1. Введение 2
2. Обзор литературы 4
2.1 Дисбиоз кишечника 5
2.2 Лечение дисбиоза 8
2.3 Биоинформатический анализ микробиоты 14
3. Материалы и методы 17
3.1 Экспериментальные животные 17
3.2 Культивирование бактерий 17
3.3 Использованные антимикробные препараты 17
3.4 Модель антибиотико-ассоциированного дисбиоза у крыс 17
3.5 Секвенирование и биоинформатический анализ 19
4. Результаты 21
4.1. Изучение имеющихся биоинформатических подходов к классификации микроорганизмов на основании секвенирования генов 16S. Проведение сравнительного анализа. Выбор оптимального подхода 21
4.2 Характеристика изменений в составе микробиоты при дисбиотическом состоянии и при различных способах аутопробиотического лечения. Заключение об эффективности разных типов лечения 24
5. Обсуждение 29
6. Выводы 30
7. Список использованной литературы 31
Понятие “микробиота” (микрофлора) было предложено в начале этого столетия. Оно обозначает сообщество комменсальных, симбиотических и патогенных микроорганизмов, населяющих тело человека. Помимо обозначения всех микроорганизмов, населяющих наше тело, можно отдельно рассматривать микробиоту кожи, микробиоту ротовой полости, микробиоту кишечника и т.д.
Известно, что микробиота кишечника выполняет множество функций в организме: она участвует в пищеварительных процессах, производит различные витамины, защищает от чужеродных микроорганизмов. Состав кишечной микробиоты постоянно изменяется в зависимости от различных условий, таких как диета, действие лекарственных средств, состояние иммунной системы и др.
При различных стрессовых воздействиях на организм может возникать состояние кишечного дисбиоза - резкого снижения разнообразия кишечной микробиоты и экспансии отдельных бактериальных таксонов. Показано, что кишечный дисбиоз наблюдаются при таких заболеваниях, как Болезнь Крона, ожирение, Синдром раздраженного кишечника и многих других.
Одним из способов лечения дисбиотических состояний является прием препаратов, содержащих бактерии (пробиотики), способных вернуть микробиоту к нормальному состоянию. Так как микробиота кишечника является сложной системой, то трудно подобрать пробиотик, подходящий для каждого индивида. В связи с этим, популярной становится концепция аутопробиотиков - пробиотиков, полученных в результате культивирования бактерий самого индивида, которые лучше приживаются в организме.
Современные методы секвенирования сделали возможным более масштабные исследования микробиоты кишечника, позволяя единовременно изучать целые сообщества микроорганизмов. Для идентификации и классификации микроорганизмов как правило нет необходимости в секвенировании целых геномов. Для характеристики сообществ микроорганизмов общепринятым методом является секвенирование гена 16S малой субъединицы рибосом.
Целью данной работы является изучение микробиоты кишечника крыс при различных состояниях организма, а также поиск оптимальных видов/консорциумов бактерий, пригодных для терапии дисбиотических состояний на фоне приема антибиотиков.
В рамках поставленной цели были сформулированы следующие задачи:
1) Изучить имеющиеся биоинформатические подходы к классификации микроорганизмов на основании секвенирования генов 16S. Провести сравнительный анализ и выбрать оптимальный подход.
2) Охарактеризовать изменения в составе микробиоты при дисбиотическом состоянии и при различных способах аутопробиотического лечения. Сделать заключение об эффективности разных типов лечения.
Выводы:
1) Сравнительный анализ биоинформатических подходов к классификации микроорганизмов на основании секвенирования генов 16S показал, что наиболее оптимальный подход - CD-HIT-OTU-Miseq, позволяющий кластеризовать парные прочтения по отдельности.
2) При дисбиотическом состоянии на фоне приема антибиотиков в кишечной микробиоте крыс наблюдалась экспансия бактерий из класса Gammaproteobacteria. Микробиота животных, получавших аутопробиотических энтерококков и аутопробиотических бифидобактерий оказалась наиболее близкой к микробиоте здоровых животных. На данный момент мы считаем, что данные типы аутопробиотического лечения дисбиотических состояний на фоне приема антибиотиков являются наиболее эффективными.
