Микробиом кишечника вызывает большой интерес, и его роль в здоровье и болезни человека хорошо описана.
Нарушение микробиома кишечника под воздействием антибиотиков повышает риск инфекции и эволюции бактерий с множественной лекарственной резистентностью (MDR). Бактерии с MDR являются известным следствием антимикробной терапии и распространены при инфекциях, связанных с оказанием медицинской помощи, особенно у тяжелобольных пациентов. Использование анализа микробиома кишечника для оценки действия антибиотиков и помощи в выборе антибиотиков является перспективным, но еще не получило широкого распространения.
Одна из проблем забора образцов кала для исследования микробиома во время госпитализации заключается в том, что пациенты зачастую редко опорожняют кишечник, особенно тяжелобольные пациенты, где до 70% пациентов могут страдать запорами и, следовательно, не могут предоставить кал для анализа. Ректальные мазки могут быть альтернативным решением для исследования микробиома у таких пациентов. Однако о надежности использования ректальных образцов поступают противоречивые сообщения. Fair et al., например, описали некоторые ограничения в использовании ректальных мазков от тяжелобольных пациентов при использовании целевого секвенирования 16S рРНК, хотя ректальные мазки и образцы стула не могли быть собраны одновременно.
Хотя для исследования микробиома кишечника были описаны мазки со специальными транспортными средами, они не получили широкого распространения и не доступны в повседневной практике, поэтому могут привнести дополнительный трудоемкий процесс или затраты в медицинскую практику. В данном исследовании оценивалось, подойдут ли стандартные сухие ватные тампоны, уже используемые в больницах для микробиологических исследований, в качестве альтернативы сбору кала для оценки влияния антибиотиков на микробиом кишечника.
В данном исследовании одновременно были взяты образцы кала и ректальные мазки у госпитализированных пациентов для оценки влияния техники отбора проб на микробное разнообразие и наблюдения за влиянием антибиотиков на микробиом кишечника с использованием метагеномного подхода, а также для создания методологии для постоянного использования на практике. Целью исследования было выяснить, можно ли оценить влияние антибиотикотерапии на микробиом кишечника с помощью ректальных мазков, и будут ли результаты сопоставимы с результатами, полученными при отборе проб кала.
В первую очередь исследование использовалось для наблюдения за микробным разнообразием образцов, собранных двумя методами, и за тем, влияют ли на изменения микробного разнообразия, связанные с воздействием антибиотиков или в разные временные точки у пациентов с несколькими заборами, методы отбора проб. Вторичные цели включали оценку и описание изменений относительной численности в метагеноме ключевых организмов, связанных с эффектом антибиотиков, Enterobacterales, Clostridioides difficile, Pseudomonas spp., Acinetobacter spp., Candida spp, и организмы, считающиеся анаэробными (Bacteroidales, Bifidobacteriales, Clostridiales и Fusobacteriales); а также обнаруживаемые в метагеноме кишечника гены резистентности грамотрицательных бактерий, включая гены β-лактамаз расширенного спектра (ESBL) и карбапенемаз.
В то время как большинство других исследований оценивали полезность ректальных мазков для исследования микробиома кишечника с помощью секвенирования генов 16S рРНК или фокусировались только на составе микробного сообщества, мы использовали метагеномику с секвенированием всего генома (WGSM) не только для определения состава организмов, но и для сравнения обнаружения генов резистентности с помощью образцов кала и ректальных мазков, что позволит использовать WGSM ректальных мазков для изучения влияния антибиотиков на микробиом кишечника у пациентов отделения интенсивной терапии.
Результаты
Не было отмечено существенной разницы в общем разнообразии между образцами кала и ректальными мазками, и не было продемонстрировано, что метод отбора проб предсказывает вариативность микробного сообщества. В мазках присутствовало больше ДНК человека, а некоторые различия наблюдались только для некоторых анаэробов и бактерий, также связанных с кожей и/или женской мочеполовой системой, что, возможно, отражает место или технику отбора проб. Антибиотики и сбор материала в разное время поступления были признаны существенными факторами, влияющими на изменение состава микробного сообщества. Обнаружение генов резистентности к антибиотикам между ректальными мазками и образцами кала в целом существенно не отличалось, хотя были выявлены некоторые различия, которые могут быть связаны с количеством считываний человеческих сиквенсов в образце.
Заключение
Мы продемонстрировали, что сбор ректальных мазков с помощью стандартных сухих ватных тампонов может быть использован для оценки микробиома кишечника с целью наблюдения разнообразия и ключевых организмов, выбранных в нашем исследовании для мониторинга влияния антибиотиков на микробиом кишечника, если нет возможности отбора проб кала. Однако при оценке изменений между образцами, собранными в разные временные точки у одного человека, следует проявлять осторожность при интерпретации организмов с низкой численностью, а анализ должен быть направлен на таксономический уровень или использовать специфические маркерные гены, такие как гены токсинов, чтобы помочь в интерпретации изменений. Сравнение генов резистентности к антибиотикам между типами образцов должно проводиться с осторожностью, и для наблюдения за антимикробным воздействием может потребоваться количественная оценка обнаруженных генов. Демонстрация использования существующих методов отбора проб в стационарах для тестирования микробиома кишечника, как мы надеемся, подготовит почву для внедрения тестирования микробиома кишечника в практику для помощи в выборе антибиотиков.
