Микробиота глазной поверхности: методы исследования и современные представления о взаимосвязи дисбиоза кишечника и офтальмопатологии

    Микрофлора глазной поверхности играет важнейшую защитную роль в противостоянии инвазии болезнетворных микроорганизмов, оказывая при этом существенное влияние на иммунологическую активность и барьерный (по отношению к внешней среде) эффект.

    Как известно, орган зрения у человека имеет различные виды защиты от воздействия факторов внешней среды, начиная от механической (удаление с глазной поверхности нежелательных элементов в процессе моргания) и химической («очищение» ее с помощью слезы, содержащей антимикробные вещества типа лизоцима, лактоферрина и др.) до иммунологической (за счет секреторного иммуноглобулина А и факторов комплемента в слезе).

    Кроме того, важнейшая роль принадлежит и комменсальным микроорганизмам, колонизирующим поверхность глаза, которые представляют совокупность представителей нормальной микрофлоры, помогающей иммунной системе определять патогенные микробы. Отсутствие реакции воспаления на облигатные непатогенные бактерии, постоянно присутствующие в том или ином отделе организма, свидетельствует об уникальном иммунном ответе эпителия глазной поверхности, носящим врожденный характер. Именно он поддерживает существование совокупности резидентных микроорганизмов. Их сообщество, которое населяет помимо глазной поверхности, кожу и слизистые оболочки желудочно-кишечного и легочного тракта, а также полости носа и рта, органы мочеполовой системы, называется микробиотой (МБТ) [1–4].

    Важно, что офтальмопатология развивается только в случае нарушения барьерных функций и иммунного статуса, тогда как нормальная МБТ глаза с более или менее стабильным и сравнительно низким разнообразием микробиома не приводит к заболеванию. С другой стороны, микроорганизмы-сапрофиты повышают устойчивость глазной поверхности к бактериям-патогенам. Например, в эксперименте было установлено, что после того как местные инстилляции антибиотиков устраняли Corynbacterium mastiditis (тип Actinobacteria), которые являлись частью нормальной МБТ глазной поверхности, последняя становилась восприимчивой к инфекциям, в частности таким, как Candida albicans и Pseudomonas aeruginosa.

    Рост микробов с помощью вначале применяемого бактериологического посева на питательные среды (традиционным методом культивирования) выявлялся не более чем в половине всех случаев, что объяснялось малым разнообразием количественного и качественного состава бактерий на глазной поверхности и неспособностью данного метода обеспечить подходящую питательную среду для их роста. Исследованные образцы содержали бактерии родов Staphylococcus (тип Firmicutes), Cornyebacteria и Propionibacteria (тип Actinobacteria) [3, 5–7].

    Культуральные исследования свидетельствуют о том, что на поверхности органа зрения, как, впрочем, на любой поверхности кожи и слизистых оболочках нашего организма, существует микрофлора из различных грамположительных и грамотрицательных бактерий. Причем комменсальными родами, колонизирующими глазную поверхность сразу после рождения, являются грамположительные микроорганизмы, а именно Staphylococcus, Corynebacterium, Streptococcus, Propionibacterium, Micrococcus, хотя грамотрицательные бактерии (в частности, Haemophilus и др.) также могут иметь место на здоровой поверхности глаза [8, 9]. В течение жизни человека под влиянием множества факторов эта ситуация может измениться, например, в результате лечения антибиотиками, после перенесенных инфекций и пр. Необходимо сказать, что на МБТ поверхности глаза могут влиять условия окружающей среды, пол, вредные привычки и т.д., но возраст является наиболее значимым фактором [2].

    В современных условиях отдается предпочтение исследованию МБТ молекулярно-генетическими методами, которые позволяют быстро и со значительно более высокой точностью идентифицировать различные микроорганизмы. К ним относятся: ПЦР-диагностика, хроматография, секвенирование и метагеномика. С помощью секвенирования определяют нуклеотидные последовательности маркерных генов, например 16S рРНК у бактерий или всего генома, – полногеномное секвенирование, позволяющее идентифицировать родовую принадлежность микроба. Метагеномные исследования дают наиболее полную информацию о функциональном влиянии МБТ на организм человека и обо всех генах в сообществе микробов, что позволяет определять ее патогенетическую роль при различных заболеваниях. Использование методов секвенирования позволило описать 221 вид бактерий, обитающих на поверхности глаз, которые были разделены на 59 различных родов, причем 12 родов были повсеместно распространены среди всех обследованных людей [10].

    В последние годы все большее значение завоевывает иммунодиагностика, в частности, методики геномного секвенирования ДНК. Микробиом – это совокупность генов микроорганизмов в организме человека. Генетическая информация у бактерий хранится в форме последовательности нуклеотидов ДНК, а гены представляют собой ее дискретные участки, которые отличаются числом и специфичностью. Новейшее поколение методов молекулярной биологии, в частности таких, как секвенирование бактериальной 16S рРНК и особенно метагеномное секвенирование, позволяет наиболее полно выявить разнообразие микробиоты глазной поверхности и расширить список наиболее распространенных родов, выделяемых культуральными методами, которые постоянно тоже совершенствуются. При этом нужно иметь в виду, что микроорганизмы, которые можно классически культивировать, имеют относительно небольшой удельный вес (не более 30–50%), к тому же существует определенная доля трудно- и даже некультивируемых бактерий [3].

    Бактерии, как уже упоминалось выше, являются первичными колонизаторами здоровой поверхности глаза с тремя преобладающими (независимо от среды, используемого метода и др.) типами: Proteobacteria (64%), Actinobacteria (19,6%) и Firmicutes (3,9%), которые составляют более 87% всех микроорганизмов. При этом было выделено так называемое «ядро микробиоты» – бактериальные виды, в большом количестве обнаруженные у всех обследованных лиц: бактерии видов Pseudomonas, Bradyrhizobium, Acinetobacter и Brevundimonas типа Proteobacteria, видов Propionibacterium и Corynebacterium типа Actinobacteria и видов Staphylococcus и Streptococcus типа Firmicutes [11, 12]. Хотя нужно отметить, что состав основной МБТ поверхности глаза до сих пор вызывает серьезные споры. Например, по данным другого исследования, выявленными микроорганизмами оказались Pseudomonas, Bradyrhizobium, Propionibacterium, Acinetobacter, Corynebacterium, Brevundimonas, Staphylococcus, Aquabacterium, Sphyngomonas и Streptococcus. На сегодняшний день данные метагеномного секвенирования свидетельствуют о том, что на здоровой поверхности глаза на уровне рода превалируют Corynebacterium, Propionibacterium и коагулазонегативный Staphylococcus [13]. Ценность данного исследования состоит в том, что в нем использованы 3 метода обследования одних и тех же пациентов: помимо культурального и глубокого секвенирования, проводилось еще и репрезентативное кариотипирование биомов. По другим данным, подавляющее большинство микрофлоры представлено помимо Corynebacterium и Acinetobacteria, еще и Pseudomonas, Sphingomonas, Streptococcus и др. [14].

    Известно, однако, что наиболее значимым местом обитания микробов является кишечник с его комменсальной МБТ (на нее приходится около 60% всех бактерий, колонизирующих тело человека), где преобладают анаэробные виды бактерий, а первые места занимают Firmicutes (49–76%) и в меньшей степени Bacteroidetes и особенно Proteobacteriu (распределение бактерий зависит от человека и воздействия многих факторов). При этом некоторые из них условно-патогенны и способны при неблагоприятных условиях привести к дисбиозу (или дисбактериозу, т.е. дисбалансу комменсальных кишечных микроорганизмов) и повлиять на развитие ряда заболеваний у человека [15–17]. В частности, есть мнение об активном участии в формировании МБТ иммунной системы человека [18]. Например, в настоящее время установлено, что дисбиоз, помимо воспалительных заболеваний кишечника, может приводить к раку толстой кишки, ожирению, сахарному диабету, болезни Альцгеймера, хронической обструктивной болезни легких, бронхиальной астме и т.д. [19–26]. Что же касается глазных заболеваний, то их связь с дизбиозом не исключается при различной офтальмопатологии, в частности, при роговично-конъюнктивальном синдроме (синоним – синдром «сухого глаза», ССГ), блефаритах, конъюнктивитах, кератитах, трахоме (поскольку фaкторы, влияющие на образование слезной жидкости, могут изменять МБТ глазной поверхности из-за чего, например, Bacillus spp., Klebsiella oxytoca выявляются лишь при ССГ), иридоциклитах, глаукоме, диабетической ретинопатии, дегенерации макулы и некоторых других [27–37].

    Необходимо отметить и тот факт, что полученные многочисленные данные о составе МБТ глазной поверхности в норме и при различной патологии очень разнообразны, а порой и противоречивы. Причины, объясняющие это обстоятельство, абсолютно точно неизвестны, в частности, в какой степени микроорганизмы могут быть привнесены, поскольку очень сложно исключить риск непреднамеренного попадания бактерий извне.

    Таким образом, в настоящее время есть основания полагать, что офтальмопатология, по крайней мере некоторые глазные заболевания, имеет тесную связь с нарушением МБТ кишечника и/или глазной поверхности.

    Есть еще много нерешенных вопросов, в частности, механизмы, участвующие в регуляции кишечника и глаз, еще выяснены не полностью. Но в то же время они представляют потенциальную возможность для разработки новых подходов к диагностике и лечению (диета, применение пре-, про- и метабиотиков и т.д.) ряда глазных заболеваний [36]. Дальнейшие исследования МБТ глазной поверхности покажут реальную перспективу возможности ее использования в качестве не только терапевтической, но и профилактической цели при лечении заболеваний глаз. Например, изменения МБТ, непосредственно влияя на виды микроорганизмов глазной поверхности, могут изменять показатели риска развития послеоперационного эндофтальмита, а знание ее состава может оказать неоценимую помощь в выборе наиболее эффективных антибиотиков для профилактики и лечения внутриглазной инфекции [38].

    Информация об авторах

    Бикбов Мухаррам Мухтарамович, д.м.н., профессор, директор Уфимского НИИ глазных болезней ФГБОУ ВО БГМУ Минздрава России, eye@anrb.ru, https://orcid.org/0000-0002-9476-8883

    Оренбуркина Ольга Ивановна, д.м.н., директор Всероссийского центра глазной и пластической хирургии ФГБОУ ВО БГМУ Минздрава России, linza7@yandex.ru, https://orcid.org/0000-0001-6815-8208

    Бабушкин Александр Эдуардович, д.м.н., заведующий отделом организации научных исследований и разработок Уфимского НИИ глазных болезней ФГБОУ ВО БГМУ Минздрава России, virologicdep@ mail.ru, https://orcid.org/0000-0001-6700-0812

    Information about the authors

    Mukharram M. Bikbov, Doctor of Science, Professor, Director of the Ufa Eye Research Institute, https://orcid.org/0000-0002-9476-8883

    Olga Ivanovna Orenburkina, Doctor of Science, Director of Russian Center for Eye and Plastic Surgery, linza7@yandex.ru, https://orcid.org/0000-0001-6815-8208

    Aleksandr Eduardovich Babushkin, Doctor of Science, head of the department of research and development organisation of the Ufa Eye Research Institute, virologicdep@mail.ru, https://orcid.org/0000-0001-6700-0812

    Вклад авторов:

    Бикбов М.М. – существенный вклад в концепцию и дизайн работы, консультирование, окончательное утверждение версии, подлежащей публикации.

    Оренбуркина О.И. – редактирование, окончательное утверждение версии, подлежащей публикации.

    Бабушкин А.Э. – написание текста.

    Author’s contribution:

    Bikbov M.M. – substantial contribution to the concept and design of the work, consulting, final approval of the version to be published.

    Orenburkina O.I. – editing, final approval of the version to be published.

    Babushkin A.E. – writing the text.

    Финансирование: Работа выполнена за счет средств Программы стратегического академического лидерства Башкирского государственного медицинского университета (Приоритет – 2030).

    Funding: This work was supporltd by the Bashkir State Medical University Strategic Academic Leadership Program (PRIORITY-2030).

    Конфликт интересов: Отсутствует.

    Conflicts of interests: None.

    Поступила: 08.05.2024

    Переработана: 27.06.2024

    Принята к печати: 05.07.2024

    Originally received: 08.05.2024

    Final revision: 27.06.2024

    Accepted: 05.07.2024