Диагностика, лечение и профилактика инфекций мочевыводящих путей (ИМП) составляют одну из наиболее сложных задач в ведении больных нейрогенным мочевым пузырем [1]. Каждый пациент с нейрогенной дисфункцией нижних мочевыводящих путей (НДНМП) переносит в среднем 2,5 эпизода ИМП в год [2]. Рецидивирующая инфекция приводит к снижению функции почек и развитию хронической почечной недостаточности [3]. ИМП на фоне функциональной обструкции мочевого пузыря при НДНМП может приводить к уросепсису и летальному исходу [2, 4].
Рецидивирование ИМП у больных нейрогенным мочевым пузырем связано как с вынужденным использованием катетеризации мочевого пузыря с целью отведения мочи, так и с рядом других механизмов: нарушение уродинамики, гиперактивность детрузора, пузырно-мочеточниковый рефлюкс, наличие остаточной мочи, снижение местного и общего иммунитета, изменение микробиоценоза мочевыводящих путей [4].
В настоящее время представления о микробиоме мочи кардинально изменились. Длительное время считалось, что мочевой пузырь в норме не содержит микроорганизмов. Однако D.E. Nelson и соавт. в 2010 году, использовав методику секвенирования 16S рРНК, обнаружили бактерии в моче здоровых мужчин, а H. Siddiqui и соавт. в 2011 году выявили бактерии в моче здоровых женщин [5, 6]. В этот же период в нашей стране М.И. Коган и соавт, основываясь на результатах расширенных культуральных исследований, доказали, что моча здорового человека не стерильна [7].
D.E. Fouts и соавт. в 2012 г. с помощью метагеномного секвенирования описали изменения в микробиоме больных нейрогенным мочевым пузырем, отметив преобладание в нем энтеробактерий [8]. Эти работы заставили урологов, в целом, изменить взгляд на бессимптомную бактериурию и на вопросы профилактики ИМП [9].
Всестороннее изучение микробиома мочевыводящих путей является не только основой для формирования новой парадигмы лечения ИМП [1, 7, 10, 11], но и важной частью глобального пула работ, посвященных микробиоте человеческого тела.
Продолжаются исследования микрофлоры мочевыводящих путей в норме и при различных урологических заболеваниях [12].
Микробиом мочи исследован различными методами у 118 больных НДНМП и у 15 здоровых добровольцев, составивших контрольную группу. Общая характеристика пациентов представлена в таблице 1.
В момент забора образцов мочи для исследования никто из пациентов не имел клинических симптомов ИМП. Также пациенты были предупреждены о том, что не должны принимать антибактериальные препараты в течение не менее двух недель до сдачи анализа. Исследование было одобрено локальным этическим комитетом Свердловской областной клинической больницы №1. Забор образцов мочи выполнялся с письменного согласия пациентов. Пациенты самостоятельно после гигиены половых органов собирали в стерильный контейнер среднюю порцию утренней мочи. Образцы мочи в течение 1 часа доставляли в лабораторию, где выполнялся посев мочи и полимеразная цепная реакция в режиме реального времени (количественная ПЦР).
Таблица 1. Характеристика пациентов, участвовавших в исследовании микробиома мочи
Table 1. Characteristics of patients participating in urine microbiome testing
Параметры Parameters |
Бактериологическое исследование мочи Bacteriological examination of urine |
Исследование мочи методом количественной ПЦР Urine testing using quantitative PCR |
|
---|---|---|---|
Количество пациентов Pathients quantity |
Всего: 133 / Total: 133 | ||
Больные НДНМП
(n-118) NLUTD Patients |
Контрольная группа
(n-15) Control group |
Больные НДНМП (n-15) NLUTD Patients |
|
Средний возраст (M±SD), лет Mean age (M±SD, years |
54,7±23,9 | 42,3±16,7 | 39,1±18,4 |
Минимальный – максимальный возраст в группе (лет) Minimal – Maximal age |
18-78 | 32-54 | 20-65 |
Мужской пол Male |
39 (33%) | 6 (40%) | 16 (44%) |
Женский пол Female |
79 (67%) | 9 (60%) | 20 (56%) |
Этиология НДНМП Etiology of NLUTD |
|||
Рассеянный склероз Multipe sclerosis |
54 (46%) | 0 | 6 (40%) |
Позвоночно-спинномозговая травма Spinal cord injury |
18 (15%) | 0 | 4 (26,7%) |
Дегенеративные заболевания позвоночника, в том числе, последствия операций на позвоночнике Degenerative diseases of the spine, including the consequences of spinal surgery |
11 (9%) | 0 | 0 |
Болезнь Паркинсона Parkinson's disease |
3 (2,5%) | 0 | 0 |
Диабетическая полинейропатия Diabetic polyneuropathy |
5 (4%) | 0 | 0 |
Последствия операций на органах малого таза Consequences of pelvic surgery |
6 (5%) | 0 | 0 |
Цереброваскулярная болезнь Cerebrovascular disease |
12 (10%) | 0 | 0 |
Spina bifida | 5 (4%) | 0 | 3 (20%) |
Другие врожденные нарушения мочеиспускания Other congenital low urinary tract dysfunction |
4 (3%) | 0 | 2 (13,3%) |
Мобильность Mobility |
|||
Сохранена Normal |
71 (60%) | 15 (100%) | 10 (66,7%) |
Ограничение ходьбы Difficulty walking |
28 (243%) | 0 | 4 (26,7%) |
Инвалидное кресло Wheelchair |
19 (16%) | 0 | 1 (6,7%) |
Длительность нарушений мочеиспускания (M±SD, лет) Duration of low urinary tract dysfunction (M±SD, years) |
12,7±9,6 | 0 | 11,5±7,6 |
Способ опорожнения мочевого пузыря Bladder management |
|||
Самостоятельное мочеиспускание Spontaneous urination |
77 (65%) | 15 (100%) | 5 (40%) |
Периодическая катетеризация Intermittent catheterisation |
35 (30%) | 0 | 9 (60%) |
Цистостома Cystostomy |
6 (4,2%) | 0 | 0 |
Постоянный уретральный катетер Indwelling urinary catheter |
1 (0,8%) | 0 | 0 |
Примечание. M – среднее значение, SD – стандартное отклонение, НДНМП – нейрогенная дисфункция нижних мочевыводящих путей, ПЦР – полимеразная цепная реакция, EDSS – расширенная шкала нарушений жизнедеятельности Куртцке
Note: M – mean, SD – standard deviation, NLUT – neurogenic lower urinary tract dysfunction, PCR – polymerase chain reaction, EDSS – Expanded Kurtzke Disability Scale
Посев мочи выполнялся по модифицированной методике EQUC – Enhanced Quantitative Urine Culture [13], по 10 мкл нативной средней порции мочи стерильной одноразовой калиброванной петлей (Copan, Италия) засевали на 2 чашки. Одну чашкy с 5% кровяного агара (Bio-Rad, Франция), хромогенного агара UriSelect4 (Bio-Rad, Франция), шоколадного агара (BioRad, Франция) инкубировали в условиях 5% CO2 37°C; вторую чашку с кровяным агаром инкубировали в анаэробных условиях (в анаэростате с использованием GazPak (BD, США) в течении 48 часов.
Выросшие культуры идентифицировали методом MALDI-TOF масс-спектрометрии на приборе Vitek MS (BioMerieux, Франция), для этого изолированную колонию микроорганизма наносили на спот слайда и покрывали 1 мкл матрикса (цианогидроксикоричная кислота), полученные масс-спектры сравнивали с базой данных через сервис Myla.
Чувствительность к антибиотикам определяли диско-диффузионным методом по стандартной методике, описанной EUCAST с использованием агара Мюллера-Хинтон (Bio-Rad, Франция) и дисков, импрегнированных препаратами с определенной нагрузкой (Bio-Rad, Франция). Для считывания антибиотикограмм использовали автоматический анализатор Adagio (Bio-Rad, Франция). Критерии для интерпретации категорий чувствительности по EUCAST: Clinical breakpoints – bacteria (v 9.0).
Подготовка образца мочи. Мочу в объеме 1 мл центрифугировали в течение 5 минут при 10000 g (12000 оборотов в минуту на центрифуге «MiniSpin», Eppendorf, Германия). Полностью удаляли супернатант, к осадку добавляли транспортную среду до конечного объема 0,2 мл, тщательно перемешивали содержимое на вортексе. Пробирку центрифугировали при 13 000 оборотов в минуту в течение 10 минут.
Выделение ДНК и амплификация. После удаления надосадочной жидкости 50 мкл осадка использовали для последующего выделения ДНК с помощью комплекта реагентов «ПРОБА-ГС» (ДНК-Технология, Россия), согласно инструкции производителя. Амплификацию ДНК целевых групп микроорганизмов проводили с помощью набора реагентов «Андрофлор» (ДНК-Технология, Россия) в детектирующем амплификаторе ДТ-96, согласно инструкции производителя (ДНК-Технология; Россия).
Учет результатов. После реакции амплификации по показателю индикаторного цикла с помощью специального программного обеспечения (ДНК-Технология, Россия) проводили автоматический расчет количества общей бактериальной массы и количества бактерий каждой группы в представленном образце. Количество микроорганизмов выражали в геномэквивалентах на 1 мл (ГЭ/мл). Расчет доли отдельных видов и групп бактерий проводили относительно суммы всех выявленных в образце микроорганизмов. Спектр определяемых набором микроорганизмов представлен следующими группами: грамположительные факультативно-анаэробные микроорганизмы (Streptococcus spp. Staphylococcus spp., Corynebacterium spp.), грамотрицательные факультативно-анаэробные микроорганизмы (Haemophilus spp., Pseudomonas aeruginosa/Ralstonia spp./Burkholderia spp.), группа Enterobacterales/Enterococcus spp., облигатно-анаэробные микроорганизмы (Gardnerella vaginalis, Eubacterium spp.,Sneathia spp./ Leptotrichia spp./Fusobacterium spp., Megasphaera spp./ Veillonella spp./Dialister spp., Bacteroides spp./Porphyromonas spp./Prevotella spp., Anaerococcus spp., Peptostreptococcus spp., Atopobium cluster), микоплазмы (Mycoplasma hominis, Ureaplasma urealyticum, Ureaplasma parvum), нормальная микробиота (Lactobacillus spp.), грибы рода Candida.
Статистическую обработку данных осуществляли с помощью программного пакета SPSS 23.0. Оценку статистической значимости различий проводили по t-критерию Стьюдента. Различия считались достоверными при р<0,05. Для определения тесноты связи между переменными использовали коэффициент корреляции Пирсона.
Бактериальный рост получен в 72% посевов мочи больных НДНМП и 80% – в контрольной группе. В общей сложности выделено 175 изолятов: от 1 до 6 (в среднем 1,76±1,22) для каждого пациента.
По результатам расширенного культурального исследования в посевах мочи у здоровых женщин преобладали Lactobacillus spp. (40%), Staphylococcus spp. (13%), Bifidobacterium spp. (13%), Streptococcus spp. (7%), Сorynebacterium spp. (7%), Gardnerella vaginalis (6%). В моче мужчин контрольной группы были выявлены Corynebacterium glucuronolyticum (33%), а также с одинаковой частотой, равной 16-17%, Staphylococcus epidermidis, Streptococcus mitis, Gardnerella vaginalis и Lactobacillus crispatus.
Наиболее распространенными микроорганизмами в посевах мочи больных НДНМП были: Escherichia coli (20%), Enterococcus faecalis (19%), Staphylococcus spp. (15%), Streptococcus spp. (12%), Klebsiella pneumoniae (9%). Структура микробиома представлена на рисунке 1.
В составе микробиома мочи больных нейрогенным мочевым пузырем, также, как и в контрольной группе, отмечены половые различия (рис. 2). В моче мужчин чаще встречались E.coli, Klebsiella pneumoniae и Pseudomonas aeruginosa, и не были обнаружены присутствовавшие у женщин представители Bifidobacteriaceae и Lactobacillaceae.
При сравнении уробиома мужчин, страдающих нейрогенной дисфункцией нижних мочевыводящих путей, и пациентов контрольной группы, обращает на себя внимание смещение видового состава в пользу энтеробактерий (E. coli и K. pneumoniae, p<0,05), присутствие Pseudomonas aeruginosa (p<0,05) и отсутствие таких представителей нормальной микрофлоры, как Corynebacterium spp., Lactobacillus spp. и Gardnerella vaginalis.
В моче женщин, больных нейрогенным мочевым пузырем, в отличие от пациенток контрольной группы, в 3 раза меньше доля Lactobacillaceae и Bifidobacteriaceae (p<0,001), но в 3 раза выше процент E. faecalis, обнаружены нехарактерные для здоровых женщин представители Enterobacterales – E. coli и K. pneumoniae. Одинаково часто в двух группах встречались Staphylococcaceae, преимущественно, Staphylococcus epidermidis (55%), реже – Staphylococcus aureus (22%) и Staphylococcus haemolyticus (16%). Streptococcaceae идентифицированы в моче пациенток с НДНМП в 12,2% изолятов, у здоровых женщин – в 6,7%. Наиболее распространенными представителями рода Streptococcus были Streptococcus anginosus (46%) и Streptococcus mitis/oralis (26%). В группе больных НДНМП выявлена зависимость между способом опорожнения мочевого пузыря и составом микробиома. Как видно на рисунке 3, уробиом пациентов с сохраненным самостоятельным мочеиспусканием наиболее близок к контрольной группе, хотя и отличается от нее наличием энтеробактерий (E. coli, Klebsiella pneumoniae) и большим содержанием Enterococcus spp. В моче пациентов, находящихся на периодической самокатетеризации, меньше доля Lactobacillaceae (p<0,05) и больше Enterobacterales (p<0,05). Присутствие значительного количества представителей нормальной микрофлоры, таких как Lactobacillus spp., Streptococcus spp., Staphylococcus spp., и, в целом, более разнообразный состав отличают микробиом мочи катетеризирующихся пациентов от тех, кто имеет цистостому или постоянный уретральный катетер.
Интересные данные получены при анализе количества изолятов, полученных от пациентов основной и контрольной групп, в зависимости от частоты рецидивов ИМП. Так, при посеве мочи лиц с рецидивирующей ИМП, то есть имевших 2 и более эпизода ИМП в течение последних 6-ти месяцев или 3-х и более в течение последнего года, было получено меньшее количество изолятов, чем от тех, кого не беспокоили частые рецидивы ИМП (1±0,58 и 2,25±1,29 соответственно; р=0,001). При этом различия в среднем числе изолятов между пациентами основной и контрольной групп были статистически незначимы.
Из мочи больных НДНМП, получавших в течение предшествующего года антибактериальную терапию по поводу бессимптомной бактериурии, было выделено меньше изолятов, чем из мочи пациентов, которым такое лечение не назначалось. Пациенты с числом изолятов 2 или менее в течение последнего года проходили антибактериальное лечение по поводу асимптоматической бактериурии в среднем 3,4±1,2 раза. Лица, из мочи которых получено более 3 изолятов, принимали антибактериальные препараты в связи с бессимптомной бактериурией только 1,2±0,5 раза.
При анализе зависимости характера микробиома мочи от клинической картины НДНМП не было выявлено достоверной корреляции с оценкой по шкале NBSS (The Neurogenic Bladder Symptom Score – Шкала симптомов нейрогенного мочевого пузыря) и уродинамическими параметрами.
Сравнительная чувствительность изолятов Escherichia coli (n=31), Enterobacterales (n=48), Enterococcus faecalis (n=29) и Stapylococcus spp. (n=23) к антибактериальным препаратам наглядно представлена на рисунке 4.
E. coli продемонстрировала высокую чувствительность к аминогликозидам (100%), карбопенемам (100%), нитрофурантоину (87%), фосфомицину (85,7%), а также пенициллинам (74,2-83,9%). Менее всего выделенные изоляты кишечной палочки были чувствительны к фторхинолонам (38,7-45,2%) и цефалоспоринам (41,9– 58,1%). Аналогичные тенденции были выявлены для Enterobacterales в целом. Их чувствительность к пенициллинам (68,8-79,9%), аминогликозидам (93,4–95,8%) и фторхинолонам (35,5–41,6%) была несколько ниже, чем для отдельно взятой E. coli. В то же время микроорганизмы отряда Enterobacterales оказались в совокупности менее резистентными к цефалоспоринам (56,3–66,7%). Среди фторхинолонов чувствительность Enterobacterales к ципрои левофлоксацину была одинаковой и составила 45,2%, к норфлоксацину — не превысила 35,5%.
Большинство выделенных изолятов Enterococcus faecalis имели 100% чувствительность ко всем антибактериальным препаратам, включенным в профиль. На этом фоне у четырех пациентов были выделены изоляты, резистентные одновременно к аминогликозидам и фторхинолонам, но при этом чувствительные к пенициллинам, цефалоспоринам, нитрофурантоину и фосфомицину.
Все изоляты Staphylococcus spp. были 100% чувствительны ко всем подобранным антибактериальным препаратам.
Анализ образцов мочи методом ПЦР показал, что даже расширенное культуральное исследование не позволяет достоверно оценить состояние микробиома мочевого пузыря. Метод ПЦР выявил наличие ДНК микроорганизмов во всех образцах мочи, в том числе не давших роста при посеве. Общая бактериальная масса равнялась 104-109. Количество бактериальной массы было расценено как высокое (≥107) в 46,7% образцов, как среднее (105-106) – в 33,3%, низкое (≤104) – в 20%.
Пациенты, в микробиоме которых доля Enterobacterales / Enterococcus spp. превышала 95%, имели большее количество рецидивов ИМП в течение последних 6 месяцев (р=0,016). Коэффициент корреляции Пирсона между числом рецидивов и долей энтеробактериальной флоры в микробиоме равнялся 0,655 (р=0,008). Отмечена обратная зависимость между количеством родов микроорганизмов, идентифицированных при ПЦР, и наличием рецидивирующей инфекции мочевыводящих путей (r=-0,449, p=0,093), однако различия оказались статистически незначимы.
Расширенное культуральное исследование образцов мочи (EQUC) позволило нам выявить бактериальный рост в 72% образцов мочи больных НДНМП и 80% – контрольной группы. Полученный результат соотносится с данными E.E. Hilt и соавт., обнаруживших при EQUC бактериальный рост в 80% образцов мочи, 92% которых были определены как стерильные при культивировании традиционным способом. Авторы исследовали мочу здоровых женщин и пациенток с недержанием мочи. У 40% пациентов обеих групп количество выделенных культуральным методом бактерий было ≥105 КОЕ/мл, что, согласно официальному определению, соответствует бессимптомной бактериурии [13].
В литературе нет данных о результатах расширенного культурального исследования мочи у больных НДНМП. J. Tornic и соавт. при анализе результатов посевов мочи 317 пациентов с НДНМП, выполненных традиционным способом, обнаружили бактериальный рост в 61% случаев [9]. J. Levy и соавт. выявили бактерии в моче 55% больных нейрогенным мочевым пузырем [14]. Полученные нами данные расширенного культурального исследования мочи здоровых добровольцев соотносятся с результатами, ранее представленными в отношении уробиома здоровых мужчин и женщин [7, 10, 15].
Микробиом мочи пациентов НДНМП отличался увеличением доли энтеробактерий. У больных нейрогенным мочевым пузырем E. coli составила 20% полученных изолятов. J. Levy и соавт. обнаружили кишечную палочку в 42,5% посевов мочи пациентов с НДНМП [14], J. Tornic и соавт. – в 32% [9]. Более низкая доля E. coli, выявленная нами в посевах мочи больных нейрогенным мочевым пузырем, вероятно, связана с большей чувствительностью расширенного культурального метода, позволившего выявить большее количество микроорганизмов, а значит, процент изолятов E. coli уменьшился. Так, в исследовании J. Levy и соавт. для 44 положительных посевов мочи получено только 45 изолятов. Аналогично, Klebsiella pneumoniae диагностирована нами в 9% случаев, тогда как, J. Levy и соавт. выявили ее в 7,5% изолятов [14], а J. Tornic и соавт. – в 18% [9].
Существенная часть микробиома мочи больных НДНМП оказалась представлена Staphylococcus spp. (15%) и Streptococcus spp. (12%), что не отмечено ранее в литературе по данным культуральных исследований, однако соответствует результатам метагеномного секвенирования мочи [8].
При анализе результатов посевов мочи мужчин и женщин с НДНМП выявлены половые различия, связанные с отсутствием в микробиоме мужчин Lactobacillaceae и Bifidobacteriaceae и более высокой долей E. coli, Klebsiella pneumoniae и Pseudomonas aeruginosa. Больший процент изолятов, приходящийся на уропатогенные микроорганизмы, может быть связан с меньшим разнообразием выделенных бактерий. Кроме того, в исследовании все пациенты, имеющие цистостому, были мужского пола. Соответственно, при обобщении данных, мужчины с НДНМП чаще имели в микробиоме Pseudomonas aeruginosa, характерную для пациентов с постоянными дренажами. Большая доля Pseudomonas aeruginosa в микробиоме больных нейрогенным мочевым пузырем мужчин отмечена D. Fouts и соавт. при секвенировании 16S рРНК мочи [8].
Среднее количество изолятов микроорганизмов, выделенных из мочи пациентов основной и контрольной групп, не имело статистически достоверных различий. Однако моча лиц, не страдающих частыми рецидивами ИМП, отличалась большим видовым разнообразием, давая достоверно большее количество изолятов, чем у пациентов с рецидивирующей ИМП (р=0,001). С одной стороны, это может объясняться тем, что больные с рецидивирующей ИМП вынуждены чаще принимать антибактериальные препараты, что приводит к уменьшению видового разнообразия микробиома. С другой стороны, обеднение микробиома может снижать его протективную роль в отношении инфекций мочевыводящих путей у больных НДНМП. Как известно, активное выявление и лечение бессимптомной бактериурии у пациентов с рецидивирующей ИМП ускоряет наступление нового рецидива [4]. В нашем исследовании пациенты, чаще получавшие антибактериальную терапию по поводу бессимптомной бактериурии, имели большую частоту рецидивов симптоматической ИМП и более «бедный» состав микробиома.
Исследование мочи больных НДНМП методом ПЦР в режиме реального времени позволило расширить данные о составе микробиома, выявив ДНК микроорганизмов во всех образцах мочи, в том числе, не давших роста при посеве. Аналогично, в исследовании McDonald и соавт. посев мочи был положительным у 13 из 44 пациентов, при этом ПЦР диагностика позволила идентифицировать микроорганизмы во всех 44 случаях [16].
По результатам ПЦР в моче пациентов с нейрогенной дисфункцией нижних мочевыводящих путей преобладали Enterobacterales/Enterococcus spp., независимо от возраста, пола и способа опорожнения мочевого пузыря. Увеличение доли Enterobacterales/Enterococcus spp. более 95% было ассоциировано с большим количеством рецидивов ИМП, что подтверждает данные о протективной роли видового разнообразия микробиома мочи в отношении ИМП.
Проанализирована чувствительность бактерий, выделенных от больных НДНМП, к антибактериальным препаратам, что может быть использовано в клинической практике. Недостатком исследования является отсутствие анализа на «β-лактамазы расширенного спектра» (БЛРС), являющееся одним из важнейших факторов антибиотикорезистентности микроорганизмов.
В литературе практически отсутствуют современные данные о чувствительности возбудителей ИМП у больных нейрогенным мочевым пузырем. D. Zhu и соавт., исследуя факторы риска резистентности E. coli к фторхинолонам, отметили что наличие нейрогенных расстройств мочеиспускания увеличивает вероятность резистентности в 8,66 раз [17].
В микробиоме мочи больных НДНМП преобладают энтеробактерии. Присутствие значительного количества представителей нормальной микрофлоры, таких как Lactobacillus spp., Streptococcus spp., Staphylococcus spp., и, в целом, более разнообразный состав отличают микробиом мочи пациентов на интермиттирующей катетеризации от тех, кто имеет цистостому или постоянный уретральный катетер. Видовое разнообразие микробиома ассоциировано с меньшей частотой рецидивов ИМП.
Прикрепленный файл | Размер |
---|---|
Скачать статью | 1.11 Мб |