Роль дисбиозов кишечника и ротоглотки в прогнозировании характера течения респираторных заболеваний у часто болеющих детей раннего возраста

Введение. Проблема детей, часто и длительно болеющих респираторными заболеваниями (ЧДБД), остается одной из актуальных в педиатрии, поскольку в настоящее время устойчиво сохраняется тенденция к росту числа детей, относящихся к этой группе диспансерного наблюдения и высок риск раннего формирования у них хронической патологии.

На наш взгляд, частую респираторную заболеваемость в детском возрасте следует рассматривать как проявление нарушения адаптационной стратегии организма ребенка. При этом необходимо учитывать, что эффективность адаптационных реакций у детей напрямую зависит от того, насколько оптимально складываются условия для морфофункционального созревания нейроэндокринной и иммунной систем, а также механизмов их взаимодействия в первые годы жизни ребенка, что определяет характер интеграции этих систем и доклинический уровень адаптации. При таком подходе очевидно, что склонность детей к возникновению повторных острых респираторных заболеваний (ОРЗ) и длительному их течению формируется в раннем возрасте, в результате воздействия неблагоприятных факторов, нарушающих нормальный ход развития детского организма, истощающих резервные возможности его адаптационных систем и вызывающих их дезинтеграцию [1].

 Современные научные данные позволяют считать формирующуюся в раннем возрасте микробиоту толстого кишечника и ротоглотки одним из ведущих факторов, обеспечивающих адаптацию ребенка к внеутробной жизни, поддержание гомеостаза детского организма, морфофункциональное созревание его иммунной системы и становление нейроэндокринной регуляции иммунного ответа [2-5].

Следовательно, при формировании у детей раннего возраста дисбиозов кишечника и ротоглотки нарушается генетически детерминированная программа созревания адаптационных систем детского организма и их интеграция, истощаются резервные возможности его иммунной системы, развивается дестабилизация гомеостаза, извращается ход биохимических реакций и физиологических процессов, снижается колонизационная резистентность биотопов, что отражается на развитии ребенка и его заболеваемости [2,5].

Таким образом, мы предлагаем рассматривать склонность детей раннего возраста к частым ОРЗ и длительному их течению как проявление дезадаптации детского организма, вследствие динамической дезинтеграции нейроэндокринной и иммунной систем, возникающей под влиянием дисбиотических нарушений в составе микробиоты ведущих биотопов организма - толстого кишечника и ротоглотки.

Однако рассматривая воздействие на организм ребенка раннего возраста фактора, патогенетически значимого для формирования частой респираторной заболеваемости, в частности дисбиозов кишечника и ротоглотки, можно предположить, что далеко не в каждом случае воздействие фактора приведет к долговременным и глубоким нарушениям нормального хода развития системы адаптации. Если воздействие было кратковременным, неинтенсивным или своевременно устранено, то процесс морфофункционального созревания иммунной системы ребенка восстанавливается самостоятельно, и заболеваемость его в дальнейшем не будет превышать физиологических пределов. Следовательно, для клинициста очень важно обозначить прогностически наиболее неблагоприятные характеристики микробиоты кишечника и ротоглотки, выявление которых у ребенка требует обязательной коррекции, поскольку их наличие неизбежно приведет к альтерациям развития организма с преимущественным страданием иммунной системы.

В связи с этим целью настоящего исследования явилось обоснование прогностической роли дисбиозов кишечника и ротоглотки в возникновении и клиническом течении повторных ОРЗ у детей раннего возраста.

Материалы и методы. Проведено обследование 96 детей раннего возраста из группы часто и длительно болеющих респираторными заболеваниями на базе Школы респираторного здоровья, организованной совместно кафедрой пропедевтики детских болезней РостГМУ и МБУЗ «Детская городская больница №2» г. Ростова-на-Дону. Среди них 39 (40,6%) детей были в возрасте от 1 года до 2 лет и 57 (59,4%) в возрасте от 2 до 3 лет.

В зависимости от особенностей клинического течения повторных респираторных заболеваний в группе ЧДБД были выделены 3 подгруппы: 1-я подгруппа (n=29) - дети с ОРЗ с поражением верхних дыхательных путей (ВДП) в виде ринофарингита, 2-я подгруппа (n=47) - дети со склонностью к ОРЗ с развитием простого или обструктивного бронхита, 3-я подгруппа (n=20) - дети со склонностью к ОРЗ с развитием тонзиллофарингита.

В соответствии с целью работы всем ЧДБД было выполнено исследование состава микрофлоры толстого кишечника и ротоглотки в период клинического благополучия, через 3 и более недель после последнего эпизода ОРЗ. Присутствие и концентрацию антигенов адено-, рео- и ротавирусов в фекальном материале, а также антигенов адено- и реовирусов в мазках со слизистой оболочки ротоглотки определяли в реакции непрямой гемагглютинации с использованием коммерческих тест-систем.

Статистическую обработку данных проводили с использованием пакета прикладных программ Statistica 6.0 с вычислением средних значений и среднего квадратического отклонения. Достоверность различий определяли с помощью непараметрических (Манна-Уитни и Вилкоксона) критериев. Корреляционный анализ произведен с помощью коэффициента ранговой корреляции Спирмена.

Результаты и обсуждение. Анализ результатов микробиологического исследования показал, что наиболее выраженные дисбиотические изменения в микроэкологической системе организма наблюдались у детей 2-й подгруппы. Дисбиоз кишечника у них характеризовался значительным дефицитом бифидобактерий, умеренным снижением удельного веса лактофлоры, в сочетании с преобладанием в структуре ассоциаций условно-патогенных микроорганизмов грамотрицательных бактерий и грибов рода Candida, а также репродукцией всех исследуемых вирусов (рис. 1). Следует отметить, что грибы рода Candida присутствовали в микробиоте кишечника ЧДБД 2-й подгруппы в количествах, существенно превышающих таковые у ЧДБД других подгрупп. Вместе с тем известно, что грибы влияют на биологические свойства энтеробактерий, способствуя усилению их персистентного потенциала [6]. Кроме того, в фекалиях ЧДБД 2-й подгруппы с наибольшей частотой обнаруживали клебсиеллы в значительном количестве. Необходимо указать, что установлена широкая распространенность антилизоцимной (АЛА) и антиинтерфероновой активности (АИА) у клебсиелл, выделенных из фекалий детей с дисбиозом кишечника, особенно III степени [7]. Длительная персистенция клебсиелл с АЛА приводит к снижению количества лизоцима, способствует накоплению гистамина в тканях и сенсибилизации организма. АИА клебсиелл способствует разрушению интерферона, в результате чего снижается неспецифическая резистентность организма и страдает иммунный статус в целом. Особенностью микробиоты кишечника ЧДБД 2-й подгруппы явилось также обнаружение ассоциаций, в которых присутствовали протей и синегнойная палочка, для которых характерна SIgA-протеазная активность [7].

Рис.1. Микробиота толстого кишечника у ЧДБД 2-й подгруппы: *- в норме состав микрофлоры толстого кишечника у здоровых детей раннего возраста (lg КОЕ/г): Бифидобактерии - lg 9-11, Лактобактерии - lg 6-7, Типичные эшерихии - lg 7-8, Эшерихии с измененными ферментативными свойствами -< lg 5, Эшерихии с гемолитической активностью -0, Энтерококки- lg 5-7, Клостридии -≤ lg 5, УПМ (клебсиеллы, энтеробактер, протей)- < lg 4, S. aureus - lg 0-1, КОС-≤ lg 4, Ps. aeruginosa-≤ lg 3, Дрожжеподобные грибы рода Candida -≤ lg 3 [8].

Более того, в настоящее время установлено, что при дисбиозе кишечника, сопровождающегося увеличением пула условно-патогенных грамотрицательных бактерий, иммунитет к их эндотоксину полностью утрачивается, что приводит к развитию системной эндотоксинемии и соответственно к выраженной дестабилизации гомеостаза и дисфункции нейроэндокринной и иммунной систем [3]. Выявлена отрицательная корреляционная связь между обнаружением эндотоксина в крови детей и уровнем в кишечнике бифидобактерий [9]. Соответственно можно предположить, что у ЧДБД со склонностью к развитию бронхитов уровень эндотоксинемии был наиболее высоким, что могло явиться одним из механизмов более выраженного снижения их адаптационного потенциала.

Существенное неблагоприятное воздействие на лимфоидную ткань, ассоциированную с ЖКТ, могли также оказывать адено-, рео- и ротавирусы, антигены которых обнаруживали в фекалиях пациентов этой подгруппы с высокой частотой и в наиболее высокой концентрации. В частности, известно, что ротавирусы вызывают деструктивно-воспалительные изменения в кишечной трубке, сопровождающиеся токсической антигенной нагрузкой на иммунокомпетентные клетки с изменением структурно-функциональной организации их мембран [10].

В составе микробиоты ротоглотки у всех детей подгруппы отмечался видовой дефицит облигатных симбионтов (рис. 2).

Рис. 2. Микробиота ротоглотки у ЧДБД 2-й подгруппы: *- в норме частота встречаемости 70-100%, в количестве lg 4-6 КОЕ/мл; **- в норме частота обнаружения <35%, интенсивность колонизации < lg 4КОЕ/мл, (энтеробактерии -< 20%, lg 1-2КОЕ/мл, Ps.aeruginosa <5%, lg 1-2КОЕ/мл), вирусные антигены ≤ lg 4 [11]; ^{^} - концентрация аденовирусных антигенов в ротоглотке у ЧДБД 2-й подгруппы, перенесших обструктивный бронхит; ^{^^} - концентрация аденовирусных антигенов в ротоглотке у ЧДБД 2-й подгруппы, перенесших простой бронхит.

При этом факультативная микрофлора в большинстве случаев была представлена 3-4 симбионтами и характеризовалась более высокой частотой обнаружения по сравнению с другими подгруппами грамотрицательных микробов на фоне высокого удельного веса S. aureus, S.pyogenes, грибов и двухкомпонентных ассоциаций вирусов. В то же время, убедительно доказано наличие у энтеробактерий, выделяемых в составе микробиоценоза ротоглотки, высокой адгезивной, антилизоцимной, антиинтерфероновой, SIgA-протеазной активности [11,12]. Соответственно персистенция этих микроорганизмов приводит к выраженному снижению местной иммунной защиты слизистой респираторного тракта. Кроме того, только в этой подгруппе в составе микробиоты ротоглотки присутствовали Ps.aeruginosa в высоких титрах и гемофильные бактерии, обладающие SIgA-протеазной активностью. Концентрация антигенов аденовирусов на слизистой ротоглотки было наиболее высокой у ЧДБД 2-й подгруппы, перенесших 1-2 эпизода острого обструктивного бронхита, что имеет важное патогенетическое значение. Активация аденовирусов на фоне ОРЗ сопровождается развитием воспаления слизистой оболочки дыхательного тракта с выраженным экссудативным компонентом, что является одним из механизмов бронхообструкции. С другой стороны, репродукция вирусов на фоне дисбиотических нарушений микрофлоры слизистой оболочки ВДП способствует повреждению и десквамации мерцательного эпителия, «оголению» ирритативных рецепторов с развитием повышенной чувствительности дыхательных путей к бронхоконстрикторам [13].

Описанные глубокие нарушения в микроэкологической системе организма ЧДБД 2-й подгруппы, несомненно, приводили к повышенному поступлению в системный кровоток эндотоксинов и экзотоксинов условно-патогенной микрофлоры, что провоцировало развитие хронической интоксикации, дестабилизацию гомеостаза и соответственно повлекло дисфункцию адаптационных систем детского организма, что клинически выразилось в их склонности к наиболее тяжелому течению ОРЗ с развитием бронхитов.

У ЧДБД 3-й подгруппы дисбиотические сдвиги в микроэкологической системе организма носили иной характер. Наиболее глубокие нарушения в облигатной микрофлоре кишечника наблюдались со стороны лактофлоры, при этом удельный вес бифидобактерий был снижен умеренно, также у них отмечалась высокая частота обнаружения гемолитических эшерихий (рис. 3). При этом у большей части детей в составе ассоциации УПМ доминировали грамположительные бактерии в сочетании с обнаружением у всех детей грибов рода Candida, адено- и реовирусов. Вместе с тем, в настоящее время установлено, что в процессе жизнедеятельности и гибели аэробных и анаэробных грамположительных бактерий высвобождаются различные биологически активные соединения, которые могут оказывать токсические эффекты на различные ткани и органы человека. Экзотоксины, продуцируемые представителями грамположительной флоры, обладают фосфолипазной, коагулазной, гемолитической, коллагеназной, гиалуронидазной, липазной, ДНК-азной и иной активностями, что может приводить к повреждению мембран клеток организма, коллагена и гиалуроновой кислоты, являющихся основой различных тканей, нуклеиновых кислот, составляющих базу наследственного аппарата клеток [2].

Рис. 3. Микробиота толстого кишечника у ЧДБД 3-й подгруппы.

Весьма важное значение имеют экзотоксины, которые продуцируют клостридии: летальные токсины, воздействующие на мембраны клеток, индуцирующие образование норэпинефрина, протеаза, нейраминидаза, энтеротоксины [2]. Однако необходимо указать, что в 3-й подгруппе пациентов уровень бифидобактерий был достоверно выше, чем во 2-й подгруппе, что ограничивало поступление в кровь экзотоксинов условно-патогенных грамположительных бактерий, а также выраженность у них эндотоксинемии, связанной с персистенцией грамотрицательных микроорганизмов. В связи с чем, уровень адаптации у пациентов 3-й подгруппы был более высоким, чем у ЧДБД 2-й подгруппы.

На этом фоне у ЧДБД 3-й подгруппы отмечалась выраженная нестабильность микробиоты ротоглотки: в большинстве случаев количество видов облигатных симбионтов было ниже нормы (2-3), а в факультативной микрофлоре ротоглотки так же, как и в кишечнике, доминировали грамположительные бактерии: S. aureus и S.pyogenes, обладающие большим набором ферментов патогенности и экзотоксинов, способствующих формированию локального гнойно-воспалительного процесса и развитию общей интоксикации организма, а также кандиды, адено- и реовирусы (рис.4). Вместе с тем, кандиды обладают АЛА, характеризуются высокой способностью проникать в паренхиму миндалин, нарушают целостность тканей и способствуют размножению золотистого стафилококка. При этом присутствие в ротоглотке S. aureus в ассоциации с кандидами приводит к более выраженным патоморфологическим изменениям в тонзиллах [11].

Рис. 4. Микробиота ротоглотки у ЧДБД 3-й подгруппы.

Активированные вирусы также взаимодействуют с клетками слизистой и паренхимы небных миндалин, что приводит к гибели клеток с развитием более выраженных патогистологических изменений в зоне поражения, а также созданию благоприятных условий для интенсивного размножения УПМ, колонизирующих ротоглотку [11].

Таким образом, у детей 3-й подгруппы доминировали микроэкологические нарушения в микробиоте ротоглотки, при этом описанные патологические микробиоценозы создавали условия для нарушения иммунной функции небных миндалин, целостности эпителии дыхательных путей, с развитием очагов воспаления в лимфоидном кольце глотки. Выраженные дисбиотические сдвиги в составе кишечной микрофлоры также способствовали снижению адаптационного потенциала детей 3-й подгруппы, провоцируя дестабилизацию гомеостаза и иммунные нарушения, однако в меньшей степени, чем у ЧДБД 2-й подгруппы.

Что касается ЧДБД 1-й подгруппы, то степень выраженности у них дисбиоза кишечника и ротоглотки была значительно меньше, чем у детей 2-й и 3-й подгрупп. В частности, достоверно чаще у них регистрировали дисбиоз кишечника II степени, и соответственно выявляли наиболее высокий уровень бифидо- и лактобактерий, более низкую частоту обнаружения и/или количество клебсиелл, грибов, S. aureus, реовирусов (рис. 5).

Состояние облигатной микрофлоры ротоглотки также было более стабильным, реже присутствовали в высоких количествах S. aureus, кандиды и аденовирусы (рис. 6). Соответственно меньшая выраженность микроэкологических нарушений позволяла сохранять пациентам 1-й подгруппы более высокий уровень адаптации, в связи с чем, ОРЗ у них протекали с поражением только ВДП.

Рис. 5. Микробиота толстого кишечника у ЧДБД 1-й подгруппы.

 

Рис. 6. Микробиота ротоглотки у ЧДБД 1-й подгруппы.

Таким образом, у ЧДБД раннего возраста наблюдается взаимосвязь между особенностями клинического течения повторных ОРЗ и глубиной дисбиозов кишечника и ротоглотки, что подтверждает их патогенетическую значимость и позволяет рассматривать как значимый прогностический фактор [14].

Методом корреляционного анализа мы изучили согласованность изменений количественного уровня различных представителей микробиоты толстого кишечника и ротоглотки у ЧДБД с определенными клиническими параметрами: развитием у пациентов бронхита (простого или обструктивного) и тонзиллофарингита. При этом выявлена высоко статистически значимая обратная корреляционная связь между вероятностью развития у детей бронхита и количеством в кишечном микробиоценозе основных резидентных симбионтов: бифидобактерий (r=-0,49, р<0,001) и лактобактерий (r=-0,72, р<0,001). Кроме того, обнаружена прямая корреляционная связь между развитием у ЧДБД бронхита и увеличением количества энтерококков в кишечнике (r=0,64, р<0,001), наличием в составе кишечной микробиоты клебсиелл (r=0,27, р<0,01), протея (r=0,31, р<0,01) и синегнойной палочки (r=0,29, р<0,01), а также присутствием в этом биотопе реовирусов (r=0,34, р<0,001) и ротавирусов (r=0,25, р<0,05).

В то же время установлено, что риск развития у детей тонзиллофарингита возрастает при низком удельном весе лактофлоры в микробиоте кишечника (r=-0,58, р<0,001) и при обнаружении в ее составе эшерихий с гемолитической активностью (r=0,25, р<0,05), золотистого стафилококка (r=0,25, р<0,05) и клостридий (r=0,23, р<0,05). Особо следует отметить, что обнаружена прямая корреляционная связь между присутствием в кишечном микробиоценозе ЧДБД грибов рода Candida и возникновением у них склонности к более тяжелому течению ОРЗ (r=0,32, р<0,01).

В отношении корреляционных связей между развитием у ЧДБД бронхита и тонзиллофарингита и уровнем представителей микробиоты ротоглотки получены следующие данные. Нами выявлена прямая и высоко статистически значимая корреляционная связь между развитием у ЧДБД бронхита и увеличением количества КОС на слизистой оболочке ротоглотки (r=0,61, р<0,001), а также присутствием в биотопе кишечной палочки (r=0,33, р<0,001), золотистого стафилококка в высоких титрах (r=0,38, р<0,001), синегнойной палочки (r=0,29, р<0,01), клебсиелл (r=0,29, р<0,01) и гемофильной палочки (r=0,26, р<0,01). Вместе с тем, между количественным уровнем таких резидентных симбионтов ротоглотки, как α-гемолитические и негемолитические стрептококки, пептострептококки и развитием у пациентов бронхита обнаружена обратная корреляционная зависимость (r=-0,27, р<0,01 и r=-0,39, р<0,001 соответственно). Кроме того, установлено, что имеет место прямая корреляционная связь между возникновением у ЧДБД тонзиллофарингита и увеличением удельного веса в микробиоте ротоглотки пептострептококков (r=0,42, р<0,001), коринебактерий (r=0,24, р<0,05) и эубактерий (r=0,36, р<0,001), присутствием на слизистой биотопа аденовирусов (r=0,29, р<0,01) и реовирусов (r=0,26, р<0,05), а также обратная - между развитием этого вида осложнения и уровнем КОС (r=-0,36, р<0,001). Особо следует отметить, что нами выявлена прямая корреляционная связь между обнаружением аденовирусных антигенов в высокой концентрации в кишечнике или ротоглотке и развитием обструктивного бронхита у ЧДБД раннего возраста (r=0,43, р<0,001и r=0,42, р<0,001 соответственно).

Таким образом, результаты корреляционного анализа подтвержают сделанные клинические выводы, поскольку нами установлено наличие согласованности изменений количественного уровня различных представителей микробиоты толстого кишечника и ротоглотки у ЧДБД раннего возраста с частотой развития у пациентов бронхита (простого или обструктивного) и тонзиллофарингита.

Выводы. Возможно прогнозирование высокого риска перехода ребенка в категорию ЧДБД, а также частоты и продолжительности респираторных заболеваний у детей раннего возраста из этой группы диспансерного наблюдения на основании анализа характера дисбиотических изменений в составе микробиоты кишечника и ротоглотки.

Для прогнозирования возникновения повторных респираторных заболеваний у детей раннего возраста рекомендуется исследовать состояние микробиоты толстого кишечника и ротоглотки с определением концентрации вирусных антигенов через 3 и более недель после ОРЗ.

При обнаружении антигенов вирусов в концентрации ≥ 10⁵ в сочетании с дисбиозом кишечника III степени и дисбиотическими изменениями в составе микробиоты ротоглотки можно прогнозировать предрасположенность к высокой частоте ОРЗ и их длительному течению.

При выявлении доминирования в кишечнике условно-патогенных грамотрицательных бактерий и дрожжеподобных грибов рода Candida, обнаружении энтеробактерий и других грамотрицательных микробов на слизистой ротоглотки, активации всех исследуемых вирусов в обоих биотопах на фоне угнетения резидентной микрофлоры кишечника и ротоглотки можно прогнозировать высокий риск развития бронхитов.

При обнаружении на слизистой ротоглотки S. aureus в ассоциации с другими грамположительными УПМ (S.pyogenes, коринебактерии, эубактерии), грибами рода Candida, адено- и реовирусами на фоне выраженного угнетения в кишечнике лактофлоры, преобладания грамположительных УПМ (S. aureus, КОС, клостридии) и грибов рода Candida в сочетании с адено- и реовирусами прогнозируют высокий риск развития тонзиллофарингита.