Preview

Инфекция и иммунитет

Расширенный поиск

Сальмонелла-индуцированные изменения кишечного микробиома крыс

Полный текст:

Аннотация

Микробиом кишечника существенно влияет на функционирование организма: он участвует в защите организма от патогенных микроорганизмов, в процессах обмена веществ, торможении воспалительных реакций, в формировании врожденного и адаптивного иммунного ответа в слизистой оболочке кишечника. Одной из причин изменения микробиоты является использование антибиотиков. Поэтому процессы взаимодействия антибиотиков Salmonella enteritidis и Salmonella typhimurium с представителями нормальной микрофлоры кишечника представляют особый интерес. Материалы и методы. Проведен количественный и качественный анализ состава микробиоты стенки у крыс бактериологическим методом, проведен статистический анализ данных с использованием программы StatSoft Statistica v12. Результаты и обсуждение. При введении ванкомицина и S. Enteritidis, S. Typhimurium в группы II, III, IV наблюдалось снижение количественного содержания кишечной палочки в 10, 7 и 110 раз соответственно (р≤0,05). Количество P. Aeruginosa значительно уменьшилось только в третьей группе (р≤0,05). Количество представителей Bacteroides spp. значительно уменьшился в несколько тысяч раз (группа II) и в 70 и 87 раз (группы III и IV) (р≤0,05). Содержание E. Faecalis и E. Faecium уменьшилось в 861, 6 и в несколько тысяч раз (группы II, III, IV) (р≤0,05). Количество Proteus spp. значительно уменьшился во II группе в 27 раз и быстро увеличился в IV группе (р≤0,05). Группа III показала резкое снижение содержания представителей Enterobacter spp. и Klebsiella spp. в 847 и 150 раз, а во II группе наблюдается увеличение их числа в 7 и 46 раз соответственно (р≤0,05). Количество Staphylococcus spp. снизилось в 10 раз только во II группе. Количественное содержание Clostridium spp. снизилось в несколько тысяч раз (группа II) и в 5,5 раз (группа IV) (р≤0,05). Количество Lactobacillus spp. уменьшилось в несколько тысяч раз (группа II). Количество представителей Bifidobacterium spp. значительно снизилось в 10, 9 раза и в несколько тысяч раз (группы III, IV). Количественное содержание Peptostreptococcus anaerobius значительно уменьшилось во всех трех группах исследования (p≤0,05). Содержание Salmonella spp. увеличилось во II группе в 49 раз, а значительное увеличение наблюдалось в III и IV группах (р≤0,05). Введение сальмонеллы на фоне предварительной обработки ванкомицином вызывает резкое изменение состава микробиоты в группах V и VI, а именно: увеличение количества кишечной палочки в 65 и 105 раз, значительное увеличение содержание           P. Аeruginosa в V группе, а в VI - в 3 раза. Также, в этих группах наблюдается уменьшение количества Bacteroides spp. 9 и 10 раз (р≤0,05). Содержание          E. Faecalis и E. Faecium значительно снизилось только в пятой группе (р≤0,05). Количество Proteus spp. уменьшается в 17 раз в группе V, а также значительное снижение наблюдалось в группе VI (р≤0,05). Резкое увеличение содержания представителей Enterobacter spp. и Klebsiella spp. наблюдалось в группах V и VI (р≤0,05). Однако представители Peptostreptococcus anaerobius в V и VI группах уменьшились в 20 и 9 раз соответственно (р≤0,05). Количество Salmonella spp. снизилось только в V группе в 7 раз (р≤0,05). При введении подопытным животным B. Fragilis, получавшим S. Enteritidis, S. Typhimurium на фоне предварительной обработки ванкомицином, отмечалось значительное снижение уровня кишечной палочки в группе VII, а в VIII - в 538 раз (р ≤0.05). Количество P. Aeruginosa в группах VII и VIII значительно уменьшилось, а число представителей Bacteroides spp. естественно увеличивается (р≤0,05). Содержание Lactobacillus spp. снизилось в 10,3 раза только в VI группе. Содержание E. Faecalis и E. Faecium увеличилось в 10 и 19 раз в седьмой и восьмой группах соответственно, а количество Proteus spp. уменьшается только в VII группе в 322 раза (р≤0,05). Также в VII и VIII группах наблюдается резкое снижение содержания представителей Enterobacter spp. и Klebsiella spp. (р≤0.05). Уровень представителей Peptostreptococcus anaerobius и Lactobacillus spp. значительно увеличился в 7, 12 раз и в несколько тысяч и 40 раз (группы VII и VIII соответственно) (р≤0,05). Количество S. Еnteritidis и S. Тyphimurium в VII и VIII группах интенсивно снижалось (р≤0,05). Выводы. Введение              B. Fragilis может быть использовано при лечении воспалительных заболеваний кишечника или заболеваний с нарушением барьерной функции кишечника.

 

Об авторах

Юлия Вячеславовна Букина
Запорожский государственный медицинский университет
Украина
Кафедра микробиологии, иммунологии и вирусологии. Ассистент


Наталья Николаевна Полищук
Запорожский государственный медицинский университет
Украина
Кафедра микробиологии, иммунологии и вирусологии. К.мед.н, доцент


Георгий Викторович Бачурин
Запорожский государственный медицинский университет
Украина
заведующий кафедрой урологии,  д. мед. н., доцент


Ольга Степановна Черковская
Запорожский государственный медицинский университет
Украина
доцент кафедры факультетской хирургии, к.мед.н


Елена Леонидовна Зинич
Запорожский государственный медицинский университет
Украина
кафедра анатомии человека, оперативной хирургии и топографической анатомии, к.мед.н., доцент


Александра Леонидовна Лазарик
Запорожский государственный медицинский университет
Украина
кафедра анатомии человека, оперативной хирургии и топографической анатомии, к.мед.н., доцент


Максим Борисович Безуглый
Запорожский государственный медицинский университет
Украина
кафедра офтальмологии, к.мед.н., доцент


Алексей Александрович Капшитарь
Запорожский государственный медицинский университет
Украина

Доцент кафедры общей хирургии и последипломного хирургического образования



Список литературы

1. Awoniyi M, Miller SI, Wilson CB, Hajjar AM, Smith KD. Homeostatic regulation of Salmonella-induced mucosal inflammation and injury by IL-23 // PubMed. 2012. Vol. 7. P. 731-737. doi: 10.1371/journal.pone.0037311. - https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22624013/

2. Barthel M, Hapfelmeier S, Quintanilla-Martinez L. Pretreatment of mice with streptomycin provides a Salmonella enterica serovar Typhimurium colitis model that allows analysis of both pathogen and host // Infections Immunology. 2003. Vol. 71. P. 2839-2858. doi: 10.1128/iai.71.5.2839-2858.2003. - https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/12704158/

3. Cani PD, Possemiers S, Van de Wiele T, Guiot Y, Everard A, Rottier O. Changes in gut microbiota control inflammation in obese mice through a mechanism involving GLP-2-driven improvement of gut permeability // PubMed. 2009. Vol. 58. P. 1091–1093. doi: 10.1136/gut.2008.165886. - https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/19240062/

4. Сarroll IM, Chang YH, Park J. Luminal and mucosal-associated intestinal microbiota in patients with diarrhea-predominant irritable bowel syndrome // Gut Pathogenes. 2010. Vol. 2. Р. 19. doi: 10.1186/1757-4749-2-19. - https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/21143915/

5. Cho I, Yamanishi S, Cox L, Methé BA, Zavadil J, Li K. Antibiotics in early life alter the murine colonic microbiome and adiposity // Nature. 2012. Vol. 488. P. 621–626. doi: 10.1038/nature11400. - https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22914093/

6. Corrêa-Oliveira R, Fachi JL, Vieira A, Sato FT, Vinolo MA. Regulation of immune cell function by short-chain fatty acids // Clinical & Translational Immunology. 2016. Vol. 22.5(4):e73. doi: 10.1038/cti.2016.17. - https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27195116/

7. De Vos P, Garrity G, Jones D. Identification of Procaryotes // Bergey‟s manual of systematic bacteriology. 2009. Vol. 1. Р. 1422. - https://www.springer.com/gp/book/9780387950419

8. Deplancke B, Gaskins Deplancke HR. Microbial modulation of innate defense: goblet cells and the intestinal mucus layer // The American Journal of Clinical Nutrition. 2001. Vol. 73. P. 1131–1141. doi: 10.1093/ajcn/73.6.1131S. - https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/11393191/

9. El Aidy S, van Baarlen P, Derrien M, Lindenbergh-Kortleve DJ, Hooiveld G, Levenez F. Temporal and spatial interplay of microbiota and intestinal mucosa drive establishment of immune homeostasis in conventionalized mice. Mucosal Immunol. 2012. Р. 5567–5579. doi: 10.1038/mi.2012.32. - https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22617837/

10. Ferreira RB, Gill N, Willing BP, Antunes LC, Russell SL, Croxen MA, Finlay BB. The intestinal microbiota plays a role in Salmonella-induced colitis independent of pathogen colonization // PLoS One. 2011;6(5):e20338. doi: 10.1371/journal.pone.0020338. - https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/21633507/

11. Fujimura KE, Slusher NA, Cabana MD, Lynch SV. Role of the gut microbiota in defining human health // Expert Review of Anti - infective Therapy. 2010. Vol. 8. P. 435–454. doi: 10.1586/eri.10.14. - https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/20377338/

12. Grassl G, Finlay B. Pathogenesis of enteric Salmonella infections // Curr. Opin. Gastroenterol. 2008. Vol. 24. Р. 22–26. doi: 10.1097/MOG.0b013e3282f21388. - https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/18043228/

13. Haibo Mu, Hu Bai. Pathogen-targeting glycovesicles as a therapy for salmonellosis // Nature Communications. 2019. Vol. 10. Article number-4039. - https://www.nature.com/articles/s41467-019-12066-z

14. Hyun Joo Song, Ki-Nam Shim, Sung-Ae Jung. Antibiotic-Associated Diarrhea // Korean Journal Internal Medicine. 2008. Vol. 23. P. 9–15. doi: 10.3904/kjim.2008.23.1.9 - https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2686956/

15. Jernberg C, Löfmark S, Edlund C, Jansson JK. Long-term impacts of antibiotic exposure on the human intestinal microbiota // Microbiology. 2010. Vol. 156. P. 3216–3223. doi: 10.1038/ismej.2007.3. - https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/18043614/

16. Kau AL, Ahern PP, Griffin NW, Goodman AL, Gordon JI. Human nutrition, the gut microbiome and the immune system // Nature. 2011. Vol. 474. P. 327–336. doi: 10.1038/nature10213. - https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/21677749/

17. Kerckhoffs AP, Samson M, van der Rest ME. Lower Bifidobacteria counts in both duodenal mucosa-associated and fecal microbiota in irritable bowel syndrome patients // PloS One. 2009. Vol. 15. Р. 2887-2892. doi: 10.3748/wjg.15.2887. - https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/19533811/

18. Macpherson NL, Harris Macpherson AJ. Interactions between commensal intestinal bacteria and the immune system // Nature Reviews Immunology. 2004. Vol. 4. P. 478–485. doi: 10.1038/nri1373. - https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/15173836/

19. Marina Lleal, Guillaume Sarrabayrousea, Joseane Willamil, Alba Santiagoa, Marta Pozueloa, Chaysavanh Manichanha. A single faecal microbiota transplantation modulates the microbiome and improves clinical manifestations in a rat model of colitis. EBioMedicine. 2019. Vol. 48. P. 630–641. doi: 10.1016/j.ebiom.2019.10.002. - https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31628021/

20. Maslowski KM, Vieira AT, Ng A, Kranich J, Sierro F, Yu D, Schilter HC, Rolph MS, Mackay F, Artis D, Xavier RJ, Teixeira MM, Mackay CR. Regulation of inflammatory responses by gut microbiota and chemoattractant receptor GPR43 // Nature. 2009. Vol. 29. Р. 1282-6. doi: 10.1038/nature08530. - https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/19865172/

21. Miki T, Goto R, Fujimoto M, Okada N, Hardt W.D. The Bactericidal Lectin RegIIIβ Prolongs Gut Colonization and Enteropathy in the Streptomycin Mouse Model for Salmonella Diarrhea // Cell Host Microbe. 2017. Vol. 10. P. 30519-30524. doi: 10.1016/j.chom.2016.12.008. - https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28111202/

22. Monack DM, Bouley DM, Falkow SJ. Salmonella typhimurium persists with in macrophages in the mesenteric lymph nodes of chronically infected Nramp1+/+ mice and can be reactivated by IFNgamma neutralization // Experimental Medicine. 2004. Vol. 199. P. 231–241. doi: 10.1084/jem.20031319. - https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/14734525/

23. Nagpal R, Wang S, Solberg Woods LC. Comparative Microbiome Signatures and Short-Chain Fatty Acids in Mouse, Rat, Non-human Primate, and Human Feces. Front Microbiol. 2018. Vol. 9. doi:10.3389/fmicb.2018.02897. - https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6283898/

24. Panda S, Elkhader I, Casellas F, López Vivancos J, García Cors M, Santiago A. Short-term effect of antibiotics on human gut microbiota // PLoS One. 2014. Vol. 9. P. 954-967. doi: 10.1371/journal.pone.0095476. - https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/24748167/

25. Parkes GC, Rayment NB, Hudspith BN. Distinct microbial population exist in the mucosal-associated microbiota of subgroups of irritable bowel syndrome // Neurogastroenterol Motil. 2012. Vol. 24. Р. 31–39. doi: 10.1111/j.1365-2982.2011.01803.x. - https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22070725/

26. Pérez-Cobas AE, Artacho A, Knecht H, Ferrús ML, Friedrichs A, Ott SJ. Differential effects of antibiotic therapy on the structure and function of human gut microbiota // PLoS One. 2013. Vol. 8. P. 201-208. doi: 10.1371/journal.pone.0080201. - https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/24282523/

27. Rakoff-Nahoum S, Paglino J, Eslami-Varzaneh F. Recognition of commensally microflora by Тoll-like receptors is required for intestinal homeostasis // Cell. 2004. Vol. 118. Р. 229–241. doi: 10.1016/j.cell.2004.07.002. - https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/15260992/

28. Santos RL, Raffatellu M, Bevins CL, Adams LG, Tukel C, Tsolis RM, Baumler AJ. Life in the inflamed intestine, Salmonella style // PubMed. 2009. Vol. 17. P. 498–506. doi: 10.1016/j.tim.2009.08.008. - https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/19819699/

29. Sekirov I, Tam NM, Jogova M, Robertson ML, Li Y. Antibiotic-induced perturbations of the intestinal microbiota alter host susceptibility to enteric infection // PubMed. 2008. Vol. 76. P. 4726–4736. doi: 10.1128/IAI.00319-08. - https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/18678663/

30. Stecher B, Chaffron S R. Käppeli Like Will to Like: Abundances of Closely Related Species Can Predict Susceptibility to Intestinal Colonization by Pathogenic and Commensal Bacteria // PLoS Pathogens. 2010. Vol. 6. № 1: e1000711. doi: 10.1371/journal.ppat.1000711. - https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/20062525/

31. Stecher B, Hardt WD. Mechanisms controlling pathogen colonization of the gut // Current Opinion in Microbiology. 2011. Vol. 14. P. 82–91. doi: 10.1016/j.mib.2010.10.003. - https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/21036098/

32. Stecher B, Hardt WD. The role of microbiota in infectious disease // Trends Microbiology. 2008. Vol. 16. P. 107–114. doi: 10.1016/j.tim.2007.12.008. - https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/18280160/

33. Surana NK, Kasper DL. The yin yang of bacterial polysaccharides: lessons learned from B. fragilis PSA // Immunology Review. 2012. Vol. 245. Р. 13-26. doi: 10.1111/j.1600-065X.2011.01075.x. - https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22168411/

34. Taylor DN, McKenzie R, Durbin A. Rifaximin, a nonabsorbed oral antibiotic, prevents shigellosis after experimental challenge // Clinical Infections Diseases 2006. Vol. 42. P. 1283–1288. doi: 10.1086/503039. - https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/16586388/

35. Turnbaugh PJ, Ley RE, Mahowald MA, Magrini V, Mardis ER. An obesity-associated gut microbiome with increased capacity for energy harvest // PLoS One. 2006. Vol. 444. P. 1027–1031. doi: 10.1038/nature05414. - https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/17183312/

36. Ubeda C, Pamer EG. Antibiotics, microbiota and immune defense // Trends Immunology. 2012. Vol. 33. P. 459–466. doi: 10.1016/j.it.2012.05.003. - https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22677185/

37. Ubeda C, Pham N, Trevor C. Vancomycin-resistant Enterococcus domination of intestinal microbiota is enabled by antibiotic treatment in mice and precedes bloodstream invasion in humans // Current Opinion in Microbiology. 2014. Vol. 17. P. 67–74. doi: 10.1172/JCI43918. - https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/21099116/

38. Vollaard EJ, Clasener HA. Colonization resistance // Antimicrobial Agents and Chemotherapy. 1994. Vol. 38. P. 409–414. doi: 10.1128/aac.38.3.409 - https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC284472/

39. Wlodarska M, Willing B, Keeney KM, Menendez A, Bergstrom KS, Gill N. Antibiotic treatment alters the colonic mucus layer and predisposes the host to exacerbated Citrobacter rodentium-induced colitis // PubMed. 2011. Vol. 79. P. 1536–1545. doi: 10.1128/IAI.01104-10. - https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/21321077/

40. Zeng H, Chi H. Metabolic control of regulatory T cell development and function // Trends Immunology. 2015. Vol. 36. Р. 3-12. doi: 10.1016/j.it.2014.08.003. - https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/25248463/

41. Zhang Y, Limaye PB, Renaud HJ, Klaassen CD. Effect of various antibiotics on modulation of intestinal microbiota and bile acid profile in mice // Toxicology and Applied Pharmacology. 2014. Vol. 277. P. 138–145. doi: 10.1016/j.taap.2014.03.009. - https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/24657338/


Дополнительные файлы

1. литература
Тема
Тип Прочее
Скачать (33KB)    
Метаданные
2. Издательство
Тема
Тип Исследовательские инструменты
Скачать (59KB)    
Метаданные

Для цитирования:


Букина Ю.В., Полищук Н.Н., Бачурин Г.В., Черковская О.С., Зинич Е.Л., Лазарик А.Л., Безуглый М.Б., Капшитарь А.А. Сальмонелла-индуцированные изменения кишечного микробиома крыс. Инфекция и иммунитет. 2020;.

For citation:


Bukina Yu.V., Polishchuk N.N., Bachurin H.V., Cherkovska O.S., Zinych O.L., Lazaryk O.L., Bezugly M.B., Kapshytar O.O. Salmonella-induced changes of the intestinal microbiom of rats. Russian Journal of Infection and Immunity. 2020;.

Просмотров: 17


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2220-7619 (Print)
ISSN 2313-7398 (Online)