Микробиом крови пациентов с атеросклерозом

Цель исследования – оценить состав микробиома крови пациентов с атеросклерозом, сравнить его с микрофлорой и микробиомом атеросклеротических бляшек, а также выявить общие таксоны для микробиомов крови и атеросклеротических бляшек и провести корреляционный анализ различных параметров крови и мочи у обследованных пациентов со структурой «ядра» бактериального сообщества крови. 
Материал и методы. Обследовано 19 мужчин и 5 женщин в возрасте 33–81 года (средний возраст 64,1 ± 9,8 года) с атеросклерозом общих сонных артерий, подтвержденным данными ультразвуковой допплерографии сосудов. С помощью секвенирования генов 16S рибосомной РНК (16S рРНК) исследовано микробное разнообразие 24 образцов крови, бактериологическим методом – 16 образцов атеросклеротических бляшек сонных артерий. 
Результаты. Большинство полученных последовательностей было классифицировано как Proteobacteria (73,9 %), Actinobacteria (11,4 %), Bacteroidetes (2,8 %), Cyanobacteria (1,3 %), Firmicutes (1,1 %), Fusobacteria (0,7 %). Во всех исследованных образцах крови пациентов с атеросклерозом обнаружены гены 16S рРНК Propionibacterium acnes, недифференцированные виды семейств Micrococcaceae, Caulobacteraceae, Bradyrhizobiaceae, родов Bradyrhizobium и Sphingomonas, составивших от 67,7 до 87,5 % таксонов микробного сообщества. 75 % образцов биоптатов атеросклеротических бляшек показали рост бактерий: Propionibacterium acnes (43,8 %), Staphylococcus epidermidis (18,8 %), Staphylococcus capitis (6,3 %), Staphylococcus saccharolyticus (6,3 %). Общими таксонами для микробиомов крови и атеросклеротических бляшек являются Propionibacterium acnes и Bradyrhizobiaceae. 
Обсуждение. Настоящее исследование впервые сообщает о микробиоме крови пациентов с атеросклерозом, а также обнаружило жизнеспособные культуры Propionibacterium acnes и Staphylococcus в образцах биоптатов атеросклеротических бляшек, обеспечив механистическую связь микроорганизмов с сердечно-сосудистыми заболеваниями. Общими таксонами для микробиомов крови и атеросклеротических бляшек являются Propionibacterium acnes и Bradyrhizobiaceae. Можно предположить, что вид Propionibacterium acnes является специфичным таксоном и атеросклеротических бляшек сонных артерий, и крови пациентов с атеросклерозом сонных артерий; требуется проведение дополнительных исследований этиологической значимости микробного фактора в формировании атеросклеротических бляшек

1. Benjamin E.J., Muntner P., Alonso A., Bittencourt M.S., Callaway C.W., Carson A.P., Chamberlain A.M., Chang A.R., Cheng S., Das S.R., Delling F.N., Djousse L., Elkind M.S.V., Ferguson J.F., Fornage M., Jordan L.C., Khan S.S., Kissela B.M., Knutson K.L., Kwan T.W., Lackland D.T., Lewis T.T., Lichtman J.H., Longenecker C.T., Loop M.S., Lutsey P.L., Martin S.S., Matsushita K., Moran A.E., Mussolino M.E., O’Flaherty M., Pandey A., Perak A.M., Rosamond W.D., Roth G.A., Sampson U.K.A., Satou G.M., Schroeder E.B., Shah S.H., Spartano N.L., Stokes A., Tirschwell D.L., Tsao C.W., Turakhia M.P., VanWagner L.B., Wilkins J.T., Wong S.S., Virani S.S.; American Heart Association Council on Epidemiology and Prevention Statistics Committee and Stroke Statistics Subcommittee. Heart disease and stroke statistics-2019 update: a report from the American Heart Association. Circulation, 2019; 139 (10): e56–e528. doi: 10.1161/CIR.0000000000000659

2. Morbidity of the population by main classes of diseases in 2000-2013. Federal State Statistics Service. Electronic resource: http:/www.gks.ru/wps/wcm/connect/rosstat_main/rosstat/ru/statistics/population/healthcare. (In Russ.) Заболеваемость населения по основным классам болезней в 2000–2013 гг. Федеральная служба государственной статистики. Электронный ресурс: http:/www.gks.ru/wps/wcm/connect/rosstat_main/rosstat/ru/statistics/population/healthcare

3. Healthcare in Russia. Statistical book. Moscow: Rosstat, 2019. P. 170. ISBN 978-5-89476-470-2. (In Russ.) Здравоохранение в России. Статистический сборник. М.: Росстат, 2019. 170 с.

4. Campbell L.A., Rosenfeld M.E. Infection and atherosclerosis development. Arch. Med. Res., 2015; 46: 339–350. doi: 10.1016/j.arcmed.2015.05.006

5. Budzyński J., Wiśniewska J., Ciecierski M., Kędzia A. Association between bacterial infection and peripheral vascular disease: a review. Int. J. Angiol., 2016; 25 (1): 3–13. doi: 10.1055/s-0035-1547385

6. Joshi C., Bapat R., Anderson W., Dawson D., Hijazi K., Cherukara G. Detection of periodontal microorganisms in coronary atheromatous plaque specimens of myocardial infarction patients: A systematic review and meta-analysis. Trends Cardiovasc. Med., 2019; 31 (1): 69–82. doi: 10.1016/j.tcm.2019.12.005

7. Kozarov E. Bacterial invasion of vascular cell types: vascular infectology and atherogenesis. Future Cardiol., 2012; 8 (1): 123–138. doi: 10.2217/fca.11.75

8. Ziganshina E.E., Sharifullina D.M., Lozhkin A.P., Khayrullin R.N., Ignatyev I.M., Ziganshin A.M. Bacterial communities associated with atherosclerotic plaques from Russian individuals with atherosclerosis. PLoS One, 2016; 11 (10): e0164836. doi: 10.1371/journal.pone.0164836

9. Ziganshina E.E., Sagitov I.I., Akhmetova R.F., Saleeva G.T., Kiassov A.P., Gogoleva N.E., Shagimardanova E.I., Ziganshin A.M. Comparison of the microbiota and inorganic anion content in the saliva of patients with gastroesophageal reflux disease and gastroesophageal reflux disease-free individuals. Biomed. Res. Int., 2020; 2020: 2681791. doi: 10.1155/2020/2681791

10. Caporaso J.G., Kuczynski J., Stombaugh J., Bittinger K., Bushman F.D., Costello E.K., Fierer N., Peña A.G., Goodrich J.K., Gordon J.I., Huttley G.A., Kelley S.T., Knights D., Koenig J.E., Ley R.E., Lozupone C.A., McDonald D., Muegge B.D., Pirrung M., Reeder J., Sevinsky J.R., Turnbaugh P.J., Walters W.A., Widmann J., Yatsunenko T., Zaneveld J., Knight R. QIIME allows analysis of highthroughput community sequencing data. Nat. Methods, 2010; 7 (5): 335–336. doi: 10/1038/nmeth.f.303

11. Koren O., Spor A., Felin J., Fåk F., Stombaugh J., Tremaroli V., Behre C.J., Knight R., Fagerberg B., Ley R.E., Bäckhed F. Human oral, gut, and plaque microbiota in patients with atherosclerosis. Proc. Nat. Acad. Sci. USA, 2011; 108 (1): 4592–4598. doi: 10.1073/pnas.1011383107

12. Armingohar Z., Jørgensen J.J., Kristoffersen A.K., Abesha-Belay E., Olsen I. Bacteria and bacterial DNA in atherosclerotic plaque and aneurysmal wall biopsies from patients with and without periodontitis. J. Oral Microbiol., 2014; 6. doi: 10.3402/jom.v6.23408

13. Serra W., Filho S., Casarin R.C.V., Nicolela E.L.Jr., Passos H.M., Sallum A.W., Gonçalves R.B. Microbial diversity similarities in periodontal pockets and atheromatous plaques of cardiovascular disease patients. PLoS One, 2014; 9 (10): e109761. doi: 10.1371/journal.pone.0109761

14. Rafferty B., Jönsson D., Kalachikov S., Demmer R.T., Nowygrod R., Elkind M.S.V., Bush H.Jr., Kozarov E. Impact of monocytic cells on recovery of uncultivable bacteria from atherosclerotic lesion. J. Int. Med., 2011; 270 (3): 273–280. doi: 10.1111/j.1365-2796.2011.02373.x

15. Lanter B.B., Davies D.G. Propionibacterium acnes recovered from atherosclerotic human carotid arteries undergoes biofilm dispersion and releaseslipolytic and proteolytic enzymes in response to norepinephrine challenge in vitro. Infect Immun., 2015; 83 (10): 3960–3971. doi: 10.1128/IAI.00510-15

16. Païssé S., Valle C., Servant F., Courtney M., Burcelin R., Amar J., Lelouvier B. Comprehensive description of blood microbiome from healthy donors assessed by 16S targeted metagenomic sequencing. Transfusion, 2016; 56 (5): 1138–1147. doi: 10.1111/trf.13477

17. Guío L., Sarriá C., de las Cuevas C., Gamallo C., Duarte J. Chronic prosthetic valve endocarditis due to Propionibacterium acnes: an unexpected cause of prosthetic valve dysfunction. Rev. Esp. Cardiol., 2009; 62 (2): 167–177. doi: 10.1016/s1885-5857(09)71535-x

18. El Rafei A., Desimone D.C., Sohail M.R., Desimone C.V., Steckelberg J.M., Wilson W.R., Baddour L.M. Cardiovascular implantable electronic device infections due to Propionibacterium species. Pacing Clin. Electrophysiol., 2016; 39 (6): 522–530. doi: 10.1111/pace.12845

19. Jappe U. Pathological mechanisms of acne with special emphasis on Propionibacterium acnes and related therapy. Acta Derm Venereol., 2003; 83 (4): 241–248. doi: 10.1080/00015550310016463

20. Coenye T., Peeters E., Nelis H.J. Biofilm formation by Propionibacterium acnes is associated with increased resistance to antimicrobial agents and increased production of putative virulence factors. Res. Microbiol., 2007; 158 (4): 386–392. doi: 10.1016/j.resmic.2007.02.001

21. Christensen G.J.M., Bruggemann H. Bacterial skin commensals and their role as host guardians. Benef. Microbes, 2014; 5 (2): 201–215. doi: 10.3920/BM2012.0062

22. Орехов А.Н., Карагодин В.П., Мельниченко А.А., Кириченко Т.В., Смутова В.А., Чернова Е.В., Сафонова В.М., Калабушев С.Н., Пшежецкий А.В. Сиаломика и атеросклероз. Фундаментальные науки и практика, 2010; 1 (4): 59–65. (In Russ.) Orekhov A.N., Karagodin V.P., Mel’nichenko A.A., Kirichenko T.V., Smutova V.A., Chernova E.V., Safonova V.M., Kalabushev S.N., Pshezhetskiy A.V. Sialomica and atherosclerosis. Fundamental Sciences and Practice, 2010; 1 (4): 59–65.