Уробиота и инфекции мочевыводящих путей при циррозе печени

   Уробиом активно изучается, совершенствуется диагностика и проводится поиск новых маркеров воспалительных заболеваний мочевых путей, несмотря на то что большинство микроорганизмов не идентифицированы, и их функции остаются не до конца изученными.

   Цель исследования заключалась в изучении композиционного состава микробиоты мочевыводящих путей (уробиоты) у пациентов с циррозом печени в зависимости от наличия инфекции мочевыводящих путей.

   Материал и методы. Проведено проспективное когортное одноцентровое исследование 48 пациентов с циррозом печени (мужчин – 30, женщин – 18), которым в дополнение к стандартным исследованиям выполнено метагеномное секвенирование мочи и кала. Средний возраст обследованных составил 50,5 года, с отсутствием и наличием инфекций мочевых путей было 16 и 32 пациента соответственно. Высокопроизводительное секвенирование проводилось с помощью генетического анализатора MiSeq (Illumina, США) с использованием протокола, основанного на анализе вариабельных регионов гена 16s рРНК. Данные анализировали с использованием алгоритма Kraken2. Уровень значимости α принят равным 0,05. Исследование зарегистрировано в Clinicaltrials.gov (NCT05335213).

   Результаты и их обсуждение. Доминирующими филотипами уробиоты у пациентов с циррозом печени являются Proteobacteria, Firmicutes, Actinobacteria, Bacteroidetes, среди которых преобладают Proteobacteria (более 50 %). Бета-разнообразие микробиоты мочевых путей имеет значимые различия у пациентов с отсутствием и наличием инфекций мочевыводящих путей (р = 0,001). При инфекции мочевыводящих путей увеличивается плотность в моче таких таксонов, как Gammaproteobacteria, в том числе Escherichia, Klebsiella, Acinetobacter, Enterobacter, а также Bacilli, Synergistia, Deltaproteobacteria, Epsilonproteobacteria, Acidithiobacillia, и снижается плотность Prevotella, Clostridioides, Brevundimonas, Delftia, Stenotrophomonas, Streptococcus (р < 0,05).

   Заключение. Микробиологическая идентификация, основанная на методе метагеномного секвенирования, позволила определить в моче пациентов с циррозом печени более 1000 видов микроорганизмов, в том числе некультивируемых, и характерный бактериальный паттерн инфекции мочевыводящих путей, что расширяет представления о патогенезе и возможностях диагностики инфекций мочевых путей и создает предпосылки для обоснования направлений модуляции микробиоты и персонализации лечения пациентов.

1. Almas S., Carpenter R.E., Rowan C., Tamrakar V.K., Bishop J., Sharma R. Advantage of precision metagenomics for urinary tract infection diagnostics. Front. Cell. Infect. Microbiol. 2023;13:1221289. doi: 10.3389/fcimb.2023.1221289

2. Kim D.S., Lee J.W. Urinary tract infection and microbiome. Diagnostics (Basel). 2023;13(11):1921. doi: 10.3390/diagnostics13111921

3. Gupta K. Urinary tract infection challenges: beyond the basics. Infect. Dis. Clin. North Am. 2024;38(2):229–394. doi: 10.1016/S0891-5520(24)00017-5

4. Zheng H., Wang C., Yu X., Zheng W., An Y., Zhang J., Zhang Y., Wang G., Qi M., Lin H., Wang F. The role of metabolomics and microbiology in urinary tract infection. Int. J. Mol. Sci. 2024;25(6):3134. doi: 10.3390/ijms25063134

5. Pierre J.F., Akbilgic O., Smallwood H., Cao X., Fitzpatrick E.A., Pena S., Furmanek S.P., Ramirez J.A., Jonsson C.B. Discovery and predictive modeling of urine microbiome, metabolite and cytokine biomarkers in hospitalized patients with community acquired pneumonia. Sci. Rep. 2020;10(1):13418. doi: 10.1038/s41598-020-70461-9

6. Малаева Е.Г. Инфекции мочевыводящих путей и микробиота. Пробл. здоровья и экол. 2021;18(3):5–14. doi: 10.51523/2708-6011.2021-18-3-1

7. Brubaker L., Wolfe A.J. The female urinary microbiota, urinary health and common urinary disorders. Ann. Transl. Med. 2017;5(2):34. doi: 10.21037/atm.2016.11.62

8. Engel D.R., Wagenlehner F.M.E., Shevchuk О. Scientific advances in understanding the pathogenesis, diagnosis, and prevention of urinary tract infection in the past 10 years. Infect. Dis. Clin. North Am. 2024;38(2):229–240. doi: 10.1016/j.idc.2024.03.002

9. Ceprnja M., Oros D., Melvan E., Svetlicic E., Skrlin J., Barisic K., Starcevic L., Zucko J., Starcevic A. Modeling of urinary microbiota associated with cystitis. Front. Cell. Infect. Microbiol. 2021;11:643638. doi: 10.3389/fcimb.2021.643638

10. Magruder M., Sholi A.N., Gong C., Zhang L., Edusei E., Huang J., Albakry S., Satlin M.J., Westblade L.F., Crawford C., … Lee J.R. Gut uropathogen abundance is a risk factor for development of bacteriuria and urinary tract infection. Nat. Commun. 2019;10(1):5521. doi: 10.1038/s41467-019-13467-w

11. Keogh D., Tay W.H., Ho Y.Y., Dale J.L., Chen S., Umashankar S., Williams R.B.H., Chen S.L., Dunny G.M., Kline K.A. Enterococcal metabolite cues facilitate interspecies niche modulation and polymicrobial infection. Cell Host Microbe. 2016;20(4):493–503. doi: 10.1016/j.chom.2016.09.004

12. Perez-Carrasco V., Soriano-Lerma A., Soriano M., Gutiérrez-Fernández J., Garcia-Salcedo J.A. Urinary microbiome: yin and yang of the urinary tract. Front. Cell. Infect. Microbiol. 2021;11:617002. doi: 10.3389/fcimb.2021.617002

13. Grine G., Lotte R., Chirio D., Chevalier A., Raoult D., Drancourt M., Ruimy R. Co-culture of Methanobrevibacter smithii with Еnterobacteria during urinary infection. EBioMedicine. 2019;43:333–337. doi: 10.1016/j.ebiom.2019.04.037

14. Lingiah V.A., Pyrsopoulos N.T. Bacterial infections in cirrhotic patients in a tertiary care hospital. J. Clin. Transl. Hepatol. 2021;9(1):32–39. doi: 10.14218/JCTH.2020.00076

15. Reuken P.A., Stallmach A., Bruns T. Mortality after urinary tract infections in patients with advanced cirrhosis – relevance of acute kidney injury and comorbidities. Liver Int. 2013;33(2):220–230. doi: 10.1111/liv.12029

16. Neugent M.L., Hulyalkar N.V., Nguyen V.H., Zimmern P.E., de Nisco N.J. Advances in understanding the human urinary microbiome and its potential role in urinary tract infection. mBio. 2020;11(2):e00218–e00220. doi: 10.1128/mBio.00218-20

17. Tariq R., Pardi D.S., Tosh P.K., Walker R.C., Razonable R.R., Khanna S. Fecal microbiota transplantation for recurrent Clostridium difficile infection reduces recurrent urinary tract infection frequency. Clin. Infect. Dis. 2017;65(10):1745–1747. doi: 10.1093/cid/cix618

18. Малаева Е.Г., Стома И.О. Возможности и перспективы модификации кишечного микробиома. Арх. внутр. мед. 2022;12(5):341–351. doi: 10.20514/2226-6704-2022-12-5-341-351

19. Jirillo E., Palmirotta R., Colella M., Santacroce L. A bird’s-eye view of the pathophysiologic role of the human urobiota in health and disease: can we modulate it? Pathophysiology. 2024;31(1):52–67. doi: 10.3390/pathophysiology31010005

20. Maslennikov R., Ivashkin V., Efremova I., Alieva A., Kashuh E., Tsvetaeva E., Poluektova E., Shirokova E., Ivashkin K. Gut dysbiosis is associated with poorer long-term prognosis in cirrhosis. World. J. Hepatol. 2021;13(5):557–570. doi: 10.4254/wjh.v13.i5.557

21. Dubourg G., Morand A., Mekhalif F., Godefroy R., Corthier A., Yacouba A., Diakite A., Cornu F., Cresci M., Brahimi S., … Raoult D. deciphering the urinary microbiota repertoire by culturomics reveals mostly anaerobic bacteria from the gut. Front. Microbiol. 2020;11:513305. doi: 10.3389/fmicb.2020.513305

22. Gaston J.R., Johnson A.O., Bair K.L., White A.N., Armbruster C.E. Polymicrobial interactions in the urinary tract: is the enemy of my enemy my friend? Infect. Immun. 2021:IAI.00652-20. doi: 10.1128/IAI.00652-20

23. Стуров Н.В., Попов С.В., Жуков В.А., Ляпунова Т.В. Коррекция дисбиоза кишечника у пациентов с инфекцией мочевых путей (обзор). Фармакология & фармакотерапия. 2022;3:24–27. doi: 10.46393/27132129_2022_3_24

24. Стуров Н.В., Попов С.В., Жуков В.А. Патогенетическая роль и возможности коррекции нарушения кишечной микробиоты при инфекции мочевых путей. Антибиотики и химиотерапия. 2021;66(7–8):100–108. doi: 10.24411/0235-2990-2021-66-7-8-100-108