Changes of intestinal microbiota in patients with HIV

Full Text

«Кишечные» симптомы типичны для всех стадий ВИЧ-инфекции (термин «ВИЧ-энтеропатия» вошёл в обиход фактически с самого начала эпидемии). Традиционно они включают признаки, типичные для хронических воспалительных заболеваний кишечника: диарею, синдром мальабсорбции, дефицит витаминов и микроэлементов [4]. При ВИЧ-энтеропатии описан ряд морфологических изменений: инфильтрация слизистой оболочки, атрофия ворсинок, гиперплазия крипт [4, 10]. Примечательно, что вышеуказанные изменения (как клинические, так и морфологические) выявляют у ВИЧ-инфицированных даже при отсутствии классических и оппортунистических кишечных патогенов [4]. В свете современных представлений патогенеза болезни в качестве важнейшего фактора, ответственного за прогрессирование ВИЧ-инфекции, рассматривают феномен повышенной активности иммунной системы c развитием синдрома системного воспалительного ответа. В связи с этим достаточно активно обсуждают роль в данном процессе микробных компонентов, попадающих в системный кровоток из просвета кишечника [3]. В исследованиях, проведённых нами ранее, было продемонстрировано повышение концентрации эндотоксина грамотрицательных бактерий, считающегося маркёром микробной транслокации, у больных ВИЧ-инфекцией независимо от стадии иммуносупрессии и наличия оппортунистических заболеваний [1]. Определённую роль в развитии микробной транслокации, эндотоксинемии, хронического воспаления и дисрегуляции иммунной системы могут играть изменения микробиоценоза кишечника (МБК). Целью исследования была оценка нарушений МБК у больных ВИЧ-инфекцией. В описательное поперечное исследование были включены 317 взрослых пациентов на разных стадиях ВИЧ-инфекции: 13 (4,1%) больных - на стадиях острой инфекции (IIА-В), 217 (68,5%) - на III стадии, 87 (27,4%) - на стадиях IVА-Б (по классификации Покровского В.И., 2001). Мужчин было 200 (63%), женщин 117 (37%), средний возраст пациентов (M±SD) составил 31,2±11,1 года. У большинства пациентов (284 человека, 89,6%) содержание клеток CD4+ на момент обследования превышало 200 в 1 мкл крови. Среднее количество CD4+ (M±SD) составило 502,8±347,8 клеток/мкл, средний показатель вирусной нагрузки (M±SD, log10) - 3,24±1,8. Клинические проявления оппортунистических инфекций на момент обследования отмечены у 88 (27,8%) пациентов, в том числе орофарингеальный и/или урогенитальный кандидоз - у 24,9%, лёгочный туберкулёз - у 3,2%, волосистая лейкоплакия языка - у 0,6% больных. Из сопутствующих заболеваний превалировал хронический вирусный гепатит С (диагностирован у 51% обследованных). Микробиологическое исследование проводили в плановом порядке. Критерием включения в исследуемую группу было отсутствие у пациента острых заболеваний в течение месяца, предшествовавшего обследованию. Комбинированную антиретровирусную терапию получали 139 (43,8%) больных. В течение месяца, предшествовавшего обследованию, пациенты не принимали антибиотики, за исключением больных туберкулёзом, получавших комбинированную антимикробную терапию, включавшую изониазид, этамбутол, рифампицин и пиразинамид. У 182 (57,4%) больных нарушения стула отсутствовали, 125 (39,4%) пациентов при активном опросе отмечали неустойчивый характер стула с частотой 1-4 раза в день, 10 (3,2%) пациентов - запоры. Амбулаторно проведено микробиологическое исследование образцов кала путём посева на питательные среды фирмы «Becton Dickinson» (BBL, США). В качестве нормативов взяты данные по составу микрофлоры толстой кишки здоровых людей, представленные в отраслевом стандарте «Протокол ведения больных. Дисбактериоз кишечника» (ОСТ 91500.11.0004-2003). Статистическая обработка полученных данных выполнена с использованием программы «Portable Statistica 8». Нормальность распределения количественного признака в вариационном ряду оценивали с помощью критерия Шапиро-Уилка. При сравнении двух групп использовали t-критерий Стьюдента. Проведённое исследование позволило выявить высокую распространённость нарушений МБК у больных ВИЧ-инфекцией независимо от стадии заболевания (табл. 1). В целом нарушения МБК выявлены у 94% пациентов. У подавляющего большинства обследованных выявлено снижение количественного содержания представителей облигатной кишечной микрофлоры, преимущественно анаэробов - бифидобактерий. Эти изменения были максимально выражены у больных на IV стадии ВИЧ-инфекции, хотя различия не имеют статистической значимости. Более чем у половины пациентов был зарегистрирован избыточный рост УПМ, лидирующую позицию среди которых занимали S. аureus и грибы рода Candida. Интересно, что прогрессирование заболевания до IV клинической стадии не ассоциировалось с увеличением частоты избыточной колонизации кишечника УПМ. Более того, у больных на II (острой) стадии заболевания отмечена высокая частота избыточного роста УПМ, в том числе гемолизирующей E. сoli и грибов рода Candida (p <0,1). Примечательно, что наличие у больных оппортунистических инфекций практически не повлияло на характеристику микробного пейзажа кишечника (статистическая значимость различий между группами с оппортунистическими инфекциями и без них p >0,1 для всех сравниваемых показателей). Анализ данных после стратификации исследуемой группы по содержанию CD4-клеток показал тенденцию к большей выраженности изменений МБК у больных с количеством CD4-клеток ниже 200 в 1 мкл, то есть уровня, маркирующего переход к выраженной иммуносупрессии (табл. 2). В этой группе больных статистически значимо чаще отмечался избыточный рост УПМ, в том числе грибов рода Candida (p <0,05). Частота нарушений МБК 1-й, 2-й и 3-й степени не зависела от клинической стадии заболевания (p >0,1, табл. 3). Обращает на себя внимание тенденция к усугублению нарушений МБК на фоне нарастания иммуносупрессии. При этом у больных с содержанием CD4-клеток менее 200 в 1 мкл значимо реже относительно группы сравнения встречались нарушения МБК I степени и несколько возрастала доля более выраженных нарушений. Таким образом, показано, что у подавляющего большинства пациентов ВИЧ-инфекция ассоциируется с изменениями МБК. Выявленные изменения не зависят от клинической стадии заболевания и наличия оппортунистических инфекций, что подтверждает универсальность этого феномена для ВИЧ-инфекции. Пусковым моментом для развития нарушений МБК может быть непосредственное воздействие ВИЧ на стенку кишечника и ассоциированную с кишечником лимфоидную ткань уже на стадии острой инфекции [9]. Более чем у 80% обследованных нами пациентов выявлено уменьшение количества менее агрессивных микроорганизмов - представителей индигенной микрофлоры. В то же время, представители нормобиоты кишечника необходимы для обеспечения метаболических процессов в кишечном эпителии, пролиферации и поддержания устойчивости его к агрессивным воздействиям [5]. Деконтаминация кишечника ассоциируется с удлинением и истончением ворсинок тонкой кишки, атрофией крипт, нарушением пролиферации эпителия [12], а также гипоплазией лимфоидной ткани, ассоциированной с кишечником, и снижением количества CD4-лимфоцитов [6]. Представители индигенной микрофлоры, в частности лактобактерии, обладают иммуномодулирующей и противовоспалительной активностью, включая подавление синтеза провоспалительных цитокинов моноцитами, активированными липополисахаридами [8]. Помимо этого, представители нормальной микробиоты необходимы для дифференцировки CD4-клеток кишечника и активации регуляторных Т-клеток, сдерживающих избыточную активацию воспалительных реакций в организме [5, 7]. Большая выраженность микробиологических нарушений, выявленная нами у больных с содержанием CD4 <200 в 1 мкл и характеризующаяся избыточным ростом УПМ, в том числе грибов рода Candida, является, на наш взгляд, закономерным следствием несостоятельности иммунной системы у данной категории больных. С другой стороны, нарушения МБК могут быть одним из факторов, играющих роль в повышении проницаемости стенки кишки, микробной транслокации, активации воспалительных реакций и прогрессировании ВИЧ-инфекции. В подтверждение этому - единичные сообщения о положительных результатах использования пробиотиков у ВИЧ-инфицированных. Так, добавление в рацион ВИЧ-инфицированных женщин молочнокислых продуктов, обогащённых Lactobacillus bulgaricus и Streptococcus thermophilus, сопровождалось cнижением выраженности диарейного и диспептического синдромов, а также стабилизацией количества СD4-клеток [2]. Наиболее впечатляющие результаты получены у детей: вскармливание в течение 2 мес смесью, обогащённой Bifidobacterium bifidum и Streptococcus thermophilus, ассоциировалось со значимым повышением среднегруппового количества CD4-клеток, тогда как у детей группы сравнения, получавших другие смеси, отмечено снижение уровня СD4-клеток в течение аналогичного периода наблюдения [11]. В связи с этим использование препаратов пробиотического действия может быть перспективным компонентом патогенетической терапии ВИЧ-инфекции, направленной на сдерживание синдрома системного воспалительного ответа и чрезмерной активации иммунной системы. ВЫВОДЫ 1. Нарушения микробиоценоза кишечника типичны для больных ВИЧ-инфекцией на всех стадиях заболевания независимо от наличия оппортунистических инфекций. 2. У большинства больных происходит снижение удельного веса представителей индигенной микрофлоры, преимущественно бифидобактерий, и увеличение доли микроорганизмов с бóльшим патогенным потенциалом. 3. Низкое содержание СD4-лимфоцитов ассоциировано с большей выраженностью вышеуказанных изменений. Таблица 1 Характеристика изменений состояния микробиоценоза кишечника (МБК) у пациентов на разных стадиях ВИЧ-инфекции Характеристика нарушений МБК Количество больных II стадия (n=13) III стадия (n=217) IV стадия (n=87) Все больные (n=317) Абс. P±Sp, % Абс. P±Sp, % Абс P±Sp, % Абс P±Sp, % Выявлены нарушения МБК 12 92,3±7,7 203 93,5±1,7 83 95,4±2,2 298 94±1,3 Снижение представителей облигатной кишечной микрофлоры, в том числе: 8 61,5±14,0 174 80,2±2,7 73 83,9±3,9 255 80,4±2,2 бифидобактерии <109 КОЕ/г 7 53,8±13,8 151 69,6±3,1 65 74,7±4,7 223 70,3±2,6 лактобактерии <107 КОЕ/г 2 15,4±10,4 52 24,0±2,9 23 26,4±4,7 78 24,6±2,4 E. сoli лактозопозитивные <107 КОЕ/г 4 30,8±13,3 72 33,2±3,2 30 34,5±5,1 106 33,4±7,01 Избыточный рост УПМ, в том числе: 10 76,9±12,2 124 57,1±3,35 47 54±5,3** 181 57,1±2,8 S. aureus 3 23±12,1 53 24,4±2,9 26 29,9±4,9 82 25,9±2,7 E. сoli гемолизирующие 4 30,8±13,3 30 13,8±2,3 7 8,0±2,9** 41 12,9±1,9 Кlebsiella spp. >103 КОЕ/г 2 15,4±10,4 42 19,4±2,7 9 10,3±3,3 53 16,7±2,1 Enterobacter spp. >103 КОЕ/г 1 7,7±7,7 10 4,6±1,4 6 6,9±2,7 17 5,4±1,3 Citrobacter freundi >103 КОЕ/г - - 13 6,0±0,68 6 6,9±2,7 19 6,0±1,3 Proteus spp. >103 КОЕ/г 1 7,7±7,7 4 1,8±0,9 2 2,3±1,6 7 2,2±0,8 Serratia spp. >103 КОЕ/г 1 7,7±7,7 6 2,8±1,1 - - 7 2,2±0,8 Другие УПМ* >103 КОЕ/г - - 3 1,4±0,8 1 1,1±1,1 4 1,3±0,6 Candida spp. >104 КОЕ/г 6 46,1±14,4 43 19,8±2,7 18 20,7±4,3** 67 21,1±2,3 E. сoli лактозонегативные >104 КОЕ/г - - 15 6,9±1,7 6 6,9±2,7 21 6,6±1,4 Примечание: УПМ - условно-патогенные микроорганизмы; *Burkholderia cepacia, Kluyvera ascorbata, Acinetobacter spp., Providencia alcalifaciens, Morganella morganii; **статистическая значимость разницы относительных показателей с показателями группы больных на II стадии заболевания p <0,1; Sp - стандартная ошибка доли. Таблица 2 Характеристика изменений состояния микробиоценоза кишечника (МБК) у ВИЧ-инфицированных в зависимости от содержания СD4-клеток Характеристика нарушений МБК Количество больных CD4 >200, n=284 CD4 <200, n=33 p1-2** Абс. P±Sp, % Абс. P±Sp, % Выявлены нарушения МБК 266 93,7±1,4 32 97,0±3 >0,1 Снижение облигатной кишечной микрофлоры, в том числе: 227 79,9±2,3 28 84,8±6,2 >0,1 бифидобактерии <109 КОЕ/г 198 69,7±2,7 25 75,8±7,5 >0,1 лактобактерии <107 КОЕ/г 67 23,6±2,5 11 33,3±8,2 >0,1 E. сoli лактозопозитивные <107 КОЕ/г 92 32,4±2,7 14 42,4±8,6 >0,1 Избыточный рост УПМ, в том числе: 157 55,3±2,9 24 72,7±7,7 <0,05 S. aureus 69 24,3±2,5 13 39,4±8,5 <0,1 E. сoli гемолизирующие 37 13,0±1,9 4 12,1±5,7 >0,1 Кlebsiella spp. >103 КОЕ/г 51 18,0±2,3 2 6,0±4,1 <0,05 Enterobacter spp. >103 КОЕ/г 15 5,3±1,3 2 6,0±4,1 >0,1 Citrobacter freundi >103 КОЕ/г 16 5,6±1,4 3 9,1±5 >0,1 Proteus spp. >103 КОЕ/г 5 1,8±0,8 2 6,0±4,1 >0,1 Serratia spp. >103 КОЕ/г 6 2,1±0,9 1 3,0±2,9 >0,1 Другие УПМ* >103 КОЕ/г 3 1,1±0,6 1 3,0±82,9 >0,1 Candida spp. >104 КОЕ/г 55 19,4±2,3 12 36,4±8,4 <0,05 E. сoli лактозонегативные >104 КОЕ/г 21 7,4±1,6 - - - Примечание: УПМ - условно-патогенные микроорганизмы; *Burkholderia cepacia, Kluyvera ascorbata, Acinetobacter spp., Providencia alcalifaciens, Morganella morganii; **p1-2 - статистическая значимость разницы относительных показателей в группах больных c содержанием СD4-клеток >200/мкл и <200/мкл; Sp - стандартная ошибка доли. Таблица 3 Степени нарушения микробиоценоза кишечника (МБК) у ВИЧ-инфицированных пациентов Степень нарушения МБК Количество больных Все больные, n=298 II стадия, n=12 III стадия, n=203 IV стадия, n=83 Без ОИ, n=213 С ОИ, n=85 CD4 > 200/мкл n=266 CD4 < 200/мкл n=32 р1 1-я 114 (38,2±2,8%) 5 (41,7±14,2%) 77 (37,9±3,4%) 32 (38,6±5,3%) 84 (39,4±3,4%)* 30 (35,3±5,2%) 107 (40,2±3%)* 7 (21,9±7,3%) 0,02 2-я 80 (26,8±2,6%) 3 (25±12,5%) 52 (25,6±3,1%) 25 (30,1±5%) 58 (27,2±3%) 22 (25,9±4,8%) 67 (25,2±2,7%) 13 (40,6±8,7%) 0,01 3-я 104 (35±2,8%) 4 (33,3±13,6%) 74 (36,5±3,4%) 26 (31,3±5,1%) 71 (33,3±3,2%) 33 (38,8±5,3%) 92 (34,6±2,9%)* 12 (37,5±8,6%) 0,5 Примечание: ОИ - оппортунистические инфекции; p1 - статистическая значимость различий относительных показателей в группах с содержанием CD4-клеток >200/мкл и CD4 <200/мкл; *различия статистически значимы (p <0,05) при сравнении с группой со 2-й степенью нарушений МБК. Таблица 1 Характеристика изменений состояния микробиоценоза кишечника (МБК) у пациентов на разных стадиях ВИЧ-инфекции Характеристика нарушений МБК Количество больных II стадия (n=13) III стадия (n=217) IV стадия (n=87) Все больные (n=317) Абс. P±Sp, % Абс. P±Sp, % Абс P±Sp, % Абс P±Sp, % Выявлены нарушения МБК 12 92,3±7,7 203 93,5±1,7 83 95,4±2,2 298 94±1,3 Снижение представителей облигатной кишечной микрофлоры, в том числе: 8 61,5±14,0 174 80,2±2,7 73 83,9±3,9 255 80,4±2,2 бифидобактерии <109 КОЕ/г 7 53,8±13,8 151 69,6±3,1 65 74,7±4,7 223 70,3±2,6 лактобактерии <107 КОЕ/г 2 15,4±10,4 52 24,0±2,9 23 26,4±4,7 78 24,6±2,4 E. сoli лактозопозитивные <107 КОЕ/г 4 30,8±13,3 72 33,2±3,2 30 34,5±5,1 106 33,4±7,01 Избыточный рост УПМ, в том числе: 10 76,9±12,2 124 57,1±3,35 47 54±5,3** 181 57,1±2,8 S. aureus 3 23±12,1 53 24,4±2,9 26 29,9±4,9 82 25,9±2,7 E. сoli гемолизирующие 4 30,8±13,3 30 13,8±2,3 7 8,0±2,9** 41 12,9±1,9 Кlebsiella spp. >103 КОЕ/г 2 15,4±10,4 42 19,4±2,7 9 10,3±3,3 53 16,7±2,1 Enterobacter spp. >103 КОЕ/г 1 7,7±7,7 10 4,6±1,4 6 6,9±2,7 17 5,4±1,3 Citrobacter freundi >103 КОЕ/г - - 13 6,0±0,68 6 6,9±2,7 19 6,0±1,3 Proteus spp. >103 КОЕ/г 1 7,7±7,7 4 1,8±0,9 2 2,3±1,6 7 2,2±0,8 Serratia spp. >103 КОЕ/г 1 7,7±7,7 6 2,8±1,1 - - 7 2,2±0,8 Другие УПМ* >103 КОЕ/г - - 3 1,4±0,8 1 1,1±1,1 4 1,3±0,6 Candida spp. >104 КОЕ/г 6 46,1±14,4 43 19,8±2,7 18 20,7±4,3** 67 21,1±2,3 E. сoli лактозонегативные >104 КОЕ/г - - 15 6,9±1,7 6 6,9±2,7 21 6,6±1,4 Примечание: УПМ - условно-патогенные микроорганизмы; *Burkholderia cepacia, Kluyvera ascorbata, Acinetobacter spp., Providencia alcalifaciens, Morganella morganii; **статистическая значимость разницы относительных показателей с показателями группы больных на II стадии заболевания p <0,1; Sp - стандартная ошибка доли. Таблица 2 Характеристика изменений состояния микробиоценоза кишечника (МБК) у ВИЧ-инфицированных в зависимости от содержания СD4-клеток Характеристика нарушений МБК Количество больных CD4 >200, n=284 CD4 <200, n=33 p1-2** Абс. P±Sp, % Абс. P±Sp, % Выявлены нарушения МБК 266 93,7±1,4 32 97,0±3 >0,1 Снижение облигатной кишечной микрофлоры, в том числе: 227 79,9±2,3 28 84,8±6,2 >0,1 бифидобактерии <109 КОЕ/г 198 69,7±2,7 25 75,8±7,5 >0,1 лактобактерии <107 КОЕ/г 67 23,6±2,5 11 33,3±8,2 >0,1 E. сoli лактозопозитивные <107 КОЕ/г 92 32,4±2,7 14 42,4±8,6 >0,1 Избыточный рост УПМ, в том числе: 157 55,3±2,9 24 72,7±7,7 <0,05 S. aureus 69 24,3±2,5 13 39,4±8,5 <0,1 E. сoli гемолизирующие 37 13,0±1,9 4 12,1±5,7 >0,1 Кlebsiella spp. >103 КОЕ/г 51 18,0±2,3 2 6,0±4,1 <0,05 Enterobacter spp. >103 КОЕ/г 15 5,3±1,3 2 6,0±4,1 >0,1 Citrobacter freundi >103 КОЕ/г 16 5,6±1,4 3 9,1±5 >0,1 Proteus spp. >103 КОЕ/г 5 1,8±0,8 2 6,0±4,1 >0,1 Serratia spp. >103 КОЕ/г 6 2,1±0,9 1 3,0±2,9 >0,1 Другие УПМ* >103 КОЕ/г 3 1,1±0,6 1 3,0±82,9 >0,1 Candida spp. >104 КОЕ/г 55 19,4±2,3 12 36,4±8,4 <0,05 E. сoli лактозонегативные >104 КОЕ/г 21 7,4±1,6 - - - Примечание: УПМ - условно-патогенные микроорганизмы; *Burkholderia cepacia, Kluyvera ascorbata, Acinetobacter spp., Providencia alcalifaciens, Morganella morganii; **p1-2 - статистическая значимость разницы относительных показателей в группах больных c содержанием СD4-клеток >200/мкл и <200/мкл; Sp - стандартная ошибка доли. Таблица 3 Степени нарушения микробиоценоза кишечника (МБК) у ВИЧ-инфицированных пациентов Степень нарушения МБК Количество больных Все больные, n=298 II стадия, n=12 III стадия, n=203 IV стадия, n=83 Без ОИ, n=213 С ОИ, n=85 CD4 > 200/мкл n=266 CD4 < 200/мкл n=32 р1 1-я 114 (38,2±2,8%) 5 (41,7±14,2%) 77 (37,9±3,4%) 32 (38,6±5,3%) 84 (39,4±3,4%)* 30 (35,3±5,2%) 107 (40,2±3%)* 7 (21,9±7,3%) 0,02 2-я 80 (26,8±2,6%) 3 (25±12,5%) 52 (25,6±3,1%) 25 (30,1±5%) 58 (27,2±3%) 22 (25,9±4,8%) 67 (25,2±2,7%) 13 (40,6±8,7%) 0,01 3-я 104 (35±2,8%) 4 (33,3±13,6%) 74 (36,5±3,4%) 26 (31,3±5,1%) 71 (33,3±3,2%) 33 (38,8±5,3%) 92 (34,6±2,9%)* 12 (37,5±8,6%) 0,5 Примечание: ОИ - оппортунистические инфекции; p1 - статистическая значимость различий относительных показателей в группах с содержанием CD4-клеток >200/мкл и CD4 <200/мкл; *различия статистически значимы (p <0,05) при сравнении с группой со 2-й степенью нарушений МБК.

About the authors

G R Khasanova

Kazan State Medical University, Kazan, Russia; Republican Centre for AIDS and Infectious Diseases Treating and Prevention, Kazan, Russia

Email: gulshatra@mail.ru

V A Anokhin

Kazan State Medical University, Kazan, Russia

O I Bikkinina

Kazan State Medical University, Kazan, Russia; Republican Centre for AIDS and Infectious Diseases Treating and Prevention, Kazan, Russia

E N Shakhbazova

Republican Centre for AIDS and Infectious Diseases Treating and Prevention, Kazan, Russia

E Y Kotlyar

Republican Centre for AIDS and Infectious Diseases Treating and Prevention, Kazan, Russia

F I Nagimova

Republican Centre for AIDS and Infectious Diseases Treating and Prevention, Kazan, Russia

References

Supplementary files