Preview

Вестник урологии

Расширенный поиск

Существует ли взаимосвязь между микробиотой мочи, влагалища и кишечника при инфекции верхних мочевых путей?

https://doi.org/10.21886/2308-6424-2019-7-1-38-45

Полный текст:

Аннотация

Введение. Введение. Инфекции мочевых путей (ИМП) любой локализации крайне редко рассматриваются в контексте эндогенного генеза взаимосвязи микробиоты мочи больных ИМП с микробиотой близлежащих биотопов. В настоящее время предпринимаются попытки изучения микробных взаимосвязей органов мочевой системы с близлежащими биотопами для поиска принципиально новых решений в изучении этиологии и патогенеза заболеваний, хотя на сегодняшний день данный вопрос остаётся практически не изученным.

Цель исследования. Изучить корреляционные связи между различными таксонами микробиоты, выделенной из мочи, влагалища и кишечника у пациенток с инфекцией верхних мочевых путей.

Материалы и методы. Согласно критериям включения проведено бактериологическое исследование пузырной мочи, фекалий и отделяемого заднего свода влагалища 60 женщинам (18-65 лет) с острым обструктивным пиелонефритом. Забор, транспортировку и исследование материала осуществляли по стандартным методикам, но с некоторыми модификациями питательных сред. Статистические расчёты выполняли в R «R ver 3.2» («R Foundation for Statistical Computing», Вена, Австрия) с общепринятыми коэффициентами значимости.

Результаты. При проведении сравнительного корреляционного анализа между таксонами микробиоты в мочевых путях и влагалище обнаружены 26 значимых коэффициентов корреляции, в мочевых путях и кишечнике - 21. Значимые корреляционные связи между общими таксонами микроорганизмов были прямыми и большая их доля была зафиксирована для представителей факультативно-анаэробной микробиоты. Во влагалище и кишечнике выявлено 28 значимых коэффициентов корреляции в большинстве случаев между аэробными и анаэробными таксонами микроорганизмов.

Заключение. Полученные значимые коэффициенты корреляции между различными таксонами микробиоты в трёх изучаемых биотопах являются доказательством связи этих локусов. Однако необходимы дальнейшие исследования по филотипированию и генотипированию таксонов микробиоты мочевых путей, влагалища и кишечника пациенток с инфекцией мочевых путей.

Для цитирования:


Набока Ю.Л., Коган М.И., Гудима И.А., Митусова Е.В., Джалагония К.Т., Иванов С.Н. Существует ли взаимосвязь между микробиотой мочи, влагалища и кишечника при инфекции верхних мочевых путей? Вестник урологии. 2019;7(1):38-45. https://doi.org/10.21886/2308-6424-2019-7-1-38-45

For citation:


Naboka Y.L., Kogan M.I., Gudima I.A., Mitusova E.V., Dzhalagoniya K.T., Ivanov S.N. Is there a relationship between the urine, vagina, and gut microbiota in patients with an infection of the upper urinary tract? Urology Herald. 2019;7(1):38-45. (In Russ.) https://doi.org/10.21886/2308-6424-2019-7-1-38-45

Введение

Инфекции мочевых путей (ИМП) любой локализации крайне редко рассматри­ваются в контексте эндогенного генеза взаимосвязи микробиоты мочи больных ИМП с микробиотой макроорганизма в целом и близ­лежащих биотопов, в частности. Пути инфициро­вания органов мочевой системы (ОМС) логично и подробно представлены в монографии «Экология микроорганизмов» (2006) под ред. акаде­мика О.В. Бухарина [1]. Возможность транслока­ции микроорганизмов из желудочно-кишечного тракта лимфогенно и/или гематогенно в ОМС описана в ряде работ [2][3]. Причём «степень транслоцируемости бактерий градиентно убы­вает в ряду: «энтеробактерии - грампозитивная кокковая флора - прочие микроорганизмы» (цит. по В.А. Гриценко, 2006) [1].

В настоящее время отдельными исследова­тельскими группами предпринимаются попыт­ки изучения микробных взаимосвязей ОМС с иными биотопами. В частности, в исследовании Thomas-White K. et al. (2018) проведён сравни­тельный анализ генома бактерий, выделенных из мочевого пузыря женщин с геномом 67 ваги­нальных и 120 кишечных штаммов [4]. Авторами верифицированы общие геномы 23 видов бакте­рий, обнаруженных как в мочевом пузыре, так и во влагалище. В работе Owrangi B. et al. (2018) доказана возможность транслокации уропатогенных E. coli (UPEC) через эпителий кишечника в кровоток, а затем в ОМС [5].

Таким образом, на сегодняшний день данный вопрос недостаточно изучен, но его актуальность подчеркивается отсутствием снижения заболева­емости ИМП [6][7] и поиска принципиально но­вых решений при изучении этиологии и патоге­неза заболеваний.

Цель исследования изучить корреляционные связи между различными таксонами микробио­ты, выделенной из мочи, влагалища и кишечника у пациенток с инфекцией верхних мочевых путей.

Материалы и методы

Обследовано 60 женщин с инфекцией верх­них мочевых путей (острый обструктивный калькулезный пиелонефрит (ООП)) в возрасте от 18 до 65 лет (средний возраст 41,5±23,5 лет). Кри­терии включения: отсутствие конкрементов в мочевых путях в анамнезе, первое обращение в стационар по поводу камня мочеточника, отсут­ствие инфекций нижних мочевых путей и заболе­ваний, передающихся половым путём, согласие обследуемых на участие в исследовании.

В течение первых 3 часов от момента госпита­лизации для бактериологического исследования забирали пузырную мочу уретральным катете­ром в стерильный одноразовый контейнер Sterile Uricol «HiMedia». Забор фекалий, их бактериоло­гическое исследование, а также интерпретацию полученных результатов проводили в соответ­ствии с протоколом отраслевого стандарта [8]. Отделяемое заднего свода влагалища забирали стерильным тампоном с транспортной средой (Hiculture Transport Swabs w/Alternafiv Thioglycol- late Medium). Материал, полученный от больных ООП, транспортировали в лабораторию в тече­ние 30-60 минут.

За основу бактериологического исследова­ния мочи и отделяемого заднего свода влагали­ща были взяты методики В.В. Меньшикова (2009) [9], но с модификациями в плане использования питательных сред. Спектр применяемых пита­тельных сред был шире регламентированных, включая как культивирование факультативно­анаэробных бактерий (ФАБ) (MacConkey Agar, Hi-Crome Klebsiella Selecdve Agar Base, HiCrome Can­dida Differential Agar, HiCrome Enterococci Agar, HiCrome Aureus Agar Base, Blood Agar Base, Streptococcus Selection Agar), так и анаэробных таксо­нов микробиоты (Rogosa Agar Modified, Anaero­bic Agar, Shaedler Agar, Bacteroides Bile Esculinum

Agar, Shaedler Broth, Блаурокка). Соответственно применяли аэробные и анаэробные методики культивирования. Идентификацию бактерий, вы­деленных из мочи, фекалий и отделяемого за­днего свода влагалища проводили по общепри­нятым методикам.

Для статистической обработки полученных результатов использовали версию «R ver 3.2» («R Foundafi'on for Stafisfical Computing», Вена, Ав­стрия) с общепринятыми коэффициентами зна­чимости.

Результаты

На первом этапе исследования был проведён анализ результатов по признакам частот встреча­емости и количественных характеристик различ­ных таксонов микробиоты, верифицированной в трёх биотопах. На втором этапе проведён срав­нительный корреляционный анализ между так­сонами микроорганизмов, верифицированных в мочевых путях и влагалище, мочевых путях и кишечнике, а также во влагалище и кишечнике.

В биотопах мочевые пути и влагалище об­наружено 26 значимых коэффициентов корре­ляции: 4 - обратных и 22 - прямых от слабой до сильной тесноты связи. Необходимо отметить, что 15 (57,7%) из 26 коэффициентов корреляции регистрировали для таксономически общих ро­дов или видов (рис. 1). 11 (42,3%) значимых ко­эффициентов корреляции были зафиксированы для различных таксонов (табл. 1).

 

Рисунок 1. Значимые корреляции (p<0,05) между идентичными представителями микробиоты мочевых путей и влагалища

Figure 1. Significant correlations (p <0.05) between identical representatives of the urinary tract and vagina microbiota

 

 

Таблица 1. Значимые корреляции (p<0,05) между различными представителями микробиоты мочевых путей и влагалища

Table 1. Significant correlations (p <0.05) between different representatives of the urinary tract and vagina microbiota

Моча/Urine

r

Влагалище/ Vagina

КОС/Coagulase-negative Staphylococci

0,33

Lactobacillus spp.

E. coli типичные/E. coli typical

0,48

Bifidobacterium spp.

E. coli лактозонегативные/ E.coli lactose-negative

0,34

Propionibacterium spp.

 

0,39

Corynebacterium spp.

Proteus spp.

0,32

Bacteroides spp.

 

0,42

Fusobacterium spp.

Bacteroides spp.

-0,26

Lactobacillus spp.

0,31

Candida spp.

 

-0,27

КОС/ Coagulase-negative Staphylococci

E. coli гемолитические/E. coli hemolytic

-0,26

Corynebacterium spp.

 

-0,28

Bifidobacterium spp.

Интересным является следующее обстоятель­ство: значимые корреляционные связи между общими таксонами микроорганизмов, верифи­цированных в мочевых путях и влагалище, были прямыми. Причём из 15 коэффициентов корре­ляции большая доля (11) была зафиксирована для представителей факультативно-анаэробной микробиоты.

При анализе значимых коэффициентов кор­реляции между различными таксонами микро­биоты более разноплановые связи получены для Proteus spp. и гемолитических E. coli., выделен­ных из мочи больных с различными таксонами микробиоты влагалища (табл. 1). Несмотря на разноплановость полученных связей в большин­стве случаев микроорганизмы, выделенные из мочи больных ООП имели прямые или обратные значимые коэффициенты корреляции с Lactoba­cillus spp., Bifidobacterium spp. и Corynebacterium spp., верифицированных во влагалище этих же пациенток.

У пациенток с ООП в мочевых путях и кишеч­нике обнаружен 21 значимый коэффициент кор­реляции с преобладанием прямых (15 (71,4%)), реже обратных (6 (28,6%)) связей. Между об­щими таксонами микробиоты зафиксированы 9 (42,8%) коэффициентов корреляции, между раз­личными таксонами - 12 (57,2%) (рис. 2, табл. 2).

 

Рисунок 2. Значимые корреляции (p<0,05) между идентичными представителями микробиоты мочевых путей и кишечника

Figure 2. Significant correlations (p <0.05) between identical representatives of the urinary tract and gut microbiota

 

 

Таблица 2. Значимые корреляции (p<0,05) между различными представителями микробиоты мочевых путей и кишечника

Table 2. Significant correlations (p <0.05) between various taxa of the urinary tract and gut microbiota

Моча/Urine

r

Кишечник/Gut

Corynebacterium spp.

0,32

Lactobacillus spp.

Enterococcus spp.

0,26

E.coli лактозонегативные/E.col/ lactose-negative

Lactobacillus spp.

0,26

Bacteroides spp.

 

0,28

E.coli типичные

КОС/Coagulase-negative Staphylococci

E.coli лактозонегативные/E.coli lactose-negative

-0,29

 

-0,28

Bacteroides spp.

Klebsiella spp.

-0,32

Bifidobacterium spp.

Propionibacterium spp.

-0,28

Bifidobacterium spp.

Eubacterium spp.

-0,26

Proteus spp.

 

-0,29

Klebsiella spp.

Peptostreptococcus spp.

0,28

Bifidobacterium spp.

Candida spp.

0,31

Proteus spp.

Аналогично выявленным корреляционным связям в биотопах мочевые пути - влагалище, в исследуемых локусах между общими таксонами микробиоты также регистрировали только пря­мые корреляционные связи и, в основном (5), для ФАБ. 

Из 12 значимых коэффициентов корреляции между различными родами и/или видами ми­кробиоты 6 были обратными, 6 - прямыми, при­чем, в большинстве случаев между аэробными и анаэробными представителями микробиоты (табл. 2).

У пациенток с ООП во влагалище и кишечнике выявлены 28 значимых коэффициентов корреля­ции, из них 13 - для общих таксонов микробиоты (рис. 3), 15 - для различных таксонов (табл. 3).

 

Рисунок 3. Значимые корреляции (p<0,05) между идентичными представителями микробиоты влагалища и кишечника

Figure 3. Significant correlations (p <0.05) between identical taxa of vaginal and gut microbiota

 

 

Таблица 3. Значимые корреляции (p<0,05) между различными представителями микробиоты влагалища и кишечника

Table 3. Significant correlations (p <0.05) between different taxa of vaginal and gut microbiota

Влагалище/ Vagina

r

Кишечник/Gut

КОС

-0,27

E.coli лактозонегативные

Corynebacterium spp.

0,34

Lactobacillus spp.

E.coli типичные

-0,28

E.coli лактозонегативные

 

-0,28

E.coli лактозонегативные

E.coli гемолитические

-0,33

Peptococcus spp.

 

-0,29

Eubacterium spp.

Lactobacillus spp.

0,3

КОС spp.

Peptococcus spp.

0,29

Bifidobacterium spp.

Eubacterium spp.

-0,42

Proteus spp.

 

-0,35

Klebsiella spp.

Peptostreptococcus spp.

 

0,31

Proteus spp.

Bacteroides spp.

-0,33

Peptostreptococcus spp.

 

-0,5

Enterococcus spp.

Bifidobacterium spp.

0,3

E.coli типичные

Candida spp.

-0,27

Lactobacillus spp.

Среди общих таксонов обращает внимание, что 6 коэффициентов корреляции обнаружены для аэробных представителей микробиоты, а 9 - для анаэробных. Все значимые корреляции были прямые.

Из 15 значимых коэффициентов корреляции между различными таксонами микроорганиз­мов, выделенными из влагалища и кишечника больных ООП 10 были обратными, 5 - прямыми (табл. 3). Причём в большинстве случаев значи­мые связи зафиксированы между аэробными и анаэробными таксонами микроорганизмов.

Таким образом, при изучении микробиоты мочевых путей, влагалища и кишечника у боль­ных ООП в мочевых путях и влагалище между так­сонами микробиоты обнаружены 26 значимых коэффициентов корреляции, в мочевых путях и кишечнике - 21, во влагалище и кишечнике - 28. Полученные результаты свидетельствуют о том, что необходимо рассматривать этиологиче­скую структуру ООП и микробиоту, участвующую в манифестации заболевания, вне зависимости от её каузативности или дискутабельности во взаимосвязи с другими биотопами.

Заключение

Бесспорно, существование различных родов микроорганизмов в каждом конкретном био­топе определяются особенностями среды оби­тания, питательными субстратами, межвидовой конкуренцией за ресурсы (углеродные, энерге­тические), необходимостью выработки устойчи­вости к защитным механизмам макроорганизма. Представители семейства Enterobacteriaceae, вы­зывающие ИМП и бактериемию являются ком­менсалами кишечника, который насыщен пита­тельными веществами и углеродами, однако они же могут трансформироваться в патогенные фор­мы и размножаться в обедненных с точки зрения питательных веществ и богатых азотом мочевы­водящих путях. В исследовании [10] обсуждают­ся механизмы адаптации микроорганизмов, ко­торые позволяют патогенным энтеробактериям вне кишечника устанавливать как комменсальные, так и вирулентные взаимосвязи при транс­локации микроорганизмов между биотопами одного и того же человека.

Анализируя связи энтеробактерий в биотопах мочевые пути, влагалище мы получили прямые достоверные значимые коэффициенты корреля­ции для типичных E. coli и Klebsiella spp. в обоих биотопах.

Для типичных E. coli, выделенных из мочи имеется прямая значимая связь с Bifidobacterium spp., обнаруженными во влагалище. Для лактозо­негативных E. coli, регистрируемых в моче, также зафиксированы прямые коэффициенты корреля­ции с Propionibacterium spp. во влагалище. Одна­ко для гемолитических E. coli зафиксированы об­ратные значимые коэффициенты корреляции с КОС, Corynebacterium spp., Bifidobacterium spp., обнаруженными во влагалище. Это свидетель­ствует о том, что при повышении в моче частоты обнаружения гемолитических E. coli во влагали­ще снижается присутствие вышеперечисленных таксонов бактерий.

Энтеробактерии, обнаруженные в мочевых путях, также значимо связаны с энтеробакте­риями, обнаруженными в кишечнике. Анало­гично влагалищному биотопу зафиксированы прямые коэффициенты корреляции между типичными E. coli и Klebsiella spp., обнаружен­ными в моче и кишечнике. При повышении в моче Klebsiella spp. снижаются частота обнару­жения и количество Bacteroides spp. и Bifido­bacterium spp. в кишечнике, а при повышении в моче Eubacterium spp., снижаются Proteus spp. и Klebsiella spp.

Полученные значимые коэффициенты корреляции между различными таксонами микробиоты в трёх изучаемых биотопах явля­ются бесспорным доказательством связи этих локусов, что подтверждается пока ещё единич­ными работами с филотипированием и генотипированием, в частности энтеробактерий, вы­деленных из мочи и кишечника пациенток с ИМП [11, 12].

Список литературы

1. Бухарин О.В., Валышев А.В., Гильмутдинова Ф.Г., Гриценко В.А., Карташова О.Л., Кузьмин М.Д., Усвяцов Б.Я., Черкасов С.В. Экология микроорганизмов человека. Екатеринбург: УрО РАН; 2006:389-470. ISBN 5-7691-1738-9

2. Алмагамбетов К.Х., Горская Е.М., Бондаренко В.М. Транслокация кишечной микрофлоры и её механизмы. Журн. микробиологии. 1991;7:74-79.

3. Berg RD. Bacterial translocation from the intestines. Jikken Dobutsu. 1985;34(1):1-16. PMID: 3987819

4. Thomas-White K, Forster SC, Kumar N, Van Kuiken M, Putonti C, Stares MD, Hilt EE, Price TK, Wolfe AJ, Lawley TD.Culturing of female bladder bacteria reveals an interconnected urogenital microbiota. Nat Commun. 2018;9(1):1557. DOI:10.1038/s41467-018-03968-5

5. Owrangi B, Masters N, Kuballa A, O'Dea C, Vollmerhausen TL, Katouli M. Invasion and translocation of uropathogenic Escherichia coli isolated from urosepsis and patients with community-acquired urinary tract infection. Eur J Clin Microbiol Infect Dis. 2018;37(5):833-839. DOI: 10.1007/s10096-017-3176-4

6. Клинические рекомендации «Инфекции мочевыводящих путей у детей, взрослых, беременных: цистит, пиелонефрит, бессимптомная бактериурия». М.-Казань-Ростов-на-Дону. 2014:25.

7. Schaeffer A.J., Matulewicz M.S., Klumpp D.J. Infection of the urinary tract. Campbell-Walsh Urology. 2016;12:237-303.

8. Отраслевой стандарт «Протокол ведения больных. Дисбактериоз кишечника» (ОСТ 91500.11.0004-2003).

9. Меньшиков В.В. Методики клинических лабораторных исследований. М.: Лабора; 2009:880.

10. Alteri CJ, Mobley HL. Escherichia coli physiology and metabolism dictates adaptation to diverse host microenvironments. Curr Opin Microbiol. 2011;15(1):3-9. DOI: 10.1016/j.mib.2011.12.004

11. Moreno E, Andreu A, Pigrau C, Kuskowski MA, Johnson JR, Prats G. Relationship between Escherichia coli strains causing acute cystiti s in women and the fecal E. coli population of the host. J Clin Microbiol. 2008;46(8):2529-34. DOI: 10.1128/JCM.00813-08

12. Ramos NL, Saayman ML, Chapman TA, Tucker JR, Smith HV, Faoagali J, Chin JC, Brauner A, Katouli M. Genetic relatedness and virulence gene profiles of Escherichia coli strains isolated from septicaemic and uroseptic patients. Eur J Clin Microbiol Infect Dis. 2010 Jan;29(1):15-23. DOI: 10.1007/s10096-009-0809-2


Об авторах

Ю. Л. Набока
ФГБОУ ВО «Ростовский государственный медицинский университет» МЗ РФ
Россия

Набока Юлия Лазаревна - доктор медицинских наук, профессор, заведующая кафедрой микробиологии и вирусологии №1.

Ростов-на-Дону



М. И. Коган
ФГБОУ ВО «Ростовский государственный медицинский университет» МЗ РФ
Россия

Коган Михаил Иосифович - Заслуженный деятель науки РФ, доктор медицинских наук, профессор; заведующий кафедрой урологии и репродуктивного здоровья человека с курсом детской урологии-андрологии ФПК и ППС.

Ростов-на-Дону



И. А. Гудима
ФГБОУ ВО «Ростовский государственный медицинский университет» МЗ РФ
Россия

Гудима Ирина Александровна - кандидат медицинских наук, доцент, доцент кафедры микробиологии и вирусологии № 1.

Ростов-на-Дону, тел.: +7 (903) 406-65-16



Е. В. Митусова
ФГБОУ ВО «Ростовский государственный медицинский университет» МЗ РФ
Россия

Митусова Евгения Валерьевна - кандидат медицинских наук, ассистент кафедры микробиологии и вирусологии № 1.

Ростов-на-Дону



К. Т. Джалагония
ФГБОУ ВО «Ростовский государственный медицинский университет» МЗ РФ
Россия

Джалагония Ксения Теймуразовна - ассистент кафедры микробиологии и вирусологии № 1.

Ростов-на-Дону



С. Н. Иванов
ФГБОУ ВО «Ростовский государственный медицинский университет» МЗ РФ
Россия

Иванов Сергей Никитич – студент.

Ростов-на-Дону


Для цитирования:


Набока Ю.Л., Коган М.И., Гудима И.А., Митусова Е.В., Джалагония К.Т., Иванов С.Н. Существует ли взаимосвязь между микробиотой мочи, влагалища и кишечника при инфекции верхних мочевых путей? Вестник урологии. 2019;7(1):38-45. https://doi.org/10.21886/2308-6424-2019-7-1-38-45

For citation:


Naboka Y.L., Kogan M.I., Gudima I.A., Mitusova E.V., Dzhalagoniya K.T., Ivanov S.N. Is there a relationship between the urine, vagina, and gut microbiota in patients with an infection of the upper urinary tract? Urology Herald. 2019;7(1):38-45. (In Russ.) https://doi.org/10.21886/2308-6424-2019-7-1-38-45

Просмотров: 263


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2308-6424 (Online)