pediatricjournalАрхив педиатрии и детской хирургииArchives of Pediatrics and Pediatric Surgery2949-46643033-6783НИКИ детства Минздрава Московской области10.31146/2949-4664-apps-2-4-28-34pediatricjournal-119Research ArticleМИКРОБИОЛОГИЯMICROBIOLOGYХарактеристика анаэробной микробиоты дыхательных путей детей с муковисцидозомCharacteristics of the anaerobic microbiota of the respiratory tract of children with cystic fibrosishttps://orcid.org/0000-0002-0606-0747ТронзаТ. В.TronzaT. V.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8183-7990ВоронковаА. Ю.VoronkovaA. Yu.voronkova111@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8005-5121ФатхуллинаИ. Р.FathullinaI. R.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0001-6395-0407КондратьеваЕ. И.KondratyevaE. I.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3612-1889ПлоскиреваА. А.PloskirevaA. A.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3650-6121ТрегубП. П.TregubP. P.noemail@neicon.ruФедеральное бюджетное учреждение науки «Центральный научно-исследовательский институт эпидемиологии» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человекаCentral Research Institute of EpidemiologyФедеральное государственное бюджетное научное учреждение «Медико-генетический научный центр имени академика Н.П. Бочкова»; Государственное бюджетное учреждение здравоохранения Московской области «Научно-исследовательский клинический институт детства Министерства здравоохранения Московской области»Research Center for Medical Genetics; Research Clinical Institute of Childhood of the Ministry of Health of the Moscow Region202418122024242834Copyright © Тронза Т.В., Воронкова А.Ю., Фатхуллина И.Р., Кондратьева Е.И., Плоскирева А.А., Трегуб П.П., 20242024Тронза Т.В., Воронкова А.Ю., Фатхуллина И.Р., Кондратьева Е.И., Плоскирева А.А., Трегуб П.П.Tronza T.V., Voronkova A.Y., Fathullina I.R., Kondratyeva E.I., Ploskireva A.A., Tregub P.P.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journal.nikid.ru/jour/article/view/119

Исследование потенциальной роли анаэробных бактерий при муковисцидозе и их участие в патофизиологии МВ важно для понимания влияния анаэробной флоры на поражение бронхолегочной системы при муковисцидозе. Цель определить анаэробное разнообразие микробиоты дыхательных путей и его роль при МВ, определить резистентность штаммов анаэробных бактерий к антибактериальным препаратам. Материалы и методы: Исследованы образцы мокроты 65 пациентов детского возраста с муковисцидозом на анаэробную флору, всего взято 86 образцов отделяемого из нижних дыхательных путей. 1 группа без высева анаэробной флоры составила 56/86,2% человек, 2 группа с высевом анаэробной флоры - 9/13,84% человек. Для оценки влияния анаэробной флоры на функцию легких были выделены две группы пациентов - группа с высевом Pseudomonas aeruginosa - 31/47,7% пациент и группа пациентов с высевом Pseudomonas aeruginosa и анаэробной флорой- 9/13,84%. Результаты: показана длительная персистенция анаэробной флоры среди пациентов с тяжелым течением муковисцидоза и повторное заражение анаэробными бактериями, в том числе и новыми видами. Fusobacterium necrophorum выделенная от одного пациента с муковисцидозом имела полную резистентность к 7 антибактериальным препаратам, а чувствительность в повышенной концентрации к 4 антибактериальным препаратам, в том числе к метронидазолу. Присоединение анаэробной флоры значимо утяжеляет течение хронического бронхолегочного процесса, что показано в проведенном исследовании со статистически значимыми отличиями показателей нутритивного статуса - пациенты с высевом анаэробной флоры имели худшие показатели M±SD ИМТ пер 21,5±15,49 по сравнению с группой пациентов без высева анаэробной флоры 35,43±27,96 (р2-3=0,03), ОФВ1 57,60 ± 24,99, без высева АнМ 82,69±23,24 (р2,3=0,036), ФЖЕЛ 67,40 ± 15,63, в группе без высева АнМ 87,62±23,71 (р2,3=0,049)., и в том числе и при сравнении групп с ростом P. aeruginosa и группы с ростом P. aeruginosa в ассоциации с анаэробной флорой - ОФВ1 57,60% ± 24,99 от должн. в группе с ростом анаэробов и 77,44 ± 22,89% от должн. в группе с ростом только с P. аeruginosa (p=0,033), ФЖЕЛ - 67,40 ± 15,63% от должн. против 85,43 ± 18,66% от должн. соответственно (p=0,041). Заключение. Присоединение анаэробной флоры значимо утяжеляет течение хронического бронхолегочного процесса, показана возможная длительная персистенция анаэробной флоры у тяжелых пациентов, необходимо обследование пациентов с МВ в период обострения на наличие анаэробной флоры. Необходимо включение антимикробных препаратов с активностью против анаэробных бактерий в лечение обострений при отсутствии эффекта от антимикробной терапии.

The study of the potential role of anaerobic bacteria in CF and their involvement in the pathophysiology of CF is important for understanding the influence of anaerobic flora on the damage to the bronchopulmonary system in cystic fibrosis. Objective: to determine the anaerobic diversity of the respiratory tract microbiota and its role in CF, to determine the resistance of anaerobic bacterial strains to antibacterial drugs. Materials and methods Sputum samples from 65 pediatric patients with cystic fibrosis were examined for anaerobic flora, a total of 86 samples of discharge from the lower respiratory tract were taken. Group 1 without anaerobic flora culture amounted to 56/86.2% of people, group 2 with anaerobic flora culture - 9/13.84% of people. To assess the effect of anaerobic flora on lung function, two groups of patients were identified - a group with Pseudomonas aeruginosa culture - 31/47.7% patients and a group of patients with Pseudomonas aeruginosa culture and anaerobic flora - 9/13.84%. Results: long-term persistence of anaerobic flora in severe patients and re-infection with anaerobic bacteria, including new species, were shown. Fusobacterium necrophorum isolated from one patient with cystic fibrosis had complete resistance to 7 antibacterial drugs, and sensitivity in increased concentrations to 4 antibacterial drugs, including metronidazole. The addition of anaerobic flora significantly aggravates the course of the chronic bronchopulmonary process, which is shown in the study with statistically significant differences in nutritional status indicators - patients with anaerobic flora culture had worse indicators M ± SD BMI per 21.5 ± 15.49 compared to the group of patients without anaerobic flora culture 35.43 ± 27.96 (p2-3 = 0.03), FEV1 57.60 ± 24.99, without AnM culture 82.69 ± 23.24 (p2.3 = 0.036), FVC 67.40 ± 15.63, in the group without AnM culture 87.62 ± 23.71 (p2.3 = 0.049), and including when comparing groups with an increase in P. aeruginosa and the group with the growth of P. aeruginosa in association with anaerobic flora - FEV1 57.60% ± 24.99 of the expected value in the group with the growth of anaerobes and 77.44 ± 22.89% of the expected value in the group with the growth of only P. aeruginosa (p = 0.033), FVC - 67.40 ± 15.63% of the expected value versus 85.43 ± 18.66% of the expected value, respectively (p = 0.041). Conclusion. The addition of anaerobic flora significantly aggravates the course of the chronic bronchopulmonary process, the possible long-term persistence of anaerobic flora in severe patients is shown, it is necessary to examine patients with CF during an exacerbation for the presence of anaerobic flora. It is necessary to include antimicrobial drugs with activity against anaerobic bacteria in the treatment of exacerbations in the absence of an effect from antimicrobial therapy.

муковисцидозбактериальный патогенанаэробные бактериимикробиотасинегнойная палочкафункция внешнего дыханияcystic fibrosisbacterial pathogenanaerobic bacteriamicrobiotaPseudomonas aeruginosarespiratory functionReferencesTunney M.M., Field T.R., Moriarty T.F. et al. Detection of anaerobic bacteria in high numbers in sputum from patients with cystic fibrosis. Am J Respir Crit Care Med. 2008 May 1;177(9):995-1001. doi: 10.1164/rccm.200708-1151OC.Tunney M.M., Field T.R., Moriarty T.F. et al. Detection of anaerobic bacteria in high numbers in sputum from patients with cystic fibrosis. Am J Respir Crit Care Med. 2008 May 1;177(9):995-1001. doi: 10.1164/rccm.200708-1151OC.Wellinghausen N., Köthe J., Wirths B. et al. Superiority of molecular techniques for identification of Gram-negative, oxidase-positive rods, including morphologically nontypical Pseudomonas aeruginosa, from patients with cystic fibrosis. J Clin Microbiol. 2005;43(8):4070-5. doi: 10.1128/jcm.43.8.4070-4075.2005.Wellinghausen N., Köthe J., Wirths B. et al. Superiority of molecular techniques for identification of Gram-negative, oxidase-positive rods, including morphologically nontypical Pseudomonas aeruginosa, from patients with cystic fibrosis. J Clin Microbiol. 2005;43(8):4070-5. doi: 10.1128/jcm.43.8.4070-4075.2005.Muhlebach M.S., Hatch J.E., Einarsson G.G. et al. Anaerobic bacteria cultured from cystic fibrosis airways correlate to milder disease: a multisite study. Eur Respir J. 2018 Jul 11;52(1):1800242. doi: 10.1183/13993003.00242-2018.Muhlebach M.S., Hatch J.E., Einarsson G.G. et al. Anaerobic bacteria cultured from cystic fibrosis airways correlate to milder disease: a multisite study. Eur Respir J. 2018 Jul 11;52(1):1800242. doi: 10.1183/13993003.00242-2018.Nguyen M., Sharma A., Wu W., Gomi R., Sung B., Hospodsky D., Angenent L.T., Worgall S. The fermentation product 2,3-butanediol alters P. aeruginosa clearance, cytokine response and the lung microbiome. ISME J. 2016 Dec;10(12):2978-2983. doi: 10.1038/ismej.2016.76.Nguyen M., Sharma A., Wu W., Gomi R., Sung B., Hospodsky D., Angenent L.T., Worgall S. The fermentation product 2,3-butanediol alters P. aeruginosa clearance, cytokine response and the lung microbiome. ISME J. 2016 Dec;10(12):2978-2983. doi: 10.1038/ismej.2016.76.Phan J., Gallagher T., Oliver A., England W.E., Whiteson K. Fermentation products in the cystic fibrosis airways induce aggregation and dormancy-associated expression profiles in a CF clinical isolate of Pseudomonas aeruginosa. FEMS Microbiol Lett. 2018 May 1;365(10): fny082. doi: 10.1093/femsle/fny082.Phan J., Gallagher T., Oliver A., England W.E., Whiteson K. Fermentation products in the cystic fibrosis airways induce aggregation and dormancy-associated expression profiles in a CF clinical isolate of Pseudomonas aeruginosa. FEMS Microbiol Lett. 2018 May 1;365(10): fny082. doi: 10.1093/femsle/fny082.Ulrich M., Beer I., Braitmaier P. et al. Relative contribution of Prevotella intermedia and Pseudomonas aeruginosa to lung pathology in airways of patients with cystic fibrosis. Thorax. 2010 Nov;65(11):978-84. doi: 10.1136/thx.2010.137745.Ulrich M., Beer I., Braitmaier P. et al. Relative contribution of Prevotella intermedia and Pseudomonas aeruginosa to lung pathology in airways of patients with cystic fibrosis. Thorax. 2010 Nov;65(11):978-84. doi: 10.1136/thx.2010.137745.Polikarpova S.V., Zhilina S.V., Kondratenko O.V., Lyamin A.V., Borzova Yu.V., Zhestkov A.V. Guidelines for the microbiological diagnosis of respiratory tract infections in patients with cystic fibrosis, Moscow, 2019, 127 p. (in Russ.) ISBN 978-5-94789-905-4Polikarpova S.V., Zhilina S.V., Kondratenko O.V., Lyamin A.V., Borzova Yu.V., Zhestkov A.V. Guidelines for the microbiological diagnosis of respiratory tract infections in patients with cystic fibrosis, Moscow, 2019, 127 p. (in Russ.) ISBN 978-5-94789-905-4Practical recommendations for laboratory diagnostics of anaerobic infection Practical recommendations of the association. FLM Moscow. 2021. (in Russ.) Available at: https://fedlab.ru/upload/iblock/c99/Практические%20рекомендации%20по%20диагностики%20анаэробной%20инфекции%20%20Финал.pdf (Accessed: 01.11.2024)@@ Практические рекомендации по лабораторной диагностике анаэробной инфекции Практические рекомендации ассоциации. ФЛМ Москва 2021. URL: https://fedlab.ru/upload/iblock/c99/Практические%20рекомендации%20по%20диагностики%20анаэробной%20инфекции%20%20Финал.pdfPractical recommendations for laboratory diagnostics of anaerobic infection Practical recommendations of the association. FLM Moscow. 2021. (in Russ.) Available at: https://fedlab.ru/upload/iblock/c99/Практические%20рекомендации%20по%20диагностики%20анаэробной%20инфекции%20%20Финал.pdf (Accessed: 01.11.2024)@@ Практические рекомендации по лабораторной диагностике анаэробной инфекции Практические рекомендации ассоциации. ФЛМ Москва 2021. URL: https://fedlab.ru/upload/iblock/c99/Практические%20рекомендации%20по%20диагностики%20анаэробной%20инфекции%20%20Финал.pdfCLSI. Methods for Antimicrobial Susceptibility Testing of Anaerobic Bacteria. 9th ed. CLSI standard M11. Wayne, PA: Clinical and Laboratory Standards Institute; 2018, Volume 38, Number 19. ISBN 978-1-68440-021-8CLSI. Methods for Antimicrobial Susceptibility Testing of Anaerobic Bacteria. 9th ed. CLSI standard M11. Wayne, PA: Clinical and Laboratory Standards Institute; 2018, Volume 38, Number 19. ISBN 978-1-68440-021-8Cowley E.S., Kopf S.H., LaRiviere A., Ziebis W., Newman D.K. Pediatric Cystic Fibrosis Sputum Can Be Chemically Dynamic, Anoxic, and Extremely Reduced Due to Hydrogen Sulfide Formation. mBio. 2015 Jul 28;6(4): e00767. doi: 10.1128/mBio.00767-15.Cowley E.S., Kopf S.H., LaRiviere A., Ziebis W., Newman D.K. Pediatric Cystic Fibrosis Sputum Can Be Chemically Dynamic, Anoxic, and Extremely Reduced Due to Hydrogen Sulfide Formation. mBio. 2015 Jul 28;6(4): e00767. doi: 10.1128/mBio.00767-15.Rogers G.B., Carroll M.P., Serisier D.J., Hockey P.M., Jones G., Bruce K.D. characterization of bacterial community diversity in cystic fibrosis lung infections by use of 16s ribosomal DNA terminal restriction fragment length polymorphism profiling. J Clin Microbiol. 2004 Nov;42(11):5176-83. doi: 10.1128/JCM.42.11.5176-5183.2004.Rogers G.B., Carroll M.P., Serisier D.J., Hockey P.M., Jones G., Bruce K.D. characterization of bacterial community diversity in cystic fibrosis lung infections by use of 16s ribosomal DNA terminal restriction fragment length polymorphism profiling. J Clin Microbiol. 2004 Nov;42(11):5176-83. doi: 10.1128/JCM.42.11.5176-5183.2004.Zemanick E.T., Wagner B.D., Sagel S.D., Stevens M.J., Accurso F.J., Harris J.K. Reliability of quantitative real-time PCR for bacterial detection in cystic fibrosis airway specimens. PLoS One. 2010 Nov 30;5(11): e15101. doi: 10.1371/journal.pone.0015101.Zemanick E.T., Wagner B.D., Sagel S.D., Stevens M.J., Accurso F.J., Harris J.K. Reliability of quantitative real-time PCR for bacterial detection in cystic fibrosis airway specimens. PLoS One. 2010 Nov 30;5(11): e15101. doi: 10.1371/journal.pone.0015101.Tunney M.M., Klem E.R., Fodor A.A. et al. Use of culture and molecular analysis to determine the effect of antibiotic treatment on microbial community diversity and abundance during exacerbation in patients with cystic fibrosis. Thorax. 2011 Jul;66(7):579-84. doi: 10.1136/thx.2010.137281.Tunney M.M., Klem E.R., Fodor A.A. et al. Use of culture and molecular analysis to determine the effect of antibiotic treatment on microbial community diversity and abundance during exacerbation in patients with cystic fibrosis. Thorax. 2011 Jul;66(7):579-84. doi: 10.1136/thx.2010.137281.Zemanick E.T., Harris J.K., Wagner B.D. et al. Inflammation and airway microbiota during cystic fibrosis pulmonary exacerbations. PLoS One. 2013 Apr 30;8(4): e62917. doi: 10.1371/journal.pone.0062917.Zemanick E.T., Harris J.K., Wagner B.D. et al. Inflammation and airway microbiota during cystic fibrosis pulmonary exacerbations. PLoS One. 2013 Apr 30;8(4): e62917. doi: 10.1371/journal.pone.0062917.Hauser P.M., Bernard T., Greub G., Jaton K., Pagni M., Hafen G.M. Microbiota present in cystic fibrosis lungs as revealed by whole genome sequencing. PLoS One. 2014 Mar 5;9(3): e90934. doi: 10.1371/journal.pone.0090934.Hauser P.M., Bernard T., Greub G., Jaton K., Pagni M., Hafen G.M. Microbiota present in cystic fibrosis lungs as revealed by whole genome sequencing. PLoS One. 2014 Mar 5;9(3): e90934. doi: 10.1371/journal.pone.0090934.Carmody L.A., Caverly L.J., Foster B.K. et al. Fluctuations in airway bacterial communities associated with clinical states and disease stages in cystic fibrosis. PLoS One. 2018 Mar 9;13(3): e0194060. doi: 10.1371/journal.pone.0194060.Carmody L.A., Caverly L.J., Foster B.K. et al. Fluctuations in airway bacterial communities associated with clinical states and disease stages in cystic fibrosis. PLoS One. 2018 Mar 9;13(3): e0194060. doi: 10.1371/journal.pone.0194060.Flynn J.M., Niccum D., Dunitz J.M., Hunter R.C. Evidence and Role for Bacterial Mucin Degradation in Cystic Fibrosis Airway Disease. PLoS Pathog. 2016 Aug 22;12(8): e1005846. doi: 10.1371/journal.ppat.1005846.Flynn J.M., Niccum D., Dunitz J.M., Hunter R.C. Evidence and Role for Bacterial Mucin Degradation in Cystic Fibrosis Airway Disease. PLoS Pathog. 2016 Aug 22;12(8): e1005846. doi: 10.1371/journal.ppat.1005846.Sherrard L.J., McGrath S.J., McIlreavey L. et al. Production of extended-spectrum β-lactamases and the potential indirect pathogenic role of Prevotella isolates from the cystic fibrosis respiratory microbiota.Int J Antimicrob Agents. 2016 Feb;47(2):140-5. doi: 10.1016/j.ijantimicag.2015.12.004.Sherrard L.J., McGrath S.J., McIlreavey L. et al. Production of extended-spectrum β-lactamases and the potential indirect pathogenic role of Prevotella isolates from the cystic fibrosis respiratory microbiota.Int J Antimicrob Agents. 2016 Feb;47(2):140-5. doi: 10.1016/j.ijantimicag.2015.12.004.Quinn R.A., Whiteson K., Lim Y.W., Salamon P. et al. A Winogradsky-based culture system shows an association between microbial fermentation and cystic fibrosis exacerbation. ISME J. 2015 Mar 17;9(4):1052. doi: 10.1038/ismej.2014.266.Quinn R.A., Whiteson K., Lim Y.W., Salamon P. et al. A Winogradsky-based culture system shows an association between microbial fermentation and cystic fibrosis exacerbation. ISME J. 2015 Mar 17;9(4):1052. doi: 10.1038/ismej.2014.266.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.