Екатерина Александровна Черневская
107031, г. Москва, ул. Петровка, д. 25, стр. 2
Ekaterina A. Chernevskaya
25 Petrovka Str., Bldg. 2, 107031 Moscow
107031, г. Москва, ул. Петровка, д. 25, стр. 2
Mariya L. Getsina
25 Petrovka Str., Bldg. 2, 107031 Moscow
107031, г. Москва, ул. Петровка, д. 25, стр. 2
129090, г. Москва, Большая Сухаревская пл., д. 3, стр. 1
Rostislav A. Cherpakov
25 Petrovka Str., Bldg. 2, 107031 Moscow
3 Bolshaya Sukharevskaya Square, Bldg. 1, 129090 Moscow
107031, г. Москва, ул. Петровка, д. 25, стр. 2
Ekaterina A. Sorokina
25 Petrovka Str., Bldg. 2, 107031 Moscow
107031, г. Москва, ул. Петровка, д. 25, стр. 2
129090, г. Москва, Большая Сухаревская пл., д. 3, стр. 1
Aslan K. Shabanov
25 Petrovka Str., Bldg. 2, 107031 Moscow
3 Bolshaya Sukharevskaya Square, Bldg. 1, 129090 Moscow
107031, г. Москва, ул. Петровка, д. 25, стр. 2
Victor V. Moroz
25 Petrovka Str., Bldg. 2, 107031 Moscow
107031, г. Москва, ул. Петровка, д. 25, стр. 2
Natalia V. Beloborodova
25 Petrovka Str., Bldg. 2, 107031 Moscow
Высокое содержание сепсис-ассоциированных ароматических микробных метаболитов (АММ) служит прогностически неблагоприятным фактором, свидетельствует о прогрессировании полиорганной дисфункции и повышенном риске летального исхода у пациентов с сепсисом и септическим шоком. В данном исследовании проверили рабочую гипотезу, согласно которой причиной избытка сепсис-ассоциированных АММ в организме септического пациента является нарушение метаболизма (дисфункция) кишечной микробиоты.
Цель работы. Cравнить способность нормобиоты и патобиоты подвергать биотрансформации сепсис-ассоциированные метаболиты ароматических аминокислот тирозина и фенилаланина на примере фенилмолочной кислоты (ФМК) и 4-гидроксифенилмолочной кислоты (4-ГФМК).
Материалы и методы. Образцы кишечного содержимого пациентов с септическим шоком (n=10, патобиота) и здоровых добровольцев (n=9, нормобиота) помещали в пробирки с универсальной тиогликолевой средой. В модельном эксперименте in vitro имитировали избыточное поступление сепсис-ассоциированных АММ в кишечник (например, из крови или очагов воспаления), добавляя ФМК или 4-ГФМК в клинически значимых концентрациях (по 25 мкМ) в пробирки с патобиотой и нормобиотой. После инкубации в термостате (37°C, 24 ч) сравнивали изменение концентраций АММ в образцах с патобиотой и нормобиотой. Для измерения концентрации метаболитов использовали ГХ-МС анализ.
Результаты. Спустя 24 ч после добавления 4-ГФМК или ФМК к нормобиоте регистрировали снижение концентрации этих метаболитов по сравнению с контролем. Добавление ФМК и 4-ГФМК к патобиоте, напротив, не приводило к снижению концентрации этих кислот спустя 24 ч. Концентрации ФМК (p=0,002) и 4-ГФМК (p0,001) были статистически значимо выше в образцах патобиоты по сравнению с нормобиотой.
Заключение. Экспериментальным путем доказали, что при избыточной нагрузке сепсис-ассоциированными метаболитами (ФМК, 4-ГФМК) микробиота здоровых людей способна к их биотрансформации до конечных продуктов микробного метаболизма, в то время как у патобиоты септических пациентов эта функция утрачена. Тем самым подтверждается значимость дисфункции микробиоты в патогенезе сепсиса.
High concentration of sepsis-associated aromatic microbial metabolites (AMM) stands as a prognostically unfavorable factor, indicating the progression of multiple organ dysfunction and an increased risk of death in patients with sepsis and septic shock. This study is based on a hypothesis that excess of sepsis-associated AMM in patients with sepsis is caused by metabolic alterations (dysfunction) in the intestinal microbiota.
The aim of this study was to compare the potential of normobiota and pathobiota to bio-transform sepsis-associated metabolites of aromatic amino acids tyrosine and phenylalanine, such as phenyllactic acid(PhLA) and 4-hydroxyphenyllactic acid (4-HPhLA).
Materials and methods. Samples of intestinal contents of patients with septic shock (N=10, pathobiota) and healthy volunteers (N=9, normobiota) were placed in test tubes with the omnipurpose thioglycol medium. The clinical model of excessive inflow of sepsis-associated AMM into the intestine (for example, from blood or sites of inflammation) was reproduced in the in vitro experiment by adding PhLA or 4-HPhLA in clinically significant concentrations (25 mkM) into each test tube with pathobiota and normobiota. After incubation in a thermostat (37°, 24 hours), AMМ concentrations were measured in the samples with pathobiota and normobiota using GC-MS analysis.
Results. Concentration of AMM decreased within 24 hours in the tubes with normobiota after PhLA or 4-HPhLA were added. In the tubes with pathobiota, no decrease in AMM concentrations was documented after loading with PhLA or 4-HPhLA. Concentrations of PhLA (P=0.002) and 4-HPhLA (P0.001) were statistically significantly higher in pathobiota samples compared to normobiota.
Conclusion. The in vitro experiment demonstrates that after excessive load with sepsis-associated metabolites (PhLA, 4-HPhLA), the microbiota of healthy people is capable to bio-transform such metabolites to the end products of microbial metabolism, while pathobiota of septic patients exhibits altered biotransformational potential. This data demonstrate that microbiota dysfunction may contribute to the pathogenesis of sepsis.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.