Коста Костов д.м., FCCP, професор, Началник на Клиника по белодробни болести, Военномедицинска академия, София, бул. „Георги Софийски“ № 3; e-mail: koro_55@vma.bg
Броят, който вече държите в ръцете си, е посветен на човешката микробиота и нейният микробиом, като ще фокусираме вниманието си върху белодробния микробиом в сложните му отношения с макроорганизма и общата им тайна мисия.
С термина „микробиота” ние именуваме екосистемата от бактерии (патогенни и непатогенни), които обитават нашето тяло. Любопитно е, че част от научната общност застъпва тезата, че бактериите са 10 пъти повече от броя на човешките клетки и имат общо тегло около 2-3 килограма.
С названието „микробиом” именуваме както общия брой бактерии, така и генетичната информация, заложена в цялата бактериална екосистема.
Голяма част от човешкия микробиом е разположена в червата, основно в дебелото черво и има ключово значение за здравето ни. С всяко вдишване в дихателните пътища нахлува сложна композиция от фактори на околната атмосфера – газове и твърди частици, патогенни и непатогенни микроорганизми. Нека припомня, че до съвсем скоро белият дроб беше считан за „стерилна зона”, свободна от микроорганизми в условия на здраве. Днес този възглед е претърпял революционни промени и след данните от редица научни студии съвременното становище е, че дихателните пътища и белият дроб са подслон за широк диапазон от микроби, чиято динамика се влияе от фактори на организма и околната среда. Тази микробна общност се различава значително в условия на здраве и болест и динамиката й изисква задълбочени познания. Трябва да се познават детайлите в микробната топография, защото различните сегменти на респираторния тракт имат различна микробиологична характеристика при здраве и болест. Има значителна неяснота в познанията ни за функционалните взаимоотношения на организма с микробиома и влиянието на бактериалната екосистема върху човека в условията на здрав организъм и такъв, който боледува. Често пъти в желанието си да реагираме адекватно и навреме в условията на респираторна инфекция, се впускаме в грешни интерпретации на микробиологичните резултати, получени от дихателните пътища на пациента, и зад направените грешки стои недостатъчното познание върху микробиома в норма и патология. Не познаваме все още и всички възможни последствия, които нанася антибактериалната терапия във функционирането на бактериалната екосреда и съответните обратни въздействия на промените в нея върху макроорганизма.
Счита се, че дихателните пътища на плода са стерилни, защото вътрематочната среда (in utero) е стерилна. Въпреки недостатъчното налични данни, вероятно по време на бременността се получава нискостепенна колонизация на плода, защото са доказани бактериални изолати от мекониума, плацентата и при вземане на кръв от пъпната връв при секцио1-3. Не се знае достатъчно как се развива респираторният микробиом при кърмачета и малки деца поради обяснимата липса на количествени данни от здрави доброволци в тази възрастова група. На този етап се приема, че в развитието си микробиомът на бебетата изобилства от представители на щамове Haemophilus, Streptococcus и Moraxella и в по-малко количество Alloiococcus и Corynebacterium4. Каква ще е структурата на респираторните изолати при новородени и кърмачета зависи от начина на раждане (вагинално или секцио), начина на хранене (кърмене или изкуствено) и употребата на антибактериални препарати.
Представители на родовете Proteobacteria, Firmicutes и Bacteroidetes са най-честите изолати от стерилни секрети на долните дихателни пътища на здрави лица в зряла възраст5,6. Измежду тези три рода най-честите им представители, изолирани от респираторния тракт при здрави индивиди, са Pseudomonas и Haemophilus (Proteobacteria), Streptococcus и Veilonella (Firmicutes), Prevotella и Porphyromonas (Bacteriodetes) 5-8.
Ето какво може да бъде изолирано от горните дихателни пътища на зрели индивиди в условия на здраве:
· В носа – Staphylococcus epidermidis, Corynebacteria, Staphylococcus aureus
· В назофарингса – нехемолитични и алфа-хемолитични Streptococci, Neisseria species (често), Streptococcus pneumoniae и Haemophilus influenzae (рядко).
Сериозен методологичен проблем в изследването на микробиома е, че близо 70% от бактериите по различните лигавици в организма не могат да се култивират при съвременната техника (при стандартни условия могат да бъдат култивирани само 30% от бактериите)9. Трудностите в изследване на белодробния микробиом идват и от ниската плътност на бактериалните колонии в респираторния сегмент при здрави индивиди (102–103 бактерии в мл) 10,11. Друг проблем е честата контаминация на диагностичните материали от долния дихателен тракт с бактерии от горните дихателни пътища в процеса на вземане на материалите. Затова структурата на респираторните изолати е в много голяма зависимост от методите на вземане на пробите, възрастта на пациента, начина на хранене (диета), антибиотичната терапия, придружаващите болести и пр.
Материалите в броя представят разширен обзор върху настоящите разбирания, основани на публикувани данни за структурата и функцията на белодробния микробиом и сложните механизми на неговото взаимодействие с останалите микробиологични общности в контекста на нашата намеса в тези взаимоотношения в качеството ни на лечители. Авторският състав е подбран измежду най-добрите експерти в материята и представя различни гледни точки – на микробиолога, на клетъчния биолог и фармаколога. Аз съм само скромен диригент на техните партитури и хроникьор на словесните им митарства. Удовлетворен съм, че лекарите в България – в частност пулмолозите – ще имат чудесна възможност да погледнат света на бактериите през този мултидисциплинарен прозорец и тези най-стари обитатели на земята няма да им се сторят така далечни и враждебни.
Литература:
1. Jimenez E, Fernandez L, Marin ML, et al. Isolation of commensal bacteria from umbilical cord blood of healthy neonates born by cesarean section. Curr Microbiol 2005; 51: 270–274.
2. Jimenez E, Marin ML, Martin R, et al. Is meconium from healthy newborns actually sterile? Res Microbiol 2008; 159: 187–193.
3. Aagaard K, Ma J, Antony KM, et al. The placenta harbors a unique microbiome. Sci Transl Med 2014; 6: 237ra265.
4. Teo SM, Mok D, Pham K, et al. The infant nasopharyngeal microbiome impacts severity of lower respiratory infection and risk of asthma development. Cell Host Microbe 2015; 17: 704–715.
5. Erb-Downward JR, Thompson DL, Han MK, et al. Analysis of the lung microbiome in the “healthy” smoker and in COPD. PLoS One 2011; 6: e16384.
6. Hilty M, Burke C, Pedro H, et al. Disordered microbial communities in asthmatic airways. PLoS One 2010; 5: e8578.
7. Charlson ES, Bittinger K, Chen J, et al. Assessing bacterial populations in the lung by replicate analysis of samples from the upper and lower respiratory tracts. PLoS One 2012; 7: e42786.
8. Charlson ES, Bittinger K, Haas AR, et al. Topographical continuity of bacterial populations in the healthy human respiratory tract. Am J Respir Crit Care Med 2011; 184: 957–963.
9. Beasley V, Joshi P.V., Singanayagam A., et al. International Journal of COPD 2012; 7: 555-569
10. Bassis CM, Erb-Downward JR, Dickson RP, et al. Analysis of the upper respiratory tract microbiotas as the source of the lung and gastric microbiotas in healthy individuals. MBio 2015; 6: e00037.
11. Goleva E, Jackson LP, Harris JK, et al. The effects of airway microbiome on corticosteroid responsiveness in asthma. Am J Respir Crit Care Med 2013; 188: 1193–1201.