Кишечная микробиота в педиатрии

Значение кишечной микрофлоры в патогенезе атопического дерматита 

Атопический дерматит (АД) — широко распространенный хронический воспалительный дерматоз, наблюдающийся у 15–30% детей и 2–10% взрослых. Это заболевание характеризуется разнообразием фенотипов с широкой вариабельностью клинических признаков [1–3].

На сегодняшний день дисфункция кожного барьера и измененные иммунные реакции представляются основными факторами в патогенезе АД [2–5]. В основе АД, по современным представлениям, лежит нарушение кожного барьера, обусловленное мутацией в гене FLG, кодирующем белок филаггрин. Филаггрин играет важную роль в поддержании эпидермального гомеостаза, удерживая воду и поддерживая барьерную функцию кожи. Мутация в гене FLG приводит к увеличению трансдермальной потери воды, а также повышению проницаемости кожи, что облегчает проникновение в нее из окружающей среды антигенов и различных микроорганизмов [6, 7].

В острой стадии заболевания антигены из внешней среды проникают через нарушенный кожный барьер и вызывают высвобождение кератиноцитами провоспалительных цитокинов, таких как интерлейкин 33 и интерлейкин 25. Последние, в свою очередь, активируют Т-лимфоциты 2 типа, что приводит к нарастанию воспалительной реакции в коже, которая еще более усиливается при вовлечении в процесс клеток Лангерганса. Ремоделирование тканей, наблюдаемое при хронической стадии АД, может быть вторичным по отношению к интерлейкин-17-опосредованному высвобождению цитокинов с профибротической активностью, таких как интерлейкин 11 и фактор роста опухоли бета (TGF-β) [8].

Кишечная микрофлора играет ключевую роль в формировании и функционировании иммунной системы, влияя на течение иммунопатологических процессов во всех органах и тканях.

Известно, что многочисленные бактерии, населяющие кишечник, в частности Bacteroides fragilis, Faecalibacterium prausnitzii и бактерии, принадлежащие к кластерам Clostridium IV и XI, через различные механизмы оказывают модулирующее влияние на иммунокомпетентные клетки, продуцирующие про- и противовоспалительные цитокины, в различных органах и тканях, включая кожу [9].

Продуцируемые кишечными бактериями короткоцепочечные жирные кислоты (КЖК), особенно бутират, подавляют иммунные реакции, снижая пролиферацию клеток, синтезирующих провоспалительные цитокины, их миграцию и адгезию. За счет торможения гистондеацетилазы и инактивации передачи сигналов NF-κB КЖК регулируют как активацию, так и апоптоз иммунных клеток. С другой стороны, ингибирование гистондеацетилазы способствует пролиферации регуляторных клеток, участвующих в различных физиологических процессах в коже, включая регуляцию роста волосяного фолликула, дифференцировку клеток и заживление ран [10–12]. Также показано, что кишечный микробиоценоз может определять физиологические и патологические процессы в коже, регулируя иммунный ответ через транслокацию кишечных бактерий и их метаболитов непосредственно в кожу [12, 13]. В случае повышения проницаемости кишечных барьеров находящиеся там бактерии, а также их метаболиты попадают в кровоток, достигают кожи и могут влиять на ее гомеостаз. В частности, ДНК кишечных бактерий были выделены из крови больных псориазом [13].

Кишечный микробиом, по-видимому, существенно влияет на микробиом кожи. КЖК, синтезируемые кишечной микрофлорой, в частности пропионат, ацетат и бутират, играют ключевую роль в определении микробиомного профиля кожи, влияя на механизмы иммунной защиты. Микроорганизмы рода Propionibacterium, например, способны в значительных количествах продуцировать КЖК, преимущественно ацетат и пропионат, которые, в свою очередь, проявляют выраженный антимикробный эффект в коже в отношении наиболее распространенных штаммов метициллин-резистентного Staphylococcus aureus. В то же время Staphylococcus epidermidis и Propionibacterium acnes, хорошо изученные кожные комменсальные микроорганизмы, в меньшей степени подвержены влиянию КЖК по сравнению с другими представителями кожной микрофлоры [14, 15].

В ряде исследований была продемонстрирована связь между нарушением состава кишечной микрофлоры (кишечным дисбиозом) и АД [16]. В частности, применение метагеномного анализа образцов стула у пациентов с АД продемонстрировало значительное снижение численности F. prausnitzii у этих больных по сравнению с контрольной группой. Параллельно наблюдалось снижение продукции КЖК кишечной микрофлорой у пациентов с АД. Авторы подчеркивают наличие связи между уменьшением численности F. prausnitzii, с одной стороны, и нарушением эпителиального барьера и вторично возникающим воспалением — с другой [17, 18]. Вместе с тем нарушение кишечного барьера на фоне дисбиоза способствует проникновению антигенов, микробов и их токсинов в кровоток и взаимодействию их с тканями-мишенями, включая кожу, где они запускают или усиливают иммунные реакции, приводящие к дальнейшему повреждению тканей [16, 18–20].

Влияние пробиотиков на течение атопического процесса

Положительное влияние кишечных бактерий на состояние кожи показано в ряде исследований с использованием экспериментальных моделей.

В исследовании T. Levkovich et al. (2013) у мышей, получавших c питанием добавку Lactobacillus reuteri, наблюдалось увеличение толщины кожи, усиленный фолликулогенез и увеличенная продукция себоцитов, что проявлялось более густой, блестящей шерстью [21]. В другом исследовании на грызунах Y. Horii et al. (2014) показали, что добавки Lactobacillus brevis SBC8803 уменьшали у крыс кожный кровоток, возможно, через усиленное высвобождение серотонина из кишечных энтерохромаффинных клеток и последующую активацию парасимпатических влияний. Также было показано значительное снижение трансэпидермальной потери воды при введении в пищу лактобацилл [22]. Этот эффект был воспроизведен далее в клинических исследованиях на людях. После приема пероральной добавки L. brevis SBC8803 в течение 12 нед. значительно снизилась трансэпидермальная потеря воды и значительно увеличилась гидратация кожи [23].

В других исследованиях также было показано, что бактериальные пищевые добавки оказывают положительное влияние на барьерную функцию кожи человека. У добровольцев, которые принимали Lactobacillus paracasei NCC2461 в составе пищевой добавки в течение 2 мес., наблюдалось снижение трансэпидермальной потери воды, ассоциированное с увеличением циркуляции в крови TGF-β, цитокина, оказывающего благоприятное влияние на состояние барьерных функций [13, 24]. H. Baba et al. (2006) обнаружили, что добавление Lactobacillus helveticus к эпидермальным культурам кератиноцитов человека повышает экспрессию кератина 10 и инволюкрина, маркеров ранней и поздней дифференцировки клеток, что позволяет предположить способность L. helveticus стимулировать дифференцировку эпидермальных клеток. Кроме того, было показано дозозависимое увеличение синтеза профилаггрина — белка, участвующего в процессах окончательной дифференцировки кератиноцитов [25].

Показано, что кишечный микробиом поддерживает восстановление гомеостаза кожи после ультрафиолетового (УФ) облучения. Так, 10 дней перорального приема Lactobacillus johnsonii у безволосых мышей защищал их от вызванного ультрафиолетом эффекта контактной гиперчувствительности, связываемой с уменьшением числа эпидермальных клеток Лангерганса и увеличением уровня интерлейкина 10 [26]. В плацебо-контролируемом исследовании пищевая добавка L. johnsonii La1 защищала иммунный гомеостаз кожи у 54 здоровых добровольцев после воздействия УФ-излучения. Этот эффект был опосредован через нормализацию эпидермальной экспрессии CD1a-трансмембранного гликопротеина [27, 28].

Кишечная микрофлора способствует аллостазу кожи, оказывая влияние на дифференцировку Т-клеток в ответ на различные иммунные стимулы. Так, пероральное введение Lactobacillus casei снижает дифференцировку CD8C T-клеток в эффекторные клетки кожной гиперчувствительности и уменьшает их численность в коже при воздействии 2,4-динитрофторбензола. Эта бактерия также увеличивает число FoxP3 регуляторных T-клеток в коже, в результате чего снижается апоптоз-опосредованное воспаление и восстанавливается гомеостаз через иммуномодуляторные механизмы [29, 30].

Клетки Th17 широко представлены как в коже, так и в кишечнике, т. к. оба органа контактируют с внешней средой [31]. Эти клетки и их провоспалительные цитокины непосредственно участвуют в патогенезе ряда хронических воспалительных дерматозов, включая псориаз и болезнь Бехчета. Баланс между Th17 эффекторными клетками и регуляторными Т-клетками находится в значительной степени под влиянием кишечного микробиома [32].

Таким образом, имеющиеся данные указывают на тесную функциональную связь кишечной микрофлоры как с физиологическими, так и с патологическими процессами, протекающими в коже, что позволяет говорить о существовании функциональной оси «кишечник — кожа». Вклад в развитие АД может вносить как дисбаланс кишечного микробиоценоза, так и нарушение кожного барьера.

К настоящему времени проведено достаточно много исследований, которые в экспериментальных и клинических условиях показывают возможность применения пробиотиков в составе комплексной терапии АД.

В экспериментальном исследовании на мышах течение АД улучшалось при пероральном введении L. casei var. rhamnosus (LCR35), что сопровождалось увеличением кишечной популяции B. fragilis, лактобацилл, бифидобактерий и энтерококков при снижении Clostridium coccoides и восстановлении баланса Th1 и Th2 клеток [33].

Метаанализ, который включал 8 клинических исследований (741 новорожденный), продемонстрировал положительное влияние пробиотиков, содержащих лактобациллы, на снижение тяжести АД [34].

По данным другого метаанализа (568 детей в возрасте от 1 до 18 лет: 296 — получали пробиотики, 272 — контрольная группа), отмечено улучшение показателей SCORAD (Scoring of atopic dermatitis — шкала атопического дерматита) у детей от 1 года до 18 лет с АД, получавших пробиотики. При этом эффект в большей степени наблюдался при применении Lactobacillus fermentum, Lactobacillus sali­varius и смеси различных штаммов (Bifidobacterium bi­fidum, Lactobacillus acidophilus, L. casei и L. salivarius) [35]. Эти данные подтверждают результаты ранее опубликованных исследований [36].

Метаанализ рандомизированных контролируемых исследований, проведенный Y.S. Chang et al., выявил высокую эффективность в снижении тяжести АД и его профилактике при применении синбиотиков — комбинации пребиотиков и пробиотиков со смесью различных микробных штаммов у детей старше 1 года [37].

Рандомизированное двойное слепое плацебо-контролируемое исследование, в которое вошли 50 детей в возрасте от 4 до 17 лет, показало, что смесь пробиотиков (Bifidobacterium lactis CECT 8145, Bifidobacterium longum CECT 7347 и L. casei CECT 9104) была эффективной в снижении индекса SCORAD [38]. В нескольких рандомизированных клинических испытаниях, касающихся применения пробиотиков у взрослых больных с АД, сообщалось об их положительном эффекте.

A. Roessler et al. в двойном слепом плацебо-контролируемом рандомизированном исследовании с использованием комбинации пробиотиков (L. paracasei Lpc-37, L. acidophilus 74–2 и Bifidobacterium animalis subsp. lactis DGCC 420), продолжавшемся 8 нед., отметили, что значение SCORAD имело тенденцию к снижению, а после приема добавок в стуле пациентов с АД увеличилось количество L. paracasei и B. lactis [39].

Исследование, проведенное Y. Yoshida et al., в котором в течение 8 нед. у пациентов с АД использовалась Bifidobacterium breve, показало, что тяжесть атопического дерматита значительно уменьшилась, а доля B. breve в микрофлоре кишечника увеличилась в группе пациентов, получавших пробиотики [40].

L. Drago et al., используя пробиотик L. salivarius в течение 16 нед. у 38 пациентов с АД средней и тяжелой степени, обнаружили улучшение показателя SCORAD и значительное уменьшение уровня цитокинов Th1 (интерлейкин 12, интерферон-γ), а также значительное уменьшение количества стафилококков в стуле у пациентов, получавших пробиотик [41].

Пероральный прием пробиотика B. animalis subsp. lactis (LKM512) уменьшал выраженность зуда у взрослых пациентов с АД в проспективном плацебо-контролируемом исследовании. При этом было установлено, что противозудный эффект связан с увеличением продукции микрофлорой кишечника кинуреновой кислоты [42].

Кишечная микрофлора и кишечная моторика при атопическом дерматите

В проведенное нами исследование был включен 41 ребенок с тяжелым АД в возрасте 5–16 лет (средний возраст 10,95±0,51 года), 20 мальчиков и 21 девочка [42]. У всех детей оценивалась метаболическая активность кишечной микрофлоры c определением КЖК в стуле методом высокоэффективной газожидкостной хроматографии, а также исследовалась электрическая активность кишечника методом периферической электрогастроэнтерографии.

Выявленные в исследовании нарушения метаболической активности кишечной микрофлоры характеризовались повышением продукции микроорганизмами кишечника уксусной, пропионовой, масляной, валериановой кислот при достоверном повышении доли изокислот.

Полученные данные указывают на увеличение активности сахаролитической флоры, сопровождающееся нарастанием активности нехарактерных для нормального микробиоценоза кишечника протеолитических микроорганизмов при увеличении доли анаэробов.

Также была выявлена связь проявлений АД с изменениями метаболической активности кишечной микрофлоры, скорее всего опосредованной изменениями моторики ЖКТ. Так, показана достоверная положительная корреляционная связь средних значений индекса SCORAD с парциальным содержанием уксусной кислоты, положительная корреляционная связь продукции изокапроновой кислоты с площадью кожного процесса и выраженностью экскориаций, а также парциальным содержанием уксусной кислоты и выраженностью мокнутия.

Функциональные нарушения моторики толстой кишки могут быть причиной изменения состава кишечного микробиоценоза. Выявлена тесная отрицательная связь моторики толстой кишки с суммарной продукцией кишечной микрофлорой КЖК, в частности уксусной и масляной кислот. Другими словами, замедление моторной активности толстой кишки приводит к увеличению синтеза указанных КЖК. При этом снижение электрической активности толстой кишки коррелировало с усилением зуда, потерей сна и эритемой.

Таким образом, основной патологический процесс при АД, предположительно, через изменение состояния вегетативной нервной системы меняет моторику кишечника, что приводит к изменению кишечного микробиоценоза, а изменение внутрикишечного метаболизма и всасывание метаболитов на фоне повышенной проницаемости кишечного барьера поддерживают активность АД.

Новые возможности повышения эффективности лечения

С целью коррекции нарушений моторики органов пищеварения больные получали тримебутина малеат. Тримебутина малеат, действуя на энкефалинергическую систему кишечника, регулирует моторику на всем протяжении желудочно-кишечного тракта, усиливает моторику в случае ее снижения и ослабляет при повышении. Одна таблетка содержит100 мг или 200 мг тримебутина малеата. Препарат разрешен в РФ для применения у детей с 3 лет перорально. Взрослым и детям с 12 лет он назначается по 100–200 мг 3 р./сут, детям 3–5 лет — по 25 мг 3 р./сут, детям 5–12 лет — по 50 мг 3 р./сут.

На фоне проводимого в нашем исследовании комплексного лечения положительная динамика индекса SCORAD указывала на улучшение состояния кожи, более выраженное в основной группе с применением тримебутина малеата (16 детей) по сравнению с контрольной (24 ребенка). На фоне проводимого лечения в контрольной группе достоверной динамики показателей КЖК не было, в основной же группе отмечались положительные изменения, выразившиеся в достоверном снижении суммарной продукции кислот и отношения парциальной доли уксусной кислоты к сумме всех КЖК. Кроме того, по сравнению с контрольной группой достоверно ниже были показатели общего содержания КЖК в стуле, а также содержания уксусной и масляной кислот. Однако нормализация наблюдалась не в полной мере, а содержание изокислот оставалось повышенными даже в конце исследования, что указывает на необходимость продолжения терапии, возможно, с включением пре- или пробиотиков. Результаты исследования указывают на эффективность применения тримебутина для коррекции моторики, но для коррекции состояния микробиоценоза требуются дополнительные терапевтические средства [42].

В качестве такого пробиотического средства может выступить Максилак® Бэби, выпускаемый в форме лиофилизата в гранулах, специально для детей с первых дней жизни. Он содержит 9 специально подобранных штаммов полезных бактерий, включая Lactobacillus rhamnosus GG и B. longum BG-7 в концентрации 1 млрд КОЕ, а также пребиотический компонент — фруктоолигосахариды. Гранулы Максилак® Бэби защищены специальной запатентованной технологией — двумя оболочками: белковой и из коллоидных полисахаридов. Белковая оболочка позволяет без потери качественного и количественного состава пройти три естественных барьера: кислую среду желудка, соли желчных кислот, пищеварительные ферменты. Оболочка из коллоидных полисахаридов защищает содержимое от воздействия влаги и высоких температур. Максилак® Бэби не содержит лактозы и казеина, что особенно важно для детей с АД, имеющих сенсибилизацию к белкам коровьего молока.

В работе Т.Г. Маланичевой и соавт. под наблюдением находились 65 детей с АД в возрасте от 4 мес. до 2 лет, 35 из которых получали в составе комплексной терапии синбиотик Максилак® Бэби по 1 пакетику-саше в сутки в течение 20 дней (в группе сравнения 30 детей получали только базисную терапию основного заболевания). На фоне проводимого лечения у детей основной группы общий терапевтический эффект составил 91,4±5,1%, в то время как в группе сравнения — 80,0±4,3% (р<0,05), с сокращением длительности периода обострения в 1,5 раза (с 13,8±1,4 до 9,1±2,3 дня, р<0,05). Высокий индивидуальный терапевтический эффект в основной группе наблюдался в 2 раза чаще, а низкий — в 2,3 раза реже, чем в группе сравнения. При этом в основной группе индекс SCORAD на фоне лечения снизился в 5 раз — с 29,0±4,8 до 5,6±1,8 балла, а в группе сравнения — в 3 раза, с 29,3±4,7 до 9,8±1,9 балла (р<0,05). Эффект также характеризовался значительным увеличением продолжительности ремиссии. Авторы сделали вывод, что полученные результаты открывают новые возможности применения пробиотических средств, в частности синбиотика Максилак® Бэби, у детей с АД [43].

Заключение

Таким образом, при АД наблюдаются существенные изменения состава и метаболической активности кишечной микрофлоры, которые коррелируют с характером основного заболевания и в значительной степени связаны с особенностями моторики кишечника. Применение в составе комплексной терапии прокинетиков и пробиотиков повышает эффективность лечения АД. Тем не менее многие вопросы взаимосвязи кишечного микробиоценоза с физиологическими и патологическими процессами в коже, включая таковые при АД, остаются не в полной мере изученными и требуют дальнейших исследований, которые в конечном итоге откроют новые пути повышения эффективности терапии.