Масс-спектрометрический анализ микробных метаболитов как экспрессный прием оценки состояния природных микробиоценозов в медицинской и санитарно-гигиенической практике

Все живые организмы и объекты окружающей среды контаминированы огромным количеством разнообразных микроорганизмов, способных оказывать на человека как благоприятные, так и негативные эффекты. В течение многих десятилетий в медицинской и санитарно-гигиенической практике для выяснения структуры и количественного содержания микроорганизмов в различных биотопах человека, в пищевых продуктах и других объектах являлся микробиологический метод, основанный на посеве исследуемого материала на питательные среды, подсчете выросших колоний и последующей их идентификации с использованием различных микробиологических тест- систем. Трудоемкость, длительность и дороговизна подобных анализов не позволяла осуществлять экспрессную, качественную и объективную оценку состояния природных микробиоценозов, присутствующих на коже и слизистых человека и в объектах среды его обитания, в особенности при анализе многокомпонентных микробных сообществ. В последние годы в медицинскую и санитарно-гигиеническую практику все шире внедряются ОМИК-методы, в первую очередь, основанные на секвенировании ДНК микроорганизмов, а также изучении микробных метаболитов различными аналитическими методами. В последние годы все большую роль среди новейших методов оценки состояния сложных микробиоценозов начинает играть оригинальный метод хроматомасс-спектрометрии (ГХ-МС), дополненный специально созданными компьютерными программами, разработанный Российскими исследователями, в том числе одним из авторов. ГХ-МС анализ основан на прямом извлечении различных липидных соединений из исследуемого материала, их разделении на газовом хроматографе с последующей идентификацией по времени выхода на селективном масс спектрометре. Возможность детектирования одновременно порядка 70 микроорганизмов при проведении анализа одного образца по содержанию в нем 126 высших жирных кислот, гидрооксикислот, спиртов, альдегидов и стеринов, карбоновых и фенилкарбоновых кислот, специфических для различных групп микроорганизмов, также как и высокая скорость проведения анализа, явились основанием для нас апробировать этот метод для оценки микробиоценозов здоровых людей и лиц с теми или иными заболеваниями (себорейный дерматит, акне, экзема, алопеция, фурункулез,лямблиоз, СРК, пищевая аллергия, гельментозы, язвенный колит, метаболический синдром, заболевания нервной системы и др. состояния). Нами также впервые была предпринята попытка применить ГХ-МС для санитарно-гигиенической оценки молочных продуктов. Всего обследовано более 2500 человек, у которых в качестве объекта исследования использовались кровь, соскобы с кожи, себум, мазки из зева, моча, слюна, гинекологический материал, материал зубных бляшек. Проведенные нами исследования показали, что состояние человека и объектов окружающей среды могут быть охарактеризованы суммой вышеперечисленных микробных метаболитов и хозяина, выявляемых в исследуемом материале методом масс-спектрометрии микробных маркеров. Это позволяет рекомендовать данный метод для мониторирования микробиома и метаболома в медицинских и санитарно-гигиенических исследованиях, включая функциональную геномику, интегральную и системную биологию, нутриционную геномику, фармакогеномику, а также поиск биомаркеров для прогноза заболеваний, их диагностики и мониторинга эффективности терапии. Высокая чувствительность и экспрессность метода делает его уникальным инструментом ранней диагностики инфекции, инструментом предсказательной, предупредительной персонифицированной медицины.