Стан мікробіоти кишківника та ефективність його корекції в дітей з харчовою алергією

Харчова алергія є важливою проблемою педіатрії, поширеність якої серед дитячого населення сягає 10-20% [6, 13]. Одним з основних місць проникнення алергенів до організму дитини, особливо в дітей раннього віку, є травний тракт, який часто в разі алергічних реакцій є і мішенню ураження. Саме тому сьогодні велика увага приділяється вивченню впливу мікробіоти кишківника на патогенез і перебіг харчової алергії в дітей.

Кишковий бар’єр забезпечує суворо дозоване надходження макромолекул у внутрішнє середовище організму і формування толерантності слизової оболонки до нормальної мікрофлори та харчових антигенів. Фактори кишкового бар’єра в нормі сприяють протизапальній імунній відповіді. В разі їх активації алергеном епітеліальні клітини виділяють цитокіни, зокрема тимусний стромальний лімфопоетин (TSLP), інтерлейкін-33 (IL-33) і IL-25, які стимулюють дендритні клітини і природжені лімфоїдні клітини типу 2 (ILC2) для активації Th2-клітин [11], а регуляторні Т-клітини (Treg) «перепрограмують» Th2-клітини та ILC2s для секреції IL-5 і IL-13 [8, 9], стимулюючи індукцію алергічної відповіді, в тому числі В-клітинну відповідь [3]. Алергічне захворювання в цьому контексті можна розглядати як наслідок дисрегуляції епітеліального слизового бар’єра, зумовленої навколишнім середо­вищем [3, 5, 22].

Вплив мікрофлори на проникність кишкового бар’єра є одним з найважливіших механізмів формування імунної відповіді на харчові алергени [24, 26]. Порушення колонізації кишківника призводить до збою формування кишкового біоценозу і толерантності до харчових антигенів [22, 25].

Колонізація кишківника новонародженої дитини збігається з початком ентерального поступлення харчових антигенів та запускає фінальні етапи дозрівання імунної системи з переважною активацією Th1-реакцій для досягнення необхідного балансу Th1/Th2 [21, 22]. При цьому у формуванні толерантності до симбіотичної мікробіоти беруть участь ті самі механізми, що й у формуванні толерантності до харчових антигенів [21, 22]. Дослідження на мишах показало, що рання колонізація гнотобіотичних мишей різноманітною мікробною популяцією рано пригнічує IgE і запобігає розвитку харчової алергії в мишей [3].

За відсутності мікробних сигналів в епітелії кишківника спостерігається підвищена експресія IL-33, цитокіну 2-го типу [10]. Наявність мікробіоти може стимулювати вироблення IL-6 та IL-23, пригнічуючи реакції 2-го типу. Мікробіота може також регулювати реакції 2-го типу, індукуючи ретиноєвий орфан-рецептор RORγt і Tregs, які регулюють коактиваторні функції дендритних клітин, експресуючи високий рівень антигену-4, асоційованого з цитотоксичними лімфоцитами (CTLA4), тим самим регулюючи утворення Th2-клітин у кишківнику. Миші з дефіцитом RORγt + Tregs продукували більшу кількість цитокінів 2-го типу (IL-4 та IL-5) [10].

Мікрофлора може модулювати алергічні реакції, впливаючи на популяції базофілів. У мишей, які отримували антибіотики широкого спектру, спостерігали збільшення стаціонарних популяцій базофілів у кровоносній системі, а також посилену відповідь Th2-клітин і підвищений рівень IgE [5]. Виснаження базофілів у цих мишей послаблювало реакцію Th2-клітин. Не менш виражений вплив кишкових бактерій на секрецію IgA та зменшення засвоєння алергенів [16].

Клінічні дослідження підтверджують важливість впливу мікробіоти в дітей з харчовою алергією. Згідно з даними Prescott SL та співавт., особливості складу кишкової мікробіоти в дітей з алергією відзначали задовго до появи клінічної симптоматики [12]. Wang M. та співавт. показали, що зниження кількості та різноманітності мікробіоти кишківника в ранньому періоді її становлення, особливо зниження кількості біфідобактерій, пов’язане з підвищеним ризиком розвитку атопії в дітей перших 18 міс життя [20].

Згідно з даними дослідження Azad M.B. і співавт. (2015), зниження різноманітності мікроорганізмів у кишківнику у віці 3 міс було пов’язане з підвищеною ймовірністю сенсибілізації до харчових алергенів до віку 12 міс [1]. Ентеробактерії були представлені надмірно, а Bacteroidaceae – недостатньо у немовлят, сенсибілізованих до харчових алергенів, у віці 3 міс та 1 року. Savage J.H. і співавт. (2017) відмітили, що менша відносна кількість Haemophilus, Dialister, Dorea та Clostridium у зразках калу була пов’язана із сенсибілізацією принаймні до одного харчового алергену (молока, яйця, арахісу, сої та пшениці) [15]. Також у даному дослідженні було виявлено меншу відносну кількість Citrobacter, Oscillospira, Lactococcus та Dorea у випорожненнях, зібраних у 3-6-місячному віці в дітей, які мали харчову алергію до 3-річного віку.

Результати дослідження Bunyavanich S. і співавт. (2016) показали збільшену кількість Firmicutes, у тому числі Clostridia, у мікробіомі кишківника немовлят віком від 3 до 6 міс, у яких алергія на молоко зникала до віку 8 років. [2]. У дослідженні Fazlollahi M. і співавт. (2018) було засвідчено, що роди Lachnospiraceae, Streptococcaceae та Leuconostocaceae були представлені в порівняно підвищеній кількості в мікробіомі кишківника у дітей з алергією на яйце [4].

Використання пробіотичних штамів сприяє формуванню мікробіоти кишківника. Серед пробіотичних штамів важлива роль у формуванні та функціонуванні імунної системи належить лактобактеріям, а особливо одному з найбільш вивчених і апробованих пробіотичних штамів – Lactobacillus rhamnosus ATCC53103 (Lactobacillus rhamnosus GG або LGG).

LGG характеризується високою адгезією до епітелію слизової оболонки кишківника in vitro, високою стійкістю до кислого середовища шлунка, вираженою протимікробною активністю проти кишкових патогенів, здатністю продукувати молочну кислоту. L. rhamnosus GG є неінвазивними мікроорганізмами, що покращують бар’єрні властивості кишківника або безпосередньо нормалізуючи кишкову проникність [7], або модифікуючи мікроекологію кишок. LGG продукує антимікробні фактори, які пригнічують активність таких мікроорганізмів, як Clostridium spp., Pseudomonas spp., Salmonella spp., Escherichia coli, Staphylococcus і Streptococcus spp. Незважаючи на те що LGG активно пригнічує ріст кишкових патогенів, цей штам не конкурує з іншими симбіонтами/коменсалами і не витісняє інші лактобацили, а також позитивно впливає на адгезію біфідобактерій [17, 27].

LGG запобігали апоптозу шляхом активації антиапоптотичної Akt-протеїнкінази, покращуючи тим самим стан кишкового епітелію. [23]. Прийом LGG сприяв підвищенню вироблення інтерферону-γ (IFN-γ) в периферичних мононуклеарних клітинах крові у дітей з алергією до білка коров’ячого молока, а також lgE-асоційованим дерматитом, таким чином надаючи корисні Th1 імумономодуляторні сигнали [14].

Застосування L. rhamnosus GG знижувало тяжкість перебігу синдрому атопічної екземи/дерматиту в дітей із сенсибілізованими IgE [18]. Також було продемонстровано, що після лікування рівень IgA у фекаліях дітей, які приймали L. rhamnosus GG, мав тенденцію до підвищення. Крім того, в калі дітей, що приймали LGG, було відмічено зниження рівня антитрипсину, що засвідчує здатність L. rhamnosus GG полегшувати перебіг кишкового запалення при харчовій алергії в дітей [19].

Нами було обстежено 33 дитини віком від 6 міс до 3 років (середній вік 9 міс) з гастроінтестинальною харчовою алергією. Більшість пацієнтів (65%) були жіночої статі, 91% мали середні параметри фізичного розвитку, дефіцит маси тіла відмічений у 3 дітей.

Гастроінтестинальні прояви харчової алергії проявлялись скаргами на рідкі випорожнення в 51,5% дітей, домішки слизу у випорожненнях – 45,5% обстежених, кров у випорожненнях – 18,2% малюків. У 48,5% дітей відмічався метеоризм, 51,5% – страждали на кишкові коліки. Блювання було серед скарг у 9% дітей, 21% – мали зригування, у 12% – були часті відрижки. Закрепи відмічали в 21% обстежених дітей. 48,5% дітей мали прояви атопічного дерматиту в стадії загострення.

Ми провели аналіз даних бактеріологічного посіву калу дітей з гастроінтестинальною алергією (рис. 1).

Рис. 1. Оцінка ступеня дисбактеріозу кишківника за даними бактеріологічного обстеження калу в дітей раннього віку з гастроінтестинальною алергією

 

Рис. 1. Оцінка ступеня дисбактеріозу кишківника за даними бактеріологічного обстеження калу в дітей раннього віку з гастроінтестинальною алергією

Дисбіоз кишківника відмічався у 94% обстежуваних. У 78,8% дітей виявлений дисбактеріоз І ступеня, коли відмічалось зниження рівня біфідо- та лактобактерій. У 15,2% дітей був установлений дисбактеріоз ІІ ступеня, коли при бактеріологічному дослідженні калу фіксували не лише зниження кількості лакто- і біфідобактерій, а й підвищену кількість умовно-патогенних мікроорганізмів (УПМ; Klebsiella pneumoniae, Citrobacter, Proteus та ін.), підвищену кількість грибів роду Candida, надмірне виділення Staphylococcus aureus або Streptococcus faecalis.

У 45,5% дітей був відсутній ріст лактобактерій. Недостатній ріст біфідобактерій (•10⁷ КУО/г) відмічався у 87,9%, з них у 21% дітей був відсутній ріст біфідобактерій у калі (рис. 2).

Рис. 2. Оцінка бактеріологічного дослідження калу в дітей раннього віку з гастроінтестинальною харчовою алергією

 

Рис. 2. Оцінка бактеріологічного дослідження калу в дітей раннього віку з гастроінтестинальною харчовою алергією

Підвищений ріст УПМ (•10⁶ КУО/г) визначався у 60,6% обстежених (рис. 3). У 42,4% дітей був підвищений ріст Klebsiella pneumoniaе, 12% – підвищений ріст Enterobacter cloacae, 9% – Enterobacter aerogenes, 6% – підвищений ріст Citrobacter, в 1 дитини – Proteus mirabilis. Підвищений ріст одночасно двох УПМ відмічався у 12% дітей. Відсутній або допустимий ріст УПМ відзначено в 39,4% обстежених. 27,3% дітей мали підвищений ріст S. aureus (•10⁴); 12% – підвищений ріст S. faecalis (•10⁵); 15,2% – підвищений ріст грибів роду Candida (•10⁵).

Рис. 3. Видовий склад бактерій і грибів, підвищений ріст яких відмічався під час бактеріологічного обстеження калу в дітей раннього віку з гастроінтестинальною алергією

 

Рис. 3. Видовий склад бактерій і грибів, підвищений ріст яких відмічався під час бактеріологічного обстеження калу в дітей раннього віку з гастроінтестинальною алергією

Нами була проведена оцінка впливу комплексу L. rhamnosus GG (LGG) і Bifidobacterium breve BR03 на ефективність корекції мікрофлори кишківника в дітей раннього віку з гастроінтестинальною алергією.

До раціону харчування пацієнтів додали дієтичну добавку, яка містить півмільярда життєздатних LGG бактерій і півмільярда бактерій B. breve BR03 (Према для дітей ДУО) по 5 крапель на день терміном 1 міс. Запатентована технологія виробництва, мікроенкапсуляція, забезпечує 100% виживання та потрапляння в кишнівник необхідної кількості корисних мікроорганізмів.

Після закінчення прийому пробіотичного комплексу нормальний склад кишкової мікрофлори відзначався в 75,8% обстежених. У дітей з І ступенем дисбіозу відновлення мікрофлори кишківника відбулось у всіх пацієнтів. У групі з дисбактеріозом ІІ ступеня нормалізація мікрофлори відмічалась у 19,2% дітей, а в 76,9% – відбулось зменшення ступеня дисбактеріозу.

Підвищення рівня лактобактерій до нормального рівня відмічалось у 73,3% дітей (рис. 4). Ріст біфідобактерій нормалізувався у 75,8% обстежених. Надмірний ріст УПМ у калі після курсу терапії мали лише 18,2%.

Рис. 4. Динаміка бактеріологічного дослідження калу у дітей раннього віку з гастроінтестинальною харчовою алергією

 

Рис. 4. Динаміка бактеріологічного дослідження калу у дітей раннього віку з гастроінтестинальною харчовою алергією

Клінічно відновлення мікрофлори кишківника супроводжувалось зменшенням скарг на метеоризм і кишкові коліки, нормалізацією характеру випорожнень. Переносимість дієтичної добавки була хорошою, алергічних реакцій не спостерігали.

Таким чином, додавання до схеми лікування дисбіозу в дітей з харчовою алергією комплексу LGG та B. breve BR03 (Према для дітей Дуо) забезпечує ефективну корекцію якісного та кількісного складу мікрофлори.

Список літератури

1. Azad MB, Konya T, Guttman DS, Field CJ, Sears MR, HayGlass KT, et al. Infant gut microbiota and food sensitization: associations in the first year of life. Clin Exp Allergy. 2015;45:632-43.

2. Bunyavanich S, Shen N, Grishin A, Wood R, Burks W, Dawson P, et al. Early–life gut microbiome composition and milk allergy resolution. J Allergy Clin Immunol. 2016.

3. Cahenzli J, Köller Y, Wyss M, et al. Intestinal microbial diversity during early–life colonization shapes long–term IgE levels. Cell Host Microbe. 2013;14(5):559-570.

4. Fazlollahi M, Chun Y, Grishin A, Wood RA, Burks AW, Dawson P, et al. Early–life gut microbiome and egg allergy. Allergy. 2018.

5. Hill DA, Siracusa MC, Abt MC, et al. Commensal bacteria–derived signals regulate basophil hematopoiesis and allergic inflammation. Nat Med. 2012;18(4):538-546.

6. Ho MHK, Wing WHS, Chang C. Clinical spectrum of food allergies: a comprehensive review. Clinical Reviews in Allergy and Immunology. 2014;46(3):225-240.

7. Isolauri E, Majamaa H, Arvola T, et al. Lactobacillus casei strain GG reverses increased intestinal permability induced by cow milk in sukling rats. Gastroenterology. 1993;105:1643-1650.

8. Lee JB, Chen CY, Liu B, et al. IL-25 and CD4(+) TH2 cells enhance type 2 innate lymphoid cell–derived IL-13 production, which promotes IgE–mediated experimental food allergy. J Allergy Clin Immunol. 2016;137(4):1216-1225.

9. Noval Rivas M, Burton OT, Wise P, et al. Regulatory T–cell reprogramming toward a Th2–cell–like lineage impairs oral tolerance and promotes food allergy. Immunity. 2015;42(3):512-523.

10. Ohnmacht C, Park JH, Cording S, Wing JB, Atarashi K, Obata Y, et al. Mucosal immunology. The microbiota regulates type 2 immunity through RORgammat(+) T cells. Science. 2015;349:989-93.

11. Peterson DA, McNulty NP, Guruge JL, Gordon JI. IgA response to symbiotic bacteria as a mediator of gut homeostasis. Cell Host Microbe. 2007;2(5):328-339.

12. Prescott SL, Noakes P, Chow BW, et al. Presymptomatic differences in Toll–like receptor function in infants who have allergy. J Allergy Clin Immunol. 2008;122(2):391-399.

13. Prescott SL, Pawankar R, Allen KJ, et al. A golabl survey of changing patterns of food allergy burden in children. World Allergy Organization Journal. 2013;6(21).

14. Pohjavuori E, Viljanen M, Korpela R, Kuitunen M, Tiittanen M, Vaarala O, et al. Lactobacillus GG effect in increasing IFN–gamma production in infants with cow’s milk allergy. J Allergy Clin Immunol. 2004;114:131-6.

15. Savage JH, Lee–Sarwar KA, Sordillo J, Bunyavanich S, Zhou Y, O’Connor G, et al. A prospective microbiome–wide association study of food sensitization and food allergy in early childhood. Allergy. 2017.

16. Stefka AT, Feehley T, Tripathi P, Qiu J, McCoy K, Mazmanian SK, et al. Commensal bacteria protect against food allergen sensitization. Proc Natl Acad Sci USA. 2014;111:13145-50.

17. Vanderhoof Jon A., Yuong Rosemary J. Annals of Allergy, Asthma & Immunology. 2004;93:S33–S36.

18. Viljanen M, Savilahti E, Haahtela T, Juntunen–Backman K, Korpela R, Poussa T, et al. Probiotics in the treatment of atopic eczema/dermatitis syndrome in infants: a double–blind placebo–controlled trial. Allergy. 2005;60:494-500.

19. Viljanen M, Kuitunen M, Haahtela T, Juntunen–Backman K, Korpela R, Savilahti E. Probiotic effects on faecal inflammatory markers and on faecal IgA in food allergic atopic eczema/dermatitis syndrome infants. Pediatr Allergy Immunol. 2005;16:65-71.

20. Wang M, Karlsson C, Olsson C, et al. Reduced diversity in the early fecal microbiota of infants with atopic eczema. J Allergy Clin Immunol. 2008;121(1):129-134.

21. Weng M, Walker WA. The role of gut microbiota in programming the immune phenotype. J Dev Orig Health Dis. 2013;4(3):203-214.

22. Wesemann DR, Nagler CR. The microbiome, timing, and barrier function in the context of allergic disease. Immunity. 2016;44(4):728-738.

23. Yan F, Polk DB. Probiotic bacterium prevents cytokine–induced apoptosis in intestinal epithelial cells. J Biol Chem. 2002;277:50959-50965.

24. Макрова С Г, Намазова–Баранова ЛС, Ерешко О А, Ясаков Д С, Садчиков П Е. Кишечная микробиота и аллергия. Про- и пребиотики в профилактике и лечении аллергических заболеваний. Педиатрическая фармакология. 2019. Т. 16. № 1. С. 7-18.

25. Макарова С Г, Болдырева М Н, Лаврова Т Е, Петровская М И. Кишечный микробиоценоз, пищевая толерантность и пище- вая аллергия. Современное состояние проблемы. Вопросы современной педиатрии. 2014. Т. 13. No3. С. 21-29.

26. Сидорович О И, Глушкова Е Ф, Лусс Л В. Аллергия и микробиоценоз кишечника. Астма и аллергия. 2016. № 2. С. 7-10.

27. Хавкин А И. Микрофлора пищеварительного тракта. М., ФСП, 2006.

СОСТОЯНИЕ МИКРОБИОТЫ КИШЕЧНИКА И ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЕЕ КОРРЕКЦИИ У ДЕТЕЙ С ПИЩЕВОЙ АЛЛЕРГИЕЙ

О. Г. Шадрин, М. Г. Горянская
ГУ «Институт педиатрии, акушерства и гинекологии им. акад. О.М. Лукьяновой НАМН Украины»

Резюме

В статье приведен анализ роли кишечного микробиома в патогенезе и течении пищевой аллергии у детей. Рассмотрены качественные и количественные изменения кишечной микробиоты у детей раннего возраста с гастроинтестинальной пищевой аллергией. У 45,5% детей с гастроинтестинальной пищевой аллергией отсутствовал рост лактобактерий, у 87,9% – недостаточный рост бифидобактерий, у 60,6% обследованных – повышенный рост условно-патогенных микроорганизмов. В целом, подавляющее большинство обследованных детей с гастроинтестинальной аллергией (94%) имели дисбиоз кишечника различной степени. Было показано, что применение пробиотических штаммов Lactobacillus rhamnosus GG и Bifidobacterium breve BR03 у детей раннего возраста с гастроинтестинальной пищевой аллергией привело к эффективной коррекции качественного и количественного состава микрофлоры.

Ключевые слова: микробиота кишечника, пищевая аллергия, Lactobacillus rhamnosus GG, Bifidobacterium breve BR03.

INTESTINAL MICROBIOTA AND THE CORRECTION EFFICIENCY IN CHILDREN WITH FOOD ALLERGY

O. G. Shadrin, M. H. Horianska
SI «Institute of Pediatrics, Obstetrics and Gynecology of NAMS of Ukraine»

Abstract

The article analyzes the role of the intestinal microbiome in the pathogenesis and course of food allergy in children. The qualitative and quantitative changes in the intestinal microbiota of young children with gastrointestinal food allergy are considered. In 45.5% of children with gastrointestinal food allergy, there was no growth of lactobacilli, in 87.9% – insufficient growth of bifidobacteria, in 60.6% of the examined children – an increased growth of opportunistic microorganisms. In general, the overwhelming majority of the examined children with gastrointestinal allergy (94%) had intestinal dysbiosis of varying degrees. It was shown that the use of probiotic strains Lactobacillus rhamnosus GG and Bifidobacterium breve BR03 in young children with gastrointestinal food allergy led to an effective correction of the qualitative and quantitative composition of microflora.

Key words: gut microbiota, food allergy, Lactobacillus rhamnosus GG, Bifidobacterium breve BR03.