Состав бактериального микробиома мокроты у пациентов с ограниченными формами туберкулеза легких

По данным исследований последних лет показано, что бактериальный микробиом респираторного тракта имеет влияние на развитие туберкулеза легких (ТЛ). Изменение состава микробиома у пациентов связано с особенностями патогенеза инфекции Mycobacterium tuberculosis, реакции на терапию и клинических исходов заболевания. До настоящего времени состав респираторного микробиома у больных с ограниченными формами ТЛ остается неизученным. Материалы и методы. С использованием технологии секвенирования (NGS) региона V3–V4 бактериального гена, кодирующего 16S рРНК, проанализирован таксономический состав микробиома мокроты у пациентов (n = 14) с ограниченными формами ТЛ (туберкулемами) и здоровых доноров (n = 14) группы сравнения. Результаты. Установлено, что микробиомы мокроты у пациентов обеих сравниваемых групп не имели значимых различий по индексу видового богатства (Шеннона), однако наблюдалось снижение другого параметра альфа-разнообразия – индекса равномерности. Структуры бактериальных сообществ (бета-разнообразие) между больными с ограниченными формами ТЛ и здоровыми субъектами не имели значимых различий. У пациентов с ограниченными формами ТЛ на фоне снижения содержания в мокроте представителей типов Fusobacteria, TM7, Tenericutes, Spirochaetes и SR1, а также родов Dialister, Mycoplasma и Filifactor не наблюдалось явного доминирования какого-либо таксона бактерий. Заключение. Для дальнейшего понимания роли микробиоты мокроты в развитии ограниченных форм ТЛ требуется подтверждение результатами независимых крупномасштабных исследований определенных параметров альфа- и бета-разнообразия, характеризующих микробиом мокроты у пациентов с ограниченными формами ТЛ. Определение титров Prevotella в мокроте у этих больных перспективно для диагностики локализованных форм ТЛ и поиска их геномных маркеров.  

1. World Health Organization. Global tuberculosis report 2021. Available at: https://www.who.int/publications/i/item/9789240037021

2. World Health Organization. WHO end TB strategy. Global strategy and targets for tuberculosis prevention, care and control after 2015. Available at: https://www.who.int/publications/i/item/WHO-HTM-TB-2015.19 [Accessed: May 23, 2016].

3. Васильева И.А., Тестов В.В., Стерликов С.А. Эпидемическая ситуация по туберкулезу в годы пандемии COVID-19 – 2020–2021 гг. Туберкулез и болезни легких. 2022; 100 (3): 6–12. DOI: 10.21292/2075-1230-2022-100-3-6-12.

4. Moschos S.A., Williams A.E., Perry M.M. et al. Expression profiling in vivo demonstrates rapid changes in lung microRNA levels following lipopolysaccharide-induced inflammation but not in the anti-inflammatory action of glucocorticoids. BMC Genomics. 2007; 8: 240. DOI: 10.1186/1471-2164-8-240.

5. Еремеев В.В., Евстифеев В.В., Шепелькова Г.С. и др. МикроРНК и туберкулез. Инфекция и иммунитет. 2018; 8 (3): 309–315. DOI: 10.15789/2220-7619-2018-3-309-315.

6. Гуськов А.М., Шепелькова Г.С., Эргешова А.Э. Перспектива использования сывороточных микроРНК в качестве маркеров распада у больных туберкулезом с диагнозом туберкулемы легкого. Вестник Центрального научно-исследовательского института туберкулеза. 2019; (Прил. 1): 13. DOI: 10.7868/S2587667819050029.

7. Wood M.R., Yu E.A., Mehta S. The human microbiome in the fight against tuberculosis. Am. J. Trop. Med. Hyg. 2017; 96 (6): 1274–1284. DOI: 10.4269/ajtmh.16-0581.

8. Eshetie S., van Soolingen D. The respiratory microbiota: new insights into pulmonary tuberculosis. BMC Infect. Dis. 2019; 19 (1): 92. DOI: 10.1186/s12879-019-3712-1.

9. Ticlla M.R., Hella J., Hiza H. et al. The sputum microbiome in pulmonary tuberculosis and its association with disease manifestations: a cross-sectional study. Front. Microbiol. 2021; 12: 633396. DOI: 10.3389/fmicb.2021.633396.

10. Barbosa-Amezcua M., Galeana-Cadena D., Alvarado-Peña N., Silva-Herzog E. The microbiome as part of the contemporary view of tuberculosis disease. Pathogens. 2022; 11 (5): 584. DOI: 10.3390/pathogens11050584.

11. Bolyen E., Rideout J.R., Dillon M.R. et al. Reproducible, interactive, scalable and extensible microbiome data science using QIIME 2. Nat. Biotechnol. 2019; 37 (8): 852–857. DOI: 10.1038/s41587-019-0209-9.

12. Lozupone C., Knight R. UniFrac: a new phylogenetic method for comparing microbial communities. Appl. Environ. Microbiol. 2005; 71 (12): 8228–8235. DOI: 10.1128/AEM.71.12.8228-8235.2005.

13. Segata N., Izard J., Waldron L. et al. Metagenomic biomarker discovery and explanation. Genome Biol. 2011; 12 (6): R60. DOI: 10.1186/gb-2011-12-6-r60.

14. Dickson R.P., Erb-Downward J.R., Martinez F.J., Huffnagle G.B. The microbiome and the respiratory tract. Annu. Rev. Physiol. 2016; 78: 481–504. DOI: 10.1146/annurev-physiol-021115-105238.

15. Krishna P., Jain A., Bisen P.S. Microbiome diversity in the sputum of patients with pulmonary tuberculosis. Eur. J. Clin. Microbiol. Infect Dis. 2016; 35 (7): 1205–1210. DOI: 10.1007/s10096-016-2654-4.

16. Dickson R.P., Huffnagle G.B. The lung microbiome: new principles for respiratory bacteriology in health and disease. PLoS Pathog. 2015; 11 (7): e1004923. DOI: 10.1371/journal.ppat.1004923.

17. Wang J., Li F., Tian Z. Role of microbiota on lung homeostasis and diseases. Sci. China Life Sci. 2017; 60 (12): 1407–1415. DOI: 10.1007/s11427-017-9151-1.

18. Ryndak M.B., Laal S. Mycobacterium tuberculosis primary infection and dissemination: a critical role for alveolar epithelial cells. Front. Cell. Infect. Microbiol. 2019; 9: 299. DOI: 10.3389/fcimb.2019.00299.

19. Simmons J.D., Stein C.M., Seshadri C. et al. Immunological mechanisms of human resistance to persistent Mycobacterium tuberculosis infection. Nat. Rev. Immunol. 2018; 18 (9): 575–589. DOI: 10.1038/s41577-018-0025-3.

20. Cui Z., Zhou Y., Li H. et al. Complex sputum microbial composition in patients with pulmonary tuberculosis. BMC Microbiol. 2012; 12: 276. DOI: 10.1186/1471-2180-12-276.

21. Hu Y., Kang Y., Liu X. et al. Distinct lung microbial community states in patients with pulmonary tuberculosis. Sci. China Life Sci. 2020; 63 (10): 1522–1533. DOI: 10.1007/s11427-019-1614-0.

22. Cheung M.K., Lam W.Y., Fung W.Y. et al. Sputum microbiota in tuberculosis as revealed by 16S rRNA pyrosequencing. PLoS One. 2013; 8 (1): e54574. DOI: 10.1371/journal.pone.0054574.

23. Wu J., Liu W., He L. et al. Sputum microbiota associated with new, recurrent and treatment failure tuberculosis. PLoS ONE. 2013; 8 (12): e83445. DOI: 10.1371/journal.pone.0083445.

24. Рыжова Н.Н., Воронина О.Л., Лосева Э.В. и др. Микробиом респираторного тракта детей с муковисцидозом. Сибирское медицинское обозрение. 2019; (2): 19–28. DOI: 10.20333/2500136-2019-2-19-28.

25. Шабалдин А.В., Шабалдина Е.В., Симбирцев А.С. Особенности микробиома верхних отделов респираторного тракта у детей с рецидивирующими респираторными заболеваниями. Инфекция и иммунитет. 2017; 7 (4): 341–349. DOI: 10.15789/2220-7619-2017-4-341-349.

26. Human Microbiome Project Consortium. Structure, function and diversity of the healthy human microbiome. Nature. 2012; 486 (7402): 201–214. DOI: 10.1038/nature11234.

27. Biesbroek G., Tsivtsivadze E., Sanders E.A. et al. Early respiratory microbiota composition determines bacterial succession patterns and respiratory health in children. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2014; 190 (11): 1283–1292. DOI: 10.1164/rccm.201407-1240OC.

28. Luo M., Liu Y., Wu P. et al. Alternation of gut microbiota in patients with pulmonary tuberculosis. Front. Physiol. 2017; 8: 822. DOI: 10.3389/fphys.2017.00822.