Чтобы спасти человека с серьезными нарушениями работы печени или почек, врачи пересаживают ему здоровые органы от донора. Однако есть и другой тип трансплантации, с помощью которого лечат расстройства кишечника: пересадка кишечных масс с необходимыми для организма бактериями. В журнале Science опубликована статья, объясняющая, как донорные бактерии приживаются в организме пациента. «Лента.ру» разобралась в подробностях.
Для такой трансплантации могут использоваться специальные клизмы или трубки, но иногда достаточно простого приема капсул с высушенным и замороженным материалом. Раньше уже было показано, что процедура очень эффективна в борьбе с вышедшей из-под контроля кишечной бактерией Clostridium difficile, способной доставить множество неприятностей: от диареи до псевдомембранозного колита. Из-за эпидемического размаха, с которым в США и Европе распространяются заболевания, связанные с C.difficile, в западных клиниках все чаще прибегают к трансплантации кишечных бактерий.
Хотя трансплантация применяется не только против болезней, связанных с C.difficile, но и в случае других желудочно-кишечных расстройств вроде колитов, запоров и синдрома раздраженного кишечника, сама судьба пересаженных бактерий пока остается тайной за семью печатями. Ученые не понимают, почему при одних заболеваниях трансплантация помогает, а при других — нет. Чтобы понять, как новоприбывшая микрофлора влияет на состояние желудочно-кишечного тракта, необходимо прежде всего выяснить, что происходит с ней после пересадки.
Изменения в численности видов кишечной микрофлоры после аллогенной трансплантации и плацебо, а также у здоровых пациентов
Изображение: Simone S.Li et al. European Molecular Biology Laboratory
Предыдущие исследования продемонстрировали, что вплоть до 70 дней после трансплантации в кишечнике реципиентов обнаруживаются новые бактерии, которые не относятся к местной микрофлоре. Они могут быть либо донорскими, либо занесенными из других источников: из пищи или окружающей среды. Возможно также, что они всегда присутствовали в организме пациента, однако в количестве столь незначительном, что медицинские анализы их просто не смогли зафиксировать. Пересадка же поспособствовала их активному росту.
Видовой состав микробиоты кишечника очень разнообразен. С помощью генетических анализов удалось выявить множество бактерий разных штаммов, что имеет клинически важное значение. Картину осложняют результаты других исследований, показывающие, что штаммы от донора не приживаются в новой экосистеме, особенно если в ней уже есть «местные» штаммы этих же видов.
В Европейской лаборатории молекулярной биологии, а также Университете Нового Южного Уэльса попытались понять, что же происходит с микробиотой кишечника пациента после трансплантации донорских бактерий. Состав микроорганизмов изучался на уровне видов и штаммов, с расшифровкой ДНК. Было установлено, что донорские штаммы, закрепившиеся в кишечнике реципиентов, продержались более трех месяцев, либо постепенно заменяя местные бактерии, либо сосуществуя с ними. По мнению биологов, исход зависел от того, насколько донор подходил к реципиенту, и это один из тех факторов, которые необходимо учитывать, если врачи хотят, чтобы трансплантация возымела эффект.
Доля различных видов кишечной микрофлоры у пациентов в опыте и контроле, а также численность ранее не обнаруженных видов
Изображение: Simone S.Li et al. European Molecular Biology Laboratory
Было расшифрованы ДНК 55 образцов микробиоты, взятых у пациентов с метаболическим синдромом и их доноров. Важно, что никто не принимал антибиотиков ни до трансплантации, ни во время процедуры. Это делает результаты «чистыми», влияние сторонних эффектов, способных внести погрешность, сводится к минимуму.
Всего реципиентов было десять. Половине выполнили аллогенную трансплантацию (донором выступал человек, не состоящий в родстве с пациентом), половине — аутологичную трансплантацию (аналог плацебо, когда реципиент служит донором для самого себя). Также проанализировали 109 метагеномов (совокупностей геномов) кишечной микробиоты у 48 здоровых людей, никогда не сталкивавшихся с подобной трансплантацией. Образцы микробиоты, служившие контрольной точкой, собирались один раз до процедуры. Изменения в составе бактерий прослеживались по пробам, полученным несколько раз после трансплантации, и сравнивались с контрольной точкой.
Установлено, что состав кишечных бактерий изменялся как при аллогенной, так и при аутологичной трансплантации. Эти изменения значительно отличались от простых колебаний микробиоты у здоровых людей, поэтому списать все на простую случайность не получится. Сама процедура пересадки, которая сопровождается промыванием кишечника, достаточна для того, чтобы вызвать изменения, однако они оказались сильнее при аллогенной трансплантации, чем при аутологичной.
Штаммы бактерий, изначально специфичных для донора, нормально себя чувствовали в новом для себя организме в течение трех месяцев и составляли примерно 20 процентов от общего числа штаммов. Однако, поскольку в кишечнике реципиентов из группы с плацебо и здоровых людей постоянно обнаруживались новые виды микроорганизмов, порой в еще большем количестве, нельзя говорить о настоящей колонизации донор-специфичных штаммов.
Доля штаммов, которая была характерна как для доноров, так и реципиентов, составляла около 60 процентов. Чтобы разобраться, какое число в действительности принадлежало донорам, ученые проанализировали их ДНК на наличие мутаций. Были расшифрованы геномы 1105 видов бактерий и выделено около 12 миллионов мутаций. Результаты показали, что большое число штаммов — примерно 40 процентов — было привнесено из донорской микробиоты и сохранялось в течение трех месяцев. Это говорит о том, что при подобной трансплантации новые микроорганизмы действительно колонизируют кишечник, сосуществуя вместе с «коренными» бактериями, даже если последние представлены теми же видами.