The gut microbiota features of patients with type 1 myocardial infarction with ST segment elevation

Full Text

Введение

Общепризнано, что микробиоценоз биотопов организма человека имеет стабильную доминантную микрофлору, выполняющую хелперную функцию для формирования колонизационной резистентности. Вместе с тем включение в данный симбиоз транзиторной микрофлоры (бактерий-ассоциантов) может иметь разные последствия для гомеостаза хозяина. В частности, антагонизм ассоцианта, приводящий к вытеснению доминантного симбионта, способствует развитию дисбиоза и, как следствие, патологических состояний организма [1]. Микрофлора кишечника представлена широким спектром микроорганизмов, обладающих самыми разными биологическими свойствами. Ее состав неоднороден в разных отделах ЖКТ, наиболее заселенным микроорганизмами участком является толстая кишка, в особенности восходящая ободочная, что связано с благоприятными физико-химическими условиями среды [10]. Микробные клетки в кишечнике выполняют значительное количество регулирующих функций, в частности иммунномодулирующую, осуществляя прямое и опосредованное влияние на организм хозяина. На сегодняшний день существует безоговорочная доказательная база, подтверждающая роль микробного сообщества кишечника в модуляции воспалительного ответа, в том числе в несмежных биотопах [3, 9, 14]. Поддержание системной воспалительной реакции осуществляется через выработку метаболитов бактериями, способных изменять концентрацию про- и противовоспалительных цитокинов, смещение равновесия кишечного биоценоза в сторону грамотрицательных представителей, дисфункцию барьерных белков-регуляторов кишечной стенки, а также через метаболические пути желчных кислот [6]. На фоне нарушения проницаемости кишечной стенки возможна транслокация микроорганизмов в систему воротной вены, что приводит к повышению уровня липополисахарида (ЛПС) в кровотоке и, как следствие, стимуляции воспаления [6].

Другой значимой функцией микробиоты является участие ее представителей в метаболизме жиров. Микроорганизмы ферментируют экзогенный холестерин и синтезируют агрессивные соединения, такие как триметиламин (ТМА), обусловливающий нарушение липидного обмена. Диспропорция количественного и качественного состава кишечного биоценоза, помимо влияния на защитную функцию организма, способна инициировать атерогенез и изменять характеристики атеросклеротической бляшки [12].

Поддержание системного воспалительного ответа и дислипидемия являются одновременно факторами риска и патогенетическими звеньями сердечно-сосудистых заболеваний [11]. Характеристика микрофлоры толстой кишки пациентов в дебюте сердечно-сосудистого события, а именно инфаркта миокарда с подъемом сегмента ST (ИМпST) 1 типа, представляет особый интерес, так как позволяет зафиксировать в том числе фоновый микробный спектр, возможно участвующий в реализации его патогенетических звеньев. Кроме количественных, в этом аспекте, пожалуй, приоритетное значение принадлежит нарушениям качественного состава микробиоты кишечника. Прежде всего это касается изменения качественных свойств кишечной палочки. В исследованиях микрофлоры кишечника взрослых людей Escherichia coli детектируется в более чем 90% случаев [13]. Как факультативный анаэроб, E. coli может способствовать истощению кислорода вдоль поверхности слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта (ЖКТ), создавая благоприятную среду для колонизации и доминирования облигатных анаэробов — бифидо- и лактобактерий. В этой связи позитивная роль типичных штаммов E. coli в постоянстве и регуляции микробиоты значительна. Вместе с тем E. coli — наиболее распространенный кишечный организм, вызывающий внекишечные инфекции у человека. Для дисбиотических процессов в кишечнике характерно появление форм со сниженной ферментативной активностью и атипичных штаммов лактозонегативной, гемолизирующей кишечной палочки. Штаммы E. coli из содержимого кишечника и внекишечных локусов наделены определенными признаками (эндотоксин, адгезины и т. п.), которые считаются важными для патогенеза, и недооценивать их роль в развитии патологических процессов невозможно. Одним из них является способность продуцировать гемолизин. Если снижение ферментативной активности вплоть до появления лактозонегативных вариантов не сопровождается их транслокацией, то появление гемолитических E. coli ассоциируется с внекишечными инфекциями значительно чаще [15]. Выявлена корреляция между увеличением популяции гемолитической кишечной палочки и снижением численности популяции бифидобактерий. Гемолизин способствует не только устойчивости E. coli к внутриклеточному уничтожению, но и устойчивости к бактерицидной активности сыворотки. Анализ литературы за последние 10 лет свидетельствует о том, что у пациентов с острым коронарным синдромом наблюдается повышение уровня С-реактивного белка (CРБ) [8]. Поскольку развитие инфаркта миокарда сопровождается не только локальной, но и системной воспалительной реакцией, в частности активацией острофазовых белков, представляло интерес проследить возможную связь особенностей состава микробиоты кишечника с уровнем СРБ у пациентов с инфарктом миокарда 1 типа с подъемом сегмента ST.

Цель исследования — выявление особенностей, определяющих внутрипросветную микробиоту толстой кишки пациентов с ИМпSТ 1 типа, с учетом острофазовой реакции по уровню СРБ в сыворотке крови.

Материалы и методы

В исследование было включено 43 пациента с ИМпST 1 типа в возрасте от 37 до 59 лет (из них мужчин — 93%) без сопутствующей патологии и состояний, способных значимо влиять на микрофлору кишечника, средний возраст в группе 51,0 [45, 0; 55, 0]. Критериями невключения были любые формы острого коронарного синдрома (ОКС) в анамнезе, ОЛЖН III–IV ст. на фоне настоящего сердечно-сосудистого события, заболевания органов ЖКТ, нарушения углеводного обмена, ХБП с СКФ менее 30 мл/мин/1,73 м², догоспитальная ТЛТ, наличие инфекционных заболеваний и антибиотикотерапии в предшествующий месяц. Все пациенты проходили стационарное лечение в кардиологическом отделении № 1 ГБУЗ ПК «Клинический кардиодиспансер», являющегося клинической базой кафедры госпитальной терапии и кардиологии ФГБОУ ВО «Пермский государственный университет им. акад. Е.А. Вагнера» Минздрава России. Диагноз ИМ с подъемом сегмента ST электрокардиограммы устанавливали в соответствии с действующими клиническими рекомендациями Минздрава России [2]. Контрольную группу составили условно здоровые лица (n = 41) без ОКС в анамнезе, средний возраст 54,0 [42, 75; 58, 0]. От всех пациентов получено добровольное информированное согласие перед включением в исследование. Протокол исследования одобрен локальным этическим комитетом ФГБОУ ВО «Пермский государственный университет им. акад. Е.А. Вагнера» Минздрава России (протокол № 10, 06.02.2022).

Материалом для исследования служила первая порция испражнений пациентов с ИМпST и образцы крови из локтевой вены, полученные в первые 72 часа с момента клинических проявлений сердечно-сосудистого события. Образец стула направляли в бактериологическую лабораторию ФКУЗ «МСЧ МВД России по Пермскому краю». Бактериологическое исследование фекалий и оценку количественного и качественного состава кишечной микрофлоры толстой кишки проводили в соответствии с отраслевым стандартом «Протокол ведения больных. Дисбактериоз кишечника» ОСТ 91500.11.0004-2003, Приказ Министерства здравоохранения РФ № 231 от 09.06.2003. Для выявления долевого участия разных видов микроорганизмов в структуре биоценоза использовали коэффициент постоянства вида (c) по формуле: c = p × 100/P, где р — число наблюдений, содержащих изучаемый вид; Р — общее число наблюдений

В сыворотке крови количественным методом иммуноферментного анализа (ИФА) определяли концентрацию СРБ с использованием наборов производства ЗАО «Вектор-Бест». В соответствии с инструкцией референсным значением считали показатели < 1,6 нг/мл.

Результаты, полученные в ходе исследования, обрабатывали с помощью методов вариативной статистики. Сравнение признаков выполняли с использованием точного критерия Фишера и вычислением χ²-критерия. Если уровень значимости в любых вычислениях составлял менее 0,05, то различия между группами считали статистически значимыми.

Результаты

При анализе факторов риска было выявлено, что только 9 пациентов (21%) имели нормальный индекс массы тела (ИМТ). Избыточная масса тела наблюдалась у 21 пациента (49%), ожирение 1 степени — у 12 (28%) и ожирение 3 степени — у 1 пациента (2%). Более половины (70%) отмечали курение на регулярной основе или как минимум в последний месяц, предшествующий острому событию. 66% пациентов имели повышенный исходный уровень ЛПНП (более 3,0 млмоль/л). Однако лишь 9% имели сниженный уровень ЛПВП (менее 1,0 для мужчин и менее 1,2 для женщин).

В результате оценки лабораторных тестов, характеризующих воспаление, было выявлено, что у 32 пациентов (74%) наблюдается лейкоцитоз. У 33 из 43 (77%) пациентов выявлен абсолютный моноцитоз. Все пациенты имели повышенные концентрации СРБ — 13,9 [7, 1; 15, 9] мг/л. По данным ЭКГ у 12 пациентов к моменту выписки не фиксировались крупноочаговые изменения (28%), у остальных — трансмуральное поражения миокарда сопровождалось формированием патологического зубца Q. Согласно клиническим данным, чаще всего в патологический процесс вовлекалась передняя стенка ЛЖ — 23 пациента (53% случаев), нижняя стенка — у 18 (42%), а изолированное поражение латеральной стенки было обнаружено лишь у 2 пациентов (5%). Значимых различий по выраженности острой левожелудочковой недостаточности в соответствии с классификацией Killip T., Kimball J.T. (1967 г.) в группах не было.

Данные, полученные при бактериологическом исследовании кала, представлены в таблице. Снижение количества бифидобактерий обнаружено у 32 лиц основной группы (74%), что было статистически значимо чаще в сравнении с группой контроля (p = 0,048). Соотношение количества лактобактерий не имело значимых отличий при анализе их встречаемости в группах. У 52% пациентов количество лактобактерий составляло 10⁷ КОЕ/г и выше. Установлено наличие типичных вариантов E. coli в сниженном количестве (менее 10⁷ КОЕ/г) у 23 пациентов (53%). У 30% таких пациентов количество этих бактерий составило от 10⁵ до 10⁶ КОЕ/г, а у 23% — 10⁴ и менее КОЕ/г. В контрольной группе снижение численности типичных вариантов E. coli установлено у 20 лиц. В ходе исследования было отмечено, что микробный пейзаж пациентов с ИМпST 1 типа включает большее количество атипичных форм кишечной палочки. У 8 лиц основной группы (19%) были изолированы неподвижные штаммы E. coli, в то время как в контрольной группе такие микроорганизмы не обнаружены. Гемолитические штаммы E. coli детектированы у 14 пациентов основной группы (33%) и 7 человек из контрольной группы (17%), лактозонегативные — у 7 (16%) и 11 (27%) соответственно. Кроме того, было выявлено, что при сниженном количестве типичных штаммов E. coli, их атипичные формы встречаются достоверно чаще, чем при нормальном — в 78 и 35% случаев соответственно (p = 0,005). У 19 пациентов в острой стадии ИМ было обнаружено сниженное количество Enterococcus spp., в то время как в контрольной группе подобные изменения встречались лишь у 8 обследованных человек. Staphylococcus spp. у пациентов основной группы встречался чаще (42%), чем в контрольной — 20%. Из представителей условно патогенных энтеробактерий микроорганизм родов Citrobacter и Kluyvera встречались у 11% пациентов основной группы, при этом они не были обнаружены ни в одном из образцов лиц контрольной группы.

 

Таблица. Доля отдельных микроорганизмов в составе микрофлоры фекалий у пациентов в обеих группах

Тable. Proportion of some observations in the composition of fecal microflora in patients in the following groups

Микроорганизмы Microorganisms	Основная группа Main group (n = 43)	Контрольная группа Control group (n = 41)	p1–2
Bifidobacterium spp.	11 (25,5%)	19 (46,3%)	0,048
Lactobacillus spp.	25 (58,1%)	23 (56%)	0,85
E. coli типичные штаммы в нормальном количестве E. coli typical strains in normal quantities	20 (46,5%)	21 (51,2%)	0,667
E. coli неподвижные штаммы E. coli non-motile strains	8 (18,6%)	0 (0%)	0.005
E. coli лактозонегативнные штаммы E. coli lactose-negative strains	7 (16,2%)	11 (26,8%)	0,29
E. coli гемолитическая E. coli hemolytic strains	14 (32,5%)	7 (17%)	0,13
Enterococcus spp. в сниженном количестве Enterococcus spp. in reduced quantities	19 (44,1%)	8 (19,5%)	0,019
Staphylococcus spp.	18 (41,8%)	7 (20,5%)	0,017
Staphylococcus aureus	11 (25,5%)	10 (24,3%)	0,08
Citrobacter spp.	5 (11,6%)	0 (0%)	0,055
Kluyvera spp.	5 (11,6%)	0 (0%)	0,055
Candida spp.	7 (16,2%)	12 (29,2%)	0,019

 

Обсуждение

Получение первой порции испражнений с момента начала кардиоваскулярного события позволяет отделить предшествующие патогенетические изменения микробиоты от возможных госпитальных влияний. Полученные результаты являются демонстрацией внутрипросветного биоценоза до сердечно-сосудистой катастрофы.

Изменения кишечного биоценоза пациентов с ИМ с подъемом сегмента ST характеризуются качественными и количественными дисбиотическими сдвигами. Увеличение Lactobacillus spp., снижение представителей Bifidobacterium spp., выявленные в настоящем исследовании, подтверждаются последними метаанализами и на сегодняшний день представляют определенную закономерность для пациентов с сердечно-сосудистыми заболеваниями [5]. Снижение количества изолятов E. coli с типичными свойствами приводит к освобождению сайтов адгезии и изменению физико-химических свойств кишечного эпителия. На этом фоне типичные представители могут подвергаться внутриродовому «дрейфу», что в свою очередь приводит к появлению и адгезии штаммов с атипичными свойствами. Снижение численности E. coli и Enterococcus spp. нередко обнаруживается у больных с кардиоваскулярными заболеваниями и высоким сердечно-сосудистым риском [17]. Избыточный рост условно-патогенных энтеробактерий, содержащих ЛПС, может служить дополнительным риском стимуляции системного воспаления за счет нарушения кишечной проницаемости (синдром «дырявого кишечника») [16]. Эта гипотеза подтверждается повышением абсолютного числа моноцитов, выявленного у большинства пациентов, что свидетельствует о хроническом характере воспаления. Кроме того, на сегодняшний день накоплены результаты исследований, в ходе которых идентифицировали бактериальную ДНК в атеросклеротических бляшках, причем количество ДНК было связано с инфильтрацией атеросклеротических бляшек лейкоцитами. Представляется интересным подтверждение принадлежности бактерий к кишечной микробиоте [7].

Заключение

Большинство выявленных в настоящем исследовании отклонений совпадает с имеющимися на сегодняшний день данными, представленными в специальной литературе. Прослеженные в микробиоте кишечника особенности свидетельствуют о дисбиотических сдвигах у всех больных с ИМпST, причем нарушения носят не столько количественный, сколько качественный характер. Количественные изменения состоят в незначительном изменении в индигенной микрофлоре, качественные — в снижении ее защитных свойств за счет роста кишечной палочки с атипичными характеристиками, избыточного роста других грамотрицательных условно-патогенных бактерий, уменьшения численности бифидобактерий, энтерококков и др. При этом важно подчеркнуть, что в контрольной группе при наличии у обследованных подобных отклонений, показатели СРБ в сыворотке крови оставались на уровне референсных значений. Полученные данные дают основание полагать, что дисбиотические нарушения являются одним из звеньев формирования патологического процесса при ИМпST 1 типа. Представляется перспективным динамическое наблюдение за такими пациентами с целью долгосрочной оценки взаимовлияния микробиоценоза кишечника, сердечно-сосудистого континуума и иммунной системы.

About the authors

Maksim S. Stepanov

Academician Ye.A. Vagner Perm State Medical University; Clinical Cardiology Dispensary

Author for correspondence.
Email: maximpractice@gmail.com

Postgraduate student and assistant of hospital therapy and cardiology department; cardiologist

Russian Federation, Perm

N. S. Karpunina

Academician Ye.A. Vagner Perm State Medical University

Email: maximpractice@gmail.com

DSc (Medicine), Professor of the Department of Microbiology and Virology

Russian Federation, Perm

A. P. Godovalov

Academician Ye.A. Vagner Perm State Medical University; Medical Unit of the Ministry of Internal Affairs of Russia for Perm Krai

Email: maximpractice@gmail.com

PhD (Medicine), Associate Professor, Department of Microbiology and Virology, Bacteriologist

Russian Federation, Perm; Perm

N. V. Ipatova

Academician Ye.A. Vagner Perm State Medical University

Email: maximpractice@gmail.com

6th Year Student, Faculty of General Medicine

Russian Federation, Perm

References

Supplementary files