Особенности состава микробиоты кишечника у пациентов с алкогольным циррозом печени


Цитировать

Полный текст

Аннотация

Резюме Цель исследования. Установление особенностей таксономического и функционального состава микробиоты кишечника у пациентов с циррозом печени (ЦП) алкогольной этиологии. Материалы и методы. С помощью метагеномного анализа исследован таксономический состав и функциональный потенциал микробиоты кишечника у 20 пациентов с ЦП алкогольной этиологии. Из образцов кала пациентов выделена тотальная ДНК, после чего проведено полногеномное секвенирование. В ходе анализа метагеномных данных получены результаты по относительной таксономической и функциональной представленности микробных видов в исследуемых образцах. Проведен сравнительный анализ с ранее опубликованными наборами метагеномных данных по когортам здорового населения Российской Федерации, а также Дании, Китая и США. Результаты. У большинства пациентов преобладающая часть кишечного сообщества представлена бактериальными видами, составляющими нормофлору кишечника человека. В то же время у ряда пациентов идентифицирован аномальный состав микробиоты кишечника, свидетельствующий о выраженном дисбактериозе. Дополнительно совокупный анализ данных позволил идентифицировать ряд видов со статистически значимо повышенной и пониженной относительной представленностью по сравнению с контрольными группами. Так, в микробиоте кишечника пациентов с ЦП алкогольной этиологии наблюдается повышенное содержание бактерий, характерных для ротовой полости. Анализ совокупного метаболического потенциала микробиоты таких пациентов продемонстрировал повышенную представленность генов ферментов, участвующих в метаболизме этанола (алкоголя). Заключение. Идентифицированные по отдельным бактериальным видам изменения состава микробиоты у пациентов с алкогольным ЦП могут быть связаны с сопутствующими заболеваниями желудочно-кишечного тракта, таких как хронический эрозивный гастрит, хронический панкреатит и язвенная болезнь желудка. Изменения, происходящие при алкогольном циррозе, способствуют проникновению и размножению в кишечнике человека микроорганизмов, характерных для ротовой полости. Это может быть потенциальным биомаркером для диагностики заболеваний печени. Бактериальные гены ферментов, участвующие в метаболизме этанола, обладают повышенной представленностью как в группе пациентов с алкогольным ЦП, так и у здоровых добровольцев из Российской Федерации.

Об авторах

Н В Шаликиани

«Московский клинический научно-практический центр» Департамента здравоохранения города Москвы

Москва, Россия

И Г Бакулин

«Московский клинический научно-практический центр» Департамента здравоохранения города Москвы

Москва, Россия

В Б Дубинкина

«Московский физико-технический институт»

Долгопрудный, Россия

Д С Ищенко

«Московский физико-технический институт», Долгопрудныйя; «НИИ физико-химической медицины» ФМБА России, Москва

Д Г Алексеев

«Московский физико-технический институт», Долгопрудныйя; «НИИ физико-химической медицины» ФМБА России, Москва

А В Тяхт

«Московский физико-технический институт», Долгопрудныйя; «НИИ физико-химической медицины» ФМБА России, Москва

А В Павленко

«Московский физико-технический институт», Долгопрудный; «НИИ физико-химической медицины» ФМБА России, Москва

Е Н Ильина

«НИИ физико-химической медицины» ФМБА России

Москва, Россия

Е С Кострюкова

«Московский физико-технический институт»

Долгопрудный, Россия

А Е Тараскина

«НИИ физико-химической медицины» ФМБА России

Москва, Россия

Л О Скородумова

«НИИ физико-химической медицины» ФМБА России

Москва, Россия

И В Маев

«Московский государственный медико-стоматологический университет им. А.И. Евдокимова» Минздрава России

Москва, Россия

В М Говорун

«Московский физико-технический институт», Долгопрудныйя; «НИИ физико-химической медицины» ФМБА России, Москва

Список литературы

  1. World Health Organization et al. Global status report on alcohol and health-2014. World Health Organization; 2014.
  2. Gramenzi A, Caputo F, Biselli M et al. Review article: alcoholic liver disease — pathophysiological aspects and risk factors. Alimentary Pharmacology and Therapeutics. 2006;24(8):1151-1161. doi: 10.1111/j.1365-2036.2006.03110.x.
  3. Atkinson K, Rao R. Role of protein tyrosine phosphorylation in acetaldehyde-induced disruption of epithelial tight junctions. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 2001;280:1280-1288.
  4. Bull-Otterson L, Feng W, Kirpich I et al. Metagenomic Analyses of Alcohol Induced Pathogenic Alterations in the Intestinal Microbiome and the Effect of Lactobacillus rhamnosus GG Treatment. PLoSONE. 2013;8(1):e53028. doi: 10.1371/journal.pone.0053028.
  5. Bajaj J, Heuman D, Hylemon P et al. Altered profile of human gut microbiome is associated with cirrhosis and its complications. Journal of Hepatology. 2014;60(5):940-947. doi: 10.1016/j.jhep.2013.12.019.
  6. Chen Y, Yang F, Lu H et al. Characterization of fecal microbial communities in patients with liver cirrhosis. Hepatology. 2011;54(2):562-572. doi: 10.1002/hep.24423.
  7. Mutlu E, Gillevet P, Rangwala H et al. Colonic microbiome is altered in alcoholism. AJP: Gastrointestinal and Liver Physiology. 2012;302(9):G966-G978. doi: 10.1152/ajpgi.00380.2011.
  8. Liu Q, Duan Z, Ha D, Bengmark S, Kurtovic J, Riordan S. Synbiotic modulation of gut flora: Effect on minimal hepatic encephalopathy in patients with cirrhosis. Hepatology. 2004;39(5):1441-1449. doi: 10.1002/hep.20194.
  9. Leclercq S, Matamoros S, Cani P et al. Intestinal permeability, gut-bacterial dysbiosis, and behavioral markers of alcohol-dependence severity. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2014;111(42):E4485-E4493. doi: 10.1073/pnas.1415174111.
  10. Qin N, Yang F, Li A et al. Alterations of the human gut microbiome in liver cirrhosis. Nature. 2014;513(7516):59-64. doi: 10.1038/nature13568.
  11. Miller TL, Wolin MJ. Fermentations by saccharolytic intestinal bacteria. The American Journal of Clinical Nutrition. 1979;32(1):164-172.
  12. Nosova T. Acetaldehyde production and metabolism by human indigenous and probiotic lactobacillus and bifidobacterium strains. Alcohol and Alcoholism. 2000;35(6):561-568. doi: 10.1093/alcalc/35.6.561.
  13. Tyakht A, Popenko A, Belenikin M, Altukhov I, Pavlenko A, Kostryukova E, Selezneva O, Larin A, Karpova I, Alexeev D. MALINA: a web service for visual analytics of human gut microbiota whole-genome metagenomic reads. Source Code Biol Med. 2012;7(1):13. doi: 10.1186/1751—0473-7-13.
  14. Tyakht A, Kostryukova E, Popenko A, Belenikin M, Pavlenko A, Larin A, Karpova I, Selezneva O, Semashko T, Ospanova E, Babenko V, Maev I, Cheremushkin S, Kucheryavyy Y, Shcherbakov P, Grinevich V, Efimov O, Sas E, Abdulkhakov R, Abdulkhakov S, Lyalyukova E, Livzan M, Vlassov V, Sagdeev R,Tsukanov V, Osipenko M, Kozlova I, Tkachev A, Sergienko V, Alexeev D, Govorun V. Human gut microbiota community structures in urban and rural populations in Russia. Nature Communications. 2013;4:2469. doi: 10.1038/ncomms3469.
  15. Qin J, Li R, Raes J et al. A human gut microbial gene catalogue established by metagenomic sequencing. Nature. 2010;464(7285): 59-65. doi: 10.1038/nature08821.
  16. Huttenhower C, Gevers D, Knight R et al. Structure, function and diversity of the healthy human microbiome. Nature. 2012;486(7402):207-214. doi: 10.1038/nature11234.
  17. Qin J, Li Y, Cai Z et al. A metagenome-wide association study of gut microbiota in type 2 diabetes. Nature. 2012;490(7418):55-60. doi: 10.1038/nature11450.
  18. Kanehisa M. The KEGG database. Silico simulation of biological processes. 2002;247:91-103.
  19. Segata N, Waldron L, Ballarini A, Narasimhan V, Jousson O, Huttenhower C. Metagenomic microbial community profiling using unique clade-specific marker genes. Nature Methods. 2012;9(8):811-814. doi: 10.1038/nmeth.2066.
  20. Langmead B, Trapnell C, Pop M, Salzberg S. Ultrafast and memory-efficient alignment of short DNA sequences to the human genome. Genome Biol. 2009;10(3):R25. doi: 10.1186/gb-2009-10-3-r25.
  21. Кострюкова Е.С., Карпова И.Ю., Ларин А.К., Попенко А.С., Тяхт А.В., Ильина Е.Н. Вариабельность относительного содержания геномной ДНК человека при метагеномном анализе микробиоты кишечника. Биомедицинская химия. 2014;60(6):695-701. doi: 10.18097/pbmc20146006695.
  22. Gevers D, Kugathasan S, Denson L et al. The Treatment-Naive Microbiome in New-Onset Crohn’s Disease. Cell Host & Microbe. 2014;15(3):382-392. doi: 10.1016/j.chom.2014.02.005.
  23. Taur Y, Xavier J, Lipuma L et al. Intestinal Domination and the Risk of Bacteremia in Patients Undergoing Allogeneic Hematopoietic Stem Cell Transplantation. Clinical Infectious Diseases. 2012;55(7):905-914. doi: 10.1093/cid/cis580.
  24. Ferrier L, Bérard F, Debrauwer L et al. Impairment of the Intestinal Barrier by Ethanol Involves Enteric Microflora and Mast Cell Activation in Rodents. The American Journal of Pathology. 2006;168(4):1148-1154. doi: 10.2353/ajpath.2006.050617.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© ООО "Консилиум Медикум", 2015

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.
 

Адрес издателя

  • 127055, г. Москва, Алабяна ул., 13, корп.1

Адрес редакции

  • 127055, г. Москва, Алабяна ул., 13, корп.1

По вопросам публикаций

  • editor@ter-arkhiv.ru

По вопросам рекламы

  • +7 (495) 098-03-59