Микробиота желудка у пациентов с диспепсией: метатранскриптомный анализ

Цель исследования: оценить состав микробиоты слизистой оболочки тела и антрального отдела желудка.

Материалы и методы. В исследование были включены 60 пациентов с симптомами диспепсии. Проанализировано по два образца слизистой оболочки желудка каждого пациента — из тела и антрального отдела. В полученных биоптатах определяли наличие инфекции H. pylori методом ПЦР, проводили выделение РНК и подготовку библиотек для метатранскриптомного анализа гена 16S рРНК. Секвенирование осуществляли на приборе MiSeq (Illumina, США) с использованием набора реагентов MiSeq Reagent Kit v3 (600-cycle) (Illumina, США).

Результаты. В группе Н. pylori-положительных пациентов выявлено снижение видового разнообразия на фоне преобладания бактерий вида Helicobacter pylori, что было подтверждено с помощью индекса Шеннона, среднее значение которого составило 3,6 в группе Н. pylori-положительных и 5,4 в группе Н. pylori-отрицательных пациентов. В случае отсутствия H. pylori наблюдали увеличение представленности бактерий родов Streptococcus, Prevotella и Alloprevotella. Уровень обсемененности H. pylori слизистой оболочки желудка варьирует в антральном отделе и теле желудка, в отдельных случаях достигая разницы в 3,5 раза. При сравнении представленности других бактерий в теле и антральном отделе желудка статистически значимых различий выявлено не было.

Выводы. Состав микробиоты желудка существенно отличается в зависимости от наличия или отсутствия инфекции H. pylori. Наличие H. pylori сопровождается снижением видового разнообразия бактерий с преобладанием в составе желудочного микробиома H. pylori.

1. Prakash S., Rodes L., Coussa-Charley M., et al. Gut microbiota: next frontier in understanding human health and development of biotherapeutics. Biologics. 2011;5:71-86. doi: 10.2147/BTT.S19099

2. Sekirov I, Russell S.L., Antunes L.C., et al. Gut microbiota in health and disease / // Physiol Rev. 2010; 90 (3):859-904. doi: 10.1152/physrev.00045.2009

3. Petra C.V., Rus A., Dumitraşcu D.L. Gastric microbiota: tracing the culprit. Clujul Med. 2017; 90(4):369-376. doi: 10.15386/cjmed-854

4. Uemura N., Okamoto S., Yamamoto S., et al. Helicobacter pylori infection and the development of gastric cancer. N Engl J Med. 2001; 345(11):784-9. doi: 10.1056/NEJMoa001999

5. International Agency for Research on Cancer. Schistosomes, liver flukes and Helicobacter pylori. IARC Working Group on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans. IARC Monogr Eval Carcinog Risks Hum. 1994; 61:1-241

6. Bik E.M., Eckburg P.B., Gill S.R., Nelson K.E., et al. Molecular analysis of the bacterial microbiota in the human stomach. Proc Natl Acad Sci USA. 2006; 103 (3):732–737. doi: 10.1073/pnas.0506655103

7. Hunt R.H., Yaghoobi M. The Esophageal and Gastric Microbiome in Health and Disease. Gastroenterol Clin North Am. 2017; 46 (1):121-141. doi: 10.1016/j.gtc.2016.09.009

8. Rajilic-Stojanovic M., Figueiredo C., Smet A., et al. Systematic review: gastric microbiota in health and disease. Aliment. Pharmacol. Ther. 2020; 51 (6):582–602. doi: 10.1111/apt.15650

9. Ивашкин В.Т., Лапина Т.Л., Маев И.В., Драпкина О.М., Козлов Р.С., Шептулин А.А., Трухманов А.С., Абдулхаков С.Р., Алексеева О.П., Алексеенко С.А., Андреев Д.Н., Бордин Д.С., Дехнич Н.Н., Кляритская И.Л., Корочанская Н.В., Осипенко М.Ф., Полуэктова Е.А., Сарсенбаева А.С., Симаненков В.И., Ткачев А.В., Ульянин А.И., Хлынов И.Б., Цуканов В.В. Клинические рекомендации Российской гастроэнтерологической ассоциации, Научного сообщества по содействию клиническому изучению микробиома человека, Российского общества профилактики неинфекционных заболеваний, Межрегиональной ассоциации по клинической микробиологии и антимикробной химиотерапии по диагностике и лечению H. pylori у взрослых. Российский журнал гастроэнтерологии, гепатологии, колопроктологии. 2022;32(6):72-93. https://doi.org/10.22416/1382-4376-2022-32-6-72-93

10. Doohan D., Rezkitha Y., Waskito L., Vilaichone R., et al. Integrating microbiome, transcriptome and metabolome data to investigate gastric disease pathogenesis: a concise review. Expert Reviews in Molecular Medicine. 2021; 23:E9. doi: https://doi.org/10.1017/erm.2021.8

11. Румянцева Д.Е., Трухманов А.С., Кудрявцева А.В., Краснов Г.С., Параскевова А.В., Сторонова О.А., Пономарев А.Б. Микробиота пищевода и желудка у больных гастроэзофагеальной рефлюксной болезнью и здоровых добровольцев. Российский журнал гастроэнтерологии, гепатологии, колопроктологии. 2018;28(4):36–46. https://doi.org/10.22416/1382-4376-2018-28-4-36-46

12. Amir I., Konikoff F.M., Oppenheim M., Gophna U., Half E.E. Gastric microbiota is altered in oesophagitis and Barrett’s oesophagus and further modified by proton pump inhibitors. Environmental Microbiology. 2014;16(9):2905–14. doi: 10.1111/1462-2920.12285

13. Parks D.H., Chuvochina M., Waite D.W., et al. A standardized bacterial taxonomy based on genome phylogeny substantially revises the tree of life. Nat Biotechnol. 2018; 36(10):996-1004. doi: 10.1038/nbt.4229

14. Miao R., Wan C., Wang Z. The relationship of gastric microbiota and Helicobacter pylori infection in pediatrics population. Helicobacter. 2020; 25(1):e12676. doi: 10.1111/hel.12676

15. Vasapolli R., Schutte K., Schulz C., Vital M., Schomburg D., et al. Analysis of transcriptionally active bacteria throughout the gastrointestinal tract of healthy individuals. Gastroenterology. 2019;157(4):1081–92 e3. doi:10.1053/j.gastro.2019.05.068

16. Maldonado-Contreras A., Goldfarb K.C., Godoy-Vitorino F., Karaoz U., Contreras M., Blaser M.J., Brodie E.L., Dominguez-Bello M.G. Structure of the human gastric bacterial community in relation to Helicobacter pylori status. Isme J. 2011;5(4):574–579. doi:10.1038/ismej.2010.149

17. Chen C.C., Liou J.M., Lee Y.C., Hong T.C., El-Omar E.M., Wu M.S. The interplay between Helicobacter pylori and gastrointestinal microbiota. Gut Microbes. 2021;13(1):1-22. doi: 10.1080/19490976.2021.1909459

18. Parsons B.N., Ijaz U.Z., D’Amore R., Burkitt M.D., Eccles R., Lenzi L., et al. Comparison of the human gastric microbiota in hypochlorhydric states arising as a result of Helicobacter pylori-induced atrophic gastritis, autoimmune atrophic gastritis and proton pump inhibitor use. PLoS Pathog. 2017;13(11): e1006653. https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1006653

19. Shao D., Vogtmann E., Liu A., Qin J., Chen W., Abnet C. C., et al. Microbial characterization of esophageal squamous cell carcinoma and gastric cardia adenocarcinoma from a high-risk region of China. Cancer. 2019; 125:3993–4002. doi: 10.1002/cncr.32403

20. Dai D., Yang Y., Yu J., Dang T., Qin W., Teng L., et al. Interactions between gastric microbiota and metabolites in gastric cancer. Cell Death Dis. 2021; 12:1104. doi: 10.1038/s41419-021-04396-y

21. Coker O.O., Dai Z., Nie Y., Zhao G., Cao L., Nakatsu G., et al. Mucosal microbiome dysbiosis in gastric carcinogenesis. Gut. 2018; 67:1024–1032. doi: 10.1136/gutjnl-2017-314281

22. Qi Y.F., Sun J.N., Ren L.F., Cao X.L., Dong J.H., Tao K., et al. Intestinal microbiota is altered in patients with gastric cancer from Shanxi Province, China. Dig. Dis. Sci. 2019; 64:1193–1203. doi: 10.1007/s10620-018-5411-y

23. Guo Y., Cao X.S., Zhou M.G., Yu B. Gastric microbiota in gastric cancer: Different roles of Helicobacter pylori and other microbes. Front. Cell. Infect. Microbiol. 2023; 12:1105811. doi: 10.3389/fcimb.2022.1105811

24. Gantuya B., El-Serag H. B., Matsumoto T., Ajami N. J., Oyuntsetseg K., Azzaya D., et al. Gastric microbiota in helicobacter pylori-negative and -positive gastritis among high incidence of gastric cancer area. Cancers (Basel). 2019; 11(4). doi: 10.3390/cancers11040504

25. He C., Peng C., Wang H., Ouyang Y., Zhu Z., Shu X., Zhu Y., Lu N. The eradication of Helicobacter pylori restores rather than disturbs the gastrointestinal microbiota in asymptomatic young adults. Helicobacter. 2019;24:e12590. doi:10.1111/hel.12590

26. Li T.H., Qin Y., Sham P.C., Lau K.S., Chu K.M., Leung W.K. Alterations in gastric microbiota after H. Pylori Eradication and in Different Histological Stages of Gastric Carcinogenesis. Sci Rep. 2017;7:44935. doi: 10.1038/srep44935

27. Sung J.J.Y., Coker O.O., Chu E., Szeto C.H., Luk S.T.Y., Lau H.C.H., Yu J. Gastric microbes associated with gastric inflammation, atrophy and intestinal metaplasia 1 year after Helicobacter pylori eradication. Gut. 2020; 69(9):1572–1581. doi:10.1136/gutjnl-2019-319826