Микробиота  респираторного  тракта.
Обычно в учебниках сообщается, что «нормальное легкое свободно от бактерий». Однако легкие постоянно подвергаются воздействию разнообразных сообществ микроорганизмов из ротоглотки и других источников. За последнее десятилетие новые методы идентификации микроорганизмов показали, что легкие, ранее считавшиеся стерильными у здоровых людей, содержат разнообразные сообщества бактерий [32].
В 1888 г. Хильдебрандтом (Hildebrandt G.) было опубликовано первое утверждение о стерильности легких. Он использовал имеющиеся методы культивирования того времени и идентифицировал минимальный бактериальный рост из вырезанной слизистой оболочки носа и трахеи кроликов. Из этого наблюдения автор сделал вывод о стерильности легких и носовых ходов здоровых людей. Однако в дальнейшем культивирование бактерий из легких крупных животных показало, что от 1500 до 14 000 бактерий вдыхаются и выдыхаются каждый час. При этом считалось, что эти микроорганизмы являются транзиторными,что дыхательные пути постоянно подвергаются воздействию данных микроорганизмов, но сами бактерии в дыхательных путях не живут на постоянной основе.
Революция в изучении микробиоты легких относится к 2008‒2010 гг., когда стали развиваться методы идентификации микроорганизмов, не зависящие от культур. В 2010 г. Hilty et al. опубликовали первые результаты секвенирования по отношению к дыхательным путям здоровых субъектов. Были сделаны следующие фундаментальные выводы: у здоровых людей верхние и нижние дыхательные пути в норме содержат различные сообщества микроорганизмов. Дыхательные пути пациентов с респираторными заболеваниями содержат различные бактериальные сообщества, которые относительно обогащены типом Proteobacteria [33].
Особенностью анатомии человека является то, что, когда гортань открыта, никакие дополнительные физические барьеры не разделяют альвеолы от микробной экосистемы глотки. Линейное расстояние от ноздрей до альвеол составляет порядка 0,5м. При этом внутренняя площадь поверхности легких примерно в 30 раз больше, чем у кожи. В отличие от кишечника, поверхность которого выложена толстым слоем защитной слизи, дыхательные пути производят гораздо меньше слизи и тонкий, селективно бактериостатический слой липидов, богатых поверхностно-активными линиями, альвеол, предотвращающий местный коллапс.
Суммарная микробная нагрузка в микробиоте легкого определяется балансом трех факторов: микробной иммиграцией, микробной элиминацией и относительной скоростью размножения
бактерий. Любое изменение микробиоты легкого должно быть связано с некоторой комбинацией этих трех факторов. У здоровых людей микробиота легкого определяется в основном балансом иммиграции и элиминации с относительно небольшим вкладом от дифференциального коэффициента воспроизводства его членов [34].
Основными маршрутами микробной иммиграции в легкие являются микроаспирация, вдыхание воздуха и прямая дисперсия вдоль поверхностей слизистой оболочки. Из них микроаспирация, вероятно, является доминирующим маршрутом иммиграции.
Исследователи, изучавшие микроаспирацию, с уверенностью пишут, что микроаспирация «обычно происходит среди здоровых молодых людей во время сна... количество аспирированного порядка, вероятно, содержит бактериальные организмы в физиологически значимых количествах» [35]. Таким образом, даже в норме постоянно наблюдается бактериальная контаминация нижних дыхательных путей.
Устранение микроорганизмов из легких является активным и непрерывным процессом. В основе его мукоцилиарный эскалатор, который состоит из ресничных эпителиальных клеток для постоянного движения микроорганизмов вместе с тонким слоем слизи.
Даже при отсутствии инфекции здоровые люди кашляют примерно один раз в час, стимулируя продвижение бактерий в глотку,где они либо проглатываются, либо отхаркиваются. Кроме того,
легкие и дыхательные пути обладают разнообразным арсеналом врожденной и адаптивной иммунной защиты, которые избирательно распознают некоторые микроорганизмы, вызывая их гибель или тормозя размножение. Доказано, что содержание иммунных клеток в легких связано с особенностями микробиота [36].
Местные условия, лимитирующие рост микроорганизмов в дыхательных путях, являются гетерогенными. Значительные региональные различия можно обнаружить в пределах здорового
легкого: кислородное напряжение, рН, относительная перфузия крови, относительная альвеолярная вентиляция, температура,структура эпителиальных клеток, осаждение вдыхаемых частиц,число и структура иммунокомпетентных клеток [37].
В утробе легкие заполнены амниотической жидкостью, которая, как считается, не содержит бактерий. Однако бактериальная ДНК была обнаружена в амниотической жидкости и плацентарных
образцах [38]. Таксономическое распределение обнаруженных бактерий более похоже на полость рта, чем на другие участки тела.
Между тем на сегодняшний день ни одно исследование не подтвердило жизнеспособность плацентарной микробиоты, а клиническая значимость этого открытия не определена.
Сразу же после родов микробиота дыхательных путей новорожденного напоминает его мать. Микробиота новорожденных относительно однородна по всем участкам дыхательных путей,но очень быстро (в течение дней и недель) дифференцируется в сообщества, специфичные для верхних и нижних дыхательных путей. Примерно до трех лет микробиота верхних дыхательных путей похожа на кишечную, после чего она приобретает относительную специфичность. Исследования формирования микробиоты нижних дыхательных путей не проводились.
В легких взрослого человека наиболее многочисленными являются представители Bacteroidetes и Firmicutes. Достаточно широко представлены Prevotella, Veillonella и Streptococcus. Микробиота легкого более похожа на таковую полости рта (сообщества первичного источника), чем на другие участки тела. В нескольких работах сообщается, что здоровые легкие обогащены Tropheryma whipplei относительно рта. Однако этот микроорганизм составляет всего около 1% микробного сообщества легких, поэтому непонятно, лежит ли в основе феномена его репродукция или селекция. Показано, что микробиота дыхательных путей изменяется количественно и качественно в течение суток; вероятно, при этом решающую роль имеют ночная аспирация и пищеводный рефлюкс [39].
Считается, что в пределах здоровых легких имеется незначительная вариация количественного и качественного состава микроорганизмов. При многих патологических состояниях степень разнообразия бактериальной флоры, как правило, возрастает. При этом считается, что в основе данного феномена в первую очередь лежит миграция микроорганизмов [40].
Не определено, отличается ли микробиота легких здоровых людей по географическому признаку. В исследовании, посвященном анализу микробиоты легких у здоровых субъектов из восьми городов США, не было обнаружено признаков географической кластеризации. Более того, микробиота легких здоровых испытуемых из США была похожа на таковую из Великобритании [41]. Между тем отметим, что для микробиоты кишечника характерно большое географическое разнообразие. Пока непонятно, связано ли отсутствие географической специфичности микробиоты легких с ограниченным числом проведенных исследований или же с существованием специфических механизмов, регулирующих качественный и количественный состав микроорганизмов.
Физиологическая роль микробиоты легких непонятна, только предстоит изучение ее функции. Однако уже сейчас описано изменение микробных сообществ при целом ряде респираторных заболеваний. Можно надеяться на то, что дальнейшие исследования позволят более детально изучить роль микроорганизмов в регуляции функций дыхательных путей в норме и при патологии.