Изменения микробиома желудочно-кишечного тракта у пациентов реанимационных отделений: обзор литературы: ОБЗОРЫ

И.А.  Лисица; Ю.С.  Александрович; А.Н.  Завьялова; И.В.  Александрович; О.В.  Лисовский; П.Д.  Игнатьева; М.Н.  Качалова

doi:10.56871/PED.2025.72.32.004

Изменения микробиома желудочно-кишечного тракта у пациентов реанимационных отделений: обзор литературы

ОБЗОРЫ

И.А. Лисица Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет. 194100, г. Санкт-Петербург, ул. Литовская, д. 2, Российская Федерация
Ю.С. Александрович Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет. 194100, г. Санкт-Петербург, ул. Литовская, д. 2, Российская Федерация
А.Н. Завьялова Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет. 194100, г. Санкт-Петербург, ул. Литовская, д. 2, Российская Федерация
И.В. Александрович Северо-Западный государственный медицинский университет имени И.И. Мечникова. 191015, г. Санкт-Петербург, ул. Кирочная, д. 41, Российская Федерация
О.В. Лисовский Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет. 194100, г. Санкт-Петербург, ул. Литовская, д. 2, Российская Федерация
П.Д. Игнатьева Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет. 194100, г. Санкт-Петербург, ул. Литовская, д. 2, Российская Федерация
М.Н. Качалова Санкт-Петербургское государственное бюджетное стационарное учреждение социального обслуживания населения «Дом социального обслуживания “Вместе”», Санкт-Петербург, Россия

Ключевые слова:

желудочно-кишечный тракт микробиом отделения интенсивной терапии microbiome gastrointestinal tract intensive care units

Аннотация

Госпитализация в отделение реанимации и интенсивной терапии (ОРИТ) изменяет адаптационные механизмы пациента, что влияет на его микробиом. Важными триггерами нарушения микробиома являются тяжесть состояния пациента, отсутствие перорального питания и/или проведение искусственного питания, а также длительность пребывания в ОРИТ. Дисбиоз кишечника с развитием патобионтов повышает риск развития осложнений и исход заболевания. Обзор базируется на научных статьях, описывающих изменения микробиома желудочно-кишечного тракта у пациентов, госпитализированных в отделения ОРИТ. Проанализированы основные изменения микробиома, происходящие в разных отделах желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) у пациентов, госпитализированных в ОРИТ. Изменения кишечного микробиома ротовой полости выявлены у пациентов с первых суток нахождения в ОРИТ с увеличением микробной обсемененности и выделением в налете возбудителей внутрибольничных инфекций. Установлена прямая связь между длительностью пребывания пациента в ОРИТ и глубиной изменений микробиома с развитием доминирования патобионтов вне зависимости от возраста и профиля патологии пациентов. Установленным фактором риска развития осложнений и наступления неблагоприятного исхода является снижение разнообразия Firmicutes и соотношения Firmicutes и Bacteroidetes. Определено влияние нарушений функциональной активности микробиома кишечника и метаболизма отдельных видов бактерий на тяжесть и прогноз заболевания. Описаны факторы, влияющие на изменение микробиоты новорожденных, и клиническое значение этих факторов. Показано положительное влияние пре-, про-, синбиотиков, фекальной трансплантации на коррекцию нарушений микробиома. У пациентов, госпитализированных в ОРИТ, диагностируют выраженные изменения микробиома ЖКТ, при этом прослеживается зависимость между тяжестью состояния, снижением бактериального разнообразия, повышением рисков развития полиорганной недостаточности и внутрибольничного инфицирования. Наибольшее клиническое значение в прогнозировании летального исхода имеет истощение численности Firmicutes и уменьшение соотношения Firmicutes/Bacteroidetes. Изучение изменений микробиома может быть полезным в ранней диагностике внутрибольничного инфицирования у пациентов в критическом состоянии и прогнозировании риска неблагоприятного исхода.

Библиографические ссылки

Александрович Ю.С., Иванов Д.О., Павловская Е.Ю. и др. Особенности микробиоты у новорожденных в критическом состоянии при поступлении в ОРИТ специализированного стационара. Вестник анестезиологии и реаниматологии. 2022;19(2):56–63. DOI: 10.21292/2078-5658-2022-19-2-56-63.

Ахмедов В.А., Кашева К.А., Гаус О.В. Микробиота кишечника и критические состояния. Медицинский алфавит. 2020;(37):16–20. DOI: 10.33667/2078-5631-2020-37-16-20.

Белобородова Н.В., Черневская Е.А. Перспективы микробиота-ориентированной терапии в нейрореабилитологии. Физическая и реабилитационная медицина, медицинская реабилитация. 2020;2(1):79–85. DOI: 10.36425/rehab19432.

Гостимский А.В., Гавщук М.В., Завьялова А.Н., Барсукова И.М., Найденов А.А., Карпатский И.В., Петросян А.А., Лисовский О.В. Особенности нутритивной поддержки и ухода за пациентами с гастростомой. Медицина: теория и практика. 2018;3(2):3–10.

Завьялова А.Н., Новикова В.П., Игнатова П.Д. Ось «микробиота–мышцы». Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. 2022;207(11):60–69. DOI: 10.31146/1682-8658-ecg-207-11-60-69.

Завьялова А.Н., Новикова В.П., Кузнецова Ю.В. и др. База данных «Секвенирование 16SrRNK микробиома из трех биотопов у гастростомированного пациента детского возраста». Заявка № 2023620378 от 13.02.2023. Дата государственной регистрации в Реестре баз данных 22.03.2023.

Завьялова А.Н., Новикова В.П., Орел В.И. и др. Организация питания стомированного пациента. Выбор пищевого субстрата. Педиатр. 2023;14(2);93–104. DOI: 10.17816/PED14293-104.

Кузнецова Ю.В., Завьялова А.Н., Давлетова Л.А. и др. Микробиом ротовой полости у детей, питающихся через гастростому. Forcipe. 2022;5(S2):285–286.

Кузнецова Ю.В., Завьялова А.Н., Лисовский О.В. и др. Микробиом ротовой полости у пациентов, питающихся через гастростому. Профилактическая и клиническая медицина. 2023;87(2):68–76. DOI: 10.47843/2074-9120_2023_2_68.

Кузнецова Ю.В., Завьялова А.Н., Лисовский О.В. и др. Особенности микробного пейзажа желудка у детей, питающихся через гастростому или назогастральный зонд. Педиатр. 2023;14(2):17–27. DOI: 10.17816/PED14217-27.

Лисица И.А., Александрович Ю.С., Завьялова А.Н. и др. Дисфагия у пациентов педиатрических отделений реанимации и интенсивной терапии (обзор литературы). Вестник анестезиологии и реаниматологии. 2023;20(6):97–105. DOI: 10.24884/2078-5658-2022-20-6-97-105.

Лисица И.А., Завьялова А.Н., Игнатова П.Д., Макарова Т.Ю. Микробиом пациентов в отделении реанимации и интенсивной терапии. Обзор литературы. Университетский терапевтический вестник. 2024;6(3):5–18. DOI: 10.56871/UTJ.2024.67.59.001

Марковская И.Н. Микробиом ребенка первого года жизни, длительно находящегося в условиях ОРИТ, по данным секвенирования 16S rRNA. Тезисы X общеросс. конф. с междунар. участием «FLORES VITAE. Поликлиническая педиатрия». 2022:16–17.

Набока Ю.Л., Рымашевский А.Н., Свирава Э.Г. и др. Становление микробиоты толстого кишечника новорожденных при различных способах родоразрешения. Педиатр. 2014;5(3):22–29. DOI: 10.17816/PED5322-29.

Новикова В.П., Гурова М.М., Хавкин А.И. Кишечная микробиота как регулятор работы органов и систем человека. М.: ГЭОТАР-Медиа; 2024. DOI: 10.33029/9704-8174-5-IMR-2024-1-352.

Новикова В.П., Хавкин А.И., Горелов А.В. и др. Ось «легкие–кишечник» и COVID- инфекция. Инфекционные болезни. 2021;19(1):91–96. DOI: 10.20953/1729-9225-2021-1-91-96.

Прокопьева Н.Э., Новикова В.П., Хавкин А.И. Ось «кишечная микробиота–почки». Особенности при заболеваниях мочевыделительной системы и урогенитального тракта. Медицина: теория и практика. 2022;7(4):68–77. DOI: 10.56871/MTP.2022.51.41.008.

Хавкин А.И., Завьялова А.Н., Новикова В.П. Влияние нутриентов на микробиоту кишечника. Вопросы детской диетологии. 2023;21(1):66–75. DOI: 10.20953/1727-5784-2023-1-66-75.

Черневская Е.А., Белобородова Н.В. Микробиота кишечника при критических состояниях (обзор). Общая реаниматология. 2018;14(5):96–119. DOI: 10.15360/1813-9779-2018-5-96-119.

Шаповалова Н.С., Новикова В.П. Ось «кишечник–мозг» и ее роль в развитии функциональных гастроинтестинальных расстройств. Children’s Medicine of the North-West. 2021;9(4):33–51.

Aardema H., Lisotto P., Kurilshikov A. et al. Marked changes in gut microbiota in cardio-surgical intensive care patients: a longitudinal cohort study. Front. Cell. Infect. Microbiol. 2020;9:467. DOI: 10.3389/fcimb.2019.00467.

Akrami K., Sweeney D.A. The microbiome of the critically ill patient. Curr. Opin. Crit. Care. 2018;24(1):49–54. DOI: 10.1097/MCC.0000000000000469.

Bansal S., Nguyen J.P., Leligdowicz A. et al. Rectal and naris swabs: practical and informative samples for analyzing the microbiota of critically ill patients. mSphere. 2018;3(3):e00219-18. DOI: 10.1128/mSphere.00219-18.

Bender J.M., Li F., Purswani H. et al. Early exposure to antibiotics in the neonatal intensive care unit alters the taxonomic and functional infant gut microbiome. J Matern Fetal Neonatal Med. 2021;34(20):3335–3343. DOI: 10.1080/14767058.2019.1684466.

Buelow E., Bello González T.D.J., Fuentes S. et al. Comparative gut microbiota and resistome profiling of intensive care patients receiving selective digestive tract decontamination and healthy subjects. Microbiome. 2017;5(1):88. DOI: 10.1186/s40168-017-0309-z.

Caldarelli M., Franza L., Rio P. et al. Gut-kidney-heart: a novel trilogy. Biomedicines. 2023;11(11):3063. DOI: 10.3390/biomedicines11113063.

Chanderraj R., Baker J.M., Kay S.G. et al. In critically ill patients, anti-anaerobic antibiotics increase risk of adverse clinical outcomes. Eur Respir J. 2023;61(2):2200910. DOI: 10.1183/13993003.00910-2022.

Chapple L.A., Deane A. From dysmotility to virulent pathogens: implications of opioid use in the ICU. Curr Opin Crit Care. 2018;24(2):118–123. DOI: 10.1097/MCC.0000000000000487.

Chapple L.S., Plummer M.P., Chapman M.J. Gut dysfunction in the ICU: diagnosis and management. Curr Opin Crit Care. 2021;27(2):141–146. DOI: 10.1097/MCC.0000000000000813.

D'Agata A.L., Wu J., Welandawe M.K.V. et al. Effects of early life NICU stress on the developing gut microbiome. Dev Psychobiol. 2019;61(5):650–660. DOI: 10.1002/dev.21826.

Dahlgren A.F., Pan A., Lam V. et al. Longitudinal changes in the gut microbiome of infants on total parenteral nutrition. Pediatr Res. 2019;86(1):107–114. DOI: 10.1038/s41390-019-0391-y.

Elfiky S.A., Mahmoud Ahmed S., Elmenshawy A.M. et al. Study of the gut microbiome as a novel target for prevention of hospital-associated infections in intensive care unit patients. Acute Crit Care. 2023;38(1):76–85. DOI: 10.4266/acc.2022.01116.

Fida M., Wolf M.J., Hamdi A. et al. Detection of pathogenic bacteria from septic patients using 16S ribosomal RNA gene-targeted metagenomic sequencing. Clin Infect Dis. 2021;73(7):1165–1172. DOI: 10.1093/cid/ciab349.

Freedberg D.E., Zhou M.J., Cohen M.E. et al. Pathogen colonization of the gastrointestinal microbiome at intensive care unit admission and risk for subsequent death or infection. Intensive Care Med. 2018;44(8):1203–1211. DOI: 10.1007/s00134-018-5268-8.

Haak B.W., Argelaguet R., Kinsella C.M. et al. Integrative Transkingdom analysis of the gut microbiome in antibiotic perturbation and critical illness. mSystems. 2021;6(2):e01148–20. DOI: 10.1128/mSystems.01148-20.

Howard B.M., Kornblith L.Z., Christie S.A. et al. Characterizing the gut microbiome in trauma: significant changes in microbial diversity occur early after severe injury. Trauma Surg Acute Care Open. 2017;2(1):e000108. DOI: 10.1136/tsaco-2017-000108.

Iapichino G., Callegari M.L., Marzorati S. et al. Impact of antibiotics on the gut microbiota of critically ill patients. J Med Microbiol. 2008;57(Pt 8):1007–1014. DOI: 10.1099/jmm.0.47387-0.

Kuznetsova Yu.V., Zavyalova A.N., Dudurich V.V. The microbiome of the stomach in children fed through a gastrostomy. World of Microbiome. Vienna: Kenes group; 2022: 104.

Lamoureux C., Surgers L., Fihman V. et al. Prospective comparison between shotgun metagenomics and sanger sequencing of the 16S rRNA gene for the etiological diagnosis of infections. Front Microbiol. 2022;13:761873. DOI: 10.3389/fmicb.2022.761873.

Lankelma J.M., van Vught L.A., Belzer C. et al. Critically ill patients demonstrate large interpersonal variation in intestinal microbiota dysregulation: a pilot study. Intensive Care Med. 2017;43(1):59-68. DOI: 10.1007/s00134-016-4613-z.

Limketkai B.N., Hendler S., Ting P.S. et al. Fecal microbiota transplantation for the critically ill patient. Nutr Clin Pract. 2019;34(1):73–79. DOI: 10.1002/ncp.10228.

Liu W., Cheng M., Li J. et al. Classification of the gut microbiota of patients in intensive care units during development of sepsis and septic shock. Genomics Proteomics Bioinformatics. 2020;18(6):696–707. DOI: 10.1016/j.gpb.2020.06.011.

McDonald D., Ackermann G., Khailova L. et al. Extreme dysbiosis of the microbiome in critical illness. mSphere. 2016;1(4):e00199-16. DOI: 10.1128/mSphere.00199-16.

Mustansir Dawoodbhoy F., Patel B.K., Patel K. et al. Gut microbiota dysbiosis as a target for improved post-surgical outcomes and improved patient care: a review of current literature. Shock. 2021;55(4):441–454. DOI: 10.1097/SHK.0000000000001654.

Ojima M., Motooka D., Shimizu K. et al. Metagenomic analysis reveals dynamic changes of whole gut microbiota in the acute phase of intensive care unit patients. Dig Dis Sci. 2016;61(6):1628–1634. DOI: 10.1007/s10620-015-4011-3.

Ojima M., Shimizu K., Motooka D. et al. Gut dysbiosis associated with antibiotics and disease severity and its relation to mortality in critically ill patients. Dig Dis Sci. 2022;67(6):2420–2432. DOI: 10.1007/s10620-021-07000-7.

Paul B. Concatenated 16S rRNA sequence analysis improves bacterial taxonomy. F1000Res. 2023;11:1530.DOI: 10.12688/f1000research.128320.3.

Ravi A., Halstead F.D., Bamford A. et al. Loss of microbial diversity and pathogen domination of the gut microbiota in critically ill patients. Microb Genom. 2019;5(9):e000293. DOI: 10.1099/mgen.0.000293.

Reis A.M.D., Fruchtenicht A.V., Loss S.H. et al. Use of dietary fibers in enteral nutrition of critically ill patients: a systematic review. Rev Bras Ter Intensiva. 2018;30(3):358–365. DOI: 10.5935/0103-507X.20180050.

Sachdev M., Ready D., Brealey D. et al. Changes in dental plaque following hospitalisation in a critical care unit: an observational study. Crit Care. 2013;17(5):R189. DOI: 10.1186/cc12878.

Sanschagrin S., Yergeau E. Next-generation sequencing of 16S ribosomal RNA gene amplicons. J Vis Exp. 2014;90:51709. DOI: 10.3791/51709.

Seifi N., Jafarzadeh Esfahani A., Sedaghat A. et al. Effect of gut microbiota modulation on feeding tolerance of enterally fed critically ill adult patients: a systematic review. Syst Rev. 2021;10(1):95. DOI: 10.1186/s13643-021-01633-5.

de Sire A., de Sire R., Curci C. et al. Role of dietary supplements and probiotics in modulating microbiota and bone health: the gut-bone axis. Cells. 2022;11(4):743. DOI: 10.3390/cells11040743.

Shimizu K., Yamada T., Ogura H. et al. Synbiotics modulate gut microbiota and reduce enteritis and ventilator-associated pneumonia in patients with sepsis: a randomized controlled trial. Crit Care. 2018;22(1):239. DOI: 10.1186/s13054-018-2167-x.

Tauchi H., Yahagi K., Yamauchi T. et al. Gut microbiota development of preterm infants hospitalised in intensive care units. Benef Microbes. 2019;10(6):641–651. DOI: 10.3920/BM2019.0003.

Watts G.S., Youens-Clark K., Slepian M.J. et al. 16S rRNA gene sequencing on a benchtop sequencer: accuracy for identification of clinically important bacteria. J Appl Microbiol. 2017;123(6):1584–1596. DOI: 10.1111/jam.13590.

Wei R., Chen X., Hu L. et al. Dysbiosis of intestinal microbiota in critically ill patients and risk of in-hospital mortality. Am J Transl Res. 2021;13(3):1548–1557.

Wijeyesekera A., Wagner J., De Goffau M. et al. Multi-com- partment profiling of bacterial and host metabolites identifies intestinal dysbiosis and its functional consequences in the critically ill child. Crit Care Med. 2019;47(9):e727–e734. DOI: 10.1097/CCM.0000000000003841.

Wischmeyer P.E., McDonald D., Knight R. Role of the microbiome, probiotics, and 'dysbiosis therapy' in critical illness. Curr Opin Crit Care. 2016;22(4):347–353. DOI: 10.1097/MCC.0000000000000321.

Xu R., Tan C., He Y. et al. Dysbiosis of gut microbiota and short-chain fatty acids in encephalitis: a chinese pilot study. Front Immunol. 2020;11:1994. DOI: 10.3389/fimmu.2020.01994.

Xu R., Tan C., Zhu J. et al. Dysbiosis of the intestinal microbiota in neurocritically ill patients and the risk for death. Crit Care. 2019;23(1):195. DOI: 10.1186/s13054-019-2488-4.

Yap P.S.X., Chong C.W., Ahmad Kamar A. et al. Neonatal intensive care unit (NICU) exposures exert a sustained influence on the progression of gut microbiota and metabolome in the first year of life. Sci Rep. 2021;11(1):1353. DOI: 10.1038/s41598-020-80278-1.

Zanza C., Romenskaya T., Thangathurai D. et al. Microbiome in critical illness: an unconventional and unknown ally. Curr Med Chem. 2021;29(18):3179–3188. DOI: 10.2174/0929867328666210915115056.