Роль микробиома дыхательных путей в респираторном здоровье. Контроль острого легочного воспаления

Роль микробиома дыхательных путей в респираторном здоровье. Контроль острого легочного воспаления

Эпителий дыхательных путей - это входные ворота для вирусов. Человеческий организм веками совершенствовал свои собственные защитные механизмы. Неспецифические факторы являются первым уровнем защиты: в секрете дыхательных путей содержатся стойка (цепкая) слизь, непрерывное движение ресничек столбчатого эпителия, неспецифические ингибиторы репликации вируса, секреторный иммуноглобулин А (IgA). Другие защитные факторы, такие как лектины С-типа (конглутинин, Маннан-связывающий белок, поверхностно-активные белки A и D) формируют антиинфекционный барьер, лектины были связаны с вирусными углеводами, чтобы вызвать их агрегацию и обеспечить их лучшее всасывание фагоцитами^1,2. Чтобы заразиться, вирус должен преодолеть эти неспецифические факторы резистентности дыхательных путей. Основная мишень для этого состоит в реснитчатых столбчатых эпителиальных клетках. При инфицировании вирусная РНК / ДНК будет идентифицирована Толл-подобными рецепторами (TLR-3) и геном (RIG-I), которые запускают высвобождение ранних медиаторов воспаления: интерферонов (IFN) типа I, поэтому проапоптотические факторы были усилены в эпителиальных клетках; фактор некроза опухоли-α (TNF-α) и хемокины (CXCL8 и CXCL11) активируют естественные киллеры (NK) и полиморфонуклеоциты. В результате происходит разрушение вирусной нуклеиновой кислоты и ограничение репликации вируса^2,3. Влияние вирусной инфекции на дендритные клетки (DCs) приводит к каскаду реакций с активацией клеток CD4⁺и CD8⁺и последующему развитию. специфического Т- и В-клеточного иммунитета (рис. 1).

Микрофлора верхних дыхательных путей микробиология. Легочный микробиом и астма

Астма является наиболее распространенной респираторной хронической патологией в любой возрастной группе. Точные механизмы, которые приводят к различным клиническим фенотипам и эндотипам и присущим специфическим воспалительным процессам при астме, по-прежнему в значительной степени неизвестны. Несмотря на это, в свете современных публикаций можно думать о том, что барьерная функция слизистой оболочки носа и микробиота носа являются ключевыми элементами, связывающими респираторный дисбиоз с клеточными и молекулярными процессами, которые приводят к воспалению и поддерживают его. Повышенная проницаемость слизистой оболочки может, в свою очередь, способствовать перемещению бактерий в подслизистый слой, где происходит встреча антигена с соответствующими иммунными клетками и его распознавание, с последующим запуском локальных или системных реакций.

У здоровых людей микробиота легкого детерминируется в основном балансом иммиграции и элиминации с относительно небольшим вкладом от дифференциального коэффициента воспроизводства микробного сообщества .

Основными маршрутами микробной иммиграции в легкие являются микроаспирация, вдыхание воздуха и прямая дисперсия вдоль поверхностей слизистой оболочки. Из них микроаспирация, вероятно, является доминирующим маршрутом иммиграции.

Исследования микробиомов носа, полости рта, легкого и желудка у индивидуумов иллюстрируют микробиологическую непрерывность аэродигестивного тракта у здоровых взрослых, что обосновывает микробиологическую поддержку концепции о распространенности микроаспирации у здоровых людей . Таким образом, даже в норме постоянно наблюдается бактериальная контаминация нижних дыхательных путей. Очищение дыхательных путей происходит за счет мукоцилиарного клиренса, кашля. Известно, что при отсутствии инфекции здоровые люди кашляют примерно один раз в час, стимулируя продвижение бактерий в глотку, где они либо проглатываются, либо отхаркиваются.

Элиминация микроорганизмов (кроме кашля и мукоцилиарного клиренса) осуществляется разнообразным арсеналом врожденной и адаптивной иммунной защиты, который избирательно распознает некоторые микроорганизмы, вызывая их гибель или тормозя размножение. Доказано, что содержание иммунных клеток в легких связано с особенностями микробиоты .

В отличие от других систем дыхательные пути имеют гомогенную микробиоту, которая уменьшается в биомассе от верхних отделов к нижним. Здоровое легкое не имеет обособленного микробиома, но вместо этого содержит низкие уровни бактериальных сиквенсов, которые в значительной степени неотличимы от верхней дыхательной флоры .

Стремительное накопление информации о микробиоме дыхательных путей из-за выраженной гетерогенности исследований не позволяет сформулировать единую четкую концепцию роли микробиома при астме, поскольку микробиом может быть как фактором риска развития астмы, так защиты от нее. Патогенез астмы разнообразен и включает экспозицию аллергенов, другие экспосомы, факторы окружающей среды, взаимодействующие с генетикой во время беременности и в первые годы жизни. Микробный дисбиоз в дыхательных путях все чаще ассоциируется с частотой и тяжестью астмы. Более точному эндотипированию пациентов с астмой может помочь дальнейший анализ состава и метаболической активности индивидуального микробиома. При разных фенотипах астмы наблюдаются отличия в формировании бактериальной колонизации дыхательных путей определенным спектром бактерий, которые можно трактовать как возможности микробиома, определять время дебюта и тяжесть астмы, чувствительность к глюкокортикостероидам (ГКС) и макролидам, коморбидностям .

Что включает микробиом слизистых оболочек верхних дыхательных путей. Микробиом верхних дыхательных путей и его роль в респираторном здоровье

Наиболее полный анализ микробиоты человека в ходе реализации проекта HMP при рассмотрении 27 отдельных участков тела выявил наличие 22 бактериальных фил, причем большинство последовательностей (92,3%) были связаны только с четырьмя филами:

Анализ сайтов распределения бактериальных фил (групп микроорганизмов, объединенных общим родством) у человека по анализу 16S рРНК-секвенирования показал, что самой населенной частью организма является пищеварительный тракт, где обитает 75–78% микроорганизмов — в основном бактерий ( Firmicutes, Bacteroides, Actinobacteria и Proteobacteria ), в выстилке кишечника обнаруживается от 5000 до 35 000 видов микроорганизмов. Эти факты укладывались в картину традиционных представлений о том, что желудочно-кишечный тракт связан с наиболее высокой бактериальной нагрузкой. Стандартные методы исследования образцов, полученных из локусов с высокой бактериальной нагрузкой, потребовали модификации при изучении сайтов, считавшихся стерильными (легкие), чтобы при обработке ДНК исключать фоновое загрязнение и более четко интерпретировать данные в зависимости от типа образца, объема, анатомического участка и клинических параметров .

Изучение физиологической роли микробиоты верхних дыхательных путей (ВДП) представляет особый интерес в свете концепции единства дыхательных путей (United Airways Disease), согласно которой верхние и нижние дыхательные пути считаются единой морфологической и функциональной единицей , а связь, существующая между ними, наблюдается в течение многих лет как в отношении здоровья, так и в отношении заболеваний. Анатомические особенности строения дыхательных путей (короткое расстояние от ноздрей до альвеол — 0,5 м, отсутствие каких либо физических барьеров при открытой гортани) обеспечивают быструю микробную иммиграцию в нижние отделы дыхательных путей. Изменения микробных сообществ в ВДП у здоровых индивидов и при патологии позволяют лучше понимать их роль в регуляции иммунного контроля в дыхательных путях.

Связь между носовой микробиотой и реактивным, аллергическим или неаллергическим воспалением как верхних, так и нижних дыхательных путей включает сложную сеть процессов, начиная от рождения до старости. У новорожденных колонизация ВДП происходит в течение первых 2–3 суток. Возрастные особенности расселения микрофлоры представлены в обзорной статье .

Сразу же после родов микробиота дыхательных путей новорожденного аналогична материнской. Микробиота новорожденных относительно однородна по всем участкам дыхательных путей, но очень быстро (в течение дней и недель) дифференцируется в сообщества, специ­фичные для верхних и нижних дыхательных путей. Примерно до трех лет микробиота ВДП похожа на кишечную, после чего она приобретает относительную специфичность .

Адекватное созревание микробиома кишечника в ранний период может являться мощным протективным фактором в отношении бронхиальной астмы . Ранняя колонизация кишечника Firmicutes, Clostridia и Bacteroides (преобладание у недоношенных) при снижении уровня Lactobacillus и Bifidobacteria , скудное микробное разнообразие предрасполагают к развитию атопии.

Проспективное наблюдение показало, что у детей в возрасте 1 года с незрелой микробной композицией кишечника наблюдается повышенный риск развития астмы в возрасте 5 лет. Эта ассоциация проявляется только у детей, родившихся у астматических матерей, что свидетельствует о том, что отсутствие микробной стимуляции в течение первого года жизни может спровоцировать наследственный риск астмы. Напротив, адекватное созревание микробиома кишечника в этот период может защитить этих детей. Эти находки отчасти поддерживают «гигие­ническую гипотезу» увеличения числа больных с аллергическими заболеваниями. Разнообразие микробиома слизистой оболочки ВДП, вероятно, отражает бесперебойный баланс полезных микроорганизмов и патогенных микроорганизмов, таких как Moraxella catarrhalis , который связан с последующим развитием астмы и пневмонии. Кроме того, такие роды, как Ruminococcus и Bacteroides — специфические ферментеры растительных волокон, участвуют в защите от астмы посредством производства короткоцепочечных жирных кислот, летучих веществ, способных снижать аллергическое воспаление дыхательных путей, опосредованное клетками Т-хелперов типа 2 .

Микрофлора дыхательных путей человека. Реферат: Микрофлора ротовой полости и верхних дыхательных путей