Состояние пристеночно-просветной микробиоты дистальных отделов толстой кишки крыс линии Wistar при экспериментальной острой ишемии головного мозга

Ось «микробиота–кишечник–головной мозг» играет значимую роль в патогенезе ишемического инсульта. Однако изменения состава кишечной микробиоты в острейшем периоде ишемического инсульта остаются недостаточно изученными; что определяет необходимость экспериментального исследования.

Цель. Изучить изменение состава пристеночно-просветной микробиоты дистальных отделов толстой кишки крыс линии Wistar при экспериментальной острой ишемии головного мозга.

Материалы и методы. Исследование выполнено на 20 половозрелых крысахсамцах линии Wistar; разделенных на 2 группы: I группа (n = 10) – интактные животные; II группа (n = 10) – животные с экспериментальной острой ишемией головного мозга (ЭОИГМ); моделированной по методу Chen S.T. Состав пристеночно-просветной микробиоты дистальных отделов толстой кишки животных оценивали на 3 сутки методом полимеразной цепной реакции в реальном времени. Определяли общую бактериальную массу (ГЭ/мл); частоту обнаружения микроорганизмов (n (%)) и количественную структуру пристеночно-просветной микробиоты (lg ГЭ/мл).

Результаты. На 3 сутки от начала эксперимента общая бактериальная масса у животных группы с ЭОИГМ (10 ГЭ/мл) не отличалась от аналогичного показателя животных интактной группы (p = 1;000). Доминирующими микроорганизмами в обеих группах явились Lacticaseibacillus spp.; Bifidobacterium spp.; Escherichia coli; Bacteroides spp.; при этом спектр сопутствующей пристеночно-просветной микробиоты был различным. У животных с ЭОИГМ не определялись Enterobacter spp. и Klebsiella pneumoniae; но регистрировались Clostridioides difficile и Fusobacterium nucleatum в отличие от аналогичных показателей группы интактных животных. При этом Faecalibacterium prausnitzii и Staphylococcus aureus встречались в обеих группах.

Заключение. ЭОИГМ у крыс линии Wistar на 3 сутки сопровождалась избирательной реструктуризацией пристеночно-просветной микробиоты дистальных отделов толстой кишки; связанной с появлением C. difficile; F. nucleatum и исчезновением Enterobacter spp.; K. pneumoniae; что может свидетельствовать о нарушении баланса аутохтонной микробиоты; при этом сохранение общей бактериальной массы и доминирующих симбиотических популяций (Lacticaseibacillus spp.; Bifidobacterium spp.; E. coli; Bacteroides spp.) отражает устойчивость базового микробного профиля при церебральной ишемии.

1. Feigin VL, Brainin M, Norrving B, Martins S, Sacco RL, Hacke W, et al. World Stroke Organization (WSO): Global Stroke Fact Sheet 2022. Int J Stroke. 2022; 17(1): 18-29. doi: 10.1177/17474930211065917. Erratum in: Int J Stroke. 2022; 17(4): 478.

2. Игнатьева В.И. и др. Социально-экономическое бремя инсульта в Российской Федерации. Журнал неврологии и психиатрии им. СС Корсакова. Спецвыпуски. 2023; (8-2): 5-15.

3. Qin C, Sheng Ya, Yun-Hui Ch, Hang Zh, Xiao-Wei P, Lian Ch, et al. Signaling pathways involved in ischemic stroke: molecular mechanisms and therapeutic interventions. Signal transduction and targeted therapy. 2022; 7(1): 215. doi: 10.1038/s41392-022-01064-1

4. An H, Zhou B, Ji X. Mitochondrial quality control in acute ischemic stroke. J Cereb Blood Flow Metab. 2021; 41(12): 3157-3170. doi: 10.1177/0271678X211046992

5. Cao Y, Yue X, Jia M, Wang J. Neuroinflammation and anti-inflammatory therapy for ischemic stroke. Heliyon. 2023; 9(7): e17986. doi: 10.1016/j.heliyon.2023.e17986

6. Bonnechère B, Amin N, van Duijn C. What are the key gut microbiota involved in neurological diseases? A Systematic Review. Int J Mol Sci. 2022; 23(22): 13665. doi: 10.3390/ijms232213665

7. Honarpisheh P, Bryan RM, McCullough LD. Aging Microbiota-Gut-Brain Axis in Stroke Risk and Outcome. Circ Res. 2022; 130(8): 1112-1144. doi: 10.1161/CIRCRESAHA.122.319983

8. Sun H, Gu M, Li Z, Chen X, Zhou J. Gut microbiota dysbiosis in acute ischemic stroke associated with 3-month unfavorable outcome. Front Neurol. 2021; 12: 799222. doi: 10.3389/fneur.2021.799222

9. Long J, Wang J, Li Y, Chen S. Gut microbiota in ischemic stroke: Where we stand and challenges ahead. Front Nutr. 2022; 9: 1008514. doi: 10.3389/fnut.2022.1008514

10. Chen ST, Hsu CY, Hogan EL, et al. A model of focal ischemic stroke in the rat: reproducible extensive cortical infarction. Stroke. 1986; 17(4): 738-743. doi: 10.1161/01.str.17.4.738

11. Ким А.Д. и др. Особенности топографической анатомии и пристеночной микрофлоры дистального отдела толстой кишки у крыс линии Wistar. Acta Biomedica Scientifica. 2016; 1(2): 48-54. doi: 10.12737/20615

12. Карасёва И.В. и др. Исследование микробиоценоза кишечника крыс в ответ на введение в их рацион наночастиц меди и цинка. Экспериментальная биология. 2023; 45(3): 112-118.

13. Макарова М.Н. и др. Характеристика микрофлоры кишечника у человека и лабораторных животных. Вестник РАМН. 2022; 77(5): 34-42.

14. Hu W, Kong XYi, Wang H, LI YuQ, Luo YiM. Ischemic stroke and intestinal flora: an insight into brain–gut axis. European journal of medical research. 2022; 27(1): 73. doi: 10.1186/s40001-022-00691-2

15. Lee J, d’Aigle J, Atadja L, Quaicoe V, Honarpisheh P, et al. Gut microbiota–derived short-chain fatty acids promote poststroke recovery in aged mice. Circulation research. 2020; 127(4): 453-465. doi: 10.1161/CIRCRESAHA.119.316448

16. Leslie JL, et al. Persistence and toxin production by Clostridium difficile within human intestinal organoids result in disruption of epithelial paracellular barrier function. Infection and immunity. 2015; 83(1): 138-145. doi: 10.1128/IAI.02561-14

17. Long J, Wang JL, Li Ya, Chen Sh. Gut microbiota in ischemic stroke: Where we stand and challenges ahead. Frontiers in Nutrition. 2022; 9: 1008514. doi: 10.3389/fnut.2022.1008514

18. Grondin JA, Kwon YuH, Mehraban Far P, Haq S, Khan WI. Mucins in intestinal mucosal defense and inflammation: learning from clinical and experimental studies. Frontiers in immunology. 2020; 11: 2054. doi: 10.3389/fimmu.2020.02054

19. Huh J-W, Roh T-Y. Opportunistic detection of Fusobacterium nucleatum as a marker for the early gut microbial dysbiosis. BMC microbiology. 2020; 20: 1-17. doi: 10.1186/s12866-020-01887-4

20. Trotman-Lucas M, Gibson CL. A review of experimental models of focal cerebral ischemia focusing on the middle cerebral artery occlusion model. F1000Research. 2021; 10: 242. doi: 10.12688/f1000research.51752.2

21. Tan C, et al. Dysbiosis of gut microbiota and short chain fatty acids in acute ischemic stroke and the subsequent risk for poor functional outcomes. Journal of parenteral and enteral nutrition. 2021; 45(3): 518-529. doi: 10.1002/jpen.1861