Email this article The use of E. faecium probiotic and autoprobiotic in patients with type 2 diabetes mellitus
- Authors: Bakulina N.V.1, Tikhonov S.V.2, Ermolenko E.I.3, Kotyleva M.P.3, Lavrenova N.S.3, Topalova Y.G.1, Simanenkov V.I.1, Suvorov A.N.3
-
Affiliations:
- North-Western State Medical University named after I.I. Mechnikov
- North-Western State Medical University named after I.I. Mechniko
- Institute of Experimental Medicine
- Issue: Vol 14, No 1 (2022)
- Pages: 77-88
- Section: Original research
- URL: https://journals.eco-vector.com/vszgmu/article/view/104795
- DOI: https://doi.org/10.17816/mechnikov104795
- ID: 104795
Cite item
Open Access
Access granted
Subscription or Fee Access
Abstract
BACKGROUND: Bacteria in the gastrointestinal tract regulate eating behavior and metabolic processes. A number of probiotic strains have a positive effect on glucose and insulin metabolism. A series of studies have demonstrated the effectiveness of autoprobiotic therapy in the treatment of patients with gastrointestinal diseases. The efficacy and safety of an indigenous strain of Enterococcus faecium in overweight patients with type 2 diabetes has not been studied in the past.
AIM: To evaluate the effectiveness of products containing the probiotic strain Enterococcus faecium L3 or the indigenous strain Enterococcus faecium in patients with diabetes mellitus (DM) type 2.
MATERIALS AND METHODS: Patients with diabetes mellitus type 2 were randomized into two groups: group of probiotic therapy with an industrial strain of Enterococcus faecium L3 (11 patients); group of autoprobiotic therapy based on an indigenous strain of Enterococcus faecium (9 patients). Therapy was for 14 days. Before and 10-14 days after the end of therapy, anthropometric parameters were assessed; psychometric testing was carried out; biochemical parameters of blood serum were studied. The intestinal microbiota was studied by real-time polymerase chain reaction.
RESULTS: Probiotic therapy based on Enterococcus faecium L3 and autoprobiotic therapy based on indigenous Enterococcus faecium had no significant effect on glucose metabolism in patients with type 2 DM. In the Enterococcus faecium L3 group and the group of indigenous Enterococcus faecium there was a significant decrease in gastroenterological complaints on scales of the GSRS questionnaire. Patients in both groups showed a statistically significant decrease in the total bacterial mass, an increase in the quantitative content of Lactobacillus spp., a decrease in the population of Bifidobacterium spp. and Bacteroides thetaiotaomicron.
CONCLUSIONS: The probiotic strain Enterococcus faecium L3 and the indigenous Enterococcus faecium do not have a significant effect on the metabolism of glucose and insulin, while they contribute to a similar change in the component composition of the microbiota and a decrease in the severity of gastroenterological complaints.
Full Text
ОБОСНОВАНИЕ
Увеличение распространенности ожирения, метаболического синдрома и сахарного диабета 2-го типа (СД 2) в конце XX – начале XXI вв. связано с изменением социальных условий и неблагоприятным воздействием факторов внешней среды [1].
Микробиоту желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) можно рассматривать как промежуточное звено между окружающей средой и организмом человека [2]. Участие кишечных бактерий в развитии и прогрессировании ожирения, метаболического синдрома и СД 2 продемонстрировано в экспериментальных доклинических исследованиях [3]. Многочисленные клинические исследования также указывают на важную роль микроорганизмов ЖКТ в патогенезе данных заболеваний у человека [4, 5].
Пробиотики — живые микроорганизмы, приносящие пользу хозяину при введении в адекватных количествах [6]. В исследованиях на животных пробиотики оказали положительное влияние на метаболизм глюкозы, липидов, выраженность системного воспаления [7, 8]. Эффективность пробиотиков исследована у пациентов с различными метаболическими расстройствами [2, 8–11].
В исследовании H.S. Ejtahed и соавт. пациенты с СД 2 были рандомизированы в две группы: 30 пациентов получили терапию Lactobacillus acidophilus La5, 30 пациентов — терапию Bifidobacterium lactis Bb12. Группа сравнения получила терапию классическим йогуртом. Шестинедельные пробиотические терапии Lactobacillus acidophilus La5 и Bifidobacterium lactis Bb12 способствовали достоверному снижению концентрации плазменной глюкозы и гликированного гемоглобина, улучшению антиоксидантного статуса по сравнению с результатами в группе контроля. При этом достоверного изменения концентрации инсулина в группах терапии не отмечено [12].
По данным метаанализа H. Koutnikova и соавт., объединившего 105 статей и около 7000 пациентов, бактериальные штаммы влияют на течение ожирения и СД 2. Пробиотики способствуют снижению веса у пациентов с избыточной массой тела, но не эффективны при ожирении. При СД 2 пробиотики уменьшают уровень тощаковой глюкозы и гликированного гемоглобина, не влияя на данные показатели у пациентов с преддиабетом. Такие эффекты ассоциированы с применением бифидобактерий — B. breve, B. Longum и лактобацилл — L. acidophilus, L. casei, L. Delbrueckii, а также Streptococcus salivarius subsp. thermophilus. Прием симбиотиков, по данным метаанализа, наиболее эффективен [2].
Пробиотические препараты, содержащие энтерококки, используются в клинической медицине реже, чем лакто- и бифидосодержащие пробиотики. В глобальных практических рекомендациях Всемирной гастроэнтерологической организации «Пробиотики и пребиотики» 2017 года упомянуты штаммы Enterococcus faecalis для лечения острого гастроэнтерита, E. faecium NCIMB30176 для лечения синдрома раздраженного кишечника и E. faecium W54 для лечения антибиотико-ассоциированной диареи [13]. В Российской Федерации и за рубежом в клинической медицине активно применяются штаммы E. faecium М74, SF68 и L3 [14].
Энтерококки относятся к молочнокислым бактериям — нормальным обитателям ЖКТ человека. У некоторых представителей Enterococcus spp. присутствуют гены, кодирующие факторы патогенности и механизмы резистентности к антибактериальным препаратам [15]. Используемые в настоящее время пробиотические штаммы энтерококков обязательно тестируются на наличие генов патогенности и резистентности, что делает их применение у человека безопасным.
В доклинических и клинических исследованиях продемонстрирована эффективность и безопасность штамма E. faecium L3. Данный энтерококк оказывает гармонизирующее влияние на кишечную микробиоту за счет продукции бактериоцинов и широкого спектра витаминов, включая витамин В12 — фактор роста бифидобактерий. E. faecium L3 устойчив к действию соляной кислоты и желчных кислот, что позволяет использовать его в бескапсульной форме в виде пищевого продукта [16].
Потенциальное позитивное влияние E. faecium L3 на течение ожирения и СД 2 основано на результатах доклинических исследований, показавших иммуномодулирующее действие данной бактерии, в частности за счет контролирования экспрессии генов интерлейкина-8 и -10, а также фактора некроза опухоли α in vivo [17].
Активно применяемые в настоящее время пробиотические штаммы чужеродны для собственной микробиоты пациента, что обуславливает их быструю элиминацию из организма. Для создания и поддержания стойких физиологических эффектов необходимо введение промышленных пробиотиков длительными курсами [18, 19].
Альтернативным средством терапии у пациентов с гастроэнтерологическими и метаболическими расстройствами является индигенный штамм E. faecium. Преимущество аутоштаммов E. faecium перед терапией промышленными пробиотиками продемонстрировано при различных заболеваниях, включая синдром раздраженного кишечника, воспалительные заболевания кишечника и внебольничную пневмонию [20, 21].
Влияние продуктов, содержащих E. faecium L3 и индигенный штамм E. faecium, на течение СД 2 ранее не изучено в клинических исследованиях.
Цель исследования — оценить эффективность препаратов, содержащих промышленный штамм E. faecium L3 или индигенный (аутоштамм) E. faecium, в лечении пациентов с СД 2.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Клиническая часть исследования проведена на кафедре внутренних болезней, клинической фармакологии и нефрологии СЗГМУ им. И.И. Мечникова на базе Городской больницы № 26. Лабораторная часть, включая полимеразную цепную реакцию стула в режиме реального времени и изготовление аутопробиотического продукта, выполнена в отделе молекулярной микробиологии Института экспериментальной медицины.
В пилотном клиническом исследовании приняли участие 20 пациентов с СД 2. Исследование было одобрено на заседании локального этического комитета № 5 при Городской больнице № 26 15 марта 2019 г. Все пациенты подписывали одобренную локальным этическим комитетом форму информированного согласия.
В рамках терапии 11 (55 %) пациентов принимали пробиотический препарат в виде жидкой закваски на основе 5 % питательной среды из изолятов соевого белка, содержащей штаммы E. faecium L3 в титре 108 КОЕ/мл, по 50 мл 2 раза в сутки 14 дней, а 9 (45 %) пациентов принимали аутопробиотический продукт в виде жидкой закваски на основе индигенного штамма E. faecium.
Дизайн исследования
По протоколу пациенты совершили четыре визита в исследовательский центр. На визите № 1 проведены сбор жалоб и анамнеза, физикальное обследование, оценка соответствия пациентов критериям включения в исследование или исключения из него. На визите № 2, проходившем через 2–7 дней после первого визита, пациенты сдали биохимический анализ крови и образец фекалий для оценки методом полимеразной цепной реакции стула в режиме реального времени и изготовления аутопробиотического продукта, а также заполнили психологические опросники. После этого пациентов случайным образом распределили в группу терапии промышленным штаммом E. faecium L3 и группу терапии индигенным штаммом E. faecium. На визите № 3, проходившем в среднем через 7–10 дней после второго визита, пациенты посетили исследовательский центр для получения пробиотического или аутопробиотического продукта. Длительность терапии составила 14 дней, при этом пациентам не было известно, пробиотический или аутопробиотический продукт они получают. На завершающем визите № 4 через 10–14 дней после окончания лечения пациенты сдали биохимический анализ крови и анализ кала для повторной оценки методом полимеразной цепной реакции стула в режиме реального времени, а также заполнили опросники в рамках психометрического тестирования.
Исследование сыворотки крови
До и после лечения при биохимическом анализе крови у пациентов определили уровень или активность таких показателей, как щелочная фосфатаза, С-реактивный белок, инсулин, аланинаминотрансфераза, аспартатаминотрансфераза, альбумин, амилаза панкреатическая, билирубин общий, билирубин прямой, билирубин непрямой, гамма-глутамилтранспептидаза, глюкоза, лактатдегидрогеназа, триглицериды, общий холестерин, липопротеиды высокой плотности, липопротеиды низкой плотности, коэффициент атерогенности.
Психометрическое исследование
Психометрическое тестирование до и после лечения включало опросники. По опроснику Бека определяли уровень депрессии, Спилбергера – Ханина — уровень тревожности, Short Form 36 — качество жизни, Gastrointestinal Symptom Rating Scale (GSRS) — гастроэнтерологические симптомы, Dutch Eating Behavior Questionnaire — пищевое поведение.
Оценка микробиоты кишечника
Микробиоценоз кишечника оценили до и после терапии методом полимеразной цепной реакции с флуоресцентной детекцией результатов амплификации в режиме реального времени на приборе Bio-Rad с использованием наборов реагентов «Колонофлор-16». Методика позволила определить общее количество бактерий и концентрации Lactobacillus spp., Bifidobacterium spp., Escherichia coli, Bacteroides spp., Faecalibacterium prausnitzii, Bacteroides thetaomicron, Akkermansia muciniphila, Enterococcus spp., Escherichia coli enteropathogeni, Staphylococcus aureus, Clostridium perfringens, Proteus vulgaris/mirabilis, Citrobacter spp., Enterobacter spp., Fusobacterium nucleatum, Parvimonas micra.
Получение аутопробиотического продукта
Для получения индивидуального продукта из фекалий каждого пациента выделяли собственный штамм E. faecium. В процессе использования селективных питательных сред выделялась чистая бактериальная культура E. Faecium, которая затем тестировалась методом полимеразной цепной реакции для окончательного установления вида микроорганизма и отбраковывания штаммов с генетическими детерминантами патогенности и резистентности к антибактериальным препаратам. Отобранные индивидуальные индигенные штаммы E. faecium использовали для приготовления персонифицированной закваски на основе изолятов соевого белка. Конечный аутопробиотический продукт содержал индигенные E. faecium в титре 108 КОЕ/мл. Пациент принимал его перорально по 50 мл утром и вечером 14 дней.
Статистические методы
Полученные данные обработаны с использованием стандартного пакета программы Statistica 10.0. Из-за особенностей распределения большинства изучаемых признаков в процессе их статистической обработки применены методы непараметрической статистики. Данные представлены в виде Me (LQ; HQ), где Me — медиана, LQ — нижний квартиль (отсекает от совокупности 1/4 показателей с минимальными значениями), HQ — верхний квартиль (отсекает от совокупности 1/4 показателей с максимальными значениями). Критический уровень значимости (р) нулевой статистической гипотезы (об отсутствии значимых различий или факторных влияний) принят равным 0,05.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
В исследовании приняли участие 20 пациентов с СД 2 — 10 (50,0 %) женщин и 10 (50,0 %) мужчин. Все они имели абдоминальное ожирение (окружность талии у женщин более 80 см, у мужчин — более 94 см). У 5 (25 %) пациентов зафиксирован избыточный вес (индекс массы тела 25–29,99 кг/м2), у 15 (75 %) — ожирение (индекс массы тела более 30 кг/м2). 17 (85,0 %) пациентов страдали гипертонической болезнью, 15 (75,0 %) — дислипидемией, 5 (25,0 %) — желчнокаменной болезнью. 12 (60 %) пациентов на постоянной основе принимали метформин по 2–3 г в сутки, 8 (40 %) — принимали метформин по 2–3 г в сутки в комбинации с глибенкламидом по 2,5–5 мг в сутки.
Пациенты были рандомизированы в две группы: группу терапии E. faecium L3 — 11 (55,0 %) пациентов и группу терапии индигенным E. faecium — 9 (45,0 %) пациентов. Средний возраст пациентов в группе терапии промышленным пробиотиком составил 58,0 [51, 0; 63, 0] лет, в группе терапии аутопробиотическом — 56,0 [47, 0; 63, 0] лет.
Клинико-лабораторное исследование
Группы пациентов были сопоставимы по полу, антропометрическим характеристикам, сопутствующим заболеваниям, проводимой терапии, биохимическому анализу крови и результатам психометрического тестирования. Результаты биохимического исследования крови пациентов до начала терапии представлены в табл. 1.
Таблица 1. Результаты биохимического исследования крови пациентов до начала терапии / Table 1. The results of a biochemical blood test in the patients before therapy
Показатель | Референсные значения | Группа индигенного E. faecium (n = 9) | Группа промышленного E. faecium L3 (n = 11) | Значение p |
Щелочная фосфатаза, ЕД/л | 42–141 | 0,710 | ||
С-реактивный белок, мг/л | 0–5 | 0,503 | ||
Инсулин, мкЕД/мл | 2,7–10,4 | 0,710 | ||
Аланинаминотрансфераза, ЕД/л | 1–41 | 0,131 | ||
Аспартатаминотрансфераза, ЕД/л | 1–37 | 0,080 | ||
Альбумин, г/л | 34–50 | 0,603 | ||
Амилаза панкреатическая, ЕД/л | 15–100 | 0,315 | ||
Билирубин общий, мкмоль/л | 1–20 | 0,370 | ||
Билирубин прямой, мкмоль/л | 0–3,4 | 0,175 | ||
Гамма-глутамилтранспептидаза, ЕД/л | 7–49 | 0,766 | ||
Глюкоза, ммоль/л | 3,0–6,38 | 0,503 | ||
Лактатдегидрогеназа, ЕД/л | 155–225 | 0,456 |
Индексы инсулинорезистентности Homeostasis Model Assessment of Insulin Resistance (HOMA-IR) достоверно не отличались между группами и составили в группе аутопробиотика 2,50 [2, 17; 3, 17], в группе промышленного пробиотика 2,10 [1, 78; 3, 73] (р = 0,766). Нормальное значение HOMA-IR — 0–2,7.
На фоне лечения в обеих группах у пациентов возникал ряд достоверных клинических, психометрических и лабораторных изменений. При этом после терапии по этим показателям группы достоверно между собой не различались.
Терапия обоими штаммами E. faecium оказывала выраженное благоприятное влияние на симптоматику со стороны органов ЖКТ, оцениваемую при помощи опросника GSRS. В обеих группах отмечено достоверное уменьшение выраженности гастроэнтерологической симптоматики по всем шкалам опросника GSRS, а именно шкалам абдоминальной боли, рефлюксного синдрома, диарейного синдрома, диспепсического синдрома, констипационного синдрома и общей шкале суммарного измерения.
Динамика результатов тестирования по шкалам опросника GSRS в каждой группе представлена на рис. 1 и 2. Динамика баллов по шкале суммарного измерения GSRS приведена на рис. 3.
Рис. 1. Динамика гастроэнтерологических жалоб по результатам тестирования опросником Gastrointestinal Symptom Rating Scale в группе индигенного Enterococcus faecium / Fig. 1. Dynamics of gastroenterological complaints according to the results of GSRS questionnaire in the group of indigenous E. faecium
Рис. 2. Динамика гастроэнтерологических жалоб по результатам тестирования опросником Gastrointestinal Symptom Rating Scale в группе промышленного Enterococcus faecium L3 / Fig. 2. Dynamics of gastroenterological complaints according to the results of testing with the GSRS questionnaire in the group of industrial E. faecium L3
Рис. 3. Динамика баллов по шкале суммарного измерения опросника Gastrointestinal Symptom Rating Scale в группах терапии аутоштаммом Enterococcus faecium и промышленным штаммом Enterococcus faecium L3 / Fig. 3. Score dynamics according to the scale of the total measurement of the GSRS questionnaire in the groups of therapy with the E. faecium autostrain and the industrial E. faecium L3 strain
На фоне терапии аутоштаммом E. faecium психологический статус пациентов, оцениваемый при помощи опросников Бека и Спилбергера – Ханина, достоверно не менялся. Однако в группе промышленного E. faecium L3 отмечено достоверное снижение уровня депрессии по шкале Бека — с 6 [2; 11] до 3 [2; 4] баллов (p = 0,012), а также реактивной тревожности с 44 [35; 49] до 29,5 [24; 41] баллов (p = 0,021) и личностной тревожности с 42,0 [27; 48] до 30,5 [26; 40] баллов (p = 0,037) по опроснику Спилбергера – Ханина. Динамика реактивной и личностной тревожности в двух группах пациентов представлена на рис. 4.
Рис. 4. Динамика реактивной (a) и личностной (b) тревожности по результатам тестирования опросником Спилбергера – Ханина в группах терапии аутоштаммом Enterococcus faecium и промышленным штаммом Enterococcus faecium L3 / Fig. 4. Dynamics of reactive (a) and personal (b) anxiety according to the results of Spielberger anxiety questionnaire in the groups of therapy with the E. faecium autostrain and the industrial E. faecium L3 strain
Анализ состава микробиоты кишечника
Исходное состояние микробиоты у пациентов с СД 2 из двух групп терапии представлено в табл. 2.
Таблица 2. Результаты исследования микробиоты методом полимеразной цепной реакции стула в режиме реального времени у пациентов из группы индигенного Enterococcus faecium и группы промышленного Enterococcus faecium L3 до начала терапии / Table 2. The results of the study of the microbiota by PCR-RT in the patients from the group of indigenous E. faecium and the group of industrial E. faecium L3 before therapy.
Показатель | Референсные значения (log 10 КОЕ/г) | Группа индигенного E. faecium, n = 9 (log 10 КОЕ/г) | Группа промышленного E. faecium L3, n = 11 (log 10 КОЕ/г) | Значение p |
Общая бактериальная масса | 11–13 | 0,968 | ||
Lactobacillus spp. | 7–8 | 0,780 | ||
Bifidobacterium spp. | 9–10 | 0,043 | ||
Escherichia coli | 7–8 | 0,968 | ||
Bacteroides spp. | 9–12 | 0,931 | ||
Faecalibacterium prausnitzii | 8–11 | 0,122 | ||
Bacteroides thetaomicron | <12 | 0,905 | ||
Akkermansia muciniphila | <12 | 0,628 | ||
Enterococcus spp. | <8 | – | ||
Staphylococcus aureus | отсутствуют | 0,842 | ||
Clostridium perfringens | отсутствуют | 0,842 | ||
Proteus vulgaris/mirabilis | <4 | 0,278 | ||
Citrobacter spp. | <4 | 0,628 | ||
Enterobacter spp. | <4 | – | ||
Fusobacterium nucleatum | отсутствуют | 0,968 | ||
Parvimonas micra | отсутствуют | 0,968 |
Терапия не оказала достоверного влияния в обеих группах ни на один из биохимических показателей, включая глюкозу, инсулин и индекс HOMA-IR, а также на количество баллов по шкалам ограничительного и эмоционального пищевого поведения опросника Dutch Eating Behavior Questionnaire. В группе промышленного штамма E. faecium L3 отмечено достоверное уменьшение количества баллов по шкале экстернального пищевого поведения с 4,4 [3, 6; 5, 4] до 3,6 [3, 1; 4, 2] (p = 0,074).
Аутопробитическая и пробиотическая терапии оказали значимое влияние на компонентный состав кишечной микробиоты у пациентов с СД 2.
Величина общей бактериальной массы достоверно уменьшалась, как в группе аутопробиотической — с 12,00 [11, 85; 12, 85] до 11,48 [9, 48; 12, 95] log 10 КОЕ/г (р = 0,042), так и в группе пробиотической терапии — с 12,00 [12, 00; 13, 00] до 10,78 [9, 00; 12, 30] log 10 КОЕ/г (p = 0,046). Динамика общей бактериальной массы у пациентов представлена на рис. 5.
Рис. 5. Динамика общей бактериальной массы в группах терапии аутоштаммом Enterococcus faecium и промышленным штаммом Enterococcus faecium L3 / Fig. 5. Dynamics of the total bacterial mass in the groups of therapy with autostrain E. faecium and E. faecium L3 industrial strain
В группах терапии аутоштаммом E. faecium и промышленным штаммом E.faecium L3 зафиксировано достоверное уменьшение количества бактероидов — с 12,70 [11, 85; 13, 00] до 11,00 [9, 70; 13, 00] и с 12,78 [12, 00; 13, 00] до 10,78 [9, 00; 12, 30] log 10 КОЕ/г соответственно (p = 0,043 при использовании критерия Вилкоксона для парных показателей). Отмечено также достоверное уменьшение Bacteroides thetaomicron с 8,48 [7, 30; 9, 30] до 6,85 [6, 48; 7, 85] и с 8,24 [5, 60; 9, 48] до 6,48 [0, 00; 7, 70] log 10 КОЕ/г соответственно (p = 0,028 при использовании критерия Вилкоксона для парных показателей).
В группе терапии аутоштаммом E. faecium обнаружено достоверное снижение концентрации E. coli с 9,00 [7, 78; 9, 30] до 7,48 [6, 60; 8, 30] log10 КОЕ/г (p = 0,018), при этом изменение концентрации E. coli в группе терапии промышленным пробиотиком было недостоверно. Изменения концентрации E. coli в двух группах терапии представлены на рис. 6.
Рис. 6. Динамика содержания Eschcherichia coli в стуле в группах терапии аутоштаммом Enterococcus faecium и промышленным штаммом Enterococcus faecium L3 / Fig. 6. Dynamics of the E. coli count in the stool in the groups of therapy with E. faecium autostrain and industrial E. faecium L3 strain
Статистически значимых изменений концентрации бактерий Bifidobacterium spp., Faecalibacterium prausnitzii, Akkermansia muciniphila, Enterococcus spp., Eschcherichia coli enteropathogenic, Staphylococcus aureus, Clostridium perfringens, Proteus vulgaris/mirabilis, Citrobacter spp., Enterobacter spp., Fusobacterium nucleatum, Parvimonas micra в группах терапии не отмечено.
ОБСУЖДЕНИЕ
Включенные в клиническое исследования пациенты с СД 2 имели ряд особенностей. Большая часть больных была старше 55 лет и страдала диабетом в среднем на протяжении 8 лет. У всех пациентов выявлено абдоминальное ожирение, а у большинства диагностированы ассоциированные с ожирением и СД 2 метаболические заболевания — гипертоническая болезнь, дислипидемия, желчнокаменная болезнь. Все пациенты получали терапию метформином, а 40 % больных в дополнение к метформину принимали препараты сульфонилмочевины. Вышеописанные характеристики и нормальные плазменные концентрации инсулина могут указывать на развернутую стадию СД 2, при которой гиперинсулинемия компенсируется истощением островкового аппарата поджелудочной железы.
Показатели двух групп пациентов достоверно не различались между собой через 2 нед. после окончания терапии. Лечение промышленным и индигенным энтерококком характеризовалось одинаковой эффективностью с точки зрения влияния на клинические, биохимические и психометрические показатели, что, возможно, обусловлено потенциальной схожестью эффектов от приема штаммов E. faecium. При этом в предшествующих доклинических исследованиях продемонстрировано более длительное нахождение аутоштаммов энтерококка в кишечнике лабораторных животных [22]. Таким образом, на фоне схожести изменений, эффекты аутопробиотической терапии у пациентов с СД 2 потенциально могут быть более продолжительными.
При оценке достоверности изменений внутри каждой группы ни один из двух вариантов терапии не оказывал достоверного влияния на биохимические показатели, включая уровни глюкозы, инсулина и С-реактивного белка, а также индекс HOMA-IR. Данный факт может быть обусловлен особенностями выборки пациентов или свойствами клинической эффективности промышленных и индигенных E. faecium.
Ранее обсуждалось, что анамнестические, клинические и лабораторные характеристики пациентов указывают на развернутую стадию СД 2 с наличием потенциально структурных изменений, в том числе в поджелудочной железе. В данной ситуации промышленные и индигенные штаммы не способны компенсировать выраженные патофизиологические изменения, имеющие органическую основу. Терапия индигенным и промышленным E. faecium, вероятно, более эффективна на начальных этапах развития СД 2 с преобладанием функциональных нарушений.
Отсутствие влияния на биохимические показатели, характеризующие обмен глюкозы и инсулина, может быть связано с особенностью штамма E. faecium. Позитивные эффекты, возникающие в организме здорового человека или больного на фоне применения пробиотика, являются штамм-специфичными. Доказано, что бактерии высоко эффективные при одних нозологиях могут быть неэффективными при других заболеваниях [13]. Для изучения потенциального действия препаратов на основе промышленных и индигенных энтерококков необходимы дополнительные клинические исследования, в том числе у пациентов с ожирением, преддиабетом и начальными стадиями СД 2.
Оба варианта коррекции кишечной микробиоты позитивно влияли на весь спектр гастроэнтерологических жалоб, регистрируемых при помощи опросника GSRS — абдоминальную боль, а также рефлюксный, диарейный, диспептический и констипационный синдромы. Эффективность пробиотических препаратов в лечении пациентов с гастроэнтерологическими заболеваниями не вызывает сомнений и связана с различными механизмами. Пробиотики регулируют экосистему ЖКТ, контактируя с симбионтными и патогенными микроорганизмами, влияя на иммунную систему, продуцируя различные биологически активные вещества и сигнальные молекулы, что улучшает состояние микробиоты, уменьшает проницаемость слизистого барьера и выраженность локального воспаления [13].
Два варианта терапии, изученные в исследовании, вызвали схожие позитивные изменения в кишечном микробиоме — снижение общей бактериальной массы, уменьшение количества Bacteroides spp. и Bacteroides thetaomicron.
Bifidobacterium spp. — род анаэробных грамположительных бактерий. Увеличение концентрации бактероидов ассоциировано с увеличением риска развития синдрома раздраженного кишечника, воспалительных заболеваний кишечника, колоректального рака, неалкогольной жировой болезни печени, ожирения и СД 2 [23, 24]. Bacteroides thetaiotaomicron — облигатный грамотрицательный анаэроб. В серии исследований Bacteroides thetaiotaomicron ассоциирован с увеличением веса у лабораторных животных и риска развития клостридиальной инфекции [25, 26].
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В пилотном клиническом исследовании промышленный штамм E. faecium L3 и аутоштамм E. faecium не продемонстрировали позитивного влияния на показатели углеводного обмена у пациентов с СД 2. При этом оба варианта терапии оказали идентичное положительное действие на симптомы со стороны пищеварительной системы и состав кишечной микробиоты. Учитывая продемонстрированное в предшествующих исследованиях более длительное нахождение индигенных штаммов в кишечнике пациентов [20–22], мы считаем, что эффекты аутопробиотической терапии у пациентов с СД 2 потенциально могут быть более продолжительными.
Перспективами дальнейшей разработки темы исследования стали оценка эффективности терапии пробиотическими и индигенными энтерококками у пациентов с абдоминальным ожирением, преддиабетом и более легким течением СД 2, определение длительности позитивных изменений со стороны органов ЖКТ и кишечной микробиоты, изучение эффективности повторяющихся курсов пробиотической и аутопробиотической терапии с динамической оценкой стабильности возникающих изменений.
ДОПОЛНИТЕЛЬНО
Источник финансирования. Исследование не имело финансового обеспечения или спонсорской поддержки.
Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.
Вклад авторов. Н.В. Бакулина, C.В. Тихонов, Е.И. Ермоленко, В.И. Симаненков, А.Н. Суворов — концепция и дизайн; C.В. Тихонов, Ю.Г. Топалова — сбор и обработка материала; М.П. Котылева, Н.С. Лавренова, Е.И. Ермоленко — лабораторная часть исследования; C.В. Тихонов — статистическая обработка данных; C.В. Тихонов, Ю.Г. Топалова — написание текста; Н.В. Бакулина, Е.И. Ермоленко, В.И. Симаненков, А.Н. Суворов — редактирование.
Все авторы внесли существенный вклад в проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией.
ADDITIONAL INFORMATION
Funding. The study had no external funding.
Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.
Author contributions. N.V. Bakulina, S.V. Tikhonov, E.I. Ermolenko, V.I. Simanenkov, A.N. Suvorov — concept and design; C.V. Tikhonov, Yu.G. Topalov — collection and processing of material; M.P. Kotyleva, N.S. Lavrenova, E.I. Ermolenko — laboratory part of the study; C.V. Tikhonov — statistical data processing; C.V. Tikhonov, Yu.G. Topalov — writing text; N.V. Bakulina, E.I. Ermolenko, V.I. Simanenkov, A.N. Suvorov — editing.
All authors made a significant contribution to the study and preparation of the article and read and approved the final version before its publication.
About the authors
Natalya V. Bakulina
North-Western State Medical University named after I.I. Mechnikov
Email: natalya.bakulina@szgmu.ru
ORCID iD: 0000-0003-4075-4096
SPIN-code: 9503-8950
Scopus Author ID: 7201739080
ResearcherId: N-7299-2014
http://www.researcherid.com/rid/N-7299-2014
MD, Dr. Sci. (Med.)
Russian Federation, 47, Piskarevsky Ave., Saint Petersburg, 195067Sergey V. Tikhonov
North-Western State Medical University named after I.I. Mechniko
Email: sergeyvt2702@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-5720-3528
MD, Cand. Sci. (Med.), Assistant Professor
Russian Federation, 47, Piskarevsky Ave., Saint Petersburg, 195067Elena I. Ermolenko
Institute of Experimental Medicine
Email: lermolenko1@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-2569-6660
SPIN-code: 9905-0590
Scopus Author ID: 13004322500
MD, Dr. Sci. (Med.), Professor
Russian Federation, Saint PetersburgMarina P. Kotyleva
Institute of Experimental Medicine
Email: mariha.lenivaya@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1073-6508
Russian Federation, Saint Petersburg
Nadezhda S. Lavrenova
Institute of Experimental Medicine
Author for correspondence.
Email: nadezhda.lavrenova.vrn@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-0029-0741
SPIN-code: 9177-7815
Russian Federation, Saint Petersburg
Yulia G. Topalova
North-Western State Medical University named after I.I. Mechnikov
Email: topalova.julias@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-3999-6848
SPIN-code: 1301-6443
MD
Russian Federation, 47, Piskarevsky Ave., Saint Petersburg, 195067Vladimir I. Simanenkov
North-Western State Medical University named after I.I. Mechnikov
Email: vi.simanenkov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1956-0070
SPIN-code: 8073-2401
MD, Dr. Sci. (Med.), Professor
Russian Federation, 47, Piskarevsky Ave., Saint Petersburg, 195067Alexander N. Suvorov
Institute of Experimental Medicine
Email: alexander_suvorov1@hotmail.com
ORCID iD: 0000-0002-2224-0019
SPIN-code: 8062-5281
MD, Dr. Sci. (Med.), Professor, Correspondence Member of the RAS
Russian Federation, Saint PetersburgReferences
- Ling C, Rönn T. Epigenetics in human obesity and type 2 diabetes. Cell Metab. 2019;29(5):1028–1044. doi: 10.1016/j.cmet.2019.03.009
- Koutnikova H, Genser B, Monteiro-Sepulveda M, et al. Impact of bacterial probiotics on obesity, diabetes and non-alcoholic fatty liver disease related variables: a systematic review and meta-analysis of randomised controlled trials. BMJ Open. 2019;9(3):e017995. doi: 10.1136/bmjopen-2017-017995
- Ridaura VK, Faith JJ, Rey FE, et al. Gut microbiota from twins discordant for obesity modulate metabolism in mice. Science. 2013;341(6150):1241214. doi: 10.1126/science.1241214
- Stanislawski MA, Dabelea D, Lange LA, et al. Gut microbiota phenotypes of obesity. NPJ Biofilms Microbiomes. 2019;5(1):18. doi: 10.1038/s41522-019-0091-8
- Ojo O, Feng QQ, Ojo OO, Wang XH. The role of dietary fibre in modulating gut microbiota dysbiosis in patients with type 2 diabetes: a systematic review and meta-analysis of randomised controlled trials. Nutrients. 2020;12(11):3239. doi: 10.3390/nu12113239
- Hill C, Guarner F, Reid G, et al. Expert consensus document. The International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics consensus statement on the scope and appropriate use of the term probiotic. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2014;11(8):506–514. doi: 10.1038/nrgastro.2014.66
- Wang J, Tang H, Zhang C, et al. Modulation of gut microbiota during probiotic-mediated attenuation of metabolic syndrome in high fat diet-fed mice. ISME J. 2015;9(1):1–15. doi: 10.1038/ismej.2014.99
- Gomes AC, Bueno AA, de Souza RG, Mota JF. Gut microbiota, probiotics and diabetes. Nutr J. 2014;13:60. doi: 10.1186/1475-2891-13-60
- Ruan Y, Sun J, He J, et al. Effect of probiotics on glycemic control: a systematic review and meta-analysis of randomized, controlled trials. PLoS One. 2015;10(7):e0132121. doi: 10.1371/journal.pone.0132121
- Sun J, Buys NJ. Glucose- and glycaemic factor-lowering effects of probiotics on diabetes: a meta-analysis of randomised placebo-controlled trials. Br J Nutr. 2016;115(7):1167–1177. doi: 10.1017/S0007114516000076
- Giampieri F, Tulipani S, Alvarez-Suarez JM, et al. The strawberry: composition, nutritional quality, and impact on human health. Nutrition. 2012;28(1):9–19. doi: 10.1016/j.nut.2011.08.009
- Ejtahed HS, Mohtadi-Nia J, Homayouni-Rad A, et al. Probiotic yogurt improves antioxidant status in type 2 diabetic patients. Nutrition. 2012;28(5):539–543. doi: 10.1016/j.nut.2011.08.013
- Probiotics and prebiotics [Internet]. World Gastroenterology Organisation Global Guidelines. 2017. Available from: https://www.worldgastroenterology.org/guidelines/probiotics-and-prebiotics/probiotics-and-prebiotics-english. Accessed: Feb 23, 2022.
- Gonchar NV, Alyokhina LA, Suvorov AN. Probiotic strains of enterococci as a means of therapy and prevention of intestinal diseases in children (literature review). Experimental and clinical gastroenterology. 2013;(1):74–78. (In Russ.)
- Emaneini M, Hosseinkhani F, Jabalameli F, et al. Prevalence of vancomycin-resistant enterococcus in Iran: a systematic review and meta-analysis. Eur J Clin Microbiol Infect Dis. 2016;35(9):1387–1392. doi: 10.1007/s10096-016-2702-0
- Ermolenko EI, Voejkova AV, Suvorov AN. Influence of metabolites secreted by enterococcus cultures on the growth of mycoplasmas. Excerpt from VI Russian Congress of Infectious Disease Physicians, Russian Federation; Oct 29–31, 2003. Saint Petersburg; 2003. P. 72–73. (In Russ.)
- Averina OV, Ermolenko EI, Ratushny AYu, et al. Effect of probiotics on cytokine production in in vitro and in vivo systems. Medical immunology. 2015;17(5):443–454. (In Russ.). doi: 10.15789/1563-0625-2015-5-443-454
- Ermolenko EI. Lactic acid bacteria. Lambert academic Publishing, Deutschland Lambert; 2011. (In Russ.)
- Wu WC, Zhao W, Li S. Small intestinal bacteria overgrowth decreases small intestinal motility in the NASH rats. World J Gastroenterol. 2008;14(2):313–317. doi: 10.3748/wjg.14.313
- Il’in VK, Suvorov AN, Kiriukhina NV, et al. Autochthonous probiotics in prevention of infectious and inflammatory diseases of a human in the altered habitats. Vestn Ross Akad Med Nauk. 2013;68(2):56–62. (In Russ.). doi: 10.15690/vramn.v68i2.550
- Ermolenko EI, Yerofeev NP, Zakharova LB, et al. Influence of endogenous enterococci on microbiota. Features of the motor function of the colon in experimental dysbiosis. Zdorov’e – osnova chelovecheskogo potenciala: problemy i puti ikh resheniya =Health – the basis of human potential: problems and ways of their solution. 2016;11(2):769–781. (In Russ.)
- Donets VN. Possibilities of probiotic therapy of community-acquired pneumonia (clinical and experimental study) [dissertation]. Saint Petersburg; 2015. (In Russ.)
- Zeng Q, Li D, He Y, et al. Discrepant gut microbiota markers for the classification of obesity-related metabolic abnormalities. Sci Rep. 2019;9(1):13424. doi: 10.1038/s41598-019-49462-w
- Wang L, Alammar N, Singh R, et al. Gut microbial dysbiosis in the irritable bowel syndrome: a systematic review and meta-analysis of case-control studies. J Acad Nutr Diet. 2020;120(4):565–586. doi: 10.1016/j.jand.2019.05.015
- Liu R, Hong J, Xu X, et al. Gut microbiome and serum metabolome alterations in obesity and after weight-loss intervention. Nat Med. 2017;23(7):859–868. doi: 10.1038/nm.4358
- Bhattarai Y, Williams BB, Battaglioli EJ, et al. Gut microbiota-produced tryptamine activates an epithelial g-protein-coupled receptor to increase colonic secretion. Cell Host Microbe. 2018;23(6):775–785.e5. doi: 10.1016/j.chom.2018.05.004
Supplementary files
СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).