INTESTINE MICROBIOTA IN CHILDREN WITH OBESITY AND ALLERGIC DISEASES

Full Text

ВВЕДЕНИЕ Избыточная масса тела и ожирение являются актуальной проблемой современного здравоохранения во всем мире. По данным ВОЗ, начиная с 1980 г., распространенность ожирения увеличилась более чем втрое, особенно быстрыми темпами ожирение развивается у детей. Специалисты связывают это, в первую очередь, с ухудшением экологической обстановки и превалированием в пищевом рационе так называемой «западной диеты», богатой животными жирами. Среди многих факторов, влияющих на ожирение, в последнее десятилетие большое внимание уделяют изменениям кишечной микробиоты [3, 8, 13, 15]. Так, было показано, что микрофлора кишечника участвует в поддержании контроля массы тела, влияет на потребление и накопление энергии, а также способствует формированию хронического воспалительного состояния, характерного для ожирения [1, 2]. С другой стороны, жировая ткань (ЖТ) сама по себе является метаболически активной и рассматривается как иммунологический орган. В клетках ЖТ показан высокий уровень экспрессии ряда цитокинов, принимающих участие в формировании и поддержании хронического воспаления в организме [7, 18]. Воспаление ЖТ вносит свой существенный вклад в развитие аллергических заболеваний [5, 9, 17], при которых причинная роль отводилась поливалентной сенсибилизации. Персистирование различных микроорганизмов на слизистых оболочках способствует не только хроническому воспалению и сенсибилизации к бактериальным антигенам, но и участвует в энергетическом обмене, переваривании полисахаридов, активации ряда ферментов, способствующих липогенезу и отложению жира в адипоцитах, регуляции уровня гастроинтестинальных гормонов и лептина [2, 6, 14, 16]. В этой связи, представляло интерес исследовать микрофлору кишечника у детей с ожирением и оценить ассоциацию ее с аллергическими заболеваниями. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ В исследование были включены 66 детей с различной массой тела в возрасте от 3 до 17 лет, наблюдавшихся на базе детской городской поликлиники ЮВАО №148 и НИИ питания г. Москва. Детей с эндокринной и аутоиммунной патологией в исследование не включали. Весовые категории (нормальный, избыточный вес и ожирение) определяли по перцентилям вариационного ряда ИМТ с учетом пола и возраста ребенка в соответствии с рекомендациями ВОЗ. Исследование микрофлоры кишечника у детей проводили согласно приказу МЗ РФ от 09.06.2003 №231 «Об утверждении отраслевого стандарта «Протокол ведения больных. Дисбактериоз кишечника» (ОСТ 91500.11.0004-2003). Количество микробов каждого вида в 1 г клинического образца (навески фекалий) устанавливали по числу колоний, выросших на дифференциально-диагностических и селективных питательных средах с пересчетом на единицу посевного материала. Данные, полученные при проведении количественного микробиологического анализа, были представлены в lg числа колониеобразующих единиц на 1 г исследуемого материала (КОЕ/г). Выделенные чистые культуры идентифицировали по морфологическим, тинкториальным, культуральным и биохимическим свойствам. Статистический анализ полученных результатов проводился с помощью пакета прикладных программ Statistica 7.0 for Windows с предварительным анализом закона распределения для изучаемых параметров. РЕЗУЛ ЬТАТЫ Среди детей, включенных в группу исследования, у 43 диагностированы аллергические заболевания. Диагноз, степень тяжести и фаза аллергических заболеваний устанавливались по совокупности всех клинических признаков, данных лабораторноинструментального обследования больных в клинике, а также результатов кожных скарификационных проб и анализа на специфические IgE в сыворотке крови. Аллергопатология была представлена: аллергическим ринитом и/или риноконъюн-ктивитом - 11 детей (25,58%), атопическим дерматитом - 18 детей (41,86%), бронхиальной астмой с сенсибилизацией к различным аллергенам пыльцы растений, бытовым и пищевым аллергенам - 7 детей (16,28%), пищевой аллергией - 6 детей (13,95%) и у 1 ребенка (2,33%) выявлена лекарственная аллергия. Анализ данных ИМТ исследуемых пациентов позволил распределить всех детей по весовым категориям. В группе с аллергией - 15 детей с ожирением, 8 детей с избыточной массой тела и 20 детей с нормальной массой тела. В группе детей без аллергии - 17 детей с ожирением и 6 детей с нормальной массой тела. В обеих группах дети были одинаково распределены по гендерной принадлежности: дети с аллергией (девочки/мальчики - 16/27) и без аллергии (девочки/мальчики - 12/11). Как известно, микробиота человека состоит на 90% из облигатной, на 9,5% - факультативной и на 0,5% из транзиторной микрофлоры. При этом облигатная микрофлора составляет основу микробиоценоза ЖКТ и представлена преимущественно анаэробными сахаролитическими бактериями. В нашем исследовании не было выявлено достоверных изменений количества Bifidobacterium, Lactobacillus, Escherichia coli, Enterococcus и анаэробных кокков с увеличением массы тела как у детей с аллергией, так и у детей без нее (табл. 1). При этом количество Bacteroidetes, анаэробных неспорообразующих микроорганизмов, принимающих участие в процессах пищеварения и липидного обмена, у здоровых детей с увеличением веса снижалось. У этих детей также выявлена отрицательная связь численности Bacteroidetes с ИМТ (r=-0,52, p=0,04). Факультативная микрофлора также важна для качественного функционирования Таблица 1. Состав облигатной микрофлоры кишечника у детей с различной массой тела и аллергическими заболеваниями Высеваемость микроорганизмов в КОЕ/г (Lg, M±o) у детей Микроорганизмы Без аллергии C аллергией норма ожирение норма избыток ожирение Bifidobacterium 7,80±0,75 6,78±0,79 7,30±0,66 7,13±0,35 7,05±0,83 Bacteroidetes 8,10±0,98 6,72±0,72* 6,94±0,78 6,56±0,81 6,73±0,85 Lactobacillus 4,83±1,33 4,97±0,76 4,84±0,96 5,09±1,17 4,83±0,79 Escherichia coli 6,67±1,03 6,53±0,94 6,85±0,99 6,38±1,30 6,45±1,04 Анаэробные кокки 7,40±0,89 7,00±0,70 7,04±0,54 6,56±0,61 6,70±0,75 Enterococcus 3±2,2 2,47±2,3 4,75±3,33 3,8±3,2 3,5±3 Число детей (n) 6 17 20 8 15 Примечание. *р<0,05 - по сравнению со здоровыми детьми с нормальной массой тела. Таблица 2. Состав факультативной микрофлоры кишечника у детей с различной массой тела и аллергическими заболеваниями Частота повышенного выявления микроорганизмов в КОЕ/г (%) у детей Микроорганизмы Без аллергии С аллергией норма ожирение норма избыток ожирение 2 (12) 7 (35) 1 (12,5) 1 (6) 4(23,5) 6 (30) 1 (12,5) 1 (6) 3 (17) 4 (20) 0 3 (20) 4 (23) 5 (25) 2 (25) 3 (20) 0 6 (30) 3 (37,5) 2 (13) 0 4 (20) 1 (12,5) 0 3 (17) 2 (10) 2 (25) 6 (40) 17(100)* 10 (50) 8(100)* 15 (100) 17 20 8 15 Enterococcus более 106 0 Staphylococcus более 104 0 Грибы более 103 КОЕ/г 0 Другие факультативные бактерии более 104 ** 0 Bacillus более 103 КОЕ/г 0 Staphylococcus aureus 0 Лактозонегативные Escherichia coli более 10% 1 (16) Clostridium более 103 2 (33) Число детей (n) 6 Примечание. *р<0,05 - по сравнению с детьми с нормальной массой тела. ** Enterobacter, Klebsiella, Citrobacter, Serratia. биоценоза кишечника и организма человека в целом. Представители факультативной флоры продуцируют биологически активные вещества, стимулируют иммунную систему и принимают участие в различных метаболических процессах организма. Мы оценили частоту повышенного содержания факультативной микрофлоры кишечника у детей с различной массой тела и аллергией (табл. 2). У здоровых детей при ожирении, в отличии от детей с нормальной массой тела, высеваются Enterococcus, Staphylococcus, грибы и ряд других бактерий. При этом у детей с аллергией высевается тот же спектр микроорганизмов вне зависимости от ИМТ. Для микробиоты детей с аллергией, кроме того, было характерно наличие Bacillus и Staphylococcus aureus. Обращает также на себя внимание достоверное увеличение содержания Clostridium с увеличением массы тела (p=0,001) вне зависимости от наличия аллергической патологии. Таким образом, анализируя видовой, численный состав микробиоценоза кишечника у детей с различной массой тела, мы отметили увеличение количества микрооор-ганизмов типа Firmicutes и уменьшение количества микробов, относящихся к типу Bacteroidetes. В этой связи, мы проанализировали соотношение Firmicutes/Bacteroide-tes у детей с аллергическими заболеваниями и без них в зависимости от массы тела (рис. 1). Рис. 1. Соотношение Firmicutes/Bacteroidetes у детей с аллергическими заболеваниями (внизу) и без них (вверху) в зависимости от массы тела. Как видно из рис. 1, у здоровых детей с нормальной массой тела численность Firmicutes в 2,46 раза превышает численность Bacteroidetes, при этом у детей с ожирением соотношение Firmicutes/ Bacteroidetes составило 3,46. Исследование микробиоты детей с аллергическими заболеваниями выявило превалирование типа Firmicutes над типом Bacteroidetes в 3,53 у детей с нормальной массой тела, в 3,87 у детей с избытком и в 3,27 у детей с ожирением. Таким образом, выявленные соотношения Firmicutes/Bacteroidetes в микрофлоре кишечника у детей с аллергическими заболеваниями в зависимости от массы тела носили сравнимый характер и не отличались от таковых у здоровых детей с ожирением. В то же время, учитывая выявленное нами увеличение численности Clostridium в микробиоте кишечника детей, мы решили оценить, как соотносится в микробиоте класс Clostridium с Bacte-roidetes у всех детей. Рис. 2. Соотношение Clostridium /Bacteroidetes у детей с аллергическими заболеваниями (внизу) и без них (вверху) в зависимости от массы тела. Как видно из рис. 2, у здоровых детей с нормальной массой тела численность Clostridium по отношению к численности Bacteroidetes составляла 0,19, при этом у детей с ожирением это соотношение равно 0,72. У детей с аллергическими заболеваниями соотношение Clostridium/ Bacteroidetes составило 0,38 у детей с нормальной массой тела, 0,72 у детей с избытком и 0,7 у детей с ожирением. Таким образом, можно полагать, что изменения в составе кишечной микробиоты при ожирении, а именно преобладание численности Firmicutes над численностью Bacteroidetes, происходит за счет увеличения класса Clostridium. В то же время, у здоровых детей с увеличением массы тела снижается количество Bacteroidetes, а у детей с аллергопатологией, по всей видимости, происходят изменения численности классов микроорганизмов, относящихся к типу Firmicutes. Однако последнее требует дальнейшего изучения. ОБСУЖДЕНИЕ Проведенное нами исследование микрофлоры кишечника детей с ожирением и аллергическими заболеваниями выявило изменения в численном и видовом составе. Наличие аллергической патологии влияло на микробиоту кишечника независимо от веса. Микроорганизмы типа Firmicutes более чем в 3 раза преобладали над типом Bacteroidetes как у детей с нормальной, так и у детей с избыточной массой тела и ожирением. Более того, у этих детей численность Bacteroidetes была значительно ниже. У здоровых детей численность Bacteroidetes была снижена только при ожирении. У этих детей также прослеживалась четкая взаимосвязь в соотношении Firmicutes/ Bacteroidetes в зависимости от массы тела ребенка, причем преобладание численности Firmicutes происходило за счет увеличения численности класса Clostridium. При этом следует отметить, что увеличение численности Clostridium в зависимости от массы было выявлено и у детей с аллергопатологией. Наши данные сопоставимы с рядом зарубежных исследований. Аналогичная взаимосвязь Firmicutes/Bacteroidetes была наглядно продемонстрирована в ряде работ, проведенных на мышах [6, 8, 14], и у детей с ожирением [4, 19]. В последнее время активно изучается связь ожирения с наличием Clostridium. В экспериментальной работе было показано, что Clostridium кластера XIV способствуют развитию ожирения, поддерживая неспецифическое воспаление в жировой ткани за счет белка жгутиков - флагеллина, связывающегося с TLR-5, экспрессированных на поверхности кле-ток[11]. Однако клинические данные пока противоречивы [10, 12] и требуют дальнейшего исследования, особенно у детей с аллергической патологией.

About the authors

O. V Maksimova

First Moscow State Medical University

Moscow, Russia

E. V Zaitseva

Mechnikov Research Institute of Vaccines and Sera

Moscow, Russia

S. A Mazurina

Mechnikov Research Institute of Vaccines and Sera

Moscow, Russia

V. A Revyakina

Research Institute of Nutrition

Moscow, Russia

V. B Gervazieva

Mechnikov Research Institute of Vaccines and Sera

Moscow, Russia

References

Supplementary files