Lactobacillus spp. as microbial markers for assessing the state of human microsymbiocenoses

Full Text

Введение

Организм человека и его микробиота тесно связаны друг с другом и находятся в динамическом равновесии, являясь единой экологической системой [1]. Перспективным является изучение двунаправленных перекрестных микробиомов полости рта и кишечника. Хотя выявить причинно-следственную связь между микробиотой желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) и стоматологическим заболеванием, например, пародонтитом, сложно, интеграция данных о микросимбиценозах этих двух биотопов может помочь преодолеть это препятствие. Пристеночная микробиота ротовой полости более доступна и удобна для изучения, чем микрофлора кишечника. Возможно, в сочетании с микрофлорой ЖКТ микробные ассоциации полости рта также обеспечивают преимущества в качестве диагностического и прогностического инструмента.

В качестве объекта исследований выбраны Lactobacillus spр., поддерживающие здоровье человека, выступающие в качестве естественного индикатора сбалансированности микробной популяции. Одним из основных мест обитания лактобактерий служит ЖКТ — от ротовой полости до толстого кишечника.

Цель исследования: изучить видовой состав Lactobacillus spр. в ротовой полости и толстом кишечнике при стоматологических заболеваниях и выявить этиологически значимые виды как индикаторы микроэкологии биотопа.

Материалы и методы

В исследовании приняло участие 59 добровольцев от 20 до 59 лет, проживающих в г. Тюмени, имеющих в анамнезе воспалительные заболевания слизистой оболочки полости рта и тканей пародонта без патологий толстого кишечника (выписка из протокола заседания ЛЭК ТМУ № 121 от 22 мая 2024 г.). С воспалительных тканей слизистой оболочки полости рта (при стоматитах, гингивитах, пародонтитах) врачом-стоматологом было произведено взятие исследуемого материала тампоном-зондом в пробирку со средой AMIES. Также добровольцами были предоставлены образцы кала в стерильной таре для выявления особенностей лактофлоры.

В лаборатории микробиома, регенеративной медицины и клеточных технологий Тюменского ГМУ проведено исследование образцов клинического материала пациентов. Анализ мазков с воспалительных тканей слизистой оболочки полости рта производили классическим бактериологическим методом. Видовую идентификацию Lactobacillus spp. проводили с помощью MALDI-ToF масс-спектрометрии на основе сопоставления протеинового профиля спектров исследуемых микроорганизмов с референсными спектрами из базы данных в бактериологической лаборатории ФБУН «Тюменский научно-исследовательский институт краевой инфекционной патологии» Роспотребнадзора. Достоверность полученных результатов характеризовалась значением «Score» и соответствующим цветовым символьным и буквенным обозначением [4].

 

Таблица. Причины, вызывающие воспалительные заболевания полости рта у пациентов, в анамнезе

Table. Causes of inflammatory diseases of the oral cavity in patients in the anamnesis

Вопрос анкеты Survey question	I группа Group 1	II группа Group 2
Курите ли Вы? Do you smoke?	16,7%	28,6%
Есть ли у Вас избыточный вес? Are you overweight?	25,0%	71,4%*
Есть ли у Вас в полости рта старые пломбы, коронки с нависающими краями? Do you have old fillings or crowns with overhanging edges in your mouth?	83%	100%
Есть ли у Вас патология прикуса? Do you have a bite pathology?	66,6%	42,8%
Имеются ли в анамнезе заболевания сердечно-сосудистой системы? Do you have a history of cardiovascular disease?	25,0%	57,1%*
Имеется ли в анамнезе сахарный диабет? Do you have a history of diabetes?	0,0%	28,6%*
Имеются ли в анамнезе хронические болезни почек? Do you have a history of chronic kidney disease?	0,0%	14,3%*
Принимаете ли Вы гормональные препараты? Do you take hormonal medications?	16,7%	28,6%

Примечание. * — p < 0,05.

Note. * — p < 0.05.

 

Статистическая обработка данных проводилась с помощью пакета прикладных программ «SPSS» (версия 17.0) с использованием библиотеки статистических функций. Критический уровень значимости при проверке статистических гипотез принимали равным 0,05.

Результаты и обсуждение

Пациентам была предложена анкета, в которой перечислены наиболее распространенные причины, вызывающие воспалительные заболевания полости рта и тканей пародонта. Добровольцы поделены на 2 группы по возрастам: I группа — от 20 до 39 лет (32 человека); II группа — от 40 до 59 лет (27 человек).

По результатам анкетирования во II группе достоверно выше распространенность причин, вызывающих воспалительные заболевания полости рта и соответственно выше риск дисбиоза ротовой полости с последующим развитием пародонтитов, гингивитов, стоматитов.

В кишечнике I группы из всего видового разнообразия Lactobacillus spp. на долю Lactobacillus paracasei (L. paracasei) приходилось 70%, реже встречались Lactobacillus fermentum (L. fermentum) и Lactobacillus rhamnosus (L. rhamnosus). В ротовой полости наиболее часто высевались L. fermentum и Lactobacillus plantarum (L. plantarum) (p < 0,05).

В микробиоте обоих биотопов у пациентов II группы доминирующих видов лактобактерий не выявлено. С одинаковой степенью высеваемости — 10³–10⁷ КОЕ/мл — в ЖКТ встречались L. fermentum, L. paracasei, L. plantarum, Lactobacillus lactis (L. lactis). В ротовой полости обнаружены 10²–10⁴ КОЕ/мл L. fermentum, L. plantarum, минорные количества L. rhamnosus, Lactobacillus salivarius (L. salivarius) (p < 0,05). Предположительно, на видовое разнообразие Lactobacillus spp. полости рта повлияли сопутствующие заболевания пациентов в анамнезе.

На следующем этапе исследования авторами проанализированы ассоциации изучаемых биотопов, зафиксированных в базе данных «Данные о видовом составе микросимбиоценозов полости рта и ЖКТ у пациентов со стоматитами, гингивитами, пародонтитами» [2]. Доказана стабильность микробиоты в ЖКТ у всех обследуемых I группы. Вместе с L. paracasei доминировали Bifidobacterium spp., Enterococcus spp., Escherichia coli (E. coli) типичные, E. coli лактозонегативные, Clostridium spp., лактострептококки (p < 0,05), что соответствует параметрам нормобиоты.

Важно отметить, что при высокой степени высеваемости L. fermentum и L. rhamnosus наблюдается их положительная корреляция с S. aureus, Candida albicans (C. albicans), гемолитическими E. coli, Citrobacter freundii (p < 0,05). Во II группе сохраняется тенденция видового разнообразия бактериально-грибковых ассоциаций с теми же видами Lactobacillus spp. Таким образом, L. fermentum и L. rhamnosus являются микробными маркерами дисбиоза данного биотопа.

В ротовой полости при воспалительных заболеваниях наблюдался широкий спектр видового разнообразия микробиоценоза. В I группе с L. fermentum формировали популяцию Streptococcus sanguinis (S. sanguinis), Streptococcus mitis (S. mitis), Streptococcus salivarius (S. salivarius), Streptococcus pneumoniae (S. pneumoniae), а также Klebsiella pneumoniae (K. pneumoniae) и Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa) (p < 0,05). В данном биотопе у II группы L. fermentum встречалась в ассоциациях с другими видами Streptococcus spp.: Streptococcus mutans (S. mutans), Streptococcus dys ss equisimilis (S. dys ss equisimilis), Streptococcus uberis (S. uberis), S. salivarius. В этой группе ассоциантом выступали C. albicans и грамнегативная микробиота (p < 0,05).

Интересно, что в ассоциациях с L. plantarum в обеих группах микробный пейзаж более скудный: встречается один из перечисленных видов стрептококка S. mitis, S. uberis, Streptococcus sanguisimilis (S. sanguisimilis) или Streptococcus bovis (S. bovis) и один вид условно-патогенного микросимбионта.

Заключение

В проведенном исследовании у жителей г. Тюмени в ЖКТ преобладали аутохтонные виды Lactobacillus spp., такие как L. plantarum, L. paracasei, L. fermentum. У единичных пациентов (менее 7%) встречались L. rhamnosus, L. lactis, скорее всего, принадлежащие к аллохтонным вариантам. Доказано, что высокая степень высеваемости (10⁷ КОЕ/мл) L. paracasei у людей в возрасте 20–39 лет является маркером нормобиоты, а L. fermentum и L. rhamnosus — индикатором дисбиоза данного биотопа. Подобной закономерности у пациентов 40–59 лет не обнаружено. Следовательно, количество и видовой состав лактобактерий данного биотопа зависит от возраста и общего состояния организма. Низкие показатели степени высеваемости (до 10⁴ КОЕ/мл) говорят о дисбалансе микробиоты и увеличении количества ассоциантов. Поэтому анализ количества Lactobacillus spp. — важный инструмент для определения состояния микрофлоры и оценка здоровья организма в целом.

Авторами выявлено, что при воспалительных заболеваниях полости рта наблюдался видовой дефицит лактобактерий у всех обследуемых независимо от возраста. При стоматологических поражениях полости рта установлено превалирование двух видов: L. fermentum и L. plantarum, что согласуется с исследованиями других авторов [3]. Выделение данных видов лактобактерий при изучаемых патологических процессах доказывает их индикаторную этиологическую значимость.

Полость рта и дистальные отделы толстого кишечника человека представляют собой уникальную экологическую систему. Их микробиота обусловлена индивидуальными характеристиками организма (полом и возрастом) и способна адаптироваться к условиям внешней среды (в частности, региона), режиму питания и иным факторам.

Дальнейшее изучение видовой характеристики лактобацилл, выделенных из изучаемых биотопов различных возрастных групп, дадут возможность диагностировать дисбаланс микроэкологии на ранних этапах.

Благодарности

Коллектив авторов выражает благодарность ФГБОУ ВО Тюменский ГМУ Минздрава России в лице ректора Петрова И.М. и проректора по НИР и ИП Храмовой Е.Б. за поддержку в проведении исследования.

Коллектив авторов выражает благодарность ФБУН ТНИИКИП Роспотребнадзора за проведенную идентификацию культур Lactobacillus spp. методом MALDI-ToF масс-спектрометрии.

About the authors

Daria S. Sivkova

Tyumen State Medical University

Author for correspondence.
Email: dasivkova@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0006-5672-4608
SPIN-code: 4598-3067
Scopus Author ID: 59353775600

Assistant Professor of the Department of Microbiology, Junior Researcher of the Laboratory of Microbiome, Regenerative Medicine and Cell Technologies

Russian Federation, Tyumen

Marina V. Nikolenko

Tyumen State Medical University

Email: nikolenko-marina@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1099-0656
SPIN-code: 2565-2054

DSc (Biology), Professor of the Department of Microbiology, Head of Laboratory of Microbiome, Regenerative Medicine and Cellular Technologies

Russian Federation, Tyumen

Maria V. Chepis

Tyumen State Medical University

Email: 89829174553@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-4424-9049

PhD (Biology), Associate Professor of the Department of Medical Informatics and Biological Physics, Researcher of the Laboratory of Microbiome, Regenerative Medicine and Cell Technologies

Russian Federation, Tyumen

References

Supplementary files