Direct and Indirect Methods for Studying Human Gut Microbiota

Aim: To review the main methods of intestinal microbiota studying.Key points. Currently, molecular genetic methods are used mainly for basic research and do not have a unified protocol for data analysis, which makes it difficult to implement them in clinical practice. Measurement of short chain fatty acids (SCFA) concentrations in plasma provides the data, which can serve as an indirect biomarker of the colonic microbiota composition. However, currently available evidence is insufficient to relate the obtained values (SCFA levels and ratio) to a particular disease with a high degree of certainty. Trimethylamine N-oxide (TMAO) levels in the blood plasma and urine can also reflect the presence of specific bacterial clusters containing genes Cut, CntA/CntB and YeaW/YeaX. Therefore, further studies are required to reveal possible correlations between certain disorders and such parameters as the composition of gut microbiota, dietary patterns and TMAO concentration. Gas biomarkers, i.e. hydrogen, methane and hydrogen sulphide, have been studied in more detail and are better understood as compared to other biomarkers of the gut microbiome composition and functionality. The main advantage of gas biomarkers is that they can be measured multiple times using non-invasive techniques. These measurements provide information on the relative proportion of hydrogenic (i.e. hydrogen producing) and hydrogenotrophic (i.e. methanogenic and sulfate-reducing) microorganisms. In its turn, this opens up the possibility of developing new approaches to correction of individual microbiota components.Conclusions. Integration of the data obtained by gut microbiota studies at the genome, transcriptome and metabolome levels would allow a comprehensive analysis of microbial community function and its interaction with the human organism. This approach may increase our understanding of the pathogenesis of various diseases as well open up new opportunities for prevention and treatment

Годичное наблюдение за больными, перенесшими острое повреждение легких / острый респираторный дистресс синдром, вызванный вирусом гриппа А / H1N1

Summary. The study analyzed long-term consequences of acute lung injury / acute respiratory distress syndrome (ALI / ARDS) caused by influenza A / H1N1 and effects of long-term treatment with N-acetylcysteine (NAC) on clinical and functional recovery of survived patients. This was an open, prospective, 12-month study involved 22 patients survived from ALI / ARDS caused by influenza A / H1N1. The patients' lung function, arterial blood gases, physical tolerance in 6-min walking test (6MWT) and computed tomography (CT) of the lungs were monitored in 3, 6, and 12 months after discharge.During the follow-up, all lung function parameters improved: FVC, TLC, and DLCO increased by 28.7 %, 17.5 % and 31.4 %, respectively (p < 0.05 for all). In a year after discharge, DLCO < 80 %pred. was found in 23 % of patients. At 12 months, the mean 6MWT distance increased from 454 Ѓ} 37 to 568 Ѓ} 47 m (р = 0.002). Significant improvement was noted in CT findings and 41% of patients had quite normal lung CT at 12 months. Therapy with NAC (n = 11) has led to more rapid improvement in DLCO (76.3 Ѓ} 11.8 %pred. vs 63.0 Ѓ} 10.6 %pred. in controls; р = 0.012) and 6MWT distance (533 Ѓ} 42 m vs 490 Ѓ} 46 m, respectively; р = 0.033) at 3 months.Therefore, patients survived from ALI / ARDS caused by influenza A / H1N1 demonstrated significant recovery of lung function, gas exchange, lung CT picture and physical tolerance but in some of them, persistent disorders of lung function (mainly in DLCO) and lung CT have been still found at 1 year after discharge. Treatment with NAC allowed more rapid improvement in DLCO and exercise tolerance.Резюме. Задачей исследования было изучение долгосрочных последствий у больных, переживших острое повреждение легких / острый респираторный дистресс-синдром (ОПЛ / ОРДС), вызванный вирусом гриппа A / H1N1, а также анализ влияния длительной терапии N-ацетилцистеином – NAC (Флуимуцил, Zambon Group, Италия) на динамику клинических и функциональных изменений у данных пациентов.Исследование длительностью 12 мес. имело проспективный, открытый дизайн. В него были включены 22 больных, перенесших ОПЛ / ОРДС, вызванный вирусом гриппа A / H1N1. Через 3, 6 и 12 мес. после выписки пациентам проводились измерение функции внешнего дыхания (ФВД), газовый анализ артериальной крови, 6-минутный шаговый тест (6-МШТ) и компьютерная томография (КТ) грудной клетки.В течение 1-го года у больных наблюдалось улучшение всех параметров ФВД: прирост ФЖЕЛ, ОЕЛ, DLCO к 12-му мес. – на 28,7; 17,5 и 31,4 % соответственно (для всех p < 0,05). Через 1 год после выписки DLCO < 80 % сохранялось у 23 % больных. Средняя дистанция в 6-МШТ за 12 мес. возросла от 454 Ѓ} 37 до 568 Ѓ} 47 м (р = 0,002). За время наблюдения отмечена значительная положительная динамика КТ-изменений легких, к 12-му мес. исследования у 41 % больных КТ-картина легких была практически нормальной. Терапия NAC (n = 11) привела к более быстрому улучшению DLCO через 3 мес. (76,3 Ѓ} 11,8 % vs 63,0 Ѓ} 10,6 % у пациентов контрольной группы; р = 0,012) и дистанции в 6-МШТ через 3 мес. (533 Ѓ} 42 м vs 490 Ѓ} 46 м; р = 0,033).Таким образом, у пациентов, выживших после ОПЛ / ОРДС, вызванного вирусом гриппа A / H1N1, в течение 1-го года наблюдается значительная положительная динамика показателей ФВД, газообмена, КТ легких и физической выносливости, однако у ряда больных даже через 1 год после выписки сохраняются изменения ФВД (преимущественно DLCO) и КТ легких. Терапия NAC приводит к более быстрому улучшению DLCO и приросту дистанции в нагрузочном тесте

Трансплантация легких у пациента с эмфиземой на фоне дефицита α1-антитрипсина

The condition of patients with chronic lung diseases is gradually deteriorating despite modern drug therapy and often progresses to severe respiratory failure. Thus, it is important to consider other options, including surgical methods, to help such patients. The aim of the study is to demonstrate potential additional pharmacological and surgical treatment algorithms for chronic obstructive pulmonary disease (COPD) associated with α1-anti-trypsin (A1AT) deficiency. Results. The analysis of long-term medical history (from the onset to the terminal stage of the respiratory failure) of a patient with A1AT deficiency was performed. Conclusion. Patients with COPD associated with A1AT deficiency require combination inhaled controller therapy and augmentation therapy with a1-proteinase inhibitor. Patients with terminal stage of the disease need lung transplantation unless they have any contraindications.Несмотря на современную медикаментозную терапию, состояние многих пациентов с хроническими заболеваниями легких постепенно ухудшается, нередко это приводит к развитию тяжелой дыхательной недостаточности. При этом важно рассматривать дополнительные возможности помощи таким пациентам, в т. ч. хирургические. Целью исследования явилась демонстрация возможных дополнительных медикаментозных и хирургических способов лечения пациентов с хронической обструктивной болезнью легких (ХОБЛ) на фоне дефицита α1-антитрипсина (А1АТ). Результаты. Выполнен анализ многолетнего анамнеза пациента с дефицитом А1АТ от дебюта заболевания до достижения терминальной стадии дыхательной недостаточности. Заключение. Пациенты с ХОБЛ на фоне дефицита А1АТ нуждаются в комбинированной ингаляционной базисной терапии и заместительной терапии ингибитором α1-протеиназы. По достижении терминальной стадии заболевания и при отсутствии противопоказаний необходимо выполнение трансплантации легких

Динамика показателей функции внешнего дыхания у больных муковисцидозом после трансплантации легких

The aim of this study was to evaluate changes in lung ventilation and lung diffusing capacity (DLCO) of cystic fibrosis (CF) patients during 1 year after lung transplantation. Methods. Complex lung function was monitored in CF patients underwent bilateral lung transplantation in 2012 – 2016. Results. CF patients (n = 12; mean age, 26.4 ± 4.4 years) were included in the study. Median follow-up after the lung transplantation was 19 (12–57) months. Consistent improvement in lung function parameters and DLCO was observed in 3 months after lung transplantation and maintained during 1 year. The ratio of forced expiratory volume in 1 sec to forced vital capacity was higher the normal level and the bronchial resistance was lower the cut-off values, i.e. the patients did not have bronchial obstruction. The total lung capacity (TLC) decreased to normal according to the anthropometric characteristics of the recipient. Meanwhile, change in the TLC structure, such as non-significant reduction in the vital capacity (VC) together with increase in the functional residual capacity (FRC), residual volume (RV) and RV/TLC ratio, have been developed. Consistent increase in FRC and RV could be explained by changes in the shape and the elasticity of the chest wall after the surgery. DLCO also improved, but was still slightly decreased. Conclusion. The lung function and DLCO improved in a year after bilateral lung transplantation in CF patients. Effects of different factors on postoperative lung function parameters need to be further investigated.Цель. Оценка изменений вентиляционной (ВСЛ) и диффузионной (DLCO) способности легких у больных муковисцидозом (МВ) в течение 1 года после трансплантации легких. Материалы и методы. Проанализированы результаты комплексного исследования функции внешнего дыхания (ФВД) больных МВ 19–37 лет (n = 12; средний возраст – 26,4 ± 4,4 года), которым проведена двусторонняя трансплантация легких (2012–2016) в Государственном бюджетном учреждении здравоохранения города Москвы «Научно-исследовательский институт скорой помощи имени Н.В.Склифосовского Департамента здравоохранения города Москвы», в настоящее время находящихся под наблюдением специалистов Федерального государственного бюджетного учреждения «Научно-исследовательский институт пульмонологии Федерального медико-биологического агентства России». Медиана времени наблюдения после трансплантации легких составила 19 (12–57) мес. Результаты. После двусторонней трансплантации легких у больных МВ отмечалось стойкое улучшение ВСЛ и DLCO уже через 3 мес. после операции, которое сохранялось в течение 1-го года наблюдения. Отношение показателей объема форсированного выдоха за 1-ю секунду и форсированной жизненной емкости легких было выше нормы, а бронхиальное сопротивление – ниже порогового значения, что свидетельствовало об отсутствии бронхиальной обструкции. Общая емкость легких (ОЕЛ) снижалась до нормальных значений в соответствии с антропометрическими характеристиками реципиента. Однако установлено изменение структуры ОЕЛ – незначительное снижение жизненной емкости легких при увеличении функциональной остаточной емкости (ФОЕ), остаточного объема легких (ООЛ) и соотношения ООЛ / ОЕЛ. Стойкое повышение ФОЕ и ООЛ, по-видимому, обусловлено изменением формы грудной клетки и эластичности ее стенки. Показатели DLCO улучшилась, оставаясь незначительно сниженными. Заключение. Продемонстрировано улучшение ВСЛ и DLCO в течение 1 года после двусторонней трансплантации легких. Отмечено, что в будущих исследованиях необходимо оценить значимость различных факторов, влияющих на послеоперационные показатели ФВД.

МЕДИКАМЕНТОЗНОЕ ЛЕЧЕНИЕ МУКОВИСЦИДОЗА В РОССИИ: АНАЛИЗ ДАННЫХ НАЦИОНАЛЬНОГО РЕГИСТРА (2014)

The aim of this study was to analyze drug therapy of patients with cystic fibrosis (CF) in Russia. Methods. Findings of the Russian National Register of CF patients, 2014, were used in this study. The 2014 Register included data for 2,131 patients (2,092 alive and 39 died) from 74 regions of Russia. The median age was 10.2 (15.2) years, 29.2% of patients were aged 18 years and older. We analyzed administration of bronchodilators, inhaled corticosteroids (ICS), systemic steroids, dornase alfa, hypertonic saline solution, macrolides, systemic and inhaled antibiotics, pancreatic enzymes, ursodeoxycholic acid, and fat-soluble vitamins. Results. Drug administration rates were as follows: bronchodilators, 65.9%; ICS, 21.7%; systemic steroids, 5.5%; macrolides, 32.4%; dornase-alfa, 92.8%; hypertonic saline solution, 45.9%; intravenous antibiotics, 62.3%; oral antibiotics, 73.3%; inhaled antibiotics, 41.3%; pancreatic enzymes, 93.3%; ursodeoxycholic acid, 91.4%; and fat-soluble vitamins, 88.3%. Conclusion. Compared to treatment of CF patients in the Western Europe, there is higher rate of administration of pancreatic enzymes, ursodeoxycholic acid, dornase alfa, hypertonic saline solution and intravenous antibiotics in Russia. Compared to treatment strategy in USA, there is higher rate of administration of pancreatic enzymes and lower rate of administration of bronchodilators, hypertonic saline solution and inhaled antibiotics in Russia. Муковисцидоз (МВ) – тяжелое мультисистемное заболевание, требующее комплексного медикаментозного и немедикаментозного лечения. Особенностям лекарственной терапии разнородных по числу и возрасту групп больных МВ, проживающих в разных регионах России, посвящено ограниченное число работ, однако общий анализ данных большой группы пациентов в рамках единого регистра ранее не проводился. Цель. Выявление особенностей медикаментозной терапии больных МВ в России по данным национального Регистра (2014). Материалы и методы. Использованы сведения о пациентах (n = 2 131; 2 092 живых и 39 умерших) из 74 регионов России, состоящих в национальном Регистре больных муковисцидозом (2014). Медиана возраста пациентов составила 10,2 (15,2) года, доля взрослых (не моложе 18 лет) – 29,2 %. Проанализирована частота назначения лекарственной терапии бронходилататорами, ингаляционными (иГКС) и системными (сГКС) глюкокортикостероидами (ГКС), дорназой альфа, гипертоническим раствором натрия хлорида, макролидами, системными и ингаляционными антибактериальными препаратами (АБП), панкреатическими ферментами, урсодезоксихолевой кислотой (УДХК), жирорастворимыми витаминами. Результаты. Частота применения медикаментозной терапии по России распределена следующим образом: бронходилататоры – 65,9 %; иГКС – 21,7 %; сГКС – 5,5 %; макролиды – 32,4 %; дорназа альфа – 92,8 %; гипертонический раствор натрия хлорида – 45,9 %; внутривенные АБП – 62,3 %; пероральные АБП – 73,3 %; ингаляционные АБП – 41,3 %; панкреатические ферменты – 93,3 %; УДХК – 91,4 %; жирорастворимые витамины – 88,3 %. Отмечено, что взрослым больным наиболее часто назначаются бронхолитические препараты, АБП и ГКС; реже применяются панкреатические ферменты и УДХК. Заключение. Среди особенностей терапии российских больных по сравнению со странами Западной Европы можно выделить высокую долю назначения панкреатических ферментов, УДХК, дорназы альфа, гипертонического раствора и внутривенных АБП. По сравнению с США чаще назначаются панкреатические ферменты, реже – бронходилататоры, гипертонический раствор натрия хлорида и ингаляционные АБП

Predictors of using extracorporeal membrane oxygenation in lung transplantation

Rationale. Lung transplantation is the only definitive treatment in end-stage pulmonary disease. Extracorporeal membrane oxygenation (ECMO) has been used during surgery in recent years as a replacement for respiratory function; ECMO, however, has some drawbacks: the presence of an extracorporeal circuit, the need for heparinization, potential thrombogenicity that underlies the risks of developing specific complications that worsen the transplantation prognosis. In this regard, it is relevant to study the factors that make it possible to predict the need in intraoperative ECMO in order to avoid its unjustified use.Purpose. To identify predictors for intraoperative use of ECMO in lung transplantation.Material and methods. The medical records of patients who underwent lung transplantation in the Sklifosovsky Research Institute for Emergency Medicine from May 2011 to July 2017 were retrospectively reviewed. Forty nine bilateral lung transplantations were made where 15 patients (30.6%) had lung transplantation performed without ECMO, and 34 (69.4%) underwent lung transplantation and ECMO. A central veno-arterial connection was used in all patients. The study analyzed various factors of patient condition at baseline and identified the most significant of them that enabled to predict the need of ECMO use at surgery with a high degree of probability, avoiding episodes of gas exchange and hemodynamic impairments, the prolongation of surgery, and, therefore, the graft ischemia time.Results. As assessed in this study, pulmonary hypertension was the only predictor of an increased likelihood of using ECMO. The probability of connection to ECMO statistically significantly increased in the patients with systolic pulmonary artery pressure higher 50 mm Hg (p<0.05).Conclusion. The presence of pulmonary hypertension > 50 mm Hg determines the preventive use of ECMO during lung transplantation, which should reduce the number of uncontrolled emergencies during the main stages of surgical intervention; in all other cases, ECMO should be connected basing either on the pulmonary artery compression test results or when indicated