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

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).

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).

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).

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].