Бактериальная транслокация из кишечника: микробиологические, иммунологические и патофизиологические аспекты

Bacterial translocation (BT) is both pathology and physiology phenomenon. In healthy newborns it accompanies the process of establishing the autochthonous intestinal microbiota and the host microbiome. In immunodeficiency it can be an aethio-pathogenetic link and a manifestation of infection or septic complications. The host colonization resistance to exogenous microbic colonizers is provided by gastrointestinal microbiota in concert with complex constitutional and adaptive defense mechanisms. BT may be result of barrier dysfunction and self-purification mechanisms involving the host myeloid cell phagocytic system and opsonins. Dynamic cell humoral response to microbial molecular patterns that occurs on the mucous membranes initiates receptor signaling pathways and cascade of reactions. Their vector and results are largely determined by cross-reactivity between microbiome and the host genome. Enterocyte barriers interacting with microbiota play leading role in providing adaptive, homeostatic and stress host reactivity. Microcirculatory ischemic tissue alterations and inflammatory reactions increase the intestinal barrier permeability and BT. These processes a well as mechanisms for apoptotic cells and bacteria clearance are justified to be of prospective research interest. The inflammatory and related diseases caused by alteration and dysfunction of the intestinal barrier are reasonably considered as diseases of single origin. Maternal microbiota affects the formation of the innate immune system and the microbiota of the newborn, including intestinal commensal translocation during lactation. Deeper understanding of intestinal barrier mechanisms needs complex microbiological, immunological, pathophysiological, etc. investigations using adequate biomodels, including gnotobiotic animals.Бактериальная транслокация (БТ) из кишечника представляет патологическое и физиологическое явление. БТ наблюдается в процессе установления аутохтонной кишечной микробиоты и микробиома хозяина при взаимодействии с комменсалами, сопровождая естественный иммуногенез, и при патологии (например, иммунодефицитах), представляя этиопатогенетическое звено инфекционного процесса и септических осложнений. Эволюционно выработанные механизмы взаимодействия хозяина и микробиоты, взаимно противоположной направленности, обусловлены инвазионными свойствами микроорганизмов и противостоящими им защитно-барьерными механизмами хозяина. Колонизационная резистентность хозяина, контактирующего с экзогенной микробиотой, обеспечивается комплексом конституциональных и адаптивных механизмов с ведущим участием комменсальной микробиоты. БT в результате дисфунции барьеров контролируется механизмами самоочищения с вовлечением миелоидной клеточной фагоцитарной системы и опсонинов. Возникающая на слизистых оболочках динамично развивающаяся клеточно-гуморальная реакция на молекулярные микробные паттерны инициирует рецепторно-сигнальные и каскадные реакции, вектор и результат которых определяются перекрестным взаимодействием генома и микробиома хозяина. Рассмотрена ультраструктура энтероцитарных барьеров, взаимодействующих с микробиотой (симбионты и патобионты), в обеспечении адаптационно-гомеостатической реактивности хозяина. Обоснованы исследования микроциркуляторного звена в патогенезе ишемических тканевых повреждений и воспаления, повышающих проницаемость кишечного барьера и БТ, а также механизмов очищения от бактерий и апоптотических клеток. Воспалительные и другие заболевания, напрямую связанные с барьерными нарушениями кишечника, обоснованно считаются болезнями кишечного барьера. Материнская микробиота влияет на формирование врожденного иммунитета и микробиоты новорожденного, в том числе путем БТ кишечных комменсалов с грудным молоком. Перспективны комплексные микробиологические, иммунологические, патофизиологические и другие исследования с использованием адекватных биомоделей, включая гнотобиотов

РАЗРАБОТКА ДИАГНОСТИЧЕСКОЙ ТЕСТ-СИСТЕМЫ ДЛЯ РАННЕЙ НЕИНВАЗИВНОЙ ДИАГНОСТИКИ РАКА ПРОСТАТЫ, ОСНОВАННОЙ НА КОЛИЧЕСТВЕННОЙ ДЕТЕКЦИИ МРНК ГЕНА PCA3 В ОСАДКЕ МОЧИ МЕТОДОМ ОТ-ПЦР В РЕЖИМЕ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ

The wide introduction of prostatic specific antigen (PSA) determination into clinical practice has resulted in a larger number of prostate biopsies, while the lower age threshold for PSA has led to a larger number of unnecessary prostate biopsies. Hence, there is a need for new biomarkers that can detect prostate cancer. РCА3 is a noncoding messenger ribonucleic acid (mRNA) that is expressed exclusively in prostate cells.  The aim of the study  has been to develop a diagnostic test system for early non-invasive detection of prostate cancer based on PCA3 mRNA levels in urine sediment using quantitative reverse transcription polymerase chain reaction (qRT-PCR). As part of the study, a laboratory diagnostic test system prototype has been designed, an application methodology has been developed and specificity and sensitivity data of the method has been assessed. The diagnostic system has demonstrated its ability to detect significantly elevated levels of PCA 3/ KLK 3 in samples from prostate cancer (PCa) patients compared with those from healthy men. The findings have shown relatively high diagnostic sensitivity, specificity and negative-predictive values for an early non-invasive screening of prostate cancerШирокое внедрение в клиническую практику определения содержания простатического специфического антигена (ПСА) привело к увеличению числа выполняемых биопсий простаты, а снижение порога возрастных норм ПСА — к увеличению числа неоправданных биопсий. В связи с этим возникла необходимость в новых биомаркерах рака предстательной железы. РСА3 — некодирующая мРНК, которая экспрессируется исключительно клетками предстательной железы. Целью данной работы было разработать диагностическую тест-систему для ранней неинвазивной диагностики рака простаты, основанной на количественной детекции мРНК гена РСА3 в осадке мочи методом полимеразной цепной реакции (ПЦР) в режиме реального времени сопряженной с обратной транскрипцией (ОТ). В результате был создан лабораторный образец диагностической ПЦР-тест-системы и отработана методика его применения. Получены данные о специфичности и чувствительности разработанного метода. Показана способность диагностической системы выявлять значительное превышение параметра PCA3/KLK3 в образцах биоматериала, полученного от больных раком простаты, по сравнению с образцами от здоровых индивидуумов. В ходе проведенных исследований установлены достаточно высокие показатели диагностической чувствительности, специфичности и негативной предсказательной ценности для раннего неинвазивного скринингово обнаружения рака предстательной железы. 

Изучение видового разнообразия бактерий рода Bifidobacterium кишечной микрофлоры с использованием метода MALDI-TOF масс-спектрометрии

Background: The members of genus Bifidobacterium represent a significant part of intestinal microbiota in adults and predominate in infants. Species repertoire of the intestinal bifidobacteria is known to be subjected to major changes with age; however, many details of this process are still to be elucidated.Objective: Our aim was to study the diversity of intestinal bifidobacteria and changes of their qualitative and quantitative composition characteristics during the process of growing up using MALDI-TOF mass-spectrometric analysis of pure bacterial cultures.Methods: A cross-sectional study of bifidobacteria in the intestinal microbiota was performed in 93 healthy people of the ages from 1 month to 57 years. Strains were identified using Microflex LT MALDI-TOF MS, the confirmation was performed by 16S rRNA gene fragment sequencing.Results: 93% of isolated bifidobacterial strains were successfully identified using MALDI-TOF mass-spectrometry. At least two of the strains from each species were additionally identified by 16S rRNA gene fragment sequencing, in all of the cases the results were the same. It was shown that the total concentration of bifidobacteria decreases with age (p 0.001) as well as the frequency of isolation of Bifidobacterium bifidum (p =0.020) and Bifidobacterium breve (p 0.001), and the frequency of isolation of Bifidobacterium adolescentis, increases (p 0.001), representing the continuous process of transformation of microbiota.Conclusion: The method of MALDI-TOF mass spectrometry demonstrated the ability to perform rapid and reliable identification of bifidobacteria that allowed the study of changes in the quantitative and qualitative characteristics of human microbiota in the process of growing up.Представители рода Bifidobacterium представляют значительную часть микрофлоры кишечника взрослых людей и численно доминируют в микрофлоре младенцев. Известно, что видовой состав кишечных бифидобактерий подвергается сильным изменениям с возрастом, однако многие детали этого процесса остаются неясными.Цель исследования: изучить видовое разнообразие бифидобактерий кишечника и изменения их качественного и количественного состава в процессе взросления человека при помощи технологии MALDI-TOF масс-спектрометрического анализа белковых профилей чистых культур.Методы: кросс-секционное исследование разнообразия бифидобактерий в составе нормальной микрофлоры кишечника проведено у 93 человек в возрасте от 1 мес до 57 лет. Осуществляли выделе- ние чистых культур и их идентификацию на приборе Microflex LT MALDI-TOF MS (Bruker Daltonics, Германия), подтверждение реализовывали с использованием секвенирования фрагмента гена 16S рРНК.Результаты: с применением MALDI-TOF масс-спектрометрии было успешно идентифицировано 93% выделенных штаммов бифидобактерий. Минимум по 2 представителя от каждого из видов были дополнительно определены методом секвенирования фрагмента гена 16SрРНК; во всех случаях результаты методов совпали. Показано, что с возрастом происходит снижение общей концентрации бифидобактерий (p 0,001), уменьшается встречаемость видов Bifidobacterium bifidum (p =0,020) и Bifidobacterium breve (p 0,001), а встречаемость вида Bifidobacterium adolescentis увеличивается (p 0,001), отражая постепенные процессы перестройки микрофлоры.Заключение: метод MALDI-TOF масс-спектрометрии показал возможность быстрой и надежной идентификации бифидобактерий, позволившей провести исследование изменений количественных и качественных показателей микрофлоры человека в процессе взрослени

CLINICAL SIGNIFICANCE OF PARIETAL MICROFLORA IN CHILDREN WITH NON-SPECIFIC ULCERATIVE COLITIS

One of the key factors driving the development of non-specific ulcerative colitis (NSUC) is the intestinal microflora. The dominant composition of the parietal microflora was studied (Clostridium coccoides, Clostridium leptum, Bacteroides fragilis, Bifidobacterium, Lactobacillus, Prevotella, и Atopobium) in children with non-specific ulcerative colitis (NSUC) using the polymerase chain reaction method in real time. It was shown that it was characteristic of children with NSUC to have increased bacterial density of C. coccoides and Lactobacillus, combined with somewhat reduced Bifidobacterium, B. fragilis and Prevotella. Population levels of individual parietal microflora components (Bacteroides fragilis, Lactobacillus, Clostridium leptum, Clostridium coccoides, Prevotella, Bifidobacterium) vary depending on prevalence, severity and intensity of pathological process in the case of NSUC. Key words: inflammatory intestinal diseases, non-specific ulcerative colitis, parietal intestinal microflora, polymerase chain reaction, children. (Pediatric Pharmacology. – 2010; 7(5):71-76

FEATURES OF MICROFLORA FORMATION IN YOUNG CHILDREN AND ITS CORRECTION WITH PROBIOTICS

The article covers the problem of current importance concerning the child bowel biocenosis species composition in different age periods of a child life. Numerous studies indicate that the species composition of the intestinal microflora is being formed during a long time. It is different in children depending on their age and is characterized by the high levels of not only the anaerobic microflora, but also allochthonous bacteria. It is known that the maturation of the immune system occurs during the newborn contacts with the bacterial and food agents, including bacteria of the normal intestinal flora, have immunomodulatory properties. Considering literature data and results of their own research, the authors provide recommendations for the optimizing use of probiotic preparations.Key words: intestinal microflora, probiotic strains, children

FEATURES OF MICROFLORA FORMATION IN YOUNG CHILDREN AND ITS CORRECTION WITH PROBIOTICS

The article covers the problem of current importance concerning the child bowel biocenosis species composition in different age periods of a child life. Numerous studies indicate that the species composition of the intestinal microflora is being formed during a long time. It is different in children depending on their age and is characterized by the high levels of not only the anaerobic microflora, but also allochthonous bacteria. It is known that the maturation of the immune system occurs during the newborn contacts with the bacterial and food agents, including bacteria of the normal intestinal flora, have immunomodulatory properties. Considering literature data and results of their own research, the authors provide recommendations for the optimizing use of probiotic preparations.Key words: intestinal microflora, probiotic strains, children

Prevotella rara sp. nov., isolated from human faeces

A strain of obligately anaerobic, Gram-stain-negative rods was isolated from human faeces and characterized both phenotypically and genotypically. Phylogenetic analysis based on 16S rRNA gene and whole-genome sequences revealed the strain to represent a member of the genus Prevotella, distant from the species with validly published names, with the closest relationship to Prevotella oryzae. The strain was moderately saccharolytic and proteolytic. The predominant menaquinones were MK-13 and MK-12. The major cellular long-chain fatty acids were anteiso-C15 : 0 and iso-C15 : 0. The genomic DNA G+C content was 45.7 mol%. On the basis of chemotaxonomic and genotypic properties, it was concluded that the strain represent a novel species within the genus Prevotella, for which the name Prevotellarara sp. nov. is proposed. The type strain of Prevotellarara is 109T (=VKM B-2992T=DSM 105141T)

КЛИНИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ПРИСТЕНОЧНОЙ МИКРОФЛОРЫ У ДЕТЕЙ С НЕСПЕЦИФИЧЕСКИМ ЯЗВЕННЫМ КОЛИТОМ

One of the key factors driving the development of non-specific ulcerative colitis (NSUC) is the intestinal microflora. The dominant composition of the parietal microflora was studied (Clostridium coccoides, Clostridium leptum, Bacteroides fragilis, Bifidobacterium, Lactobacillus, Prevotella, и Atopobium) in children with non-specific ulcerative colitis (NSUC) using the polymerase chain reaction method in real time. It was shown that it was characteristic of children with NSUC to have increased bacterial density of C. coccoides and Lactobacillus, combined with somewhat reduced Bifidobacterium, B. fragilis and Prevotella. Population levels of individual parietal microflora components (Bacteroides fragilis, Lactobacillus, Clostridium leptum, Clostridium coccoides, Prevotella, Bifidobacterium) vary depending on prevalence, severity and intensity of pathological process in the case of NSUC. Key words: inflammatory intestinal diseases, non-specific ulcerative colitis, parietal intestinal microflora, polymerase chain reaction, children. (Pediatric Pharmacology. – 2010; 7(5):71-76)Одним из ключевых факторов, определяющих течение неспецифического язвенного колита (НЯК), является микрофлора кишечника. Был исследован доминирующий состав пристеночной микрофлоры (Clostridium coccoides, Clostridium leptum, Bacteroides fragilis, Bifidobacterium, Lactobacillus, Prevotella, и Atopobium) у детей с неспецифическим язвенным колитом (НЯК) методом полимеразной цепной реакции в режиме реального времени. Показано, что для детей с НЯК характерно повышение бактериальной плотности C. coccoides и Lactobacillus при некотором снижении Bifidobacterium, B. fragilis и Prevotella. Популяционные уровни отдельных представителей пристеночной микрофлоры (B. fragilis, Lactobacillus, C. leptum, C. coccoides, Prevotella, Bifidobacterium) отличаются в зависимости от распространенности, тяжести и активности патологического процесса при НЯК. Ключевые слова: воспалительные заболевания кишечника, неспецифический язвенный колит, пристеночная микрофлора кишечника, полимеразная цепная реакция, дети. (Педиатрическая фармакология. – 2010; 7(5): 71-76