Особенности пристеночной и полостной кишечной микробиоты у детей первого года жизни, рожденных от матерей с бронхиальной астмой, в зависимости от способа родоразрешения

Введение. Кишечная микробиота – сложная и уникальная по своему составу система, выполняющая в организме огромное количество разнообразных функций. Ее становление начинается еще внутриутробно.

Цель. Изучить особенности пристеночной и полостной кишечной микробиоты у детей, рожденных от матерей, страдающих бронхиальной астмой средней степени тяжести, в зависимости от способа родоразрешения.

Материалы и методы. Проведено проспективное лонгитудинальное исследование, в которое включались дети с первого дня жизни до 12 мес. Всего включено 68 детей с высоким риском развития атопии (HRA) от матерей с бронхиальной астмой, из которых 22 ребенка родились путем операции кесарева сечения и 46 – через естественные родовые пути. Качественный и количественный анализ кишечной микробиоты проводили методом реал-тайм ПЦР с группо- и видоспецифическими праймерами: у обследованных детей оценивалась динамика 4 филумов, включающих 31 микроорганизм. Забор кала ребенка и браш-биоптата из прямой кишки проводили в 7 контрольных точках измерения: в 1-е сут. после рождения и далее каждые 2 мес. до достижения ребенком возраста 1 года.

Результаты и обсуждение. Полученные данные показали, что способ родоразрешения оказывает влияние на становление кишечной микробиоты: у детей, рожденных путем операции кесарева сечения, в пристеночной микробиоте, начиная с возраста 1–2, а в полостной – 3–4 мес., преобладающими микроорганизмами являлись представители филума Firmicutes (Clostridium leptum gr m.), в то время как у детей, рожденных через естественные родовые пути, все первые 8 мес. жизни в полостной и пристеночной микробиоте превалировали представители филума Bacteroidetes (Bacteroides spp., Prevotella spp.). Clostridium leptum может быть маркером воспалительного процесса в слизистой оболочке кишечника у детей с высоким риском атопии. Исследования последних лет показали, что Clostridium leptum способствует секреции противовоспалительных (IL-10 и IL-12) и ингибированию продукции провоспалительного (IL-8) цитокинов, а также увеличивает количество Treg-клеток.

Выводы. Способ родоразрешения у детей с высоким риском атопии является дополнительным эпигенетическим фактором, который оказывает влияние на характер как пристеночной, так и полостной микробиоты.

1. Захарова ИН, Османов ИМ, Бережная ИВ, Кольцов КА, Дедикова ОВ, Кучина АЕ и др. Кесарево сечение. Оправдан ли выбор? Риски для здоровья детей. Медицинский совет. 2018;(17):16–21. Режим доступа: https://www.med-sovet.pro/jour/article/view/2691.

2. Лебеденко ЕЮ, Беспалая АВ, Феоктистова ТЕ, Рымашевский МА. Анализ мировых трендов уровня кесарева сечения с использованием классификации Робсона. Медицинский вестник Юга России. 2021;12(2):16–21. https://doi.org/10.21886/2219-8075-2021-12-2-16-21.

3. Lavin T, Preen DB. Investigating Caesarean Section Birth as a Risk Factor for Childhood Overweight. Child Obes. 2018;14(2):131–138. https://doi.org/10.1089/chi.2017.0034.

4. Wampach L, Heintz-Buschart A, Fritz JV, Ramiro-Garcia J, Habier J, Herold M et al. Birth mode is associated with earliest strain-conferred gut microbiome functions and immunostimulatory potential. Nat Commun. 2018;30;9(1):5091. https://doi.org/10.1038/s41467-018-07631-x.

5. Chu DM, Ma J, Prince AL, Antony KM, Seferovic MD, Aagaard KM. Maturation of the infant microbiome community structure and function across multiple body sites and in relation to mode of delivery. Nat Med. 2017;23(3):314–326. https://doi.org/10.1038/nm.4272.

6. McDonnell L, Gilkes A, Ashworth M, Rowland V, Harries TH, Armstrong D, White P. Association between antibiotics and gut microbiome dysbiosis in children: systematic review and meta-analysis. Gut Microbes. 2021;13(1):1–18. https://doi.org/10.1080/19490976.2020.1870402.

7. Kim H, Sitarik AR, Woodcroft K, Johnson CC, Zoratti E. Birth Mode, Breastfeeding, Pet Exposure, and Antibiotic Use: Associations With the Gut Microbiome and Sensitization in Children. Curr Allergy Asthma Rep. 2019;19(4):22. https://doi.org/10.1007/s11882-019-0851-9.

8. Henrick BM, Hutton AA, Palumbo MC, Casaburi G, Mitchell RD, Underwood MA et al. Elevated Fecal pH Indicates a Profound Change in the Breastfed Infant Gut Microbiome Due to Reduction of Bifidobacterium over the Past Century. mSphere. 2018;3(2):e00041-18. https://doi.org/10.1128/mSphere.00041-18.

9. Бовбель ИЭ. Современные представления о микробиоте кишечника и возможности эффективного применения пробиотиков в практике врача-педиатра. Медицинские новости. 2017;(2):25–31. Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/sovremennye-predstavleniyaomikrobiote-kishechnika-i-vozmozhnostieffektivnogo-primeneniyaprobiotikovv-praktike-vracha-pediatra.

10. Rutayisire E, Huang K, Liu Y, Tao F. The mode of delivery affects the diversity and colonization pattern of the gut microbiota during the first year of infants’ life: a systematic review. BMC Gastroenterol. 2016;16(1):86. https://doi.org/10.1186/s12876-016-0498-0.

11. Kumar H, Collado MC, Wopereis H, Salminen S, Knol J, Roeselers G. The Bifidogenic Effect Revisited – Ecology and Health Perspectives of Bifidobacterial Colonization in Early Life. Microorganisms. 2020;8(12):1855. https://doi.org/10.3390/microorganisms8121855.

12. Akagawa S, Kaneko K. Gut microbiota and allergic diseases in children. Allergol Int. 2022;71(3):301–309. https://doi.org/10.1016/j.alit.2022.02.004.

13. Stout MJ, Conlon B, Landeau M, Lee I, Bower C, Zhao Q et al. Identification of intracellular bacteria in the basal plate of the human placenta in term and preterm gestations. Am J Obstet Gynecol. 2013;208(3):226. https://doi.org/10.1016/j.ajog.2013.01.018.

14. Pandey PK, Verma P, Kumar P, Bavdekar B, Patole MS, Shouche YS. Comparative analysis of fecal microflora of healthy full-term Indian infants born with different methods of delivery (vaginal vs cesarean): Acinetobacter sp. prevalence in vaginally born infants. J Biosci. 2012;37(6):989–998. https://doi.org/0.1007/s12038-012-9268-5.

15. Koren O, Konnikova L, Brodin P, Mysorekar IU, Collado MC. The maternal gut microbiome in pregnancy: implications for the developing immune system. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2024;21(1):35–45. https://doi.org/10.1038/s41575-023-00864-2.

16. Mueller NT, Bakacs E, Combellick J, Grigoryan Z, Dominguez-Bello MG. The infant microbiome development: mom matters. Trends Mol Med. 2015;21(2):109–117. https://doi.org/10.1016/j.molmed.2014.12.002.

17. Makino H, Kushiro A, Ishikawa E, Kubota H, Gawad A, Sakai T et al. Motherto-infant transmission of intestinal bifidobacterial strains has an impact on the early development of vaginally delivered infant’s microbiota. PLoS ONE. 2013;8(11):e78331. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0078331.

18. Betran AP, Torloni MR, Zhang JJ, Gulmezoglu AM. WHO Statement on Caesarean Section Rates. BJOG. 2016;123(5):667–670. https://doi.org/10.1111/1471-0528.13526.

19. Reyman M, van Houten MA, van Baarle D, Bosch AATM, Man HW, Chu MLJN et al. Impact of delivery mode-associated gut microbiota dynamics on health in the first year of life. Nat Commun. 2019;0(1):4997. https://doi.org/10.1038/s41467-019-13014-7.

20. Dominguez-Bello MG, Costello EK, Contreras M, Magris M, Hidalgo G, Fierer N, Knight R. Delivery mode shapes the acquisition and structure of the initial microbiota across multiple body habitats in newborns. Proc Natl Acad Sci USA. 2010;107(26):11971–11975. https://doi.org/10.1073/pnas.1002601107.

21. Tun HM, Bridgman SL, Chari R, Field CJ, Guttman DS, Becker AB et al. Roles of Birth Mode and Infant Gut Microbiota in Intergenerational Transmission of Overweight and Obesity From Mother to Offspring. JAMA Pediatr. 2018;172(4):368–377. https://doi.org/10.1001/jamapediatrics.2017.5535.

22. Zhang T, Sidorchuk A, Sevilla-Cermeno L, Vilaplana-Perez A, Chang Z, Larsson H, Mataix-Cols D, Fernandez de la Cruz L. Association of Cesarean Delivery With Risk of Neurodevelopmental and Psychiatric Disorders in the Offspring: A Systematic Review and Meta-analysis. JAMA Netw Open. 2019;2(8):e1910236. https://doi.org/10.1001/jamanetworkopen.2019.10236.

23. Curran EA, O’Neill SM, Cryan JF, Kenny LC, Dinan TG, Khashan AS, Kearney PM. Research review: Birth by caesarean section and development of autism spectrum disorder and attention-deficit/hyperactivity disorder: A systematic review and meta-analysis. J Child Psychol Psychiatry. 2015;56(5):500–508. https://doi.org/10.1111/jcpp.12351.

24. Stokholm J, Thorsen J, Chawes BL, Schjorring S, Krogfelt KA, Bonnelykke K, Bisgaard H. Cesarean section changes neonatal gut colonization. J Allergy Clin Immunol. 2016;138(3):881–889.e2. https://doi.org/10.1016/j.jaci.2016.01.028.

25. Polos J, Flatcher J. Caesarean section and children’s health: A quasi-experimental design. Popul Stud. 2019;73(3):353–368. https://doi.org/10.1080/00324728.2019.1624810.

26. Dubois L, Valles-Colomer M, Ponsero A, Helve O, Andersson S, Kolho KL et al. Paternal and induced gut microbiota seeding complement mother-to-infant transmission. Cell Host Microbe. 2024;32(6):1011–1024.e4. https://doi.org/10.1016/j.chom.2024.05.004.

27. Kuziel GA, Rakoff-Nahoum S. The gut microbiome. Curr Biol. 2022;32(6):R257-R264. https://doi.org/10.1016/j.cub.2022.02.023.

28. Neu J. Dysbiosis in the Neonatal Period: Role of Cesarean Section. Nestle Nutr Inst Workshop Ser. 2017;88:57–66. https://doi.org/10.1159/000455215.

29. Derrien M, Alvarez AS, de Vos WM. The Gut Microbiota in the First Decade of Life. Trends Microbiol. 2019;27(12):997–1010. https://doi.org/10.1016/j.tim.2019.08.001.

30. Gao Y, Nanan R, Macia L, Tan J, Sominsky L, Quinn TP et al. The maternal gut microbiome during pregnancy and offspring allergy and asthma. J Allergy Clin Immunol. 2021;148(3):669–678. https://doi.org/10.1016/j.jaci.2021.07.011.

31. Lee HL, Shen H, Hwang IY, Ling H, Yew WS, Lee YS, Chang MW. Targeted Approaches for in situ gut microbiome manipulation. Genes (Basel). 2018;9(7):351. https://doi.org/10.3390/genes9070351.

32. Grech A, Collins CE, Holmes A, Lal R, Duncanson K, Taylor R, Gordon A. Maternal exposures and the infant gut microbiome: a systematic review with meta-analysis. Gut Microbes. 2021;13(1):1–30. https://doi.org/10.1080/19490976.2021.1897210.

33. Shao Y, Forster SC, Tsaliki E, Vervier K, Strang A, Simpson N et al. Stunted microbiota and opportunistic pathogen colonization in caesarean-section birth. Nature. 2019;574(7776):117–121. https://doi.org/10.1038/s41586-019-1560-1.

34. Chawla M, Gupta R, Das B. Gut microbiome dysbiosis in malnutrition. Prog Mol Biol Transl Sci. 2022;192(1):205–229. https://doi.org/10.1016/bs.pmbts.2022.07.011.

35. Bäckhed F, Roswall J, Peng Y, Feng Q, Jia H, Kovatcheva-Datchary P et al. Dynamics and stabilization of the human gut microbiome during the first year of life. Cell Host Microbe. 2015;17(5):690–703. https://doi.org/10.1016/j.chom.2015.04.004.

36. MacIntyre DA, Chandiramani M, Lee YS, Kindinger L, Smith A, Angelopoulos N et al. The vaginal microbiome during pregnancy and the postpartum period in a European population. Sci Rep. 2015;5:8988. https://doi.org/10.1038/srep08988.

37. Горелов АВ, Каннер ЕВ, Максимов МЛ, Ермолаева АС, Вознесенская АА, Дадашева КН. Кишечная микробиота: современные доказательные данные эффективности применения Lactobacillus rhamnosus GG и Bifidobacterium longum в практике педиатра. Медицинский совет. 2018;(11):175–180. https://doi.org/10.21518/2079-701X-2018-11-175-180.

38. Страхова СС, Самоукина АМ, Алексеева ЮА, Родионов АА, Страхов МА. Микроэкологические биомаркеры уровня резистентности организма у новорожденных детей. Медицина. 2022;10(3):63–71. https://doi.org/10.29234/2308-9113-2022-10-3-63-71.

39. Šumilo D, Nirantharakumar K, Willis BH, Rudge GM, Martin J, Gokhale K et al. Long-term impact of pre-incision antibiotics on children born by caesarean section: a longitudinal study based on UK electronic health records. Health Technol Assess. 2022;26(30):1–160. https://doi.org/10.3310/ZYZC8514.

40. Bäckhed F, Roswall J, Peng Y, Feng Q, Jia H, Kovatcheva-Datchary P et al. Dynamics and stabilization of the human gut microbiome during the first year of life. Cell Host Microbe. 2015;17(05):690–703. https://doi.org/10.1016/j.chom.2015.04.004.

41. Nagpal R, Tsuji H, Takahashi T, Nomoto K, Kawashima K, Nagata S, Yamashiro Y. Gut dysbiosis following C-section instigates higher colonisation of toxigenic Clostridium perfringens in infants. Benef Microbes. 2017;8(3):353–365. https://doi.org/10.3920/BM2016.0216.

42. Янковский ДС, Антипкин ЮГ, Дымент ГС, Знаменская ТК, Шунько ЕЕ, Давыдова ЮВ. Микробная экология новорожденных: особенности формирования микробиома и профилактика его нарушений. Неонатологія, хірургія та перинатальна медицина. 2015;5(2):93–105. Режим доступа: https://www.researchgate.net/publication/328425982_MICROBE_ECOLOGY_OF_NEONATES_SPECIFICS_OF_MICROBIOME_FORMATION_AND_PROPHYLAXES_OF_ITS_DISORDERS.

43. Bokulich NA, Chung J, Battaglia T, Henderson N, Jay M, Li H et al. Antibiotics, birth mode, and diet shape microbiome maturation during early life. Sci Transl Med. 2016;8(343):343ra82. https://doi.org/10.1126/scitranslmed.aad7121.

44. Самоукина АМ, Алексеева ЮА, Страхова СС, Страхов МА. Особенности микробиоты недоношенных новорожденных с дефицитом массы тела. Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. 2022;(4):78–86. https://doi.org/10.31146/1682-8658-ecg-200-4-78-86

45. Shao Y, Forster SC, Tsaliki E, Vervier K, Strang A, Simpson N et al. Stunted microbiota and opportunistic pathogen colonization in caesarean-section birth. Nature. 2019;574(7776):117–121. https://doi.org/10.1038/s41586019-1560-1.

46. Andersen V, Moller S, Jensen PB, Moller FT, Green A. Caesarean delivery and risk of chronic inflammatory diseases (Inflammatory bowel disease, rheumatoid arthritis, coeliac disease, and diabetes mellitus): a population based registry study of 2,699,479 births in Denmark during 1973–2016. Clin Epidemiol. 2020;12:287–293. https://doi.org/10.2147/CLEP.S229056.

47. Nazmul Huda M, Lewis Z, Kalanetra KM, Rashid M, Ahmad SM, Raqib R et al. Stool microbiota and vaccine responsesof infants. Pediatrics. 2014;134(2):e362–372. https://doi.org/10.1542/peds.2013-3937.

48. Houghteling PD, Walker WA. Why is initial bacterial colonization of the intestineimportant to infants’ and children’s health? J Pediatr Gastroenterol Nutr. 2015;60(3):294–307. https://doi.org/10.1097/MPG.0000000000000597.

49. Avershina E, Rubio CR, Lundgård K, Martinez GP, Collado MC, Storrø O, Øien et al. Effect of probiotics in prevention of atopic dermatitis is dependent on the intrinsic microbiota at early infancy. J Allergy Clin Immunol. 2017;139(4):1399–1402.e8. https://doi.org/10.1016/j.jaci.2016.09.056.

50. Collado MC, Rautava S, Aakko J, Isolauri E, Salminen S. Human gut colonisation may be initiated in utero by distinct microbial communities in the placenta and amniotic fluid. Sci Rep. 2016;(6):23129. https://doi.org/10.1038/srep23129.

51. Perez-Muñoz ME, Arrieta MC, Ramer-Tait AE, Walter J. A critical assessment of the “sterile womb” and “in utero colonization” hypotheses: implications for research on the pioneer infant microbiome. Microbiome. 2017;5(1):48. https://doi.org/10.1186/s40168-017-0268-4.

52. Косенкова ТВ, Бойцова ЕА, Кельмансон ИА, Зазерская ИЕ, Новикова ВП, Лаврова ОВ и др. Пристеночная и полостная кишечная микробиота у детей первого года жизни, рожденных от матерей с бронхиальной астмой. Вопросы детской диетологии. 2022;20(4):5–20. https://doi.org/10.20953/1727-5784-2022-4-5-20.

53. Николаева ИВ, Царегородцев АД, Шайхиева ГС. Формирование кишечной микробиоты ребенка и факторы, влияющие на этот процесс. Российский вестник перинатологии и педиатрии. 2018;63:(3):13–18. https://doi.org/10.21508/1027-4065-2018-63-3-13-18.

54. Hansen R, Scott KP, Khan S, Martin J, Berry SH, Stevenson M et al. First-Pass Meconium Samples from Healthy Term Vaginally-Delivered Neonates: An Analysis of the Microbiota. PLoS ONE. 2015;10(7):е0133320. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0133320.

55. Navarro DJ, Foxcroft DR. Learning statistics with jamovi: a tutorial for psychology students and other beginners. 2022. https://doi.org/10.24384/hgc3-7p15.

56. Ellis PD. The essential guide to effect sizes: statistical power, meta-analysis, and the interpretation of research results. NY: Cambridge University Press; 2010. 173 p. https://doi.org/10.1017/CBO9780511761676

57. Hua ng F, Zhang Y, Bai XQ, Wang CX, Li YN. Clostridium leptum induces the generation of interleukin-10(+) regulatory B cells to alleviate airway inflammation in asthma. Mol Immunol. 2022;145:124–138. https://doi.org/10.1016/j.molimm.2022.03.010.

58. Huang F, Qiao H-M, Yin J-N, Gao Y, Ju Y-H, Li Y-N. Early-Life Exposure to Clostridium leptum. Causes Pulmonary Immunosuppression. PLoS ONE. 2015;10(11):e0141717. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0141717