Кишечная микробиота и функциональные заболевания верхних отделов пищеварительного тракта

N. B. Gubergrits; N. V. Byelyayeva; V. S. Rachmetova; A. V. Tsys

doi:10.30978/MG-2020-2-66

Автор(и)

N. B. Gubergrits Багатопрофільна клініка Into-Sana, Одеса, Ukraine
N. V. Byelyayeva Багатопрофільна клініка Into-Sana, Одеса, Ukraine
V. S. Rachmetova Медичний університет Астана, Нур-Султан, Kazakhstan
A. V. Tsys Запорізький державний медичний університет, Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.30978/MG-2020-2-66

Ключові слова:

кишкова мікробіота, мікробіота стравоходу, шлунка, дванадцятипалої кишки, функціональні розлади органів травлення, рифаксимін

Анотація

В останні десятиліття опубліковано велику кількість досліджень, які підтвердили роль кишкової мікробіоти в патогенезі функціональних захворювань травного тракту. Розглянуто основні механізми, за допомогою яких мікроорганізми, котрі колонізують верхній відділ травного тракту, сприятливо впливають на організм людини. Наведено дані експериментальних досліджень, які підтвердили здатність різних бактерій прикріплюватися до епітелію дистального відділу стравоходу і населяти його, на відміну від раніше існуючої гіпотези про стерильність стравоходу. Розглянуто доказові дані, котрі підтверджують факт колонізації шлунка різними мікроорганізмами, крім Helicobacter pylori. Проаналізовано наслідки призначення інгібіторів протонної помпи, зокрема їх вплив на мікробіоту верхніх відділів травного тракту. Висвітлено медикаментозні способи впливу на мікрофлору шлунка, акцент зроблено на застосування рифаксиміну у хворих на функціональну диспепсію. Наведено доказові дані, котрі підтверджують наявність у рифаксиміну, крім бактерицидних і бактеріостатичних властивостей, властивих багатьом антибіотикам, еубіотичної активності, здатності пригнічувати вірулентність бактерій, знижувати активність запальної відповіді. Наведено результати клінічних і експериментальних досліджень, що доводять наявність у рифаксиміну плейотропних властивостей модулювати кишковий мікробіом. Детально розглянуто та проаналізовано результати рандомізованого контрольованого дослідження ефективності рифаксиміну в терапії функціональної диспепсії; підкреслено переваги рифаксиміну над плацебо в нівелюванні диспепсического синдрому. Доведено доцільність включення рифаксиміну (антибіотика, що не всмоктується та володіє еубіотичними властивостями) у схеми лікування функціональних захворювань верхніх відділів травного тракту.

Біографії авторів

N. B. Gubergrits, Багатопрофільна клініка Into-Sana, Одеса

Губергріц Наталя Борисівна,
д. мед. н., проф., пров. гастроентеролог клініки

N. V. Byelyayeva, Багатопрофільна клініка Into-Sana, Одеса

Н. В. Бєляєва

V. S. Rachmetova, Медичний університет Астана, Нур-Султан

В. С. Рахмєтова

A. V. Tsys, Запорізький державний медичний університет

О. В. Цис

Посилання

Agostini S, Goubern M, Tondereau V et al. A marketed fermented dairy product containing Bifidobacterium lactis CNCM 1-2494 suppresses gut hypersensitivity and colonic barrier disruption induced by acute stress in rats. Neurogastroenterol Motil. 2012;24:e172.

Andersson AF, Lindberg M, Jakobsson H et al. Comparative analysis of human gut microbiota by barcoded pytosequencing. PLoS One. 2008;3. e2836.

Bajaj JS, Heuman DM, Sanyal AJ et al. Modulation of the metabiome by rifaximin in patients with cirrhosis and minimal hepatic encephalopathy. PLoS One. 2013;8. e60042. doi: 10.1371/journal.pone.0060042.

Bass NM, Mullen KD, Sanyal A et al. Rifaximin treatment in hepatic encephalopathy. N Engl J Med. 2010;362:1071-1081. doi: 10.1056/NEJMoa0907893.

Bercik P, De Giorgio R, Blennerhassett P et al. Immune-mediated neural dysfunction in a murine model of chronic Helicobacter pylori infection. Gastroenterology. 2002;123:1205-1215.

Brigidi P, Swennen E, Rizzello F, Bozzolasco M, Matteuzzi D. Effects of rifaximin administration on the intestinal microbiota in patients with ulcerative colitis. J Chemother. 2002;14:290-295. doi: 10.1179/joc.2002.14.3.290.

Brown EL, Xue Q, Jiang ZD, Xu Y, Dupont HL. Pretreatment of epithelial cells with rifaximin alters bacterial attachment and internalization profiles. Antimicrob Agents Chemother. 2010;54:388-396. doi: 10.1128/AAC.00691-09.

Camilleri M, Vakil N. Microbiome in search of mechanistic information and relevance. Am J Gastroenterol. 2019;114(7):1014-1016.

Chang YY, Lan MY, Wu HS et al. Decreased muscular radionuclide uptake in Tc-99m MIBI scintigraphy during paralytic phase of thyrotoxic periodic paralysis. Clin Nucl Med. 2008;33:297-298. doi: 10.1097/RLU.0b013e3181662be7.

Cheng J, Shah YM, Ma X et al. Therapeutic role of rifaximin in inflammatory bowel disease: clinical implication of human pregnane X receptor activation. J Pharmacol Exp Ther. 2010;335:32-41. doi: 10.1124/jpet.110.170225.

Dai C, Guandalini S, Zhao DH, Jiang M. Antinociceptive effect of VSL#3 on visceral hyper- sensitivity in a rat model of irritable bowel syndrome: a possible action through nitric oxide pathway and enhance barrier function. Mol Cell Biochem. 2012;362:4353.

Darkoh C, Lichtenberger LM, Ajami N et al. Bile acids improve the antimicrobial effect of rifaximin. Antimicrob Agents Chemother. 2010;54:3618-3624. doi: 10.1128/AAC.00161-10.

Dial MS. Proton pump inhibitor use and enteric infections. Am J Gastroenterol. 2009;104 (suppl 2):S10-16.

Distrutti E, Cipriani S, Mencarelli A, Renga B, Fiorucci S. Probiotics VSL#3 protect against development of visceral pain in murine model of irritable bowel syndrome. PLoS One. 2013;82. e63893.

Eutamene H, Lamine F, Chabo C et al. Synergy between Lactobacillus paracasei and its bacterial products to counteract stress-induced gut permeability and sensitivity increase in rats. J Nutr. 2007;137:1901-1907.

Fillon SA, Harris JK, Wagner ED et al. Novel device to sample the esophageal microbiome — the esophageal String test. PLoS One. 2012;7. e42938.

Finegold SM, Molitoris D, Väisänen ML. Study of the in vitro activities of rifaximin and comparator agents against 536 anaerobic intestinal bacteria from the perspective of potential utility in pathology involving bowel flora. Antimicrob Agents Chemother. 2009;53:281-286. doi: 10.1128/AAC.00441-08.

Fiorucci S, Distrutti E, Mencarelli A et al. Inhibition of intestinal bacterial translocation with rifaximin modulates lamina propria monocytic cells reactivity and protects against inflammation in a rodent model of colitis. Digestion. 2002;66:246-256.

Gagliardi D, Makihara S, Corsi PR et al. Microbial flora of the normal esophagus. Dis Esophagus. 1998;111:248-250.

Gillis JC, Brogden RN. Rifaximin. A review of its antibacterial activity, pharmacokinetic properties and therapeutic potential in conditions mediated by gastrointestinal bacteria. Drugs. 1995;49:467-484.

Hirota SA. Understanding the molecular mechanisms of rifaximin in the treatment of gastrointestinal disorders — a focus on the modulation of host tissue function. Mini Rev Med Chem. 2015;16:206-217.

Ibeakanma C, Miranda-Morales M, Richards M et al. Citrobacter rodentium colitis evokes post-infectious hyperexcitability of mouse nociceptive colonic dorsal root ganglion neurons. Physiol. 2009;587:3505-3521.

Jiang ZD, Ke S, Dupont HL. Rifaximin-induced alteration of virulence of diarrhoea-producing Escherichia coli and Shigella sonnei. Int J Antimicrob Agents. 2010;35:278-281. doi: 10.1016/j.ijantimicag.2009.11.013.

Johnson AC, Greenwood-Van Meerveld B, McRorie J. Effects of Bifidobacterium infantis 35624 on post-inflammatory visceral hypersensitivity in the rat. Dig Dis Sci. 2011;56:3179-3186.

Kim MS, Morales W, Hani AA et al. The effect of rifaximin on gut flora and Staphylococcus resistance. Dig Dis Sci. 2013;58:1676-1682. doi: 10.1007/s10620-013-2675-0.

Kwok CS, Arthur AK, Anibueze CI et al. Risk of Clostridium difficile infection with acid suppressing drugs and antibiotics: meta-analysis. Am J Gastroenterol. 2012;107:1011-1019.

Lacy BE, Spiegel B. Introduction to the Gut Microbiome Special Issue. American Journal of Gastroenterology. 2019;114(7). 1013.

Lan L, Yu J, Chen YL et al. Symptom-based tendencies of Helicobacter pylori eradication in patients with functional dyspepsia. World J Gastroenterol. 2011;17:3242-3247.

Li XX, Wong GL, To KF et al. Bacterial microbiota profiling in gastritis without Helicobacter pylori infection or non-steroidal anti-inﬂammatory drug use. PLoS One. 2009;4. e7985.

Lofgren JL, Whary MT, Ge Z et al. Lack of commensal flora in Helicobacter pylori-infected INS-GAS mice reduces gastritis and delays intraepithelial neoplasia. Gastroenterology -2011;140:210-220.

Loguericio C. Gut microbiota and gastrointestinal tract, liver and pancreas: from Phisiology to Pathology. Torino: Edizioni Minerva Medica, 2018:123.

Maccaferri S, Vitali B, Klinder A et al. Rifaximin modulates the colonic microbiota of patients with Crohn’s disease: an in vitro approach using a continuous culture colonic model system. J Antimicrob Chemother. 2010;65:2556-2565. doi: 10.1093/jac/dkq345.

Marchese A, Salerno A, Pesce A, Debbia EA, Schito GC. In vitro activity of rifaximin, metronidazole and vancomycin against Clostridium difficile and the rate of selection of spontaneously resistant mutants against representative anaerobic and aerobic bacteria, including ammonia-producing species. Chemotherapy. 2000;46:253-266.

McKernan DP, Fitzgerald P, Dinan TG, Cryan JP. The probiotic Bifidobacrerium infantis 35624 displays visceral antinociceptive effects in the rat. Neurogastroenterol Motil. 2010;22:1029-1035.

Mencarelli A, Migliorati M, Barbanti M et al. Pregnane-X-receptor mediates the anti-inflammatory activities of rifaximin on detoxification pathways in intestinal epithelial cells. Biochem Pharmacol. 2010;80:1700-1707. doi: 10.1016/j.bcp.2010.08.022.

Mencarelli A, Renga B, Palladino G et al. Inhibition of NF-κB by a PXR-dependent pathway mediates counter-regulatory activities of rifaximin on innate immunity in intestinal epithelial cells. Eur J Pharmacol. 2011;668:317-324. doi: 10.1016/j.ejphar.2011.06.058.

Monstein HJ, Tiveljung A, Kraft CH, Borch K, Jonasson J. Profiling of bacterial flora in gastric biopsies from patients with Helicobacter pylori-associated gastritis and histologically normal control individuals by temperature gradient gel-electrophoresis and 16S rDNA sequence analysis. J Med Microbiol. 2000;49:817-822.

Norder Grusell E, Dahle’n G., Ruth M et al. Bacterial ﬂora of the human oral cavity, and the upper and lower esophagus. Dis Esophagus. 2013;26:84-90.

Parkes GC, Brostoff J, Whelan K, Sanderson JD. Gastrointestinal microbiota in irritable bowel syndrome: their role in its pathogenesis and treatment. Am J Gastroenterol. 2008;103:1557-1567.

Pei Z, Bini HJ, Yang L et al. Bacterial biota in the human distal esophagus. Proc Nat Acad Sci USA. 2004;101:4250-4255.

Pentikis HS, Connolly M, Trapnell CB et al. The effect of multiple-dose, oral rifaximin on the pharmacokinetics of intravenous and oral midazolam in healthy volunteers. Pharmacotherapy. 2007;27:1361-1369. doi: 10.1592/phco.27.10.1361.

Ponziani FR, Scaldaferri F, Petito V et al. The role of antibiotics in gut microbiota modulation: the eubiotic effects of rifaximin. Dig Dis. 2016;34:269-278. doi: 10.1159/000443361]

Ponziani FR, Pecere S, Lopetuso L et al. Rifaximin for the treatment of irritable bowel syndrome — a drug safety evaluation. Expert Opin Drug Saf. 2016;15:983-991. doi: 10.1080/14740338.2016.1186639.

Ponziani FR, Zocco MA, D’Aversa F et al. Eubiotic properties of rifaximin: Disruption of the traditional concepts in gut microbiota modulation. World J Gastroenterol. 2017;23 (25):4491-4499. doi: 10.3748/wjg.v23.i25.4491.

Rousseaux C, Thuru X, Gelot A et al. Lactobacillus acidophilus modulates intestinal pain and induces opioid and cannabinoid receptors. Nat Med. 2007;13:35-37.

Scarpellini E, Giorgio V, Gabrielli M et al. Rifaximin treatment for small intestinal bacterial overgrowth in children with irritable bowel syndrome. Eur Rev Med Pharmacol Sci. 2013;17:1314-1320.

Scarpignato C, Pelosini I. Experimental and clinical pharmacology of rifaximin, a gastrointestinal selective antibiotic. Digestion. 2006;73, suppl 1:13-27. doi: 10.1159/000089776.

Scarpignato C, Pelosini I. Rifaximin, a poorly absorbed antibiotic: pharmacology and clinical potential. Chemotherapy. 2005;51(1):36-66. doi: 10.1159/000081990.

Schrodt C, McHugh EE, Gawinowicz MA et al. Rifaximin-mediated changes to the epithelial cell proteome: 2-D gel analysis. PLoS One. 2013;8. e68550. doi: 10.1371/journal.pone.0068550.

Seenan JP, Wirz AA, Robertson EV et al. Effect of nitrite delivered in saliva on postprandial gastroesophageal function. Scand Gastroenterol. 2012;47:387-396.

Soldi S, Vasileiadis S, Uggeri F et al. Modulation of the gut microbiota composition by rifaximin in non-constipated irritable bowel syndrome patients: a molecular approach. Clin Exp Gastroenterol. 2015;8:309-325. doi: 10.2147/CEG.S89999.

Spiller R, Garsed K. Postinfectious irritable bowel syndrome. Gastroenterology. 2009;136:1979-1988.

Suzuki H, Moayyedi P. Helicobacter pylori infection in functional dyspepsia. Nat Rev Gastroenterol Hepatol 2013;10:168-174.

Tan VP, Liu KS, Lam FY et al. Randomised clinical trial: rifaximin versus placebo for the treatment of functional dyspepsia. Aliment Pharmacol Ther. 2017;45(6):767-776. doi: 10.1111/apt.13945.

Trapnell CB, Connolly M, Pentikis H et al. Absence of effect of oral rifaximin on the pharmacokinetics of ethinyl estradiol/norgestimate in healthy females. Ann Pharmacother. 2007;41:222-228. DOI:10.1345/aph.1H395.

Verdú BF, Bercik P, Verma-Gandhu M et al. Specific probiotic therapy attenuates antibiotic induced visceral hypersensitivity in mice. Gut. 2006;55:182-190.

Vesper BJ, Jawdi A, Altman KW et al. The effect of proton pump inhibitors on the human microbiota. Curr Drug Metab. 2009;10:84-89.

Wang ZK, Yang YS. Upper gastrointestinal microbiota and digestive diseases. World J Gastroenterol. 2013;19:1541-1550.

Xu D, Gao J, Gillilland M. 3rd. et al. Rifaximin alters intestinal bacteria and prevents stress-induced gut inflammation and visceral hyperalgesia in rats. Gastroenterology. 2014;146:484-496.e4. doi: 10.1053/j.gastro.2013.10.026.

Young VB, Schmidt TM. Overview of the gastrointestinal microbiota. Adv Exp Med Biol. 2008;635:129-140.