Микробиом представляет собой совокупность микроорганизмов, населяющих организм. Наибольшая концентрация микробов находится в кишечнике, но они также обнаруживаются в полости рта, коже, легких и мочеполовом тракте. Исследования последних лет показали, что нарушения состава или функции микробиома (состояние, известное как дисбактериоз) могут быть связаны с рядом заболеваний, включая метаболические, аутоиммунные и неврологические.
Появляются также доказательства того, что структурные и функциональные изменения в органах, вызванные дисбактериозом, можно обнаружить с помощью современных методов визуализации. Остается открытым вопрос, насколько эти изменения специфичны для дисбиоза, можно ли их с достаточной чувствительностью обнаружить используемыми методами и какую роль в их распознавании играет рентгенология.
Какие изменения наблюдаются в органах при дисбактериозе по данным визуализирующих исследований?
При дисбактериозе кишечника нарушается барьерная функция эпителия и повышается проницаемость слизистой оболочки кишечника (синдром дырявого кишечника). В результате токсины и структурные фрагменты клеточных стенок бактерий, такие как липополисахариды и пептидогликаны, могут проникать через стенку кишечника, достигать системы воротной вены и вызывать воспаление в печени, поджелудочной железе и головном мозге.
В печени дисбактериоз может привести к накоплению жира в клетках печени даже при отсутствии употребления алкоголя. Это состояние известно как неалкогольная жировая болезнь печени. Магнитно-резонансная томография позволяет обнаружить накопление липидов путем сравнения изображений, различающих содержание воды и жира в тканях. При наличии стеатоза паренхима печени на изображениях темнеет, где жир визуализируется отдельно от воды. При количественной оценке используются методы, позволяющие измерить, какая часть печени пропитана жиром.
В поджелудочной железе дисбиоз может быть связан с хроническим воспалением и снижением секреции пищеварительных ферментов. На УЗИ ткань выглядит светлее, чем обычно, что может указывать на накопление жира. Компьютерная томография может показать истончение железы и наличие небольших кист. Магнитно-резонансная томография показывает уменьшение объема поджелудочной железы и участков с фиброзной трансформацией, особенно при сахарном диабете 2 типа, сопровождающемся дисбактериозом кишечника.
Функциональная магнитно-резонансная томография показывает изменения активности головного мозга при дисбиозе кишечника. Обычно наблюдается снижение активности в лобных областях мозга, ответственных за планирование и контроль поведения, и повышенная реакция миндалевидного тела при воздействии раздражителей с эмоциональным воздействием. Эти данные связаны с нарушением регуляции между мозгом и желудочно-кишечным трактом.
Может ли визуализация играть роль в оценке микробиома?
На данный момент нет конкретных результатов визуализационного исследования, однозначно указывающих на наличие дисбиоза. Выявленные изменения характерны не только для этого состояния и могут наблюдаться и при других заболеваниях. Однако есть несколько областей, где требуются более конкретные связи:
- Кишечная стенка — при хроническом дисбактериозе наблюдается утолщение и гиперемия слизистой оболочки кишечника, выявляемые при эхографии с контрастированием или магнитно-резонансной энтерографии;
- Портальная венозная система — при нарушении кишечного барьера на визуализации могут наблюдаться усиление сигнала в области вокруг воротной вены, а также признаки застоя в портальном кровообращении;
- Мозг — есть данные о том, что при дисбактериозе кишечника определенные молекулы, выделяемые кишечной микрофлорой, могут преодолевать гематоэнцефалический барьер и активировать микроглию (иммунные клетки головного мозга). Это создает условия для вялотекущего воспаления, которое контролируется методами визуализации. Функциональная магнитно-резонансная томография показывает изменения активности некоторых участков мозга, а позитронно-эмиссионная томография — накопление веществ, связанных с воспалительной реакцией.
С появлением искусственного интеллекта стали применяться методы, извлекающие из изображений количественные характеристики с целью обнаружения закономерностей, не уловимых стандартной интерпретацией визуализирующих исследований специалистом. Этот подход, известный как радиомика, использовался экспериментально для оценки стеатоза печени. Некоторые исследования показали, что определенные числовые характеристики структуры печени, полученные методом магнитного резонанса, могут быть связаны с изменениями микробного состава кишечника.
Какова будущая роль визуализации в оценке процессов, связанных с микробиомом?
Визуализация в настоящее время имеет дополнительное значение в оценке дисбиоза, но ее важность постепенно возрастает. Новые применения позитронно-эмиссионной томографии с современными радиофармпрепаратами (веществами, меченными радиоактивным изотопом, накапливающимися в тканях в зависимости от их активности) позволяют отслеживать воспалительные изменения, связанные с метаболитами кишечной микрофлоры. Параллельно развитие магнитно-резонансных методов, таких как эластография, спектроскопия и методов анализа кровотока в печени и поджелудочной железе, расширяет возможности выявления ранних изменений в структуре и функции этих органов, визуализировать которые до сих пор не удавалось.
Взаимосвязь между микробиомом и результатами визуализации двунаправленная. С одной стороны, определенные структурные изменения могут указывать на дисбактериоз, а с другой — методы визуализации используются для контроля эффекта терапии, направленной на восстановление микробного баланса (например, приема пробиотиков и пребиотиков или трансплантации кишечной микрофлоры).
Ссылки:
1. Ринелла М.Э., Лазарус Дж.В., Рациу В., Франк С., Саньял А.Дж., Канвал Ф. и др. Консенсусное заявление Delphi, состоящее из представителей различных обществ, по новой номенклатуре жировой болезни печени. Гепатология. 2023;78(6):1966–1986. doi:10.1097/HEP.0000000000000520.
2. Лян Дж.Х., Ампуэро Дж., Ню Х., Имаджо К., Нуреддин М., Бехари Дж. и др.; Следователи Консорциума ЛИТМУС. Метаанализ индивидуальных данных пациентов для определения пороговых значений и факторов, мешающих определению стадии НАЖБП-фиброза с помощью магнитно-резонансной эластографии. Дж Гепатол. 2023;79(3):592–604. doi:10.1016/j.jhep.2023.04.025.
3. Гульельмо Ф.Ф., Барр Р.Г., Йоку Т., Феррайоли Дж., Ли Дж.Т., Диллман Дж.Р. и др. Оценка фиброза печени, жира и железа с помощью МРТ, а также оценка фиброза и жира с помощью УЗИ: Практическое руководство для радиологов. РадиоГрафика. 2023;43(6):e220181. doi:10.1148/rg.220181.
4. Фан Ю, Педерсен О. Микробиота кишечника в метаболическом здоровье и заболеваниях человека. Nat Rev Microbiol. 2021;19(1):55–71. doi: 10.1038/s41579-020-0433-9.