Кроме кишечника, ни один орган не подвержен более прямому влиянию состава кишечного микробиома, чем печень.
Воротная вена, по которой питательные вещества, всасываемые из кишечника, поступают в печень, также доставляет непосредственно в печень микробов, микробные компоненты и продукты микробного метаболизма.Трансплантация печени (ТП), являющаяся радикальным методом лечения заболеваний печени в конечной стадии, осложняется высоким уровнем инфекций, которые связывают с микробиомом кишечника.
Проспективное исследование пациентов, перенесших ТП, показало, что большинство из них были колонизированы организмами с множественной лекарственной резистентностью (MDRO), что ассоциировалось с повышенным уровнем инфекций MDRO. Последующее исследование показало, что колонизация MDRO ассоциировалась со снижением разнообразия микробиоты, определенного с помощью секвенирования генов 16S рРНК. Кроме того, большое исследование, проведенное в Нидерландах, показало повышенную смертность среди пациентов, перенесших трансплантацию печени, с низким разнообразием микробиома кишечника. Вопрос о том, влияет ли функция кишечного микробиома, определяемая по продуктам метаболизма, на описанные исходы при ТП, остается во многом неизученным.
Потеря разнообразия микробиома связана с инфекциями после трансплантации гемопоэтических стволовых клеток (HCT), а состав микробиома влияет на реакцию на иммунотерапию рака и восприимчивость к инфекции Clostridioides difficile (CDI). Экспериментальные исследования на мышах показали, что метаболиты, продуцируемые микробиомом, такие как короткоцепочечные жирные кислоты (КЦЖК) и вторичные варианты желчных кислот, влияют на иммунную защиту слизистой оболочки и целостность эпителия. Профилирование метаболитов фекалий также, хотя и в более ограниченной степени, коррелировало метаболиты, продуцируемые микробиомом, с предрасположенностью к заболеваниям. Например, снижение концентрации вторичных желчных кислот в кале коррелирует с развитием CDI, а снижение концентрации бутирата в кале - с прогрессированием респираторной вирусной инфекции у пациентов после аллогенной HCT. Профилирование метаболитов кала также выявило пациентов с COVID-19 с повышенным риском прогрессирования дыхательной недостаточности и смерти.
Концентрация метаболитов в кале варьирует между человеческими популяциями, живущими в промышленно развитых и неиндустриальных странах, и коррелирует с различными диетами. Метаболомы кала также коррелируют с синдромом раздраженного кишечника и дифференцируют пациентов с болезнью Крона от больных целиакией. Профилирование метаболитов показало, что терапевтическое восстановление микробиома при рецидивирующей инфекции C. difficile приводит к восстановлению соотношения первичных и вторичных желчных кислот в кале до нормального уровня. Недавно проведенный крупномасштабный метаболомный анализ кала выявил более 300 молекул, производимых микробиомом, которые различаются у пациентов с воспалительными заболеваниями кишечника и без них, и показал, что состав микробиома может предсказать метаболом кала.
Чтобы соотнести концентрацию метаболитов с составом фекальной микробиоты, распространением MDRO и инвазивной инфекцией, мы провели проспективное исследование среди реципиентов трансплантата печени. Мы продемонстрировали, что концентрация КЦЖК, вторичных желчных кислот, витаминов группы В и других метаболитов позволила выявить пациентов с сохраненным разнообразием фекального микробиома, сниженной плотностью колонизации патобионтами и уменьшенной частотой послеоперационных инфекций. Обогащение подмножества метаболитов и вторичных желчных кислот в образцах кала, полученных от пациентов с частичной потерей разнообразия микробиома, предполагает, что неполноценные метаболические сети приводят к накоплению промежуточных метаболитов.
В соответствии с экспериментальными исследованиями, указывающими на связь метаболитов, продуцируемых микробиомом, с антимикробной защитой, опосредованной хозяином, снижение концентрации в кале жирных кислот с короткой и разветвленной цепью, вторичных желчных кислот и метаболитов триптофана коррелирует с дисбиозом микробиома у пациентов, перенесших ТП, и относительным риском развития послеоперационной инфекции. Мы провели количественную оценку метаболитов кала у 107 пациентов, перенесших ТП, и соотнесли их с составом фекального микробиома, распространением патобионтов и послеоперационными инфекциями. Полученные нами результаты свидетельствуют о том, что профилирование метаболитов кала позволяет выявить пациентов, перенесших ТП, с повышенным риском послеоперационной инфекции и может послужить ориентиром для микробиом-направленной терапии.
