Современный методический подход к неинвазивной оценке микроэкологического статуса человека и его отклонений от гомеостаза

  • Главная
  • Новости

Скачать оригинал

Г.А. Осипов, д.б.н., профессор микробиологии, ведущий научный сотрудник, Институт аналитической токсикологии, г. Москва osipovga@mail.ru

О.В. Быстрова, к.х.н., старший научный сотрудник, Институт аналитической токсикологии, г. Москва bystrova@iat.com.ru

Автор для переписки: Осипов Георгий Андреевич osipovga@mail.ru 8-903-558-31-26

Современные тенденции в медицине и здравоохранении предполагают развитие персонифецированных подходов к оценке состояния здоровья человека и внедрение технологий, обладающих потенциалом к ранней диагностике патологических изменений. Этой концепции полностью соответствует методический подход, основанный на изучении пула молекулярных маркеров микробного происхождения: «Оценка микроэкологического статуса человека методом хромато-масс-спектрометрии», зарегистрированный в 2009 году в качестве новой медицинской технологии. Сейчас метод масс-спектрометрии микробных маркеров (МСММ) получил широкое распространение в России, а также вызывает живой интерес зарубежного врачебного сообщества. Статья посвящена ключевым особенностям технологии МСММ, ее современной реализации, а также роли в развитии предсказательной, профилактической, персонализированной медицины.

Ключевые слова: газовая хроматография масс-спектрометрия, микробные маркеры, микроэкологический статус, гомеостаз, дисбиоз, инфекция, микробное сообщество
The modern methodological approach to non-invasive assessment of the human microecological status and its deviations from homeostasis
Osipov G.A. Bystrova O.V. Institute of Analytical Toxicology
Modern trends in medicine and healthcare suggest the development of personified approaches to assessing human health and the introduction of technologies with the potential for early diagnosis of pathological changes. This concept is fully consistent with the methodological approach based on the study of a pool of molecular markers of microbial origin: «Assessment of the microecological status of a person by chromatography-mass spectrometry», registered in 2009 as a new medical technology. Now the method of mass spectrometry of microbial markers (MSMM) has become widespread in Russia, and also arouses keen interest of the foreign medical community. The article is devoted to the key features of MSMM technology, its modern implementation, as well as its role in the development of predictive, preventive, personalized medicine.
Key words: gas chromatography mass spectrometry, microbial markers, microecological status, homeostasis, dysbiosis, infection, microbial community
Кишечный микробиоценоз представляет собой высокоорганизованную систему, реагирующую качественными и количественными сдвигами на динамическое состояние организма человека в различных условиях жизнедеятельности, здоровья и болезни [Гриневич В.Б., 2008; Осипов Г.А., 2013]. Для количественной оценки компонентов микробного сообщества человека и мониторинга качественных и количественных изменений незаменим метод масс-спектрометрии микробных маркеров (МСММ) [Osipov G.A., 2011; Годков М.А., 2011]. Это отечественная методическая разработка, не имеющая зарубежных аналогов, в 2009 году она была зарегистрирована как новая медицинская технология «Оценка микроэкологического статуса человека методом хромато-масс-спектрометрии» [Баранов В.М., 2009], а в 2010 году получила разрешение на применение на территории Российской Федерации (Разрешение ФС 2010/038 от 24.02.2010).
Несмотря на то, что метод МСММ — наукоемкая технология, объединяющая в себе хромато-масс-спектрометрию, представления о химии липидов и микробной хемотаксономии, знания о микробиоме человека, математику и статистику, в настоящее время он реализован и успешно применяется в виде готового приборного и методического решения отечественного производства — Анализатор Маэстро (ООО «Интерлаб», Россия), адаптированного для использования персоналом специальностей лаборант, техник-лаборант, и не требующего глубокого изучения совокупности вовлеченных  в основу методики дисциплин.
Принципиальной отличительной особенностью метода МСММ является подход к работе c биоматериалом. Реализованная возможность реконструкции микробного сообщества в любых биологических образцах по специфическим химическим микробным молекулярным маркерам (высшие жирные кислоты, жирные альдегиды, стерины) на практике означает использование простой химической процедуры пробоподготовки для извлечения маркеров и их анализ: т.е. отсутствие необходимости культивирования [Осипов Г.А., 2007; Платонова А.Г., 2015]. Некультуральный подход совместно с точным количественным измерением маркеров с помощью газовой хроматографии масс-спектрометрии, определяют исключительные особенности метода МСММ. Методика имеет широкий диагностический диапазон: единичный анализ дает информацию о количественном присутствии 57 микроорганизмов, включая анаэробы, актинобактерии, вирусы и грибы. Полный цикл анализа от момента поступления пробы в лабораторию до получения отчета составляет 2 часа. Отсутствие необходимости в сохранении жизнеспособности микроорганизмов позволяет существенно упростить процедуры отбора, транспортировки и хранения проб, а также достоверно обнаружить присутствие микроорганизма вне зависимости от его способности расти на искусственных питательных средах. Также некультуральный подход МСММ дает возможностью анализировать биологические жидкости, которые имеют развитую антигенную систему различные среды (мочу, кровь, ликвор, гной, экссудат) [Осипов Г.А., 2000]. Таким образом, метод МСММ является уникальным инструментом в установлении/уточнении природы инфекционно-воспалительных процессов, позволяет выявить скрыто протекающие анаэробные инфекции, в том числе эндогенной природы, патогенез которых связан с транслокацией (в частности, из кишечника) и избыточным ростом компонентов естественной микрофлоры. Только в рамках метода МСММ осуществим клинический мониторинг состояния пациента с возможностью контроля за ходом лечебных мероприятий, ранней диагностики возникновения госпитальных инфекций, своевременного изменения требований к тактике ведения антимикробной терапии [Аврамов А.А., 2019], что особенно востребованно в отделениях реанимации и интенсивной терапии.
Ключевым моментом для оценки микроэкологического статуса является возможность охарактеризовать состояние микробного сообщество тонкого кишечника по результатам анализа микробных маркеров в крови [Осипов Г.А., 2001; Осипов Г.А., 2013]. Это уникальный неинвазивный подход к оценке состояния микробиоценоза кишечника и мониторинга отклонений от гомеостаза [Gegenava A., 2011; Жиленкова О.Г., 2016]. На рисунке 1 приведен фрагмент стандартного отчета о результатах анализа микробных маркеров в крови. Цветом выделены дефицит компонентов микробиоты, требующий внимания лечащего врача, а также избыточный рост условно-патогенной флоры. Микроэкологический статус человека, точнее, поддержание его гомеостаза, является необходимым условием стабильного функционирования всех его органов и систем [Парфенов А.И., 2007]. Естественно, что для обеспечения качества и продолжительности жизни, а тем более в лечении любых заболеваний, необходим контроль за состоянием микробиоценоза и его восстановление в случае нарушений. Применение метода МСММ дает возможность проводить лечение направленно, индивидуальным образом подбирая стратегию терапии [Ардатская М.Д., 2015]. Сопоставляя результаты анализа одного и тоже пациента в ходе лечебных мероприятий, можно оценить их эффективность.
Рисунок 1 – Фрагмент стандартного отчета о проведении анализа МСММ: общий вид страницы 1.

Таким образом, применение метода МСММ в рутинной практике позволяет реализовать концепцию предсказательной, профилактической, персонализированной медицины путем мониторинга изменений микроэкологического статуса человека, и назначения индивидуальных терапевтических мероприятий для восстановления отклонения от гоместаза, в случае его возникновения.

Список литературы

  1. Гриневич В.Б., Захаренко С.М., Осипов Г.А. Принципы коррекции дисбиозов кишечника. Лечащий врач. 2008. № 6. С. 6.
  2. Осипов Г.А., Родионов Г.Г. Микроэкология человека в норме и патологии по данным масс-спектрометрии микробных маркеров. Медико-биологические и социально-психологические проблемы безопасности в чрезвычайных ситуациях. 2013. № 2. С. 43-53.
  3. Osipov G.A. and Verkhovtseva N.V. Study of human microecology by mass spectrometry of microbial markers. BeneficialMicrobes. 2011. V 2, № 1. P. 63-78.
  4. Годков М.А., Осипов Г.А., Федосова Н.Ф., Лядов К.В. Возможности масс-спектрометрии микробных маркеров в лабораторном мониторинге дисбиозов и инфекций. Справочник заведующего КДЛ. 2011, № 7, С. 35-44.
  5. Баранов В.М., Осипов Г.А., Мухамедиева Л.Н., Белобородова Н.В., Пахомова А.А., Родионова Т.А. Оценка микроэкологического статуса человека методом хроматомасс-спектрометрии. Новая медицинская технология. МЗ РФ № НЮ-40006, 17.08.2009.
  6. Осипов Г.А., Федосова Н.Ф., Лядов К.В. Количественный in situмикробиологический анализ по липидным маркерам в биологических жидкостях с использованием метода газовой хроматографии – масс спектрометрии. Здравоохранение и медицинские технологии. 2007. № 5, С. 20-23.
  7. Платонова А.Г., Осипов Г.А., Бойко Н.Б., Кириллова Н.В., Родионов Г.Г. Хромато-масс-спектрометрическое исследование микробных жирных кислот в биологических жидкостях человека и их клиническая значимость. Клиническая лабораторная диагностика. 2015. Т. 60. № 12. С. 46-55
  8. Способ выявления возбудителя инфекционного процесса в стерильных биологических средах макроорганизма. / Осипов Г.А., Белобородова Н.В. // Патент на изобретение RUS 2146368, 10.03.2000.
  9. Аврамов А.А., Ловцевич Н.В., Осипов Г.А. Мониторинг инфекционно-воспалительного процесса у реанимационных пациентов методом масс-спектрометрии микробных маркеров в крови и ликворе. Поликлиника. Спецвыпуск: Лаборатория ЛПУ – 2019. № 2. С. 26-34.
  10. Осипов Г.А., Парфенов А.И., Богомолов П.О. Сравнительное хромато-масс-спектрометрическое исследование состава химических маркеров микроорганизмов в крови и биоптатах слизистой оболочки кишечника. Российский гастроэнтерологический журнал. 2001. № 1. С. 54-69.
  11. Методика масс-спектрометрии микробных маркеров как способ оценки пристеночной кишечной микробиоты при заболеваниях органов пищеварения : учебно-методическое пособие. / Сост.: Осипов Г.А., Бойко Н.Б., Новикова В.П., Гриневич В.Б., Федосова Н.Ф., Цех О.М., Земскова Е.А., Токарева Е.В. – Санкт-Петербург, 2013. – 83 11. Gegenava A., Ilyin V., Moukhamedieva L., Osipov G., Batov A., Soloviova Z., Mardanov R., PaninaY. Non-cultural methods of human microflora evaluation for the benefit of crew medical control in confined habitat. ActaAstronautica. 2011. № 68. P. 1529–1536.
  12. Жиленкова О.Г., Быстрова О.В., Осипов Г.А., Шендеров Б.А. Масс-спектрометрический анализ микробных метаболитов как экспрессный прием оценки состояния природных микробиоценозов в медицинской и санитарно-гигиенической практике. Лабораторная служба. 2016. Т. 5. № 3. С. 43.
  13. Парфёнов А.И., Ручкина И.Н., Осипов Г.А., Калоев Ю.К. Дисбактериоз кишечника: вопросы биологической терапии. Трудный пациент. 2007. Т. 5. № 5. С. 23-28.
  14. Ардатская М.Д., Бельмер С.В., Добрица В.П., Захаренко С.М., Лазебник Л.Б., Минушкин О.Н., Орешко Л.С., Ситкин С.И., Ткаченко Е.И., Суворов А.Н., Хавкин А.И., Шендеров Б.А. Дисбиоз (дисбактериоз) кишечника: современное состояние проблемы, комплексаня диагностика и лечебная коррекция. Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. 2015. № 5 (117). С. 13-50.

Добавить комментарий