Микробиом кишечника: от эталона нормы к патологии

Шевелева Светлана Анатольевна; Куваева Инна Борисовна; Ефимочкина Наталья Рамазановна; Маркова Юлия Михайловна; Просянников Михаил Юрьевич

Резюме

Проведена системная оценка состояния кишечного микробиома человека во взаимосвязи с его функцией в макроорганизме, направленной на обеспечение нутриома, и факторов, определяющих адекватный пищевой статус. Постулировано новое понятие "эталонный кишечный микробиом здорового человека" и сформулированы требования к нему: взаимодействие с хозяином по принципу мутуализма, обеспечение иммунного баланса с макроорганизмом за счет правильного формирования мукозального иммунитета, осуществление метаболических и регуляторных функций без потерь для нутриома. В качестве критериев его оценки у здоровых взрослых людей, потребляющих сбалансированные по энергетической и пищевой ценности рационы, адекватные возрасту и энерготратам, предложен комплекс характеристик и биомаркеров, отражающих таксономический состав и популяционные свойства микробного сообщества кишечника, а также состояние его незаменимых иммунных и метаболических функций. Изучено влияние алиментарных факторов на формирование кишечного микро-биома человека в раннем онтогенезе, характер дисбиотических сдвигов, в том числе при распространенных неинфекционных алиментарно-зависимых заболеваниях (ожирение, пищевая аллергия, мочекаменная болезнь) у россиян, обоснованы пути их коррекции и поддержания микробиоты кишечника в процессе жизнедеятельности с учетом современных знаний.

Ключевые слова:кишечная микробиота, дисбиоз, короткоцепочечные жирные кислоты, эталонный кишечный микробиом, нутриом, пищевая коррекция кишечного микробиома, алиментарно-зависимые заболевания

Внедрение технологий, основанных на достижениях геномики, транскриптомики, протеомики, метаболомики и биоинформатики (ОМИК-технологий), в микроэкологию в последнее десятилетие революционно изменило и расширило представление о структуре и функциях микробиома человека, а также обозначило его ведущую роль в регуляции обменных процессов в макроорганизме, усвоении пищевых веществ, эндогенном синтезе эссенциальных для нормального пищеварения и жизнедеятельности ферментов, витаминов и биологически активных соединений, т.е. в факторах, определяющих нутриом [1-3]. Стало очевидно, что от физиологической полноценности кишечной флоры в раннем детстве зависит формирование правильного пищевого статуса растущего организма и предотвращение его нарушений в последующей жизни. В то же время текущая ситуация свидетельствует о высокой распространенности дисбиозов кишечника у российских жителей всех возрастных групп, включая детей раннего возраста [4], что требует активизировать характеристику алиментарных факторов, способствующих микробному дисбалансу в раннем онтогенезе. Наряду с этим крайне актуально изучение характера дисбиотических сдвигов при наиболее широко распространенных алиментарно-зависимых патологиях у взрослых. Эти знания важны в качестве доказательной базы ассоциации конкретных патологий со специфичными нарушениями кишечной микробиоты как для диагностики, так и для разработки адекватных подходов диетической коррекции их негативного влияния на обменные процессы и усвоение нутриентов в желудочно-кишечном тракте (ЖКТ).

Все это обусловливает необходимость интеграции новых знаний в концепцию нутриома и, соответственно, обоснования эталонного состава кишечного микро-биома, а также путей его поддержания и коррекции в процессе жизнедеятельности, для повышения адаптационного потенциала человека и для снижения распространенности алиментарно-зависимых заболеваний.

История микроэкологического направления в ФГБУН "ФИЦ питания и биотехнологии"

Исследования по участию кишечной флоры в обмене веществ организма, роли биохимической активности микробных популяций, обусловливающих трансформацию и деградацию эндогенных и экзогенных веществ в пищеварительном канале, начали выполняться в ФГБУН "ФИЦ питания и биотехнологии" (ранее - Институт питания) в отделе физиологии пищеварения под руководством профессора ГК. Шлыгина в конце 1950-х - середине 1960-х гг. И.Б. Куваевой при участии В.Г Геймберг и Л.И. Петрушиной. В трудоемких физиологических опытах и клинических наблюдениях на добровольцах, с использованием тогда еще только бактериологических методов было отчетливо показано, что даже у здоровых людей состав кишечной флоры может резко и неблагоприятно изменяться под влиянием некоторых алиментарных воздействий, в частности нефизиологичных диет. Обоснована необходимость нормализации нарушенной микроэкологии и ее важность в формировании нормального физиологического статуса макроорганизма [5].

В 1979 г. профессор И.Б. Куваева создала в Институте питания самостоятельное направление микроэкологии, под эгидой лаборатории санитарно-пищевой микробиологии, к названию которой были добавлены слова "...и микроэкологии". Ее задачи в этом плане формулировались как разработка комплекса микробиологических, иммунологических и биохимических показателей, характеризующих функциональное состояние микроэкологической системы пищеварительного тракта в норме и при патологических состояниях (для улучшения диагностики синдромов нарушенного питания и обоснования принципов их коррекции); изучение связи биохимических процессов, осуществляемых микробными ассоциациями в ЖКТ, с алиментарными факторами (в целях обоснования возможности использования микроэкологической системы для оценки качества традиционных, вновь создаваемых и специализированных пищевых веществ и продуктов), что актуально и сегодня.

В современном названии лаборатории биобезопасности и анализа нутримикробиома отражена приоритетность стратегий защиты здоровья, связанных с новыми рисками в пище, в том числе через поддержание и сохранение нутримикробиома - сообщества микроорганизмов и их геномов в кишечнике человека, взаимодействующего с нутриомом - необходимой для жизнедеятельности оптимальной совокупностью пищевых веществ (макро- и микронутриентов, биологически активных веществ).

В 1970-1980-х гг. микроэкологическая группа лаборатории совместно с отделом питания больного ребенка Института, руководимого К.С. Ладодо, и педиатрами других учреждений провела широкие исследования, позволившие установить важные закономерности формирования микроэкологической системы ЖКТ ребенка, которая слагается из взаимодействия секреторной активности разных отделов ЖКТ и создания определенных концентраций водородных ионов (рН) в химусе, выделения в составе секретов ферментов, иммунных белков, в том числе секреторных иммуноглобулинов класса А (sIgA), лизоцима и других неспецифических защитных факторов, а также из структуры и активности микробных ассоциаций. Обосновано, что стабильность системы зависит от возраста, характера вскармливания ребенка, а также от состояния его здоровья, наличия заболеваний различной природы, в том числе пищевой аллергии. На основе этих данных сотрудниками группы санитарно-пищевой микробиологии были разработаны модельные среды, имитирующие условия пищеварения в желудке детей первого года жизни и старше, в которых изучалась возможность выживания и размножения патогенных и условно-патогенных микроорганизмов (УПМ), попадающих с пищей в ЖКТ, а также бактерий-эубиотиков, при обосновании нормативов качества и безопасности продукции.

По результатам этих исследований защищено 10 кандидатских диссертаций, опубликовано большое количество работ и монография "Микроэкологические и иммунные нарушения у детей: диетическая коррекция", получено авторское свидетельство [6, 7].

Впоследствии в лаборатории и при ее участии в Институте питания выполнен ряд научных исследований, в рамках которых разработаны показатели догеномной диагностики функциональных нарушений микроэкологической системы у детей и взрослых при пищевой непереносимости, пищевой аллергии, синдроме раздраженного кишечника [8-10], исследованы механизмы корригирующего влияния алиментарных факторов [11-13], обоснованы требования к пробиотикам и пребиотикам и критериям их пробиотического потенциала [14]. В результате этих работ была создана научная, правовая и нормативно-методическая база оценки качества, безопасности и эффективности специализированных пробиотических пищевых продуктов и биологически активных добавок (БАД) к пище, а также микроорганизмов, используемых для их производства [15, 16], которая отражена в спектре технических регламентов ЕАЭС, Единых санитарно-эпидемиологических и гигиенических требованиях к товарам, подлежащим санитарно-эпидемиологическому надзору (контролю), стандартах и методических указаниях (МУК 2.3.2.72198 "Определение безопасности и эффективности биологически активных добавок к пище", МУ 2.3.2.2789-10 "Методические указания по санитарно-эпидемиологической оценке безопасности и функционального потенциала пробиотических микроорганизмов, используемых для производства пищевых продуктов", ГОСТ Р 56201-2014 "Продукты пищевые специализированные и функциональные. Методы определения бифидогенных свойств", ГОСТ Р 56139-2014 "Продукты пищевые специализированные и функциональные. Методы определения и подсчета пробиотических микроорганизмов", ГОСТ Р 56145-2014 "Продукты пищевые функциональные. Методы микробиологического анализа").

Обоснование состава эталонного микробиома

На догеномном этапе микроэкологии кишечная флора человека характеризовалась как совокупность облигатных строгих анаэробов, факультативных - условно-патогенных и сапрофитных, а также транзиторных - случайных микробов, в норме в кишечнике отсутствующих. Их качественно-количественные показатели у практически здоровых взрослых и детей, проживающих на территории РФ, и характеристики дисбиотических отклонений различной степени выраженности стандартизованы в ОСТ 91500.11.0004. 2003 "Протокол ведения больных. Дисбактериоз кишечника". Польза документа для практической медицины, особенно педиатрии, гастроэнтерологии и инфектологии, несомненна и сегодня, поскольку нацеливает клиницистов, курирующих пациентов с ассоциированными дисбиозами, направлять усилия на укрепление облигатной флоры и баланса популяций, тем самым улучшая состояние внутрикишечной среды и обеспечение гомеостаза.

Однако взятые в нем за основу фенотипические характеристики флоры ограниченно позволяют оценивать ее связь с различными внешними факторами, в том числе с питанием. Характеристики популяций анаэробной микробиоты, ответственных за основные метаболические процессы, устарели или не приведены (например, о бактероидах у детей, хотя именно эта популяция играет роль в формировании ожирения во взрослой жизни), что не дает возможности изучать тенденции в развитии массовых неинфекционных заболеваний у населения.

С 2016 г. лаборатория целенаправленно изучает состав кишечной флоры у детей и взрослых в норме и при наиболее распространенных алиментарно-зависимых заболеваниях (ожирении, пищевой аллергии, синдроме раздраженного кишечника) с использованием новых методов анализа, основанных на полимеразной цепной реакции (ПЦР). Накоплена база данных о качественно-количественных профилях доминирующих популяций, в том числе о содержании в кале некультивируемых облигатно-анаэробных сахаролити-ков, таких как Faecalibacterium prausnitzii, Bacteroides fragilis & thetaiotaomicron, Methanobrevibacter spp. и Methanobrevibacter smithii [17]. Данные о них позволяют расширить понятие о защитной микрофлоре кишечника, к которой ранее относили только бифидо- и лактобактерии, нормальные энтеробактерии по принципу наличия антагонизма против патогенов, без учета доли в сообществе.

В 2018-2020 гг. в рамках фундаментальных научных исследований по разработке и обоснованию изменений формулы оптимального питания (с обоснованием состава нутриома и микробиома человека) проанализирован характер взаимодействия микробиоты с пищевыми веществами с учетом ее индивидуальной, популяционной и нозологической вариабельности, иммуногенной, метаболической и регуляторной функции.

На первом этапе этой задачи важно было оценить новые данные о развитии и состоянии кишечной микробиоты на разных этапах жизненного цикла человека и соотнести их с факторами питания.

Анализ научной информации о кишечной микробиоте в онтогенезе, полученной современными методами

Данные о таксономических характеристиках. Установлено, что с внедрением ОМИК-технологий представления о микробиоте изменились практически революционно. Секвенирование, позволяющее анализировать все геномы в образцах экосистем (метагеномика) или геномы консервативных маркерных генов 16врРНК для идентификации микроорганизмов кишечного сообщества, привело к обновленному пониманию его структуры и видового состава. В сочетании с транскриптомикой и метаболомным профилированием на основе газожидкостной (ГЖХ-МС) и высокоэффективной жидкостной хроматографии с масс-спектрометрическим детектированием (ВЭЖХ/МС-МС) и современных статистических подходов для интерпретации и оценки корреляций появился и самый современный инструмент исследования физиологии микроорганизмов в организме хозяина и расшифровки функционального потенциала [18, 19]. Возникло понятие микробиом как совокупность ассоциированных с хозяином микробов, их генов, фагов, белков и дериватов [20].

В первой декаде XXI в. в масштабных коллективных проектах HMP (“American Human Microbiome Project") и “European MetaHIT” (“Metagenomics of the Human Intestinal Tract consortium”) [21, 22] был детально изучен видовой состав бактерий кишечной микробиоты у сотен жителей Европы и США [23]. Подобная работа продолжается повсеместно, число полностью расшифрованных микробиомов кишечника у здоровых и больных неинфекционными заболеваниями людей достило уже нескольких тысяч [24]. В результате стало ясно, что в 1 г кала содержится не менее 10¹² микробных клеток (1-3% массы тела), а сам кишечный микробиом чрезвычайно разнообразен (по разным данным, в нем идентифицировано от 1150 до 1950 только бактериальных OTU¹, из которых известным культивируемым видам соответствует лишь 20-40%) и неповторим как на межиндивидуальном, так и на внутрииндивидуальном уровнях. Но примерно 160 видов признаются в той или иной степени общими, выявляясь с разными уровнями и частотой в популяциях населения [25], а также выделяется основной микробиом - от 12 до 21 бактериальных родов, встречающихся у большинства [26-28].

¹ OTU - операционная таксономическая единица - группа микроорганизмов, объединенная по признаку гомологии (идентичности последовательностей 16S рРНК более чем на 97-98%), используется как таксономический эквивалент вида.

Для упорядочения такого биоразнообразия понадобились более высокие ранги таксономической иерархии, и характеристику таксонов стали выстраивать по нисходящей, начиная от подцарств (филумов) и представляя в виде соотношений между их членами в каждом изучаемом сообществе [29]. С этим подходом было обнаружено, что в экосистеме кишечника по содержанию и количеству входящих в них видов превалируют 4 бактериальных филума - Firmicutes (F), Bacteroidetes (В), Proteobacteria (Р) и Actinobacteria (А): на их долю приходится более 95% идентифицированных таксонов. На филумы Fusobacteria, Verrucomicrobia, Cyanobacteria -от 1 до 5%. Данные о доле представителей других сообществ, способных быть как симбионтами, так и паразитами человека (археи, грибы, вирусы, гельминты, простейшие), составляющей около 0,2%, не окончательны. Пока их относят к "темной материи" микробиомов и даже связывают с ними проблемы отсутствия отклика на пробиотические вмешательства (из-за возможного хронического воспаления при инвазии клеток хозяина) и уменьшения биоразнообразия (из-за воздействия фагов) [30].

Обобщение данных о биологии представителей филумов показало, что для фирмикутов (F) характерен активный метаболизм углеводов, в том числе неперевариваемых полисахаридов, а также белка, бактероидетов (B) - деградация белка и аминокислот, полисахаридов, желчных кислот, холина, актинобактерий (A) - гидролиз сложных углеводов, а протеобактерии (P) неоднородны по типу питания, часто используют и продуцируют промежуточные метаболиты [30-33].

Поэтому с учетом знаний о протосимбиозе популяций в сложившихся сообществах, отношения между филумами, доменами и царствами в кишечной флоре можно охарактеризовать как обеспечение взаимных трофических путей. И, соответственно, заключить, что их реализацию и формирование стабильной макро- и микроструктуры микробного сообщества кишечника во всех возрастах определяет пищевое воздействие. На это указывают и не выявлявшиеся ранее традиционной филогенетикой такие индикаторы, как баланс между филумами, составляющими основную часть микробиоты, и ее α-разнообразие. Так, индекс В : F, показывающий соотношение совокупной численности Bacteroidetes и Firmicutes, - достаточно постоянная в разном возрасте величина, меняющаяся параллельно с a-разнообразием. В свою очередь это соотношение модифицируется только при физиологически обусловленной возрастной смене характера питания [34]. В норме у детей первого года жизни индекс В : F находится на уровне 0,4 при наиболее низком разнообразии, обусловленном преобладанием актинобактерий (до 90%) на фоне монотонного, по крайней мере до введения прикорма, молочного вскармливания. У взрослых при полноценном питании достигает 11 (при неуклонном росте α-разнообразия), а после 65 лет синусоидально снижается вплоть до 0,6 под действием факторов, ассоциированных с его ухудшением в старости из-за адентии, гипохлоргидрии с защелачиванием химуса и выключением микробных ферментов с оптимумом рН<6,0, падения активности соматических ферментов и всасывания [35]. Угасающие на этом фоне субстратноферментативные взаимодействия в ЖКТ ведут к регрессу разнообразия, снижая устойчивость микробиоты к негативным воздействиям и выполнение ею других своих функций.

Таким образом, таксономические вариации кишечного микробиома на уровне филумов и биоразнообразия позволяют оценивать общее состояние микробного населения в ЖКТ организма-хозяина в зависимости от пищевых потребностей у людей в разном возрасте. Но, как следует из большинства работ, у средней здоровой популяции более тонкий родовой и видовой состав остается недостаточно изученным. Это затрудняет оценку влияния на микробиом экзогенных и эндогенных факторов, в том числе алиментарных. Поэтому с точки зрения его возможной стандартизации использование только таксономических характеристик, как это до сих пор принято в клинике для оценки состава микрофлоры толстой кишки в традиционном анализе на дисбактериоз кишечника, нереально.

Данные о функциональных характеристиках. Есть предложения определять микробиом у здоровых людей по балансу функциональных возможностей флоры, населяющей ЖКТ, характеризуя семействами генов метаболических и других путей, либо на основе метаболомики (измерение комплекса метаболических показателей в кишечном содержимом). Сегодня многие ученые поддерживают мнение о том, что "более важным является понимание физико-химических и метаболических активностей микробиоты, поскольку они более биологически значимы, чем проведение переписи" [36, 37].

Действительно, функционирование микробиома всегда приводит к образованию конкретных метаболитов: ферментов, короткоцепочечных жирных кислот (КЦЖК), лактата, аминокислот, дериватов желчных кислот, нейрохимических соединений, витаминов, бактериоцинов, противовоспалительных пептидов, присутствующих в кишечнике в измеримых современными методами концентрациях, в отличие от многообразия производящих их микроорганизмов [18]. Более того, новые аналитические технологии позволили во многом переоценить роль этих веществ в метаболизме и иммунитете. Наиболее важным стало раскрытие регуляторной функции образующихся в кишечнике КЦЖК.

Установлено, что, помимо известных для них локальных эффектов (трофическое, противовоспалительное и антиканцерогенное действие на колоноциты, закисление кишечного содержимого), КЦЖК на 95% всасываются в кровь и оказывают влияние на физиологические процессы, происходящие в печени, белой и бурой жировой ткани, костном мозге, легких, поджелудочной железе, кишечнике. Через связывание с рецепторами гистондеацетилаз (ингибирование), рецепторами, сопряженными с семейством G-белков-посредников во внутриклеточных сигнальных каскадах (активация) и γ-рецепторами, активируемыми пероксисомным пролифератором, этих органов и систем, они регулируют метаболизм жира, углеводов, энергетический метаболизм, реакции клеточного иммунитета и т.д. [34, 38, 39]. Все КЦЖК участвуют в регулировании иммунных реакций и в потреблении энергии в организме. Подробно описана способность ацетата снижать липолиз и аккумулировать жир в белой жировой ткани, бутирата - снижать размер адипоцитов и усиливать липолиз в бурой жировой ткани, пропионата - регулировать глюконеогенез в печени и наряду с бутиратом активировать кишечный глюконеогенез. Снижению потребления пищи и энергии помогает ацетат, вмешиваясь в регуляцию аппетита и насыщения в гипоталамусе за счет индуцирования выработки гормонов инкретинов энтероэндокринными клетками кишечника [40, 41]. Кроме того, в ответ на взаимодействие кишечника с микробиотой он стимулирует продукцию противовоспалительных цитокинов и sIgA через рецептор GPR43, связанный с G-белком, индуцирует генерацию регуляторных Т-лимфоцитов (Treg) на периферии и их дифференцировку. Включаясь в молекулы глюкозы, жирных кислот и холестерина, ацетат и пропионат проникают с ними в органы и ткани, в том числе в центральную нервную систему [39].

Интерпретация подходов. Описанные открытия позволили понять истинный биологический смысл ферментации в толстой кишке наибольшего по объему компонента рациона - резистентного крахмала и некрахмальных полисахаридов растительного происхождения. Он заключается в перманентном образовании, со строгой закономерностью у всех индивидуумов, независимо от географии, определенного набора КЦЖК, в котором четко превалируют ацетат, пропионат, бутират, и поступление их в кровоток в виде эссенциальных сигнальных молекул - регуляторов обмена энергии, иммунитета и метаболизма [34, 38]. Постоянство этой констелляции подтверждено в проспективных исследованиях, показавших, что в кишечной флоре жителей разных регионов мира резко повышена доля генов метаболизма растительных полисахаридов, синтеза некоторых аминокислот и витаминов, а также метаногенеза [42]. Доказано, что нарушения выработки КЦЖК в результате дисбиоза могут приводить к негативным последствиям для хозяина. Например, высокая продукция ацетата микробиотой на модели грызунов способствовала развитию метаболического синдрома [34, 38, 39]. Выявленные закономерности окончательно связали нутриом и микробиом в неразрывное целое, доказав насущность регулярного потребления с ежедневным рационом необходимого по объему и калорийности количества злаков, овощей и фруктов для обеспечения правильного эндогенного синтеза КЦЖК.

Согласно данным современной идентификации, продуцентами главных КЦЖК в кишечнике в основном являются представители облигатно анаэробных сахаролитиков, в том числе бутирата - Faecalibacterium, Ruminococcaceae и Lachnospiraceae sp., пропионата - Bacteroides, Propionibacterium, Roseburia, Selenomonas sp., ацетата - Bifidobacterium, Clostridium, Ruminococcus, Lactobacillus sp. Но описаны и взаимные превращения, а также способность протеолитических микробов синтезировать из белков животного происхождения и гликопротеидов изомерные формы КЦЖК с разветвленной цепью, биологическое значение которых неоднозначно [43]. Поэтому оценка метаболитов, без анализа микробных источников их синтеза и причин нарушений, определяющих развитие той или иной патологии, может быть бесперспективной для их коррекции. Одной из причин нарушений может выступать дисбаланс сахаролитиков с метаногенами - утилизаторами водорода, и это обусловливает важность изучения наряду с бактериями-продуцентами КЦЖК также популяций, ответственных за баланс сообщества.

В этом же контексте актуальность таксономической характеристики микробиома важна и для оценки состояния врожденного иммунитета (которое обеспечивается и поддерживается физическим взаимодействием микробных тел и структур с эпителиоцитами и лимфоидным аппаратом кишечника, выработкой соматических, капсульных, жгутиковых, мембранных антигенов, экспрессирующих различные факторы локального и системного иммунитета), а также воспалительного статуса по динамике эндотоксина [44].

Но надо учитывать, что сходные функциональные результаты могут обеспечиваться разными таксономическими составами, а основной движущей силой, которая формирует микробиом, обеспечивая избирательное преимущество роста для тех или иных его представителей, является доступность пищевых и промежуточных субстратов [45, 46]. Соответственно, биохимический и иммунный гомеостаз кишечного микробиома поддерживается постоянным притоком определенного набора нутриентов, способствующих отбору тех видов микроорганизмов, которые обладают генетической способностью к их утилизации, выживают и работают в создающейся среде. Очевидно, что, в свою очередь, состав участвующих таксонов, как и тип, биологическая активность и соотношение продуцируемых ими метаболитов и эффектов, зависят от качества и количества этих нутриентов при их поступлении с пищей.

В результате проведенного анализа были сделаны следующие основные выводы:

- полисахариды растительного происхождения в рационе являются незаменимыми субстратами для образования главных системных регуляторов иммунитета, метаболизма, деятельности органов и систем в организме (КЦЖК ацетат, пропионат и бутират), и, соответственно, они определяют превалирование анаэробных сахаролитических микроорганизмов в толстой кишке у здоровых взрослых людей;

- в обоснование эталонного кишечного микробиома не могут ложиться только таксономические или метаболические показатели сообщества, необходимо отражать разностороннее влияние флоры на организм хозяина, учитывать характер его питания, пищевой и иммунный статус.

Обоснование качественно-количественных показателей эталонного кишечного микробиома у взрослых людей

На втором этапе с учетом выводов информационного анализа и принимая во внимание эссенциальные физиологические функции кишечной микрофлоры в макроорганизме, постулировано новое понятие "эталонный кишечный микробиом" как сложноорганизованной системы, взаимодействующей с хозяином посредством физических контактов с анатомическими структурами кишечника, вырабатываемых ферментов, иммунных, регуляторных, нейроактивных и других биологически активных веществ, состав и уровни которых диктуются возрастными адаптационными и нутритивными потребностями здорового человека и обеспечиваются необходимыми для его жизнедеятельности субстратами в составе потребляемой пищи. Сформулированы основные критерии эталонного (идеального) микробиома, центральными среди них являются взаимодействие с хозяином по принципу мутуализма (взаимной пользы) и способность обеспечивать в кишечнике иммунный баланс и метаболические функции без потерь для нутриома (рис. 1).

Рис. 1. Постулированные критерии, характеристики и основные факторы эталонного кишечного микробиома

Fig. 1. Postulated criteria, characteristics and main factors of a reference gut microbiome

Следует отметить, что идеи о мутуалистических отношениях между микробиомом и организмом человека в той или иной форме встречались и ранее в научных публикациях микроэкологов и эволюционистов [34, 40, 47-49].

С учетом перечисленных факторов и основываясь на опыте изучения констант микробиома у здоровых россиян в возрасте от 19 до 65 лет, предложен принципиально новый комплекс качественно-количественных показателей эталонного кишечного микробиома. В него включены современные, в том числе основанные на метагеномике, таксономические и функциональные характеристики, дающие представление о фенотипе микробиоты у взрослых с нормальным индексом массы тела, потребляющих сбалансированные по энергетической и пищевой ценности рационы, адекватные возрасту и энерготратам. Для этого были обоснованы 3 группы показателей: таксономические, популяционные, иммунометаболические, предлагаемые маркеры которых, определяемые в кале, и их некоторые значения приведены в табл. 1.

Таблица 1. Основные качественно-количественные показатели эталонного кишечного микробиома у взрослых до 65 лет

Table 1. The main qualitative and quantitative indicators of the reference gut microbiome in adults under 65 years of age

Для обоснования таксономических характеристик эталонного микробиома были проанализированы данные метагеномных исследований, проведенные на выборках из российской популяции здоровых взрослых людей, о филотипах и о частоте встречаемости родов и видов, общих для более 50% обследованных, с учетом их функциональной роли и позиций пользы для организма хозяина [32, 49-54]. Требования к отсутствию кишечных патогенов и УПМ исходят из принципа мутуализма и дополнены доказательными данными о том, что патоген, представленный хотя бы на 1%, имеет значительное влияние на всю микробиоту, что существует отрицательная корреляция дисбиозов II-III степени с уровнем витаминной обеспеченности, что имеет место потеря энергии с калом у худых людей при дисбиозах кишечника [41, 49, 55]. Данные о показателе биоразнообразия у здоровых взрослых основаны на публикациях [26, 52]. При этом принята во внимание достоверная связь более высокого α-разнообразия (ИП 0,47) с регулярным потреблением йогурта у лиц с нормальным индексом массы тела против ИП 0,41 у не потребляющих его [26]. Критерий и способ его выражения будут уточняться по мере появления достоверной информации об обследованиях россиян.

Для показателя КЦЖК в копрофильтрате учтен ряд работ, предпринимавшихся на российских выборках условно здоровых людей, в том числе предложенный в 2008 г. "метаболитный паспорт" кишечной флоры [56]. К сожалению, основная масса данных получена для лиц с дисбиозами различной степени. В целом сведения о конкретных концентрациях значимо колеблются, возможно, из-за использования различных методик. Тогда как соотношения значений А : П : Б в выборках взрослых россиян [57, 58] в целом близки к идеальной формуле основных КЦЖК у человека 3:1:1 [59], которая может быть принята на стартовом этапе эталонного микробиома.

Сведения о содержании секреторного иммуноглобулина, фекальных аминокислот, рН были доступны из результатов собственных ретроспективных исследований на выборках здоровых взрослых людей и более ранних наработок лаборатории [6, 60, 61].

Следует подчеркнуть, что приведенные в табл. 1 данные не окончательные и будут уточняться в процессе дальнейшего сбора информации, получаемой воспроизводимыми стандартизованными методами, о кишечном микробиоме здоровых лиц, потребляющих сбалансированные по энергетической и пищевой ценности рационы, адекватные возрасту и энерготратам.

Обоснованность некоторых показателей предложенного эталонного микробиома подтверждена нами в процессе выборочных культуральных и ПЦР-исследований кишечной флоры у 42 практически здоровых детей (от 2 до 16 лет) и взрослых (от 18 до 65 лет) с нормальным пищевым статусом, получавших сбалансированные по пищевым веществам и энергии рационы. Показано, что по таксономическому составу и популяционным свойствам значительно ближе к формуле эталонного микробиома находились показатели у взрослых, чем у детей (прекращалось обнаружение или достоверно снижалось содержание УПМ, а также выраженность гемолитической активности анаэробных популяций). Например, только у детей обоими методами выявлялись такие УПМ, как Clostridium difficile, Proteus spp., коагулазоположительные стафилококки в количествах от 10^4,5 до 10¹⁰ КОЕ/г кала, тогда как у взрослых они отсутствовали.

Полученные результаты также поддерживают гипотезу современной литературы о более длительном становлении микробиома у детей, чем было принято считать. Возможно, необходимо изменение нижней возрастной границы для значений, принимаемых за норму при диагностике дисбактериоза кишечника по ОСТ 91500.11.0004. 2003, с 1 года на 5 лет в свете новейших данных о составе и функциях кишечного микробиома.

Подготовлен проект методических рекомендаций "Эталонный кишечный микробиом человека: критерии оценки", который в 2020 г. будет представлен для обсуждения в Проблемную комиссию по фундаментальной нутрициологии Межведомственного совета Российской академии наук по медицинским проблемам питания.

Обоснование путей поддержания и коррекции кишечного микробиома в процессе жизнедеятельности при дисбиотических сдвигах и при распространенных алиментарно-зависимых заболеваниях

Подтвердив зависимость от нутриома, новые представления о микроэкологии укрепили и понимание особенной необходимости сохранения микробиома в периоды физиологических смен характера питания и любых необычных диетических воздействий во избежание формирования в нем неправильных генных соотношений и их закрепления в иммунном и метаболическом фенотипе хозяина [18, 62].

Анализ факторов, влияющих на становление кишечной микробиоты в раннем онтогенезе. Поскольку наиболее часто физиологическая смена характера питания происходит в период от рождения до 3 лет, проведено системное обобщение данных и сопоставление результатов влияния разных эндогенных и экзогенных стрессорных факторов на процессы становления кишечной микробиоты у детей в раннем онтогенезе. Их основные положения представлены схематично на рис. 2.

Рис. 2. Воздействие стрессорных факторов на формирование кишечной микробиоты в раннем онтогенезе

Fig. 2. Impact of stress factors on the formation of gut microbiota in early ontogenesis

Эти данные со всей очевидностью свидетельствуют о том, что основным причинным фактором, задерживающим созревание кишечной микробиоты и достижение ею стабильного биоразнообразия у детей в постнатальном периоде, является нутритивный, а именно искусственное вскармливание, которое способствует формированию нарушенного профиля КЦЖК, сукцессии нефизиологичных видов бифидобактерий, повышению частоты дисбиозов с преобладанием фирмикутов над бактероидетами и высокой долей провоспалительных таксонов, что ведет к генерации обезогенного фенотипа микробиоты и риску развития метаболических патологий во взрослой жизни.

Как дополнительный пусковой фактор, модифицирующий флору с негативными последствиями для макроорганизма, охарактеризованы антибиотики, используемые не только в качестве средств лечения заболеваний, но и присутствующие в пище как загрязнители. В качестве одного из доказательств служат результаты экспериментов на мышах, потреблявших низкие дозы пенициллина (LDP) с рождения. В возрасте 8 нед у них были воспроизведены метаболические изменения, характерные для эффекта стимуляции роста: экспрессия факторов транскрипции (G-J) и цитокинов (K-N), представляющих 4 линии Т-хелперов, и антимикробных пептидов (O-P) в ileum. Перенос их илеальной микробиоты безмикробным мышам сопровождался развитием у последних метаболических изменений и ожирения, что, во-первых, доказывает причинную роль измененного фенотипа уже в отсутствие антибиотиков, а во-вторых, достаточность даже узкого временного окна для закрепления изменений в еще не сформировавшейся микробиоте и ее устойчивого воздействия на композицию тела [68]. Кроме того, LDP усиливали эффект ожирения, вызванного рационом с высоким содержанием жиров.

На основе подобных работ и широчайшего опыта использования кормовых антибиотиков обоснованно утверждается, что воздействия на микробиоту в младенчестве в период ее нестабильности, особенно на фоне критических состояний (недоношенность, рождение кесаревым сечением, искусственное вскармливание, резкая смена пищи) являются критическими детерминантами долгосрочных метаболических эффектов у хозяина во взрослой жизни [4, 18, 68]. Эти выводы подтверждают необходимость максимального содействия грудному вскармливанию для защиты кишечной микробиоты в раннем возрасте и разработки новых путей профилактики неинфекционных заболеваний человека, в том числе направленных на ограничение применения антибиотиков в сельском хозяйстве, особенно при производстве продуктов детского питания.

Изучение взаимосвязи кишечной микробиоты с алиментарно-зависимой неинфекционной патологией у россиян

За короткий срок от внедрения ОМИК-методов за рубежом вышло много публикаций об участии совокупности кишечных микробов в механизмах формирования алиментарно-зависимых метаболических заболеваний, а также о возможностях модулирования микробиоты с помощью пробиотиков, пребиотиков и неперевариваемых углеводов. Метагеномный паттерн кишечной микробиоты охарактеризован как биомаркер реагирования человека на алиментарные факторы, в том числе на различные диеты, а его значительная межиндивидуальная вариабельность - как фактор, повышающий результативность персонализированной диетотерапии [69, 70].

Вопросы взаимосвязи микробиоты с неинфекционной патологией стали активно изучаться и в России. При этом используется широкий спектр методов - от бакпосева и ГХ-МС до количественной ПЦР и секвенирования 16S рРНК, тогда как возможностями для анализа метагенома кишечника обладает пока ограниченное число научных учреждений. Для ряда патологий (ожирение, ишемическая болезнь сердца, сахарный диабет 2 типа, синдром раздраженного кишечника) накоплены данные о представленности доминирующих популяций, связи с индексом массы тела, влиянии на микробиоту особенностей образа жизни, пищевых предпочтений [71-74]. Но, возможно, из-за разных методических подходов эти данные зачастую не согласуются.

Во многом при этих патологиях остаются неясными черты измененных микробиомов, знания о которых и их сопоставление с эталонным микробиомом, во взаимосвязи с данными о характере питания, дадут возможность обоснованно разрабатывать рекомендации по пищевой коррекции и прогнозировать влияние диетических компонентов на здоровье хозяина.

Для накопления соответствующей базы данных нами проведены исследования микробиоты у 120 детей и взрослых, страдающих алиментарно-зависимыми заболеваниями [пищевая аллергия, ожирение, мочекаменная болезнь (МКБ)]. Получены приоритетные новые данные о культуральных и ПЦР таксономических профилях кишечных микроорганизмов (с характеристикой родовой и видовой принадлежности и количества некультивируемых анаэробов с защитными свойствами Faecalibacterium, Bacteroides, Bifidobacterium sp.). Показано, что при всех трех заболеваниях у 100% больных имеет место дисбиоз кишечника провоспалительного типа со значимым повышением частоты и уровней представителей протеобактерий (энтеропатогенных E. coli, условно-патогенных Klebsiella pneumoniae, Enterobacter & Citrobacter, Proteus spp.), а также гемолитической активности анаэробного компонента по сравнению со здоровыми людьми того же возраста. Причем значения последнего показателя, предложенного в качестве одной из характеристик эталонного микробиома, при пищевой аллергии, ожирении и МКБ были выше аналогичных значений для здоровых (в 1,8; 2,3 и 2,0 раза по Ме соответственно). При ожирении и МКБ у взрослых отмечено изобилие условно-патогенных анаэробов (C. perfringens). Эти результаты однозначно подтверждают роль дисбиотических изменений флоры провоспалительного типа при неинфекционных заболеваниях у россиян.

Впервые на российской выборке урологических больных получены данные об особенностях кишечной микробиоты у взрослых пациентов с МКБ, установлено повышение выраженности кишечного дисбиоза в зависимости от тяжести основного неинфекционного заболевания (табл. 2).

Таблица 2. Характеристика кишечной микробиоты у взрослых пациентов с мочекаменной болезнью в сравнении со здоровыми (культуральный посев, КОЕ/г кала)

Table 2. Characteristics of gut microbiota in adult patients with kidney stone disease in comparison with healthy persons (culture, CFU/g feces)

П р и м е ч а н и е. Статистически значимые (р<0,05) отличия: * - от показателя здоровых лиц; ** - от показателя здоровых лиц и пациентов без превышения уровня мочевой кислоты в моче.

N o t e. Statistically significant (p<0.05) differences: * - from the indicator of healthy individuals; ** - from the indicator of healthy individuals and patients without exceeding the level of uric acid in urine.

Как видно, при уровнях мочевой кислоты в моче, превышающих референсные биохимические значения, обнаружен значимый рост численности аэробного компонента флоры (преимущественно за счет цитратассимилирующих энтеробактерий, энтерококков, стафилококков) и в 1,5 раза более высокая его гемолитическая активность на фоне сниженной плотности бифидобактерий, чем у людей с нормальным содержанием мочевой кислоты. Достоверность их пролиферации подтверждена также при исследовании методом ПЦР. Важно, что все представители аэробных популяций, количество которых было превышено у больных, относятся к уреазапродуцирующим бактериям, что указывает на возможное участие микробиома в формировании нарушений при МКБ данного типа. Данные будут дорабатываться в плане расшифровки ПЦР-профилей кишечной флоры на образцах ДНК, выделенной из кала пациентов, у лиц с разной степенью тяжести МКБ, в том числе в зависимости от характера питания.

Обоснование путей поддержания и коррекции кишечного микробиома при распространенных алиментарно-зависимых заболеваниях

Анализ источников литературы и результаты проведенных исследований позволили сформулировать принципы и пути поддержания кишечного микробиома в процессе жизнедеятельности для сохранения его оптимального состояния и адекватного взаимодействия с нутриомом, в том числе для профилактики и снижения рисков развития дисбиозов провоспалительного типа. Так, обоснована необходимость соблюдения микроэкологической направленности питания с рождения и на протяжении всей жизни:

- максимальная поддержка грудного вскармливания от рождения до 12 мес;

- при искусственном вскармливании детей первого-второго года жизни - потребление максимально адаптированных смесей, отвечающих критерию би-фидогенности по белковому, углеводному и жировому компонентам;

- у детей старше 3 лет и взрослых - долговременная профилактика за счет потребления сбалансированных по пищевым веществам и энергии рационов, включающих обогащенные и специализированные пищевые продукты на основе смесей некрахмальных растительных полисахаридов и пребиотиков (для обеспечения должного профиля эндогенных метаболитов-регуляторов иммунитета и метаболизма КЦЖК ацетата, пропионата, бутирата), биологически активных веществ фитохимического происхождения (полифенолов и биофлавоноидов, проявляющих регулирующее действие на состав микробиоты и укрепление целостности эпителиального барьера кишечника), а также кисломолочных и сквашенных продуктов (как способствующих пищеварению источников дополнительных экзогенных ферментов галактозидаз, пептидаз и частично расщепленного белка), продуктов и БАД к пище с живыми пробиотическими микроорганизмами, стимулирующих иммунные клетки кишечника, у пожилых - ежедневное потребление источников неперевариваемых волокон (клетчатки, гемицеллюлозы) в рекомендованных суточных порциях для профилактики старческого дефицита бутиратпродуцирующей флоры в кишечнике.

Заключение

Направление нутримикробиома в ФГБУН "ФИЦ питания и биотехнологии" будет развиваться на основе новых методических подходов для оценки состава кишечной микробиоты у людей, в том числе путем метагеномного анализа и совершенствования культуральной анаэробной техники, а также анализа статистических корреляций ее результатов с характеристикой питания у людей.

Приоритетными будут исследования по раскрытию взаимосвязи кишечного микробиома с формированием пищевого статуса человека, между оптимальными уровнями нутриентов и качественно-количественными показателями флоры, для обеспечения той или иной стороны нормального метаболизма и обоснования (уточнения) потребностей организма в этих нутриентах.

Литература

1. Clemente J.C., Ursell L.K., Parfrey L.W., Knight R. The impact of the gut microbiota on human health: an integrative view // Cell. 2012. Vol. 148, N 6. Р. 1258-1270. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2012.01.035

2. Sommer F., Bäckhed F. The gut microbiota - masters of host development and physiology // Nat. Rev. Microbiol. 2013. Vol. 11. Р. 227-238. DOI: https://doi.org/10.1038/nrmicro2974

3. Shenderov B.A. Gut indigenous microbiota and epigenetics // Microb. Ecol. Health Dis. 2012. Vol. 23, N 1. P. 171-195. DOI: https://doi.org/10.3402/mehd.v23i0.17195

4. Максимова О.В. Оценка микробиоты кишечника у детей с аллергическими заболеваниями в зависимости от массы тела : автореф. дис. - канд. биол. наук. Москва, 2015. 25 с.

5. Куваева И.Б. Обмен веществ организма и кишечная микрофлора. Москва : Медицина. 1976. 248 с.

6. Куваева И.Б., Ладодо К.С. Микроэкологические и иммунные нарушения у детей: диетическая коррекция. Москва : Медицина, 1991. 240 с.

7. Куваева И.Б., Петрушина Л.И., Шевелева С.А. Способ определения in vitro выживаемости микроорганизмов в детских диетических продуктах, содержащих микроорганизмы, и препаратах-эубиотиках. А. с. SU 1306135 А1. 22.12.1986.

8. Куваева И.Б., Кузнецова Г.Г. Антагонистическая активность микробных популяций защитной флоры и ее связи с характеристикой микробиоценоза и факторами питания // Вопросы питания. 1993. № 3. С. 46-50.

9. Шевелева С.А., Куваева И.Б., Флуер Ф.С., Кузнецова Г.Г. Энтеротоксинообразование представителей условно-патогенной микрофлоры кишечника как диагностический тест при дисбактериозах кишечника // Вопросы питания. 2002. № 5. С. 23-26.

10. Шевелева С.А., Батищева С.Ю., Кузнецова Г.Г., Семенова Н.Н., Феклисова Л.В., Исаков В.А. и др. Изучение состава лактофлоры толстой кишки у больных с пищевой аллергией и синдромом раздраженной кишки // Вопросы питания. 2011. Т. 80, № 2. С. 26-30.

11. Кузнецова Г.Г., Трушина Э.Н., Мустафина О.К., Черкашин А.В., Батищева С.Ю., Семенихина В.Ф. и др. Влияние пробиотического кисломолочного продукта на микробиоту толстой кишки, гематологические показатели и клеточный иммунитет у крыс // Вопросы питания. 2012. № 3. С. 18-23.

12. Маркова Ю.М., Шевелева С.А., Коденцова В.М., Вржесинская О.А. Лактофлора толстой кишки крыс при алиментарном полигиповитаминозе и измененном жировом составе рациона // Вопросы питания. 2013. Т. 82, № 2. С. 66-69.

13. Маркова Ю.М., Сидорова Ю.С. Состояние защитных популяций микробиоты кишечника при воздействии стресса у крыс, получающих различные рационы с биологически активными компонентами пищи // Вопросы питания. 2015. Т. 84, № 1. С. 58-65.

14. Шевелева С.А. Медико-биологические требования к пробиотическим продуктам и биологически активным добавкам к пище (БАД) // Инфекционные болезни. 2004. Т. 2, № 3. С. 86-91.

15. Погожева А. В., Шевелева С. А., Маркова Ю. М. Роль пробиотиков в питании здорового и больного человека // Лечащий врач. 2017. № 5. С. 67-72. URL: https://www.lvrach.ru/2017/05/15436730

16. Шевелева С.А. Пробиотики в пищевой индустрии: нормативная база, перспективы // Переработка молока. 2018. № 10. C. 30-34.

17. Власова А.В., Исаков В.А., Пилипенко В.И., Шевелева С.А., Маркова Ю.М., Полянина А.С. и др. Methanobrevibacter smithii при синдроме раздраженного кишечника: клинико-молекулярное исследование // Терапевтический архив. 2019. Т. 91, № 8. С. 47-51. DOI: https://doi.org/10.26442/00403660.2019.08.000383

18. Mills S., Stanton C., Lane J.A., Smith G.J., Ross R.P. Precision nutrition and the microbiome, Part I: Current state of the science // Nutrients. 2019. Vol. 11, N 4. P. 1-45. DOI: https://doi.org/10.3390/nu11040923

19. Perz A.I., Giles C.B., Brown C.A., Porter H., Roopnarinesingh X., Wren J.D. MNEMONIC: MetageNomic Experiment Mining to create an OTU Network of Inhabitant Correlations // BMC Bioinformatics. 2019. Vol. 20, suppl. 2. P. 96. DOI: https://doi.org/10.1186/s12859-019-2623-x

20. Ley R.E., Peterson D.A., Gordon J.I. Ecological and evolutionary forces shaping microbial diversity in the human intestine // Cell. 2006. Vol. 124, N 4. P. 837-848. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2006.02.017

21. Methé B.A., Nelson K.E., Pop M. et al. A framework for human microbiome research // Nature. 2012. Vol. 486, N 7402. P. 215-221. DOI: https://doi.org/10.1038/nature11209

22. Ehrlich S.D.; MetaHIT Consortium. MetaHIT: The European Union Project on metagenomics of the human intestinal tract // Metagenomics of the Human Body / ed. K. Nelson. New York, NY : Springer, 2011. P. 307-316. DOI: https://doi.org/10.1007/978-1-4419-7089-3_15

23. González A., Vázquez-Baeza Y., Knight R. SnapShot: the human microbiome // Cell. 2014. Vol. 158, N 3. P. 690-690.e1. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2014.07.019

24. Lloyd-Price J., Abu-Ali G., Huttenhower C. The healthy human microbiome // Genome Med. 2016. Vol. 8, N 1. P. 51. DOI: https://doi.org/10.1186/s13073-016-0307-y

25. Qin J., Li R., Raes J. et al. A human gut microbial gene catalogue established by metagenomic sequencing // Nature. 2010. Vol. 464. P. 59-65. DOI: https://doi.org/10.1038/nature08821

26. Zhang W., Li J., Lu S. et al. Gut microbiota community characteristics and disease-related microorganism pattern in a population of healthy Chinese people // Sci. Rep. 2019. Vol. 9. Article ID 1594. DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-018-36318-y

27. Huse S.M., Ye Y., Zhou Y., Fodor A.A. Core human microbiome as viewed through 16S rRNA sequence clusters // PLoS One. 2012. Vol. 7, N 6. Article ID e34242. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0034242

28. Zhernakova A., Kurilshikov A., Bonder M.J., Tigchelaar E.F., Schirmer M., Vatanen T. et al. Population-based metagenomics analysis reveals markers for gut microbiome composition and diversity // Science. 2016. Vol. 352, N 6285. P. 565-569. DOI: https://doi.org/10.1126/science.aad3369

29. Ruggiero M.A., Gordon D.P., Orrell T.M., Bailly N., Bourgoin T., Brusca R.C. et al. A higher level classification of all living organisms // PLoS One. 2015. Vol. 10, N 4. Article ID e0119248. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0119248

30. Vemuri R., Shankar E.M., Chieppa M., Eri R., Kavanagh K. Beyond just bacteria: functional biomes in the gut ecosystem including virome, mycobiome, archaeome and helminths // Microorganisms. 2020. Vol. 8, N 4. P. 483. https://doi.org/10.3390/microorganisms8040483

31. Xu Z., Knight R. Dietary effects on human gut microbiome diversity // Br. J. Nutr. 2015. Vol. 113, N S1. P. S1-S5. DOI: https://doi.org/10.1017/S0007114514004127

32. Ситкин С.И., Вахитов Т.Я., Ткаченко Е.И., Орешко Л.С., Жигалова Т.Н., Радченко В.Г. и др. Микробиота кишечника при язвенном колите и целиакии // Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. 2017. № 1. С. 8-30. DOI: https://www.nogr.org/jour/article/view/359

33. Wexler A.G., Goodman A.L. An insider’s perspective: Bacteroides as a window into the microbiome // Nat. Microbiol. 2017. Vol. 2, N 5. P. 1-11. DOI: https://doi.org/10.1038/nmicrobiol.2017.26

34. Dominguez-Bello M.G., Godoy-Vitorino F., Knight R., Blaser M.J. Role of the microbiome in human development // Gut. 2019. Vol. 68, N 6. P. 1108-1114. DOI: http://dx.doi.org/10.1136/gutjnl-2018-317503

35. Ottman N., Smidt H., de Vos W.M., Belzer C. The function of our microbiota: who is out there and what do they do? // Front. Cell. Infect. Microbiol. 2012. Vol. 2. Article ID 104. DOI: http://dx.doi.org/10.3389/fcimb.2012.00104

36. Shafquat A., Joice R., Simmons S. L., Huttenhower C. Functional and phylogenetic assembly of microbial communities in the human microbiome // Trends Microbiol. 2014. Vol. 22, N 5. P. 261-266. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tim.2014.01.011

37. Blaser M.J. Harnessing the power of the human microbiome // Proc. Natl Acad. Sci. USA. 2010. Vol. 107, N 14. P. 6125-6126. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1002112107

38. Koh A., De Vadder F., Kovatcheva-Datchary P., Bäckhed F. From dietary fiber to host physiology: short-chain fatty acids as key bacterial metabolites // Cell. 2016. Vol. 165, N 6. P. 1332-1345. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2016.05.041

39. Boets E., Gomand S.V., Deroover L., Preston T., Vermeulen K., De Preter V. et al. Systemic availability and metabolism of colonic‐derived short‐chain fatty acids in healthy subjects: a stable isotope study // J. Physiol. 2017. Vol. 595, N 2. P. 541-555. DOI: https://doi.org/10.1113/JP272613

40. Cani P.D., Van Hul M., Lefort C., Depommier C., Rastelli M., Everard A. Microbial regulation of organismal energy homeostasis // Nat. Metab. 2019. Vol. 1, N 1. P. 34-46. DOI: https://doi.org/10.1038/s42255-018-0017-4

41. Shortt C., Hasselwander O., Meynier A., Nauta A., Fernández E.N., Putz P. et al. Systematic review of the effects of the intestinal microbiota on selected nutrients and non-nutrients // Eur. J. Nutr. 2018. Vol. 57, N 1. P. 25-49. DOI: https://doi.org/10.1007/s00394-017-1546-4

42. Yatsunenko T., Rey F.E., Manary M.J., Trehan I., Dominguez-Bello M.G., Contreras M. et al. Human gut microbiome viewed across age and geography // Nature. 2012. Vol. 486, N 7402. Р. 222-227. DOI: https://doi.org/10.1038/nature11053

43. Ситкин С.И., Ткаченко Е.И., Вахитов Т.Я. Метаболический дисбиоз кишечника и его биомаркеры // Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. 2015. № 12. С. 6-29.

44. Иванова Е.В. Роль бифидофлоры в ассоциативном симбиозе кишечной микробиоты человека : автореф. дис. - д-ра мед. наук. Оренбург, 2018. 44 с.

45. Ahern P.P., Maloy K.J. Understanding immune-microbiota interactions in the intestine // Immunology. 2019. Vol. 159, N 1. Р. 4-14. DOI:https://doi.org/10.1111/imm.13150

46. Salonen A., de Vos W. M. Impact of diet on human intestinal microbiota and health // Annu. Rev. Food Sci. Technol. 2014. Vol. 5. Р. 239-262. DOI: https://doi.org/10.1146/annurev-food-030212-182554

47. Varda-Brkić D., Vesna T., Lidija Ž-S., Branka B. The human microbiome in health and disease // Signa Vitae; Croatian International Symposium on Intensive Care Medicine / ed. V. Gašparović. Brijuni, Hrvatska, 2017. P. 42-43. URL: https://www.bib.irb.hr/928447

48. Grigg J.B., Sonnenberg G.F. Host-microbiota interactions shape local and systemic inflammatory diseases // J. Immunol. 2017. Vol. 198, N 2. Р. 564-571. DOI: https://doi.org/10.4049/jimmunol.1601621

49. Попенко А.С. Биоинформационное исследование таксономического состава микробиоты кишечника человека : дис. - канд. биол. наук. Москва, 2014. 140 с.

50. Tyakht A.V., Kostryukova E.S., Popenko A.S., Belenikin M.S., PavlenkoA.V., Larin A.K. et al. Human gut microbiota community structures in urban and rural populations in Russia // Nat. Commun. 2013. Vol. 4. Article ID 2469. DOI: https://doi.org/10.1038/ncomms3469

51. Тяхт А.В. Функциональный анализ метагенома кишечника человека : дис. - канд. биол. наук. Москва, 2014. 131 с.

52. Klimenko N.S., Tyakht A.V., Popenko A.S., Vasiliev A.S., Altukhov I.A., Ischenko D.S. et al. Microbiome responses to an uncontrolled short-term diet intervention in the frame of the citizen science project // Nutrients. 2018. Vol. 10, N 5. P. 576. DOI: https://doi.org/10.3390/nu10050576

53. Almeida A., Mitchell A.L., Boland M., Forster S.C., Gloor G.B., Tarkowska A. et al. A new genomic blueprint of the human gut microbiota // Nature. 2019. Vol. 568. Р. 499-504. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-019-0965-1

54. Каштанова Д.А., Ткачева О.Н., Попенко А.С., Тяхт А.В., Алексеев Д.Г., Котовская Ю.В. и др. Состав микробиоты кишечника и его взаимосвязь с факторами риска сердечнососудистых заболеваний среди относительно здоровых жителей Москвы и Московской области // Кардиоваскулярная терапия и профилактика. 2017. Т. 16, № 3. С. 56-61. DOI:https://doi.org/10.15829/1728-8800-2017-3-56-61

55. Амерханова А.М. Научно-производственная разработка новых препаратов-синбиотиков и клинико-лабораторная оценка их эффективности : автореф. дис. - д-ра биол. наук. Москва, 2009. 48 с.

56. Дисбактериоз (дисбиоз) кишечника: современное представление, диагностика и лечебная коррекция : учебно-методическое пособие / Cост.: О.Н. Минушкин, М.Д. Ардатская. Москва : ФГУ "Учебно-научный медицинский центр" УД ПРФ, 2008. 50 с.

57. Затевалов А.М., Селькова Е.П., Гудова Н.В., Оганесян А.С. Возрастная динамика продукции КЦЖК кишечной микробиотой у пациентов, не имеющих гастроэнтерологических заболеваний // Альманах клинической медицины. 2018. Т. 46, № 2. С. 109-117. DOI: https://doi.org/10.18786/2072-0505-2018-46-2-109-117

58. Курмангулов А.А., Дороднева Е.Ф., Исакова Д.Н. Функциональная активность микробиоты кишечника при метаболическом синдроме // Ожирение и метаболизм. 2016. Т. 13, № 1. С. 16-19. DOI: https://doi.org/10.14341/OMET2016116-19

59. Verbeke K.A., Boobis A.R., Chiodini A., Edwards C.A., Franck A., Kleerebezem M. et al. Towards microbial fermentation metabolites as markers for health benefits of prebiotics // Nutr. Res. Rev. 2015. Vol. 28, N 1. Р. 42-66. DOI: https://doi.org/10.1017/S0954422415000037

60. Орлова Н.Г. Ферменты и иммунные белки желудочно-кишечного тракта у детей с различными клиническими проявлениями пищевой аллергии : дис. - канд. мед. наук. Москва, 1986. 131 с.

61. Багрянцева О.В., Каламкарова Л.И., Рокутова А.В., Азнаметова Г.К., Идрисова Р.С. Диагностика дисбактериоза кишечника по спектру фекальных аминокислот // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 1999. № 4. С. 67-69.

62. Lavelle A., Hoffmann T.W., Pham H.P., Langella P., Guédon E., Sokol H. Baseline microbiota composition modulates antibiotic-mediated effects on the gut microbiota and host // Microbiome. 2019. Vol. 7, N 1. P. 1-13. DOI:https://doi.org/10.1186/s40168-019-0725-3

63. Кафарская Л.И., Шуникова М.Л., Ефимов Б.А., Шкопоров А.Н., Голубцова Ю.М., Сигова Ю.А. Особенности формирования микрофлоры у детей раннего возраста и пути ее коррекции с помощью пробиотиков // Педиатрическая фармакология. 2011. Т. 8, № 2. C. 94-98.

64. Куваева И.Б. Характеристика функционального состояния микроэкологической и иммунологической системы у детей в норме и при патологии // Теоретические и клинические аспекты науки о питании. Москва, 1985. Т. 4. С. 132-146. DOI: https://doi.org/10.1002/food.19870310534

65. Kuvaeva I.B., Orlova N.G., Borovik T.E., Veselova O.L. Microecology and local immune and nonspecific defensive proteins depending of different nutrition // Nahrung. 1987. Vol. 31, N 5/6. P. 457-463.

66. Mariat D., Firmesse O., Levenez F., Guimaraes V., Sokol H., Dore J. et al. The Firmicutes/Bacteroidetes ratio of the human microbiota changes with age // BMC Microbiol. 2009. Vol. 9, N 9. P. 123. DOI: https://doi.org/10.1186/1471-2180-9-123

67. Donovan S.M. et al. Host-microbe interactions in the neonatal intestine: role of human milk oligosaccharides // Adv. Nutr. 2012. Vol. 3, N 3. P. 450S-455S. DOI: https://doi.org/10.3945/an.112.001859

68. Cox L.M., Yamanishi S., Sohn J., Alekseyenko A.V., Leung J.M., Cho I. et al. Altering the intestinal microbiota during a critical developmental window has lasting metabolic consequences // Cell. 2014. Vol. 158, N 4. P. 705-721. DO: https://doi.org/10.1016/j.cell.2014.05.052

69. Bashiardes A., Godneva A., Elinav E., Segal E. Towards utilization of the human genome and microbiome for personalised nutrition // Curr. Opin. Biotechnol. 2018. Vol. 51. P. 57-63. DOI: https://doi.org/10.1016/j.copbio.2017.11.013

70. Heshiki Y., Vazquez-Uribe R., Li J. et al. Predictable modulation of cancer treatment outcomes by the gut microbiota // Microbiome. 2020. Vol. 8. ArticleID 28. DOI: https://doi.org/10.1186/s40168-020-00811-2

71. Ткач С.М., Дорофеева А.А. Соотношение основных филотипов кишечной микробиоты у больных сахарным диабетом 2 типа // Клінічна ендокринологія та ендокринна хірургія. 2018. № 3. С. 7-14. DOI:https://doi.org/10.24026/1818-1384.3(63).2018.142668

72. Егшатян Л.В., Ткачева О.Н., Алексеев Д.Г., Тяхт А.В., Попенко А.С., Кострюкова Е.С. и др. Особенности микробиоты кишечника у пациентов с различной массой тела // Клиническая микробиология и антимикробная химиотерапия. 2016. Т. 18, № 3. С. 212-225. URL:https://cyberleninka.ru/article/n/osobennosti-mikrobioty-kishechnika-u-patsientov-s-razlichnoy-massoy-tela (дата обращения: 15.05.2020)

73. Каштанова Д.А., Ткачева О.Н., Котовская Ю.В., Попенко А.С., Тяхт А.В., Алексеев Д.Г. и др. Состав микробиоты кишечника у относительно здоровых жителей Москвы и Московской области с ожирением // Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. 2018. № 6. С. 29-35. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/sostav-mikrobioty-kishechnika-u-otnositelno-zdorovyh-zhiteley-moskvy-i-moskovskoy-oblasti-s-ozhireniem (дата обращения: 15.05.2020)

74. Старостина М. А., Афанасьева З. А., Губаева М. С., Ибрагимова Н. Р., Сакмарова Л. И. Биоценоз кишечника у больных колоректальным раком // Практическая медицина. 2012. № 6 (61). C. 97-99. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/biotsenoz-kishechnika-u-bolnyh-kolorektalnym-rakom (дата обращения: 15.05.2020)