Species characteristics of bacteria of the genus Lactobacillus identified in different loci of the human body (literature review)

Full Text

Введение

Lactobacillaceae является единственным семейством молочнокислых бактерий, которое включает гомоферментативные и гетероферментативные микроорганизмы; оно одно из самых многочисленных по видовому многообразию. Род Lactobacillus принадлежит к типу Bacillota, классу Bacilli, отряду Lactobacillales. Среди многих других микроорганизмов М. Beijerinck в 1901 г. выделил молочнокислые бактерии [1]. Бактерии рода Lactobacillus — это грамположительные, неспорообразующие палочки с закруглёнными концами, формирующие короткие цепочки или расположенные поодиночке, характеризующиеся выраженным полиморфизмом¹. Многие виды относят к факультативно-анаэробным микроорганизмам, некоторые — к микроаэрофилам, преимущественно неподвижным (за исключением L. ruminis) [2, 3].

Применение генотипического и филогенетического анализов, секвенирования генов 16S рибосомальную РНК (рРНК) позволило пополнить род Lactobacillus многими видами, количество которых на март 2020 г. составило 261. В связи с вновь открывшимися данными было предложено провести реклассификацию рода Lactobacillus в 25 родов и добавить 23 новых [4].

По типу потребляемого субстрата лактобактерии (ЛБ) относят к сахаролитической микробиоте. Метаболиты ЛБ поддерживают гомеостаз и купируют негативное влияние патогенной флоры [5]. ЛБ представляют собой важную составляющую микробиоты человека, отвечающую за ряд главных функций. Одной из них является проявление антагонистической активности в отношении патогенных и условно патогенных микроорганизмов, кроме того, возможно межвидовое соперничество в занимаемой нише. ЛБ активируют иммунную систему, проявляют антиоксидантную активность, благодаря выработке бактериоцинов участвуют в модуляции микробиоты. Жизнедеятельность ЛБ приводит к нормализации метаболических нарушений в организме человека [6, 7].

За счёт способности к образованию молочной кислоты, перекиси водорода, производству белка лизоцима, ЛБ приобретают антибактериальную и противовирусную активность. При достижении кислотности окружающей среды обитания 5,0–5,6 усиливается выработка веществ с бактериостатическими и бактерицидными свойствами, таких как реутерин, плантарицин, лактоцидин, лактолин¹ [8]. Снижение количества ЛБ приводит к уменьшению синтеза фермента гистаминазы, вследствие чего повышается уровень гистамина, избыток которого приводит к развитию патологических процессов в организме [9]. Некоторые штаммы ЛБ продуцируют уреазу наравне с Clostridium perfringens, Helicobacter pylori, Klebsiella pneumoniae, Proteus mirabilis, Salmonella spp. и др. [10]. Исследования антибиотикорезистентности ЛБ свидетельствуют о том, что существует природная резистентность к аминогликозидам, ципрофлоксацину, ванкомицину и цефалоспоринам [11].

Цель настоящего обзора — обобщение данных функциональных характеристик Lactobacillus spp. и анализ видового состава бактерий в различных локусах организма человека.

Основная часть

Одним из основных мест обитания ЛБ служит желудочно-кишечный тракт (ЖКТ) — от ротовой полости до толстой кишки. ЛБ в процессе своей жизнедеятельности создают и поддерживают благоприятное функционирование слизистых оболочек, обеспечивая способность к секреции, формированию защитных, барьерных свойств, поддержанию целостности гликокаликса. При развитии воспалительного процесса в ЖКТ нарушается целостность защитного слоя слизистой оболочки, в результате чего патогенные, условно-патогенные бактерии и комменсалы могут беспрепятственно преодолевать этот барьер [5].

При появлении на свет и всю продолжительность жизни человека происходит активное формирование и поддержание иммунной системы за счёт постоянно видоизменяющейся кишечной микробиоты, в составе которой присутствуют ЛБ [12]. Содержание их в норме в ротовой полости составляет 10³ КОЕ/мл. Среди отобранных образцов слюны отмечена вариация концентрации Lactobacillus spp., наивысший показатель достигает 10⁷ КОЕ/мл [15]. Содержание ЛБ в слюне здоровых людей в возрасте 25‒30 лет колеблется от 2,3 до 3,3 lg КОЕ/мл, в желудочном содержимом — 10²–10³ КОЕ/см³, в кишечном соке тонкой кишки — до 10¹⁰ КОЕ/мл, в тощей и подвздошной кишках — 2‒5 lg КОЕ/мл, в содержимом толстой кишки — 10⁶‒10⁸ КОЕ/г [6, 13–15].

Метаболический потенциал ЛБ приводит к подкислению среды обитания и при достижении концентрации 10⁵ КОЕ/мл в слюне может способствовать развитию заболеваний полости рта, например кариесу [16]. Виды ЛБ, циркулирующих в различных локусах ЖКТ, представлены в табл. 1.

 

Таблица 1. Видовое разнообразие ЛБ, циркулирующих в различных локусах ЖКТ

Table 1. Species diversity of bacteria of the genus Lactobacillus identified in different loci of the gastrointestinal tract

Локализация Localization	Год публикации Year of publication	Вид Type
Слюна, ротовая полость Saliva, oral cavity	2006, 2008, 2010, 2019	L. gasseri, L. paracasei, L. rhamnosus, L. vaginalis [15–18]
	2008, 2017, 2019	L. casei [13, 16, 17]
	2008	L. crispatus [17]
	2008, 2010, 2017, 2019	L. fermentum [13, 16–18]
	2008, 2010	L. plantarum [17, 18]
	2008, 2017	L. acidophilus [13, 17]
	2008	L. alactosus, L. cellobiosus, L. salivarius, L. buchneri, L. pentosus, L. brevis, L. xylosus, L. oris, L. delbrueckii, L. leichmanii [17]
	2017	L. casei subsp. rhamnosus [13]
Содержимое желудка Stomach contents	2010	L. gasseri, L. reuteri, L. ruminis [18]
	2017	L. acidophilus, L. fermentum [13]
	2017	L. gastricus, L. antri, L. kalixensis, L. ultenensis [14]
Тонкая кишка Small intestine	2010	L. gasseri, L. reuteri, L. rhamnosus [18]
	2017	L. acidophilus, L. fermentum, L. salivarius [13]
Толстая кишка (фекалии) Large intestine (feces)	2010, 2019	L. gasseri, L. paracasei [18, 19]
	2010	L. ruminis [18]
	2010, 2019	L. reuteri, L. plantarum, L. salivarius, L. sakei [18, 19]
	2019	L. rhamnosus, L. fermentum, L. acidophilus, L. brevis, L. oris, L. delbrueckii, L. mucosae, L. vaginalis, L. crispatus, L. agilis, L. ohnsonii, L. antri [19]

 

Таким образом, наибольшее видовое разнообразие Lactobacillus spp., циркулирующих в ЖКТ, отмечается в слюне, ротовой полости и содержимом толстой кишки (20 и 19 видов соответственно). Слюна и слизистая ротовой полости характеризовались определением редких видов: L. alactosus, L. cellobiosus, L. buchneri, L. pentosus, L. xylosus, L. oris, L. leichmanii. Содержимое желудка и тонкой кишки отличалось более скудным видовым разнообразием и представлено L. gastricus, L. antri, L. kalixensis, L. ultenensis. Во всех исследованных локусах ЖКТ регистрировалось обнаружение L. gasseri, L. rhamnosus, L. fermentum, L. acidophilus.

Микробиота респираторного тракта (верхних и нижних дыхательных путей) имеет различия по качественному, количественному составу и зависит от многочисленных факторов: состояния иммунной системы, возраста, сопутствующих заболеваний, географического положения, употребления табака и его производных. Микробиота организма человека принимает активное участие в регуляции восприимчивости к респираторным инфекциям. Ранее считалось, что нижние дыхательные пути и лёгкие стерильны, однако благодаря идентификации методом полимеразной цепной реакции с помощью гена, кодирующего 16S рРНК, оказалось возможным доказать обратное. Подтверждено, что бактерии всё же присутствуют в тканях лёгких здоровых людей, но только в малых концентрациях по сравнению с отделами верхних дыхательных путей. Поскольку бактериальное сообщество здоровых тканей лёгких имеет состав, аналогичный составу ротовой полости, можно предположить, что происходит транслокация внутри микробного сообщества [20].

Слизистые верхних дыхательных путей служат входными воротами респираторного тракта [21, 22], одним из представителей колонизируемой микробиоты являются бактерии рода Lactobacillus [6]. Нормобиота слизистой носа и зева осуществляет комплекс физико-биохимических процессов, вырабатывая необходимые вещества, которые идут на поддержание благоприятной среды. Складывается положительный эффект, влияющий на защитную функцию, задачей которой является предотвращение контаминации и дальнейшей колонизации патогенными бактериями слизистых оболочек. От состава микробиоты, заложенной или приобретённой при рождении, зависит дальнейшее течение заболеваний дыхательной системы. ЛБ, колонизирующие верхние дыхательные пути новорождённого, отвечают за формирование иммунитета [20].

При рождении микробный пейзаж слизистой оболочки носа и носоглотки новорождённого представлен бактериями родов Lactobacillus, Staphylococcus, Streptococcus, Dolosigranulum, Moraxella, Haemophilus, Corynebacterium. С момента рождения и на протяжении жизни микробиота слизистых респираторного тракта подвержена периодической изменчивости под влиянием в первую очередь факторов внешней среды, включая возбудителей бактериальных и вирусных инфекций. Нарушение баланса факторов поддержки микробиома возникает и по причине индивидуальных особенностей организма. Несмотря на ряд защитных факторов, вырабатываемых бокаловидными клетками эпителия слизистой верхних дыхательных путей, отмечена адаптация ЛБ к колонизации носоглотки [21, 22]. Разнообразие ЛБ, выделенных со слизистых оболочек и содержимого респираторного тракта, представлено в табл. 2.

 

Таблица 2. Видовое разнообразие ЛБ, циркулирующих в различных локусах респираторного тракта

Table 2. Species diversity of bacteria of the genus Lactobacillus identified in different loci of the respiratory tract

Локализация Localization	Год публикации Year of publication	Вид Type
Нос, зев Nose, phrynx	2007, 2019	Lactobacillus spp. [23, 24]
	2010	L. gasseri, L. fermentum, L. plantarum, L. rhamnosus, L. casei/paracasei, L. salivarius, L. acidophilus [18]
	2020	L. delbrueckii, L. iners, L. casei, L. sakei, L. plantarum, L. rhamnosus [21]
Мокрота Sputum	2013	Lactobacillus spp. [25]
	2021	L. rhamnosus, L. delbrueckii, L. gasseri, L. coryneformis [26]
Биоптат лёгких Lung biopsy	2016	L. fermentum [27]
Плевральная полость Pleural cavity	2016	L. delbrueckii, L. gasseri [28]
	2017	L. gasseri [29]

 

Таким образом, данные литературы свидетельствуют о том, что все локусы респираторного тракта человека также заселены ЛБ. Слизистые оболочки верхних дыхательных путей отличаются большим видовым разнообразием ЛБ, указываются следующие виды: L. gasseri, L. fermentum, L. plantarum, L. rhamnosus, L. casei/paracasei, L. salivarius, L. acidophilus, L. delbrueckii, L. iners, L. sakei. Имеются единичные исследования биоптата лёгких и жидкости плевральной полости, в которых отмечается скудный состав ЛБ, представленный видами L. fermentum, L. delbrueckii, L. gasseri. Важно подчеркнуть, что эти три вида Lactobacillus регистрировались во всех локусах респираторного тракта.

Видовая характеристика состава ЛБ урогенитального тракта женщин также зависит от нескольких специфических факторов: фаз менструального цикла, гормонального фона, контрацепции, особенностей гигиены, расовой принадлежности. Микробиота влагалища представлена анаэробными и аэробными бактериями [30, 31]. Основное место в её структуре занимают ЛБ, на долю которых приходится 90–98% от общего состава микроорганизмов, содержащихся в слизистом отделяемом. Самыми распространёнными среди видового состава являются L. crispatus, L. iners, L. acidophilus, L. jensenii, L. gasseri, L. vaginalis, L. delbrueckii [13, 32–37].

Под действием гормона эстрогена совершается созревание клеток поверхностного эпителия слизистого слоя влагалища, содержащего гликоген. При постоянном слущивании и обновлении клеток происходит выход гликогена, обеспечивающего благоприятную среду для жизнедеятельности ЛБ [13, 35]. В процессе жизнедеятельности ЛБ вырабатывают молочную кислоту, перекись водорода и бактериоцины, обеспечивая колонизационную резистентность вагинальной слизистой, предотвращая размножение патогенных микроорганизмов и стимулируя местный иммунитет [35, 38]. Молочная кислота — это основа защиты влагалищной среды. Даже при её незначительном количестве кислотность во влагалище поддерживается на уровне рН 3,8–4,2 [39]. Соотношение L- и D-изомеров молочной кислоты на фоне бактериальных вагинитов может варьироваться [32]. Присутствие L- и D-изомеров в одинаковой концентрации характеризует наличие ЛБ, в то же время при изменении микробного пейзажа уровень L-изомеров повышается. Концентрация D-лактата во влагалищной среде служит маркером состояния и стабильности экосистемы. Нарушение качественного и количественного соотношения вагинальной микробиоты приводит к снижению численности ЛБ, вследствие чего развивается воспалительный процесс [36, 37, 40, 41].

Одним из очень важных свойств ЛБ является способность к выработке перекиси водорода. Исследование вагинальных ЛБ свидетельствует о том, что наиболее часто встречающиеся L. crispatus, L. jensenii и L. vaginalis относятся к перекись-продуцирующим видам, отсутствие которых во влагалищном содержимом связывают с увеличением частоты бактериального вагиноза [35]. Кроме того, обнаружение большого количества L. crispatus коррелирует с низким уровнем рН вагинального отделяемого [37]. Доминирование L. crispatus выступает значимым прогностическим параметром вагинального здоровья и индикатором нормоценоза. Преобладающее присутствие L. iners сигнализирует о нарушениях вагинального биоценоза. Значение L. jensenii и L. gasseri, а также других нередко встречающихся видов остаётся неясным [34].

Видовое разнообразие бактерий в норме и при патологии может варьировать. Так L. gasseri чаще обнаруживается в моче при инфекциях мочевыделительных путей и указывает на риск развития бактериального вагиноза, а также преждевременных родов. Обнаружение L. crispatus свидетельствует о доминирующей способности их протективных свойств, обеспечивающих поддержание нормобиоты влагалищной среды женщин и защищающих от инфекций, передающихся половым путём [42].

Среди более распространённых видов микробиоты влагалища указываются L. iners и L. gasseri. Описанному в 1999 г. виду бактерий L. iners, приписывается участие в восстановлении вагинальной микробиоты и активизации врождённого иммунитета, хотя вопрос о роли обоих видов в поддержании здоровья женщин остаётся спорным [30, 43]. При невынашивании беременности на раннем сроке по результатам анализа микробиоты влагалища установлено доминирование L. iners [34]. Преобладание L. iners, особенно при отсутствии L. crispatus, является неблагоприятным признаком, свидетельствующим о высоком риске развития дисбиоза влагалища [37]. Изучение генома L. iners показало, что в его аминокислотных последовательностях присутствуют чужеродные гены, не характерные для семейства Lactobacillaceae, благодаря которым этот вид может приспосабливаться к изменению окружающей среды и менять свой метаболизм, используя в качестве питания не гликоген, а другие вещества [35].

Нарушения нормоценоза влагалища приводят к различным гинекологическим заболеваниям: кольпиту, цервикальной интраэпителиальной неоплазии и раку шейки матки. Однако связь между вагинальной микробиотой и раком шейки матки до конца не выяснена. Нарушение баланса ЛБ приводит к избыточному росту анаэробных патогенов, продуцирующих метаболиты, которые увеличивают риск развития инфекции вируса папилломы человека (ВПЧ). X. Yang и соавт. высказали мнение, что снижение количества ЛБ в сочетании с онкогенной инфекцией ВПЧ приводит к развитию рака шейки матки [44].

Поскольку видовая идентификация ЛБ имеет значение для определения нарушений микробиоты влагалищного содержимого женщин, выбор питательных сред для их выделения и культивирования должен осуществляться с учётом ростовых характеристик. При этом возникает вопрос об информативности отдельных методик исследования их видового состава. Традиционно считается, что «золотым стандартом» для идентификации бактерий является культуральное исследование. Однако применительно к вагинальным ЛБ ещё в 1980 г. была отмечена невозможность идентификации вида внутри комплекса L. acidophilus по биохимическим признакам. Вместе с тем было установлено, что часто выявляемый вид L. iners не культивируется на селективных для ЛБ питательных средах (лактобакагар, агар Рогоза, MRS агар). Для выделения L. iners было предложено использовать кровяной агар. В настоящее время для определения видов ЛБ в клиническом материале широко используется метод количественной полимеразной цепной реакции с детекцией результатов в режиме реального времени. Наборы позволяют идентифицировать и определить количество 7 видов ЛБ: L. acidophilus, L. crispatus, L. iners, L. jensenii, L. gasseri, L. vaginalis, L. johnsonii [35, 37].

Микробиота урогенитального тракта мужчин, в частности эякулята, остаётся недостаточно изученной. Ранее эякулят здоровых мужчин считали в норме стерильной жидкостью, а обнаружение микроорганизмов при проведении бактериологического исследования ассоциировали с наличием патологии. Тем не менее недавние исследования демонстрируют наличие микробиоты в эякуляте, в том числе у пациентов без воспалительной патологии. Было показано, что микробиота эякулята представлена полимикробными сообществами представителей разных родов. По данным ряда авторов, ЛБ — одни из часто встречающихся микроорганизмов как у здоровых мужчин, так и у пациентов с уретритом или простатитом. ЛБ обнаруживаются в 9,0–73,3% случаев в микробиоте эякулята у мужчин с бесплодием. ЛБ выделялись у больных простатитом мужчин в меньшей степени, чем у пациентов без патологии. При ведении пациентов с репродуктивными нарушениями исследователями накоплен клинический опыт, демонстрирующий возможную взаимосвязь изменения уровня половых гормонов и основных показателей спермограммы с наличием ЛБ в эякуляте [45]. Одним из представителей микробиоты эякулята, выделяемых у здоровых мужчин в большом количестве, является L. iners. В литературе дискутируется вопрос о микробном сообществе эякулята, способствующем развитию патологии или являющимся нормой. Остаётся невыясненным вопрос о взаимовлиянии ассоциаций микробиоты урогенитального тракта и возможности приобретения патогенных свойств в течение жизнедеятельности [31, 39]. Известно, что ЛБ в сперме у здоровых мужчин позитивно влияют на подвижность и жизнеспособность сперматозоидов и оказывают положительное воздействие на влагалищную среду женщин [46].

На протяжении последних лет мочу считали стерильной жидкостью, обращая внимание главным образом на монокультуру бактерий, представленную узким кругом условно-патогенных бактерий. Идентифицированные с помощью культурального метода ЛБ считали нормой и при выдаче результата исследования игнорировались. Наличие в исследуемом материале разнообразного микробного сообщества говорило о загрязнении вегетирующей микробиотой при прохождении через мочеиспускательный канал.

Применение современных методов секвенирования генов микробиоты мочи позволяет идентифицировать всё видовое разнообразие, предположительно выполняющее защитную роль, при том что нарушение баланса микробиоценоза приводит к развитию инфекций [42].

Мочеполовая система мужчин и женщин анатомически устроена по-разному. Существует ряд схожих причин развития воспалительного процесса по восходящему пути: любое нарушение защитных механизмов, возрастные особенности, частая смена полового партнёра. У женщин, ко всему прочему, добавляются беременность, дисбаланс микробиоты влагалища, применение контрацептивов. Нарушения баланса микробиоты влагалища способствуют снижению защитных барьеров слизистой оболочки мочевого пузыря и влагалища, вследствие чего снижается концентрация молочной кислоты, поддерживающая кислотность мочи, что приводит к развитию воспалительного процесса. ЛБ обладают протективными свойствами, что даёт им преимущество в конкурентной борьбе с патогенными бактериями [42].

Микробиота мочи и влагалища здоровой женщины очень сходна при доминировании ЛБ [47], в то время как у здоровых мужчин моча по качественному составу бактерий напоминает кишечник и кожу с преобладанием бактерий Corynebacterium spp. [48]. ЛБ также описаны как представители мужской микробиоты, но в меньшей степени, чем у женщин. Остаётся спорным вопрос о происхождении микробного сообщества, в частности Lactobacillus spp., в системе мочевыводящих путей. Существуют две версии, рассматривающие источники попадания их в мочевыделительную систему и основанные на результатах исследования микробных популяций: по основной версии источником является влагалище, по другой — кишечник [49].

По наблюдениям авторов, развитие инфекции мочевыделительной системы происходит вследствие снижения количественного уровня популяций ЛБ и увеличения количества патогенов в моче. Например, L. gasseri чаще выделяются из мочевого пузыря женщин при воспалении [42]; L. mulieris, изолированные из катетеризованной мочи с рецидивирующей инфекцией мочевыделительной системы, выделяют биосурфактанты, при непосредственном участии которых происходит разрушение биоплёнки патогенов [50]. Установлена способность ЛБ к образованию агрегатов с E. coli, что расценивается как вариант симбиоза, в результате чего E. coli получают возможность выживать и размножаться [31]. Видовое разнообразие ЛБ, циркулирующих в локусах урогенитального тракта, представлено в табл. 3. ЛБ, колонизирующие урогенитальный тракт, представлены в основном видами L. iners, L. crispatus, L. gasseri и L. jensenii. Из редких представителей выделяются L. catenaforme, L. mulieris и L. coleohominis.

 

Таблица 3. Видовое разнообразие ЛБ, циркулирующих в различных локусах урогенитального тракта

Table 3. Species diversity of bacteria of the genus Lactobacillus identified in different loci of the urogenital tract

Локализация Localization	Год публикации Year of publication	Вид Type
Вагинальное содержимое Vaginal microbiota	2018	L. crispatus, L. iners [33, 37, 43]
		L. gasseri, L. jensenii [37, 43]
		L. acidophilus, L. brevis, L. casei, L. catenaforme, L. delbrueckii, L. fermentum, L. coleohominis [33]
		L. johnsonii, L. vaginalis [37]
	2019, 2020	Lactobacillus spp. [39, 41]
	2021	L. iners, L. vaginalis, L. johnsonii, L. acidophilus [52]
		L.paracasei, L. jensenii [36]
		L. gasseri, L. crispatus [36, 52]
Эякулят | Ejaculate	2019, 2020	Lactobacillus spp. [40, 46]
Моча | Urine	2020	Lactobacillus spp. [47, 51], L. mulieris [50]

 

Грудное молоко — это живая субстанция, жизненно необходимая младенцам в течение 1-го года жизни, которая является посредником для передачи потенциальных консорциумов пробиотических бактерий, включая Lactobacillus. В его составе содержатся важные питательные вещества: вода (87%), жиры (3,8%), белки (1,0%) и лактоза (7%) [53], а также биологически активные компоненты, выполняющие защитные и регуляторные функции [54]: гормоны, иммунные клетки, микроРНК, стволовые клетки [55], вирусы, бактерии и грибы. Наряду с микро- и макроэлементами в грудном молоке обнаруживаются разнообразные микроорганизмы, численность которых насчитывает до 600 видов, в 1 мл молока их количество достигает 10³‒10⁴ КОЕ/мл [56]. Видовой состав бактерий зависит от метода идентификации. Так, использование только культурально-биохимического метода исследования, нацеленного на выделение потенциального патогена, выявляет скудный качественный состав — Staphylococcus spp. и представителей Enterobacteriaceae. ЛБ выделялись только при дополнительном введении в исследование питательных сред для культивирования бактерий в анаэробных условиях [53]. В эпоху использования анализов ампликона 16S pPНК и полногеномного секвенирования ДНК испытуемого образца здоровых женщин микробный пейзаж расширился, большую часть среди выделенных бактерий заняли Lactobacillus, Leuconostoc, Streptococcus, Enterococcus, Lactococcus, Weissella, Bifidobacterium, Clostridium, Bacteroides, Faecalibacterium, Ruminococcus, Staphylococcus, Pseudomonas, Corynebacterium, Acinetobacter, Rothia, Cutibacterium, Veillonella [53, 56]. Благодаря взаимодействию между бактериями, продуцирующими лактозу, и бактериями, которые её утилизируют, создаются оптимальные условия для поддержания гомеостаза внутренней системы. Количество изолятов Lactobacillus spp., содержащихся в 1 мл грудного молока, составляет 10¹‒10⁷ КОЕ/мл [57].

Происхождение бактерий Lactobacillus spp. в грудном молоке остаётся предметом обсуждения. На данный момент существуют две теории о предполагаемой миграции ЛБ: 1) экзогенный путь (транслокация снаружи); 2) эндогенный (энтеромаммарный путь) [53, 55, 57]. Экзогенный путь подразумевает транслокацию бактерий через кожу соска, а именно млечные поры. Во время сосания и глотания ребёнком грудного молока происходит обмен микробиотой ротовой полости ребёнка, которую он первоначально получил из материнского репродуктивного тракта с микроорганизмами кожи матери. Установлено, что микробиота влагалища матери оказывает небольшое влияние на микробный состав материнского молока и детского кала, тогда как обнаружена корреляция между микробиомом молока и кала младенца [57].

Эндогенный путь предполагает транспорт бактерий из кишечника матери с непосредственным участием клеток иммунной системы DCS и CD18, включая макрофаги, которые при помощи фагоцитоза переносят до лимфатических узлов с последующей миграцией к альвеолярному эпителию молочных желёз и на слизистые органов урогенитального, дыхательного трактов [57]. Считается, что материнский кишечник является основным источником микробиоты кишечника младенца на стадии лактации. Перенос бактерий по эндогенному пути подтверждается сравнительным анализом микробиоты кала младенцев и грудного молока матерей. Выявлены 12 основных родов в объёме 70–88% общего числа бактерий, среди которых отмечены и ЛБ [53]. Подтверждение или опровержение каждой из теорий требует проведения дополнительных исследований. Важно определить механизмы передачи и присутствие в грудном молоке ЛБ и их влияние на микробиом в целом.

Согласно гипотезе Developmental Origins of Health and Disease (концепция «первопричин здоровья и болезней на ранних периодах развития»), которая первоначально была названа гипотезой Barker (1994), первичная микробиота кишечника младенца, приобретаемая при контакте с матерью и окружающей средой во время и после рождения, может влиять на его последующее здоровье — в первую очередь, на развитие таких заболеваний, как аллергия, сердечно-сосудистые заболевания, ожирение, диабет и неврологические расстройства в более позднем возрасте [58]. Результаты исследований видового разнообразия ЛБ, идентифицированных в грудном молоке, описанные в литературе, представлены в табл. 4.

 

Таблица 4. Видовое разнообразие ЛБ, циркулирующих в грудном молоке

Table 4. Species diversity of the genus Lactobacillus identified in breast milk

Локализация Localization	Год публикации Year of publication	Вид Type
Грудное молоко Breast milk	2011, 2012, 2014	L. casei, L. salivarius, L. plantarum, L. fermentum, L. rhamnosus, L. gasseri [59, 60]
	2015	Lactobacillus spp. [54]
	2017	L. salivarius, L. gasseri, L. plantarum, L. fermentum, L. rhamnosus, L. reuteri, L. acidophilus [55]
	2018	L. reuteri [61]
	2019	L. gasseri, L. casei, L. salivarius, L. plantarum, L. rhamnosus, L. fermentum [62]
	2020	L. gasseri, L. rhamnosus, L. plantarum, L. fermentum [57]

 

Таким образом, поступающие с молоком матери микробные и иммунные факторы стимулируют иммунитет ребёнка, подвергая его постоянной антигенной нагрузке и защищая организм в целом от патогенных бактерий [12]. Учитывая, что идентифицировать ЛБ в грудном молоке начали сравнительно недавно, исследователи отмечают 9 разновидностей ЛБ, которые обнаруживаются также в урогенитальном, желудочно-кишечном трактах и других локусах организма.

Наряду с положительным влиянием на здоровье человека ЛБ способны выступать в роли патогена у людей с вторичными иммунодефицитами, ослабленным иммунитетом и быть причиной кариеса зубов, ревматических сосудистых заболеваний, абсцессов, бактериемии, эндокардита, лёгочных инфекций и неонатального менингита, сепсиса и пневмонии [2, 6, 26]. Среди ЛБ зарегистрированы возбудители: L. casei spp. rhamnosus, L. plantarum, L. brevis, L. lactis, L. fermentum, L. acidophilus, L. salivarius. Негативное воздействие выявлено у детей с синдромом гиперлакцидемии при обнаружении в кишечнике L. fermentum и L. buchneri. Некоторые штаммы L. buchneri способны синтезировать гистамин, который может служить причиной пищевого токсикоза [6]. Развитие пищевой аллергии на гистамин объясняет такой фактор риска, как генетическая предрасположенность к хроническим заболеваниям ЖКТ. Слизистая ЖКТ, подверженная гиперпроницаемости макромолекул, усугубляет нарушение количественного и качественного соотношения микробиоты кишечника.

Среди ЛБ с нормальной ферментативной активностью и обладающих факторами патогенности регистрируются штаммы — носители генов антибиотикорезистентности и способные к передаче генной информации путём конъюгации. У пациентов с внебольничной пневмонией фиксируются случаи обнаружения в биоматериале штаммов L. delbrueckii, L. gasseri, L. coryneformis [26]. Описан случай аспирационной пневмонии у иммунодефицитной больной, связанный с выявлением устойчивого к антимикробным препаратам штамма L. paracasei. У пациента с плевропневмонией были идентифицированы L. coryniformis [63].

Высказывается предположение, что Lactobacillus spp. за счёт содержания в клеточной стенке высокого уровня пептидогликана и тейхоевых кислот обладают значительной адсорбционной способностью, позволяющей им связывать на своей поверхности вещества, которые провоцируют развитие рака мочевыводящих путей (тяжёлые металлы, кадмий, пестициды) [51].

Результаты исследования ЛБ свидетельствуют о природной резистентности их к аминогликозидам, ципрофлоксацину, ванкомицину и цефалоспоринам. Проведённые молекулярно-генетические исследования плазмидной и хромосомной ДНК выявили потенциально мобильные гены устойчивости к тетрациклину и эритромицину [11]. По данным других авторов, ЛБ проявляют чувствительность к пенициллину, ампициллину, канамицину, эритромицину, рифампицину и левомицетину, но устойчивы к полимиксину, гентамицину, неомицину и мономицину, тетрациклину, налидиксовой кислоте, ко-тримоксазолу, сульфаниламидным препаратам. В отличие от других видов, L. acidophilus обладает чувствительностью к ванкомицину и ристомицину. Высказывается мнение, что они обладают плазмидной ДНК с малыми молекулярными массами (менее 5 МД), которые не способны к самостоятельному переносу генов резистентности [6]. Учитывая указанные факты, важно отметить перспективы изучения свойств ЛБ с учётом видовой характеристики на молекулярно-генетическом уровне, тем более штаммов, предложенных для пробиотических препаратов. Положительный потенциал влияния ЛБ на обменные и регуляторные процессы макроорганизма, известный в настоящее время, намного превышает их опосредованное негативное влияние.

Выводы

Участие ЛБ в жизнедеятельности организма многообразно. Они оказывают существенное влияние на процессы обмена веществ, участвуют в синтезе витаминов группы В, С, К, никотиновой и фолиевой кислот, биотина, вырабатывают аминокислоты, молочную, уксусную и другие органические кислоты, антибиотико- и гормоноподобные вещества, перекись водорода, некоторые виды продуцируют эндогенный лизоцим.

Биотопы организма человека, отличающиеся относительно сходными факторами среды, могут являться местом персистенции 15–20 видов ЛБ. Среди всей совокупности видового разнообразия бактерий одного биотопа абсолютное количество их колеблется в широком диапазоне и, безусловно, зависит от анатомических особенностей слизистых оболочек и функциональных свойств.

Сравнительная характеристика видового многообразия ЛБ, персистирующих на слизистых ЖКТ, респираторного и урогенитального трактов, свидетельствует об их доминировании в биотопах ЖКТ, причём верхних и нижних отделов. Локусы респираторного тракта отличаются скудным количеством видов.

Нарушение видового состава ЛБ на слизистых различных биотопов организма и изменение их количества приводит к увеличению содержания патогенов, способствующих развитию воспалительных процессов. Поэтому бактериологическое исследование образцов биоматериала на выявление ЛБ помогает не только определить нарушение микробиоценоза различных экониш, но и предотвратить развитие бактериальных инфекций.

Негативные воздействия ЛБ на организм человека, описанные в немногочисленных научных публикациях, чаще всего имеют отношение к иммунокомпрометированным пациентам. Вместе с тем выделение каких-либо видов ЛБ при различных патологических процессах не доказывает их этиологической значимости в возникновении заболевания.

Источник финансирования. Исследование выполнено при поддержке бюджетного финансирования в рамках НИР № АААА-А20-1200109990062-4.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Участие авторов. Все авторы внесли существенный вклад в проведение поисково-аналитической работы и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию до публикации.

Funding source. The study was supported by budget financing within the framework of research work No. АААА-А20-1200109990062-4.

Conflict of interest. The authors declare the absence of obvious and potential conflicts of interest related to the publication of this article.

Author contribution. Аll authors made a substantial contribution to the conception of the work, acquisition, analysis, interpretation of data for the work, drafting and revising the work, final approval of the version to be published.

¹ Отраслевой стандарт «Протокол ведения больных. Дисбактериоз кишечника». М.; 2004. 127 с.

About the authors

Victoriya V. Tashlanova

Tyumen Region Infection Pathology Research Institute

Email: info@tniikip.rospotrebnadzor.ru
ORCID iD: 0000-0003-1002-413X

Biologist, Bacteriological Laboratory

Россия, Tyumen

Lyubov V. Kataeva

Tyumen Region Infection Pathology Research Institute

Author for correspondence.
Email: info@tniikip.rospotrebnadzor.ru
ORCID iD: 0000-0001-9966-8454

D. Sci. (Med.), Chief Researcher, Head, Bacteriological Laboratory

Россия, Tyumen

Tatyana F. Stepanova

Tyumen Region Infection Pathology Research Institute

Email: info@tniikip.rospotrebnadzor.ru
ORCID iD: 0000-0002-6289-6274

D. Sci. (Med.), Professor, Director

Россия, Tyumen

References

Supplementary files