Russian Journal of Infection and ImmunityRussian Journal of Infection and ImmunityИнфекция и иммунитет2220-76192313-7398SPb RAACI1760910.15789/2220-7619-ACB-17609ORIGINAL ARTICLESОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИResearch ArticleAssessed correlation between biological diversity of oropharyngeal microbiota and atopic dermatitis severity and exacerbationsОценка корреляции биологического разнообразия микробиоты ротоглотки со степенью тяжести и частотой обострений у пациентов с атопическим дерматитомPobezhimovaO. O.ПобежимоваО. О.
Russian Federation

Senior Laboratory Technician, Department of General and Clinical Microbiology, Immunology and Allergology

старший лаборант кафедры общей и клинической микробиологии, иммунологии и аллергологии

a.v.lyamin@samsmu.ruZhestkovA. V.ЖестковА. В.
Russian Federation

Honored Worker of Science of the Russian Federation, DSc (Medicine), Professor, Head of the Department of General and Clinical Microbiology, Immunology and Allergology

заслуженный деятель науки РФ, д.м.н., профессор, зав. кафедрой общей и клинической микробиологии, иммунологии и аллергологии

a.v.lyamin@samsmu.ruLyaminArtem V.ЛяминАртем Викторович
Russian Federation

DSc (Medicine), Associate Professor, Professor of the Department of General and Clinical Microbiology, Immunology and Allergology

д.м.н., доцент, профессор кафедры общей и клинической микробиологии, иммунологии и аллергологии

a.v.lyamin@samsmu.ruReshetnikovaV. P.РешетниковаВ. П.
Russian Federation

PhD (Medicine), Associate Professor, Department of General and Clinical Microbiology, Immunology and Allergology

к.м.н., доцент, доцент кафедры общей и клинической микробиологии, иммунологии и аллергологии

a.v.lyamin@samsmu.ruEreshchenkoA. A.ЕрещенкоА. А.
Russian Federation

PhD (Medicine), Assistant Professor, Department of Fundamental and Clinical Biochemistry with Laboratory Diagnostics

к.м.н., ассистент кафедры фундаментальной и клинической биохимии с лабораторной диагностикой

a.v.lyamin@samsmu.ruAlekseevD. V.АлексеевД. В.
Russian Federation

Student

студент

a.v.lyamin@samsmu.ruSamara State Medical University of Ministry of Healthсare of Russian FederationФГБОУ ВО Самарский государственный медицинский университет Минздрава России13082024311020241447017082402202408082024Copyright ©; 2024, Pobezhimova O.O., Zhestkov A.V., Lyamin A.V., Reshetnikova V.P., Ereshchenko A.A., Alekseev D.V.Copyright ©; 2024, Побежимова О.О., Жестков А.В., Лямин А.В., Решетникова В.П., Ерещенко А.А., Алексеев Д.В.2024Pobezhimova O.O., Zhestkov A.V., Lyamin A.V., Reshetnikova V.P., Ereshchenko A.A., Alekseev D.V.Побежимова О.О., Жестков А.В., Лямин А.В., Решетникова В.П., Ерещенко А.А., Алексеев Д.В.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://iimmun.ru/iimm/article/view/17609

Atopic dermatitis (AtD) is a multifactorial inflammatory skin disease characterized by itching, chronic recurrent course and age-related features of lesions. AtD pathogenesis has not been fully elucidated yet. An important factor for AtD emergence and progression is the imbalance in symbiotic microbiota. The research publications provide a few studies about a role for oropharyngeal microorganisms in AtD immunopathogenesis. The aim of the study is to analyze biological diversity of oropharyngeal microbial communities in varying AtD severity. 97 male patients, aged from 16 to 19 years, with different AtD severity were included in the study. Culture study of oropharyngeal discharge was also performed. Biological material was seeded on the expanded list of growth media and incubated for 5 days at the 37°С. To assess the biological diversity of the oropharyngeal microbiota, the coefficient of constancy (C) was used, in order to classify individual microorganisms as permanent, additional or transient. Statistical data processing was performed using the Stat Tech software (version 4.0.0, Stattech LLC, Russia). While examining biological diversity of the oropharyngeal microbiota in AtD patients, 58 microbial species were isolated and identified. After statistical analysis the significant differences in frequency of isolation, depending on different AtD severity were observed for microbes such as Streptococcus vestibularis and Rothia dentocariosa. When R. dentocariosa is isolated from the oropharynx, the chances of AtD exacerbation emergence decreased by 6 times, whereas in case of S. vestibularis, on the contrary, it increased by 5 times. Therefore, identification of transitions of individual microbes from transient to additional and permanent microbiota and vice versa, depending on the AtD stage and severity, allows to analyze an influence of specific microorganisms in AtD pathological processes and to establish definite new microbiological predictors of AtD exacerbation and remission.

Атопический дерматит (АтД) — многофакторное воспалительное заболевание кожи, характеризующееся зудом, хроническим рецидивирующим течением и различными возрастными особенностями. Патогенез АтД еще полностью не выяснен. Важным фактором возникновения и прогрессирования АтД является дисбаланс симбиотической микробиоты. Научная литература содержит небольшое количество информации об участии микроорганизмов ротоглотки в иммунопатогенезе АтД. Цель исследования — провести анализ биологического разнообразия микробных сообществ ротоглотки в группах пациентов с различной степенью тяжести АтД и на разных стадиях АтД (ремиссия/обострение). В исследование были включены 97 пациентов с различной степенью тяжести АтД. Также было проведено культуральное исследование выделений из ротоглотки. Посев материала проводили на расширенный перечень питательных сред и инкубировали при температуре 37°С в течение 5 суток. Для оценки биологического разнообразия микробиоты ротоглотки использовался коэффициент постоянства (C), позволяющий классифицировать отдельные микроорганизмы как постоянные, дополнительные или временные. Статистические расчеты проводились с использованием программного обеспечения StatTech (версия 4.0.0, разработчик ООО «Статтех», Россия). В ходе исследования у включенных в него пациентов было выделено и идентифицировано 58 видов микроорганизмов. В ходе статистического анализа были получены значимые различия в частоте выделения, в зависимости от различной степени тяжести АтД, для таких микроорганизмов, как Streptococcus vestibularis и Rothia dentocariosa. При выделении R. dentocariosa из ротоглотки вероятность возникновения обострения АтД снижалась в 6 раз. При выделении S. vestibularis вероятность возникновения обострения АтД, в отличие от R. dentocariosa, увеличивалась в 5 раз. Таким образом, выявление переходов отдельных микроорганизмов от транзиторной к дополнительной и постоянной микробиоте и наоборот, в зависимости от стадии и тяжести АтД, позволяет нам проанализировать влияние определенных микроорганизмов на патологические процессы при АтД и установить предпосылки для открытия новых микробиологические предикторов обострения и ремиссии АтД.

atopic dermatitisoropharyngeal microbiotabiological diversityskin diseasesimmunological disordersmicrobiomeатопический дерматитмикробиота ротоглоткибиологическое разнообразиекожные болезнииммунологические нарушениямикробиомГончаров А.Г., Продеус А.П., Шевченко М.А., Мархайчук А.З., Разина А.С., Гончарова Е.А., Маляров А.М., Русина Е.В. Роль микробиоты в патофизиологических механизмах формирования аллергического ринита: обзор // Вестник Балтийского федерального университета им. И. Канта. Серия: Естественные и медицинские науки. 2020. № 3. С. 100–121. [Goncharov A.G., Prodeus A.P., Shevchenko M.A., Markhaichuk A.Z., Razina A.S., Goncharova E.A., Malyarov A.M., Rusina E.V. Role of Microbiota in Pathophysiological Mechanisms of Emergence of Allergic Rhinitis. Vestnik Baltijskogo Federal’nogo Universiteta im. I. Kanta. Serija: estestvennye i medicinskie nauki = Bulletin of the I. Kant Baltic Federal University. Series: Natural and Medical Sciences, 2013, no. 3, pp. 100–121. (In Russ.)]Жестков А.В., Лямин А.В., Побежимова О.О. Оценка культурома отделяемого верхних дыхательных путей и содержимого толстой кишки у пациентов с атопическим дерматитом // Вестник современной клинической медицины. 2022. Т. 15, № 1. С. 17–25. [Zhestkov A.V., Lyamin A.V., Pobezhimova O.O. Evaluation of the culturoma of the discharge of the upper respiratory tract and the contents of the colon in patients with atopic dermatitis. Vestnik sovremennoi klinicheskoi meditsiny = The Bulletin of Contemporary Clinical Medicine, 2022, vol. 15, no. 1, pp. 17–25. (In Russ.)] doi: 10.20969/VSKM.2022.15(1).17-25Побежимова О.О., Жестков А.В., Сидорова О.С., Кулагина В.В. Особенности иммунопатогенеза атопического дерматита // Российский аллергологический журнал. 2020. Т. 17, № 2. C. 74–80. [Pobezhimova O.O., Zhestkov A.V., Sidorova O.S., Kulagina V.V. Features of immunopathogenesis of atopic dermatitis. Rossiyskiy allergologicheskiy zhurnal = Russian Journal of Allergy, 2020, vol. 17, no. 2, pp. 74–80. (In Russ.)] doi: 10.36691/RJA1357Репецкая М.Н., Маслов Ю.Н., Шайдуллина Е.В., Бурдина О.М. Микробиоценоз кожи и слизистых при атопическом дерматите у детей // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2014. Т. 91, № 6. C. 112–116. [Repetskaya M.N., Maslov Y.N., Shaidullina E.V., Burdina O.M. Skin and mucous membrane microbiocenosis during atopic dermatitis in children. Zhurnal mikrobiologii, epidemiologii i immunobiologii = Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunobiology, 2014, vol. 91, no. 6, pp. 112–116. (In Russ.)]Aggor F.E.Y., Bertolini M., Zhou C., Taylor T.C., Abbott D.A., Musgrove J. A gut-oral microbiome-driven axis controls oropharyngeal candidiasis through retinoic acid. JCI Insight, 2022, vol. 7, no. 18: e160348. doi: 10.1172/jci.insight.160348.Al Kindi A., Williams H., Matsuda K., Alkahtani A.M., Saville C., Bennett H., Alshammari Y., Tan S.Y., O’Neill C., Tanaka A., Matsuda H., Arkwright P.D., Pennock J.L. Staphylococcus aureus second immunoglobulin-binding protein drives atopic dermatitis via IL-33. J. Allergy Clin. Immunol., 2021, vol. 147, no. 4, pp. 1354–1368. doi: 10.1016/j.jaci.2020.09.023Alsterholm M., Strömbeck L., Ljung A., Karami N., Widjestam J., Gillstedt M., Åhren C., Faergemann J. Variation in Staphylococcus aureus colonization in relation to disease severity in adults with atopic dermatitis during a five-month follow-up. Acta Derm. Venereol., 2017, vol. 97, no. 7, pp. 802–807. doi: 10.2340/00015555-2667Beheshti R., Halstead S., McKeone D., Hicks S.D. Understanding immunological origins of atopic dermatitis through multi-omic analysis. Pediatr. Allergy Immunol., 2022, vol. 33, no. 6: e13817. doi: 10.1111/pai.13817Bellussi L.M., Passali F.M., Ralli M., De Vincentiis M., Greco A., Passali D. An overview on upper respiratory tract infections and bacteriotherapy as innovative therapeutic strategy. Eur. Rev. Med. Pharmacol. Sci., 2019, vol. 23, no. 1, pp. 27–38. doi: 10.26355/eurrev_201903_17345Bertolini M., Costa R.C., Barão V.A.R., Cunha Villar C., Retamal-Valdes B., Feres M., Silva Souza J.G. Oral microorganisms and biofilms: new insights to defeat the main etiologic factor of oral diseases. Microorganisms, 2022, vol. 10, no. 12: 2413. doi: 10.3390/microorganisms10122413Bonzano L., Borgia F., Casella R., Miniello A., Nettis E., Gangemi S. Microbiota and IL-33/31 axis linkage: implications and therapeutic perspectives in atopic dermatitis and psoriasis. Biomolecules, 2023, vol. 13, no. 7: 1100. doi: 10.3390/biom13071100Edslev S.M., Agner T., Andersen P.S. Skin microbiome in atopic dermatitis. Acta Derm. Venereol., 2020, vol. 100, no. 12: adv00164. doi: 10.2340/00015555-3514Facheris P., Jeffery J., Del Duca E., Guttman-Yassky E. The translational revolution in atopic dermatitis: the paradigm shift from pathogenesis to treatment. Cell. Mol. Immunol., 2023, vol. 20, no. 5, pp. 448–474. doi: 10.1038/s41423-023-00992-4Fadlallah J., El Kafsi H., Sterlin D., Juste C., Parizot C., Dorgham K., Autaa G., Gouas D., Almeida M., Lepage P., Pons N., Le Chatelier E., Levenez F., Kennedy S., Galleron N., de Barros J.P., Malphettes M., Galicier L., Boutboul D., Mathian A., Miyara M., Oksenhendler E., Amoura Z., Doré J., Fieschi C., Ehrlich S.D., Larsen M., Gorochov G. Microbial ecology perturbation in human IgA deficiency. Sci. Transl. Med., 2018, vol. 10, no. 439: eaan1217. doi: 10.1126/scitranslmed.aan1217Fang Z., Li L., Zhang H., Zhao J., Lu W., Chen W. Gut Microbiota, probiotics, and their interactions in prevention and treatment of atopic dermatitis: a review. Front. Immunol., 2021, no. 12: 720393. doi: 10.3389/fimmu.2021.720393Hanson B.M., Kates A.E., O’Malley S.M., Mills E., Herwaldt L.A., Torner J.C., Dawson J.D., Farina S.A., Klostermann C., Wu J.Y., Quick M.K., Forshey B.M., Smith T.C. Staphylococcus aureus in the nose and throat of Iowan families. Epidemiol. Infect., 2018, vol. 146, no. 14, pp. 1777–1784. doi: 10.1017/S0950268818001644Hrestak D., Matijašić M., Čipčić Paljetak H., Ledić Drvar D., Ljubojević Hadžavdić S., Perić M. Skin Microbiota in Atopic Dermatitis. Int. J. Mol. Sci., 2022, vol. 23, no. 7: 3503. doi: 10.3390/ijms23073503Kang M.J., Lee S.Y., Park Y.M., Kim B.S., Lee M.J., Kim J.H., Jeong S., Lee S.H., Park M.J., Rhee E.S., Jung S., Yoon J., Cho H.J., Lee E., Yang S.I., Suh D.I., Kim K.W., Sheen Y.H., Ahn K., Hong S.J. Interactions Between IL-17 Variants and Streptococcus in the Gut Contribute to the Development of Atopic Dermatitis in Infancy. Allergy Asthma Immunol. Res., 2021, vol. 13, no. 3, pp. 404–419. doi: 10.4168/aair.2021.13.3.404Katoh N., Ohya Y., Ikeda M., Ebihara T., Katayama I., Saeki H., Shimojo N., Tanaka A., Nakahara T., Nagao M., Hide M., Fujita Y., Fujisawa T., Futamura M., Masuda K., Murota H., Yamamoto-Hanada K.; Committee for Clinical Practice Guidelines for the Management of Atopic Dermatitis 2018, The Japanese Society of Allergology, The Japanese Dermatology Association. Japanese guidelines for atopic dermatitis 2020. Allergol. Int., 2020, vol. 69, no. 3, pp. 356–369. doi: 10.1016/j.alit.2020.02.006Laughter M.R., Maymone M.B.C., Mashayekhi S., Arents B.W.M., Karimkhani C., Langan S.M., Dellavalle R.P., Flohr C. The global burden of atopic dermatitis: lessons from the Global Burden of Disease Study 1990–2017. Br. J. Dermatol., 2021, vol. 184, no. 2, pp. 304–309. doi: 10.1111/bjd.19580Losol P., Park H.S., Song W.J., Hwang Y.K., Kim S.H., Holloway J.W., Chang Y.S. Association of upper airway bacterial microbiota and asthma: systematic review. Asia Pac. Allergy, 2022, vol. 12, no. 3: e32. doi: 10.5415/apallergy.2022.12.e32Makowska K., Nowaczyk J., Blicharz L., Waśkiel-Burnat A., Czuwara J., Olszewska M., Rudnicka L. Immunopathogenesis of Atopic Dermatitis: Focus on Interleukins as Disease Drivers and Therapeutic Targets for Novel Treatments. Int. J. Mol. Sci., 2023, vol. 24, no. 1: 781. doi: 10.3390/ijms24010781Mohammad S., Karim M.R., Iqbal S., Lee J.H., Mathiyalagan R., Kim Y.J., Yang D.U., Yang D.C. Atopic dermatitis: Pathophysiology, microbiota, and metabolome — a comprehensive review. Microbiol. Res., 2024, no. 281: 127595. doi: 10.1016/j.micres.2023.127595Nakashima C., Yanagihara S., Otsuka A. Innovation in the treatment of atopic dermatitis: emerging topical and oral Janus kinase inhibitors. Allergol. Int., 2022, vol. 71, no. 1, pp. 40–46. doi: 10.1016/j.alit.2021.10.004Okereke I.C., Miller A.L., Hamilton C.F., Booth A.L., Reep G.L., Andersen C.L., Reynolds S.T., Pyles R.B. Microbiota of the oropharynx and endoscope compared to the esophagus. Sci. Rep., 2019, vol. 9, no. 1: 10201. doi: 10.1038/s41598-019-46747-yPark Y.M., Lee S.Y., Kang M.J., Kim B.S., Lee M.J., Jung S.S., Yoon J.S., Cho H.J., Lee E., Yang S.I., Seo J.H., Kim H.B., Suh D.I., Shin Y.H., Kim K.W., Ahn K., Hong S.J. Imbalance of gut Streptococcus, Clostridium, and Akkermansia determines the natural course of atopic dermatitis in infant. Allergy Asthma Immunol. Res., 2020, vol. 12, no. 2, pp. 322–337. doi: 10.4168/aair.2020.12.2.322Pothmann A., Illing T., Wiegand C., Hartmann A.A., Elsner P. The microbiome and atopic dermatitis: a review. Am. J. Clin. Dermatol., 2019, vol. 20, no. 6, pp. 749–761. doi: 10.1007/s40257-019-00467-1Santamaria-Babí L.F. Atopic dermatitis pathogenesis: lessons from immunology. Dermatol. Pract. Concept., 2022, vol. 12, no. 1: e2022152. doi: 10.5826/dpc.1201a152Schuler CF 4th, Billi A.C., Maverakis E., Tsoi L.C., Gudjonsson J.E. Novel insights into atopic dermatitis. J. Allergy Clin. Immunol., 2023, vol. 151, no. 5, pp. 1145–1154. doi: 10.1016/j.jaci.2022.10.023Thorsen J., Stokholm J., Rasmussen M.A., Roggenbuck-Wedemeyer M., Vissing N.H., Mortensen M.S., Brejnrod A.D., Fleming L., Bush A., Roberts G., Singer F., Frey U., Hedlin G., Nordlund B., Murray C.S., Abdel-Aziz M.I., Hashimoto S., van Aalderen W., Maitland-van der Zee A.H., Shaw D., Fowler S.J., Sousa A., Sterk P.J., Chung K.F., Adcock I.M., Djukanovic R., Auffray C., Bansal A.T., Wagers S., Chawes B., Bønnelykke K., Sørensen S.J., Bisgaard H. Asthma and wheeze severity and the oropharyngeal microbiota in children and adolescents. Ann. Am. Thorac. Soc., 2022, vol. 19, no. 12, pp. 2031–2043. doi: 10.1513/AnnalsATS.202110-1152OCXue Y., Zhang L., Chen Y., Wang H., Xie J. Gut microbiota and atopic dermatitis: a two-sample Mendelian randomization study. Front. Med., 2023, no. 10: 1174331. doi: 10.3389/fmed.2023.1174331Yang W., Dong H.P., Wang P., Xu Z.G., Xian J., Chen J., Wu H., Lou Y., Lin D., Zhong B. IL-36γ and IL-36Ra reciprocally regulate colon inflammation and tumorigenesis by modulating the cell-matrix adhesion network and wnt signaling. Adv. Sci. (Weinh)., 2022, vol. 9, no. 10: e2103035. doi: 10.1002/advs.202103035