в отличие от двух других подгрупп, высевался S. saprophyticus и, напротив, полностью отсутствовал S. epidermidis (различия с подгруппами 8-11 и 12-14 лет статистически значимы: p < 0,05). У детей 8-11 лет статистически значимо чаще, чем у дошкольников, высевался S. viridans (p < 0,05) (табл. 2) [9].
Эти данные могут свидетельствовать об увеличении колонизации респираторного тракта микрофлорой у детей
1 Сейчас нами применяются неинвазивные методы. В частности, для получения материала из нижних дыхательных путей легких
используется модифицированный метод индуцированной мокроты [7, 8]. — Авт.
при тяжелой БА с возрастом на фоне сниженного местного иммунитета, недостаточной противомикробной антиколонизационной резистентности слизистой оболочки бронхов и эозинофильного фенотипа. Очевидно, что бактериальная микробиота может колонизировать подготовленную иммунопатологическими реакциями слизистую бронхов. Микроорганизмы, в свою очередь, могут способствовать воспалению через повреждение бронхиального эпителия, активацию системы комплемента, повышение чувствительности клеток-мишеней к действию гистамина. Таким образом, может создаваться порочный круг взаимного потенцирования воспаления и десенситизации бета-адренергической рецепции, ведущей к развитию и прогрессированию гиперреактивности дыхательных путей, а следовательно, и к утяжелению течения БА [9].
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Данные, полученные нами не современными дорогостоящими методами молекулярно-генетического поиска (ПЦР и секве-нирование), сопоставимы с зарубежными литературными данными последнего пятилетия [4, 10, 11]. Представляет научный интерес тот факт, что в группе детей, входившей в исследование, не применялись ингаляционные кортикосте-роиды. В настоящее время такие наблюдения крайне редки и могут служить важной отправной точкой для дальнейших исследований и анализа. Отсутствие терапии ингаляционными кортикостероидами также позволяет исключить у детей наличие вторичных изменений микробиоты, связанных с использованием этих препаратов.
Остаются нерешенными вопросы о том, какое влияние на легочную микробиоту оказывают лекарства, используемые в терапии астмы (такие как ингаляционные кортикостеро-иды, бронходилататоры), условия внешней среды (в частности, проживание в загрязненных районах), особенности
Таблица 2
Микробиота бронхиального дерева у детей с тяжелым течением бронхиальной астмы в период ремиссии в зависимости от возраста
Микрофлора 4 года -7 лет (n = 7) [1] 8-11 лет (n = 21) [2] 12-14 лет (n = 35) [3] P
абс. % абс. % абс. %
Роста нет 4 57,1 8 38,1 14 40,0 -
Положительный рост 3 42,9 13 61,9 21 60,0 -
В том числе
Streptococcus pneumoniae 0 0,0 1 7,7 1 4,8 -
S. viridans 0 0,0 2 15,4 3 14,3 Р1-2 < 0,05
S. pyogenes 0 0,0 1 7,7 2 9,5 -
Staphylococcus aureus 1 33,3 1 7,7 2 9,5 -
S. saprophyticus 1 33,3 0 0,0 0 0,0 Р1 2 < 0,05 Р1-3 < 0,05
S. epidermidis 0 0,0 2 15,4 4 19,0 Р1 2 < 0,05 Р1-3 < 0,05
Acinetobacter 0 0,0 1 7,7 1 4,8 -
Candida 1 33,3 2 15,4 4 19,0 -
Citrobacter 0 0,0 1 7,7 0 0,0 -
S. epidermidis + Candida 0 0,0 1 7,7 1 4,8 -
S. pyogenes + Candida 0 0,0 0 0,0 1 4,8 -
S. viridans + Candida 0 0,0 0 0,0 1 4,8 -
Candida + Proteus 0 0,0 0 0,0 1 4,8 -
Pseudomonas aeruginosa + Candida + S. epidermidis 0 0,0 1 7,7 0 0,0 -
Примечание. В таблице указаны только статистически значимые различия между группами.
Таблица 1
Микробиота бронхиального дерева у детей с бронхиальной астмой в период ремиссии в зависимости от степени тяжести заболевания
Микрофлора Тяжелая БА (n = 63) Среднетяжелая БА (n = 34)
абс. % абс. %
Роста нет 27 42,9 13 38,2
Положительный рост 36 57,1 21 61,8
В том числе
Streptococcus 2 5,6* 0 0,0
pneumoniae
S. viridans 5 13,9 1 4,8
S. pyogenes 3 8,3 3 14,3
Staphylococcus aureus 4 11,1 5 23,8
S. saprophyticus 1 2,8 2 9,5
S. epidermidis 6 16,7 2 9,5
Acinetobacter 2 5,6* 0 0,0
Candida 7 19,4 5 23,8
Citrobacter 1 2,8 0 0,0
S. epidermidis + Candida 2 5,6 1 4,8
S. pyogenes + Candida 1 2,8 0 0,0
S. viridans + Candida 1 2,8 1 4,8
Candida + Proteus 1 2,8 0 0,0
Pseudomonas 0 0,0 1 4,8
aeruginosa + Candida + S. epidermidis
Примечания.
1. БА — бронхиальная астма.
2. Знаком (*) отмечены статистически значимые различия между группами: р < 0,05.
| ALLERGOLOGY
питания, а также вирусные инфекции верхних дыхательных путей у людей, не страдающих бронхиальной астмой, и астматиков; возможны ли профилактика и лечение астмы с помощью пробиотиков, пребиотиков или их сочетания и приведет ли применение этих средств к подавлению дис-биотической флоры и восстановлению микробиоты с уче-
ЛИТЕРАТУРА
1. Huang Y.J., Marsland B.J., Bunyavanich S., O'Mahony L., Leung D.Y., Muraro A. et al. The microbiome in allergic disease: Current understanding and future opportunities-2017 PRACTALL document of the American Academy of Allergy, Asthma & Immunology and the European Academy of Allergy and Clinical Immunology. J. Allergy Clin. Immunol. 2017; 139(4): 1099-110. DOI: 10.1016/j. jaci.2017.02.007
2. Durack J., Boushey H.A., Lynch S.V. Airway microbiota and the implications of dysbiosis in asthma. Curr. Allergy Asthma Rep. 2016; 16(8): 52. DOI: 10.1007/s11882-016-0631-8
3. Kiley J.P., Caler E.V. The lung microbiome. A new frontier in pulmonary medicine. Ann. Am. Thorac. Soc. 2014; 11(Suppl. 1): S66-70. DOI: 10.1513/AnnalsATS.201308-285MG
4. Huang Y.J., Boushey H.A. The microbiome in asthma. J. Allergy Clin. Immunol. 2015; 135(1): 25-30. DOI: 10.1016/j.jaci.2014.11.011
5. Национальная программа «Бронхиальная астма у детей. Стратегия лечения и профилактика». 5-е изд., перераб. и доп. М.: Оригинал-макет; 2017. 160 с. [Natsional'naya programma 'Bronkhial'naya astma u detei. Strategiya lecheniya i profilaktika'. 5-e izd., pererab. i dop. M.: Original-maket; 2017.160 s. (in Russian)]
6. Морфологические аспекты патогенеза атопической бронхиальной астмы тяжелого течения у детей. Педиатрия. 1997; 5: 4-8. [Morfologicheskie aspekty patogeneza atopicheskoi bronkhial'noi astmy tyazhelogo techeniya u detei. Pediatriya. 1997; 5: 4-8. (in Russian)]
7. Федоров И.А., Жаков Я.И., Рыбакова О.Г., Минина Е.Е., Медведева Л.В., Петрунина С.Ю. Способ диагностики бронхиальной астмы у детей младшего возраста: патент 2622019
том существующей оси «кишечник — легкие»; является ли повреждение легочного микробиома причиной заболевания или это только маркер повреждения и воспаления слизистой оболочки бронхов. Для решения этих вопросов требуются совместные усилия многих научных коллективов [1, 4, 12].
РФ № 2016109306; заявл. 15.03.2016; опубл. 08.06.2017. Бюл. № 16. 14 с. [Fedorov I.A., Zhakov Ya.I., Rybakova O.G., Minina E.E., Medvedeva L.V., Petrunina S.Yu. Sposob diagnostiki bronkhial'noi astmy u detei mladshego vozrasta: patent 2622019 RF № 2016109306; zayavl. 15.03.2016; opubl. 08.06.2017. Byul. № 16. 14 s. (in Russian)]
8. Жаков Я.И., Рыбакова О.Г, Бабайлов М.С. Применение метода индуцированной мокроты у детей с впервые выявленной бронхиальной астмой: цито-иммунологические особенности. Уральский мед. журн. 2009; 7(61): 34-7. [Zhakov Ya.I., Rybakova O.G., Babailov M.S. Primenenie metoda indutsirovannoi mokroty u detei s vpervye vyyavlennoi bronkhial'noi astmoi: tsito-immunologicheskie osobennosti. Ural'skii med. zhurn. 2009; 7(61): 34-7. (in Russian)]
9. Федоров И.А. Клинические особенности и иммуноморфологи-ческие аспекты патогенеза тяжелого течения бронхиальной астмыу детей: Дис. ... докт. мед. наук. Челябинск, 1999. 40 с. [Fedorov I.A. Klinicheskie osobennosti i immunomorfologicheskie aspekty patogeneza tyazhelogo techeniya bronkhial'noi astmy u detei: Dis. ... dokt. med. nauk. Chelyabinsk, 1999. 40 s. (in Russian)]
10. Dickson R.P., Huffnagle G.B. The lung microbiome: new principles for respiratory bacteriology in health and disease. PLoS Pathog. 2015; 11(7): e1004923. DOI: 10.1371/journal.ppat.1004923
11. Chung K.F. Airway microbial dysbiosis in asthmatic patients: A target for prevention and treatment? J. Allergy Clin. Immunol. 2017; 139(4): 1071-81. DOI: 10.1016/j.jaci.2017.02.004
12. Huang Y.J. The respiratory microbiome and innate immunity in asthma. Curr. Opin. Pulm. Med. 2015; 21(1): 27-32. DOI: 10.1097/ MCP.0000000000000124 3
| СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ / LIST OF ABBREVIATIONS
АД — артериальное давление ФЖЕЛ — форсированная жизненная емкость легких
АЛТ — аланинаминотрансфераза ХОБЛ — хроническая обструктивная болезнь легких
АСТ — аспартатаминотрансфераза ЦНС — центральная нервная система
АТФ — аденозинтрифосфат ЧДД — частота дыхательных движений
ВИЧ — вирус иммунодефицита человека ЧСС — частота сердечных сокращений
ДВСК — диссеминированное внутрисосудистое ЭКГ — электрокардиография, электрокардиограмма
свертывание крови Эхо-КГ — эхокардиография, эхокардиограмма
ДНК — дезоксирибонуклеиновая кислота ЭЭГ — электроэнцефалография,
ЖКТ — желудочно-кишечный тракт электроэнцефалограмма
ИВЛ — искусственная вентиляция легких BPAP — англ. variable positive airway pressure
ИМТ — индекс массы тела (переменное положительное давление
ИФА — иммуноферментный анализ в дыхательных путях)
КТ — компьютерная томография, компьютерная CPAP — англ. constant positive airway pressure
томограмма (постоянное положительное давление
ЛФК — лечебная физическая культура в дыхательных путях)
МРТ — магнитно-резонансная томография, FiO2 — фракция кислорода во вдыхаемом воздухе
магнитно-резонансная томограмма ig — иммуноглобулин
ОРВИ — острая респираторная вирусная инфекция pCO2 — парциальное давление углекислого газа
ОФВ1 — объем форсированного выдоха за 1-ю секунду p°2 — парциальное давление кислорода
ПЦР — полимеразная цепная реакция Sa02 — насыщение кислородом капиллярной крови
РНК — рибонуклеиновая кислота TGF — англ. transforming growth factor
СОЭ — скорость оседания эритроцитов (трансформирующий фактор роста)
УЗИ — ультразвуковое исследование Th — Т-хелперы
ФВД — функция внешнего дыхания
