Дисбиоз кишечника у собак

Кишечным микробиомом называют совокупный геном всех микроорганизмов (т. е. бактерий, вирусов, грибов и простейших), населяющих желудочно-кишечный тракт (ЖКТ), причем наиболее многочисленны из его составляющих бактерии. Микробиом можно рассматривать и как компонент иммунной системы, и как метаболическую единицу, поскольку бактерии продуцируют метаболиты, которые оказывают влияние как на ЖКТ, так и на другие органы. Дисбиозом называют изменения микробиома, которые происходят в случае заболевания: снижение разнообразия его состава (например, числа разных видов бактерий), изменение количества бактерий и функциональные изменения (например, нарушение выработки бактериальных метаболитов). Дисбиоз часто возникает на фоне первичного заболевания кишечника и у некоторых пациентов способствует проявлению клинических признаков (1), поэтому его считают дополнительным маркером кишечных заболеваний и учитывают при общем сборе анамнеза и оценке клинической картины. Терапия дисбиоза должна быть направлена на устранение основной патологии, при этом первым выбором лечения служит изменение рациона.

Существуют различные методы оценки микробиома собак, различающиеся по эффективности.

Хотя многие ветеринарные врачи до сих пор используют этот метод для диагностики дисбиоза, бактериальный посев фекалий не позволяет оценить микробиом, поскольку большинство кишечных бактерий строго анаэробны и для роста им требуются специальные среды (Рисунок 1). Следовательно, в диагностической лаборатории можно культивировать только небольшой процент видов бактерий. В недавнем исследовании различные аликвоты фекалий здоровых собак и собак с хронической диареей были направлены в три ветеринарные референс-лаборатории для оценки дисбиоза (6). Результаты посева в разных лабораториях не совпали, причем дисбиоз чаще диагностировали в группе здоровых собак. Это исследование показало, что бактериальный посев не следует использовать для оценки микробиоты у собак с хронической диареей, за исключением выявления специфических возбудителей, таких как Salmonella spp.

Рисунок 1. Многие ветеринарные врачи при обследовании собаки с диареей регулярно проводят посев образцов фекалий и анализ на чувствительность к антибиотикам, но для оценки микробиома это исследование бесполезно, так как большинство кишечных бактерий строго анаэробны и для их роста требуются специальные среды, таким образом этот анализ дает лишь ограниченную (а иногда и вводящую в заблуждение) информацию.

Молекулярные методы, основанные на секвенировании генов 16S рРНК, позволяют получить исчерпывающую информацию о микробном составе образца фекалий и используются в исследовательских целях. Ряд компаний предлагают коммерческие услуги секвенирования для оценки микробиома у отдельных животных, но в настоящее время методы исследования (например, выделение ДНК, праймеры для ПЦР) между этими лабораториями не стандартизированы. Поскольку референтные интервалы для животных не определены, а выдаваемые каждой лабораторией заключения различаются, интерпретация результатов затруднена. Кроме того, часто встречаются межаналитические различия и нет данных об аналитической валидации этих методов, поэтому оценивать микробиом методами секвенирования у отдельных пациентов в настоящее время не рекомендуется.

Индекс дисбиоза (ИД) микробиоты у собак

Индекс дисбиоза (ИД) — это количественный тест на основе ПЦР, который в настоящее время доступен в Северной Америке и Европе и используется во многих клинических исследованиях (4, 7), так как это единственный утвержденный метод оценки дисбиоза микробиома у собак. ИД измеряет уровни семи кишечных бактерий (Блок 2), которые обычно изменяются у собак при хронических энтеропатиях (ХЭ) или после применения антибиотиков широкого спектра действия (например, тилозина, метронидазола) (8, 9). Анализ предоставляет референсные интервалы для этих групп бактерий и объединяет данные в одно число, выражающее степень дисбиоза (Рисунок 2); ИД между 0 и 2 указывает на умеренный, а ИД > 2 — на серьезный сдвиг в микробиоте. Чувствительность и специфичность метода показаны в Блоке 3.

Блок 2. Семь групп бактерий, включенных в ИД у собак, и изменение их уровня при дисбиозе.

Рисунок 2. График показывает разницу индекса дисбиоза (ИД) в группе собак с ХЭ по сравнению со здоровыми собаками (7). Чем выше ИД, тем сильнее нарушен микробиом; ИД >2 с высокой специфичностью свидетельствует о нарушениях в микробиоме, в то время как значения от 0 до 2 неоднозначны. Более высокий ИД, как правило, характеризуется меньшим разнообразием и более значительным количеством бактерий из таксонов за пределами референсных интервалов; здесь различными цветами указано количество бактериальных таксонов за пределами референсного интервала (черный 0, синий 1, фиолетовый 2, оранжевый 3, красный >3). Однако у некоторых собак все таксоны находятся в пределах референсных интервалов, но из-за патологических сдвигов в пределах референсных интервалов (черные точки) ИД повышается (слева).  Данные тех же двух когорт иллюстрируют, насколько значительно уровни C. hiranonis влияют на микробиом. Красным цветом выделены образцы с меньшим количеством бактерий и, следовательно, снижением преобразования первичных желчных кислот во вторичные, что приводит к патологическому сдвигу в микробиоме (справа).

Выявление у собаки с диареей этих кишечных патогенов, как всех, так и только некоторых из них, свидетельствует не о первичной инфекции, а о чрезмерном росте бактерий вследствие вторичного дисбиоза, развившегося на фоне хронической энтеропатии. Почти у 60% собак с хронической энтеропатией (ХЭ) уровень C. hiranonis снижен, а следовательно, снижен уровень вторичных ЖК (12).

В Таблице 1 приведены механизмы, с помощью которых кишечные бактерии могут способствовать развитию заболеваний, хотя заболевания у отдельных животных при этом будут различными, в зависимости от локализации и тяжести поражения кишечника. Микробиота контактирует со слоем слизи на стенке кишечника, иммунной системой и субстратами в просвете кишечника, и изменения в одном или нескольких из этих компонентов влияют на состав микробиоты, поэтому дисбиоз часто оказывается ранним маркером нарушений среды в кишечнике, сопутствующих различным заболеваниям (Рисунок 3). 

Дисбиоз, ограниченный в основном просветом кишечника, часто развивается у пациентов с экзокринной недостаточностью поджелудочной железы (ЭНПЖ) (13), после лечения антибиотиками широкого спектра (8, 9) или у молодых животных из-за незрелости иммунной системы. Хронические энтеропатии сопровождаются воспалением и разрушением слоя слизи и структуры слизистой, что повышает содержание кислорода и количество аэробных бактерий (E. coli) и понижает количество нормальной анаэробной флоры на поверхности слизистой. Развивающаяся при ХЭ утрата структуры слизистой приводит к исчезновению в ней молекул-переносчиков углеводов, аминокислот, жирных и желчных кислот, что ухудшает всасывание этих веществ (14). Увеличение количества этих субстратов в просвете органов ЖКТ может напрямую приводить к развитию осмотической или секреторной диареи, а также к избыточному росту бактерий.
Из-за разрушения слоя слизи, покрывающего эпителий, при ХЭ у собак часто увеличивается количество бактерий, прикрепившихся к слизистой оболочке кишечника (15). Это связано с уменьшением количества C. hiranonis, а значит, с нарушением преобразования желчных кислот, что стимулирует избыточный рост C. difficile и C. perfringens, а это, в свою очередь, может привести к усилению провоспалительной реакции.

Дисбиоз часто оказывается не единственной составляющей заболевания кишечника, поэтому для его лечения обычно необходима мультимодальная терапия, направленная на устранение основной причины. В некоторых случаях, например у животных с ЭНПЖ, к клиническому улучшению приводит назначение ферментов поджелудочной железы, и кишечный микробиом часто нормализуется через несколько недель после начала терапии (13), но при ХЭ маркеров, позволяющих выбрать более эффективное для конкретного пациента лечение, не существует, поэтому часто требуется поэтапное лечение (16). Методы лечения дисбиоза включают в себя изменение рациона, применение пре- и пробиотиков и антимикробных препаратов, а также трансплантацию фекальной микробиоты (FMT), причем каждый из них воздействует на различные механизмы (Таблица 2); зачастую наиболее эффективна комбинация нескольких методов.

Лечение пациентов в стабильном состоянии всегда следует начинать с изменения диеты. В ряде исследований было показано, что в 50-70% случаев ХЭ у собак есть ответ на изменение рациона (16). Чаще всего для лечения используют легкоусвояемые диеты, содержащие гидролизованные или новые белки. Большинство таких диет гипоаллергенны и уменьшают количество непереваренных остатков пищи в просвете ЖКТ, снижая риск избыточного роста бактерий. В большинстве случаев пищевой энтеропатии для достижения клинической ремиссии достаточно только изменения диеты – в течение нескольких месяцев это приводит к постепенному уменьшению воспаления в кишечнике и дисбиоза (10, 17).
Пробиотики могут назначаться как отдельно (в легких случаях), так и вместе с изменением диеты. Поскольку количество бактерий, входящих в состав любого пробиотика, по сравнению с существующей микробиотой кишечника невелико, его прямое влияние на состав микробиоты незначительно. Однако бактерии прикрепляются к слизистой и могут оказывать благоприятное воздействие, включая сокращение продолжительности острой диареи и уменьшение таких побочных эффектов приема антибиотиков, как рвота или диарея (18). Было показано, что высокоактивные мультиштаммовые пробиотики уменьшают количество C. perfringens у собак с острой геморрагической диареей (19) и укрепляют кишечный барьер у собак с ХЭ (20). Однако, поскольку многие коммерческие продукты не имеют необходимого контроля качества, важно выбрать препарат, эффективность которого доказана в опубликованных клинических исследованиях.
Пребиотики — это неперевариваемые углеводы, способствующие росту полезных микроорганизмов, они разделяются на растворимые/нерастворимые и ферментируемые/неферментируемые. Ферментируемые пребиотики преобразуются бактериями толстой кишки в КЦЖК. Большинство промышленных кормов, предназначенных для животных с заболеваниями ЖКТ, содержат пребиотики, но при некоторых заболеваниях (например, колите) диеты с высоким содержанием клетчатки могут быть особенно полезны.

Традиционно для лечения ХЭ рекомендовали антибиотики, такие как тилозин или метронидазол, но сейчас их применение в качестве препаратов первой линии вызывает сомнения (16). Хотя они могут привести улучшению клинического состояния, предположительно из-за снижения бактериальной нагрузки, после лечения часто наблюдается рецидив, так как популяция бактерий восстанавливается, а антибиотики редко полностью устраняют основное заболевание (15, 21, 22). Обычно используются метронидазол (10-15 мг/кг каждые 12 ч) и тилозин (25 мг/ кг каждые 12 ч) в течение 4-6 недель, но, как отмечалось выше, оба препарата вызывают дисбиоз толстого кишечника, который иногда может продолжаться месяцами (8, 9, 11).

В исследованиях было показано, что у собак с острой диареей метронидазол способствует развитию длительного дисбиоза (11), а амоксициллин-клавулановой кислотой — росту резистентной кишечной палочки (23). Применять антибиотики в качестве первой линии терапии ХЭ обычно не рекомендуется по целому ряду причин: ответ на антибиотики достигается только у 10-16% собак с ХЭ, в большинстве случаев после отмены лечения происходят рецидивы, а препараты оказывают негативное влияние на микробиом. Тем не менее после неудачных попыток лечения путем изменения диеты и применения противовоспалительных препаратов или при симптомах системного воспаления (16), а также инвазии и персистенции бактерий в слизистую кишечника (например, при гранулематозном колите, вызванном E. сoli) следует рассмотреть вопрос о назначении антибиотиков. Небольшая часть собак с ХЭ могут не отвечать ни на какое другое лечение, и в этом случае требуется длительное применение препарата с уменьшением дозы до минимально эффективной.

Рисунок 5. Подготовка образца для трансплантации фекальной микробиоты, фекалии собаки-донора смешивают с физраствором.

В некоторых случаях дисбиоза восстановить нормальную микробиоту и улучшить клинические показатели позволяет трансплантация фекальной микробиоты (FMT) (11). Этот метод заключается в переносе фекалий от здорового донора в кишечник реципиента с помощью перорально принимаемых капсул, эндоскопии или клизмы (Рисунки 5 и 6). У человека FMT показывает высокую эффективность (>90%) при инфекционных заболеваниях и рецидивирующей инфекции C. difficile, но менее эффективна при воспалительных заболеваниях кишечника, поскольку в этом случае воспаление в кишечнике носит хронический характер.

Рисунок 6. FMT проводят путем введения смешанного фекального материала собаке-реципиенту в виде клизмы с использованием катетера и шприца.

Микробиом кишечника играет важнейшую роль в сохранении здоровья организма-хозяина, а у многих животных с заболеваниями желудочно-кишечного тракта развивается дисбиоз с нарушением функции микробной популяции, что может способствовать развитию клинических проявлений заболевания. Во многих случаях для диагностики полезен индекс дисбиоза. Причины заболевания могут быть различными, поэтому лечение, направленное на улучшение состава микробиоты, должно быть мультимодальным и часто длительным.