Газообразующая способность отдельных представителей кишечной микробиоты, выделенной от больных с постинфарктным кардиосклерозом

Актуальность. Актуальным является анализ спектра газовых сигнальных молекул (ГСМ), продуцируемых и потребляемых кишечной микробиотой. ГСМ выделяются от больных с постинфарктным кардиосклерозом (ПИКС) с целью выявить потенциальное влияние таких молекул на патогенез сердечно-сосудистых осложнений у данных пациентов и направить их для коррекции данного состояния. Цель. Характеристика частоты встречаемости, количества отдельных представителей кишечной микробиоты, выделенных от больных с ПИКС, а также анализ видового спектра и количества микробных ГСМ у данной категории лиц.

Материалы и методы. Данная работа является исследованием случай – контроль кала здоровых людей в количестве 35 человек (14 мужчин и 21 женщина) в возрасте от 45 до 60 лет (средний возраст 51,8 ± 4,8 (49; 56) лет), и больных с ПИКС в количестве 34 человека (19 мужчин и 15 женщин) в возрасте от 40 до 84 лет (средний возраст 64,5 ± 8,1 (53; 72) лет). Продукцию сигнальных газовых молекул (CO, CH₄, NO, H₂S) определяли методом газовой хроматографии.

Результаты. У лиц с ПИКС по сравнению со здоровыми людьми выявлен функциональный микробный дисбаланс, характеризующийся нарушением продукции ГСМ. У больных с ПИКС статистически значимо (p < 0,001) определено, что Lactobacillus spp. способны только поглощать NO, в отличие от здоровых респондентов, лактобациллы которых продуцировали NO (средняя концентрация составила 5,283 мкг/мл). В то же время статистически значимо (p < 0,001) показано, что в исследуемой группе Staphylococcus aureus в 880 раз больше выделяли СO по сравнению со здоровыми людьми.

Заключение. У лиц с ПИКС необходимо восстанавливать функциональную активность нормобиоты, которая через продукцию газовых сигнальных молекул (прежде всего NO, CO), будет выполнять нейромодулирующую, кардиомодулирующую, иммуномодулирующую и другие благотворные функции, необходимые для реабилитации.

1. Кайтмазова НК. Микробиота кишечника и ее влияние на организм. Современные вопросы биомедицины. 2022;6(3):72-78. doi: 10.51871/2588-0500_2022_06_03_8

2. Afzaal M, Saeed F, Shah YA, Hussain M, Rabail R, Socol CT, et al. Human gut microbiota in health and disease: Unveiling the relationship. Frontiers in Microbiolology. 2022;13:999001. doi: 10.3389/fmicb.2022.999001

3. Hou K, Wu ZX, Chen XY, Wang JQ, Zhang D, Xiao C, et al. Microbiota in health and diseases. Signal Transduction and Targeted Therapy. 2022;7:135. doi: 10.1038/s41392-022-00974-4

4. Falà AK, Álvarez-Ordóñez A, Filloux A, Gahan CGM, Cotter PD. Quorum sensing in human gut and food microbiomes: Significance and potential for therapeutic targeting. Frontiers in Microbiology. 2022;13:1002185. doi: 10.3389/fmicb.2022.1002185.

5. Sharma S, Mohler J, Mahajan SD, Schwartz SA, Bruggemann L, Aalinkeel R. Microbial Biofilm: A Review on Formation, Infection, Antibiotic Resistance, Control Measures, and Innovative Treatment. Microorganisms. 2023;11(6):1614. doi: 10.3390/microorganisms11061614.

6. Liu J, Tan Y, Cheng H, Zhang D, Feng W, Peng C. Functions of Gut Microbiota Metabolites, Current Status and Future Perspectives. Aging and Disease. 2022;13(4):1106-1126. doi: 10.14336/AD.2022.0104

7. Bui TVA, Hwangbo H, Lai Y, Hong SB, Choi YJ, Park HJ, et al. The Gut-Heart Axis: Updated Review for The Roles of Microbiome in Cardiovascular Health. Korean Circ J. 2023;53(8):499-518. doi: 10.4070/kcj.2023.0048

8. Arrigo E, Comità S, Pagliaro P, Penna C, Mancardi D. Clinical Applications for Gasotransmitters in the Cardiovascular System: Are We There Yet? International Journal of Molecular Sciences. 2023 Aug 5;24(15):12480. doi: 10.3390/ijms241512480

9. Roy R, Wilcox J, Webb AJ, O'Gallagher K. Dysfunctional and Dysregulated Nitric Oxide Synthases in Cardiovascular Disease: Mechanisms and Therapeutic Potential. International Journal of Molecular Sciences. 2023;24(20):15200. doi:10.3390/ijms242015200

10. Liu H, Huang Y, Huang M, Wang M, Ming Y, Chen W, et al. From nitrate to NO: potential effects of nitratereducing bacteria on systemic health and disease. European Journal of Medical Research. 2023;28(1):425. doi: 10.1186/s40001-023-01413-y

11. Lundberg JO, Carlström M, Weitzberg E. Metabolic Effects of Dietary Nitrate in Health and Disease. Cell Metabolism. 2018;28(1):9-22. doi: 10.1016/j.cmet.2018.06.007

12. Giuffrè A, Vicente JB. Hydrogen Sulfide Biochemistry and Interplay with Other Gaseous Mediators in Mammalian Physiology. Oxidative Medicine and Cellular Longevity. 2018;2018:6290931. doi:10.1155/2018/6290931

13. Nagpure BV, Bian JS. Interaction of Hydrogen Sulfide with Nitric Oxide in the Cardiovascular System. Oxidative Medicine and Cellular Longevity. 2016;2016:6904327. doi: 10.1155/2016/6904327

14. Cacanyiova S, Berenyiova A, Kristek F. The role of hydrogen sulphide in blood pressure regulation. Physiological Research. 2016;65(3):273-289. doi: 10.33549/physiolres.933438

15. Tomasova L, Dobrowolski L, Jurkowska H, Wróbel M, Huc T, Ondrias K, et al. Intracolonic hydrogen sulfide lowers blood pressure in rats. Nitric Oxide. 2016;60:50-58. doi: 10.1016/j.niox.2016.09.007

16. Blachier F, Andriamihaja M, Larraufie P, Ahn E, Lan A, Kim E. Production of hydrogen sulfide by the intestinal microbiota and epithelial cells and consequences for the colonic and rectal mucosa. American Journal of Physiology-Gastrointestinal and Liver Physiology. 2021;320(2):125-135. Erratum in: Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 2021 Apr 1;320(4):G484. doi: 10.1152/ajpgi.00261.2020.

17. Maharshak N, Ryu HS, Fan TJ, Onyiah JC, Schulz S, Otterbein SL, et al. Escherichia coli heme oxygenase modulates host innate immune responses. Microbiology and Immunology. 2015;59(8):452-65. doi: 10.1111/1348-0421.12282

18. Kim HH, Choi S. Therapeutic Aspects of Carbon Monoxide in Cardiovascular Disease. International Journal of Molecular Sciences. 2018;19(8):2381. doi: 10.3390/ijms19082381

19. Roth GA, Mensah GA, Johnson CO, Addolorato G, Ammirati E, Baddour LM, et al. Global Burden of Cardiovascular Diseases Writing Group. Global Burden of Cardiovascular Diseases and Risk Factors, 1990-2019: Update From the GBD 2019 Study. Journal of The American College of Cardiology. 2020;76(25):2982-3021. doi: 10.1016/j.jacc.2020.11.010

20. Карпов ЮА, Барбараш ОЛ, Бощенко АА, Кашталап ВВ, Кухарчук ВВ, Миронов ВМ, и др. Евразийские клинические рекомендации по диагностике и лечению стабильной ишемической болезни сердца. Евразийский кардиологический журнал. 2021;(3):54-93. doi: 10.38109/2225-1685-2021-3-54-93

21. Небываев ИЮ, Парамонова ЮА. Особенности ведения пациентов с постинфарктным кардиосклерозом в амбулаторной практике. E-Scio. 2019;(12):81- 90. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=42327940

22. Миронов АЮ. Газовая хроматография и массспектрометрия в диагностике анаэробов. Альманах клинической медицины. 2012;(26):45-51. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=17911245

23. Luhachack L, Nudler E. Bacterial gasotransmitters: an innate defense against antibiotics. Current Opinion in Microbiology. 2014;21:13-7. doi: 10.1016/j.mib.2014.06.017. Epub 2014 Jul 30.

24. Natarajan A, Winner JG. Gasotransmitters: a review. International Journal of Basic & Clinical Pharmacology. 2023;12(4):607-615. doi: 10.18203/2319-2003.ijbcp20231900

25. Althaus M, Clauss WG. Clauss Gasotransmitters: novel regulators of ion channels and transporters. Frontiers in Physiology. 2013;21:4:272013. doi: 10.3389/fphys.2013.00027

26. Sun W, Du D, Fu T, Han Y, Li P, Ju H. Alterations of the Gut Microbiota in Patients With Severe Chronic Heart Failure. Frontiers in Microbiolology. 2022;31;12:813289. doi: 10.3389/fmicb.2021.813289

27. Liu H, Chen X, Hu X, Niu H, Tian R, Hui W, et al. Alterations in the gut microbiome and metabolism with coronary artery disease severity. Microbiome. 2019;7(1):68. doi: 10.1186/s40168-019-0683-9

28. Chen X, Zhang H, Ren S, Ding Y, Remex NS, Bhuiyan MS, et al. Gut microbiota and microbiota-derived metabolites in cardiovascular diseases. Chinese Medical Journal. 2023;5;136(19):2269-2284. doi: 10.1097/CM9.0000000000002206

29. Tiso M, Schechter AN. Nitrate reduction to nitrite, nitric oxide and ammonia by gut bacteria under physiological conditions. PLoS One. 2015;10(3):e0119712. doi: 10.1371/journal.pone.0119712