Сайт издательства «Медиа Сфера»
содержит материалы, предназначенные исключительно для работников здравоохранения. Закрывая это сообщение, Вы подтверждаете, что являетесь дипломированным медицинским работником или студентом медицинского образовательного учреждения.

Оренбуркина О.И.

Всероссийский центр глазной и пластической хирургии ФГБОУ ВО «Башкирский государственный медицинский университет» Минздрава России

Резбаева Г.Н.

Всероссийский центр глазной и пластической хирургии ФГБОУ ВО «Башкирский государственный медицинский университет» Минздрава России

Дудурич В.В.

ООО Центр геномных технологий Сербалаб

Бабушкин А.Э.

Уфимский Научно-исследовательский институт глазных болезней ФГБОУ ВО «Башкирский государственный медицинский университет» Минздрава России

Согомонян К.С.

ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный университет»

Данилова А.А.

Лаборатория аддитивных технологий, ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный химико-фармацевтический университет» Минздрава России

Данилов Л.Г.

ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный университет»

Микробиота глазной поверхности у детей с миопией

Авторы:

Оренбуркина О.И., Резбаева Г.Н., Дудурич В.В., Бабушкин А.Э., Согомонян К.С., Данилова А.А., Данилов Л.Г.

Подробнее об авторах

Журнал: Вестник офтальмологии. 2025;141(3): 5‑12

Прочитано: 101 раз


Как цитировать:

Оренбуркина О.И., Резбаева Г.Н., Дудурич В.В., Бабушкин А.Э., Согомонян К.С., Данилова А.А., Данилов Л.Г. Микробиота глазной поверхности у детей с миопией. Вестник офтальмологии. 2025;141(3):5‑12.
Orenburkina OI, Rezbaeva GN, Dudurich VV, Babushkin AE, Sogomonian KS, Danilova AA, Danilov LG. Microbiota of the ocular surface in children with myopia. Russian Annals of Ophthalmology. 2025;141(3):5‑12. (In Russ.)
https://doi.org/10.17116/oftalma20251410315

Рекомендуем статьи по данной теме:
Изу­че­ние тем­пе­ра­тур­ных ус­ло­вий рос­та мик­ро­ор­га­низ­мов глаз­ной по­вер­хнос­ти в нор­ме и при ин­фек­ци­он­ных ке­ра­ти­тах. Вес­тник оф­таль­мо­ло­гии. 2024;(3):34-42
Ме­то­ды оцен­ки мик­ро­би­оло­ги­чес­ко­го раз­но­об­ра­зия глаз­ной по­вер­хнос­ти. Вес­тник оф­таль­мо­ло­гии. 2024;(3):96-108
Ран­ние из­ме­не­ния тол­щи­ны хо­риоидеи и ак­си­аль­ной дли­ны гла­за при ис­поль­зо­ва­нии оч­ков с мо­но­фо­каль­ны­ми лин­за­ми и лин­за­ми с вы­со­ко­ас­фе­рич­ны­ми мик­ро­лин­за­ми у де­тей с впер­вые вы­яв­лен­ной ми­опией. Вес­тник оф­таль­мо­ло­гии. 2024;(5):18-24
Биоме­ха­ни­чес­кий кон­троль ми­опии: воз­мож­нос­ти дву­нап­рав­лен­ной пнев­мо­ап­ла­на­ции ро­го­ви­цы с вы­со­кос­ко­рос­тной ви­де­оре­гис­тра­ци­ей. Вес­тник оф­таль­мо­ло­гии. 2024;(5):25-32
Фун­кци­ональ­ные ре­зуль­та­ты и сос­то­яние ро­го­ви­цы при ка­ви­та­ци­он­ных ос­лож­не­ни­ях фем­то-ЛАЗИК. Вес­тник оф­таль­мо­ло­гии. 2024;(5):78-86
Кор­рек­ция ми­опии с по­мощью «им­план­ти­ру­емой кол­ла­мер­ной лин­зы». Вес­тник оф­таль­мо­ло­гии. 2025;(2):5-15

Микрофлора глазной поверхности играет весьма значимую роль в противостоянии инвазии болезнетворных микроорганизмов, оказывая значительное влияние на местную иммунологическую активность и барьерный эффект по отношению к внешней среде, от воздействия факторов которой орган зрения имеет различные виды защиты — механической, химической, иммунной. При этом важнейшее значение принадлежит комменсальным микроорганизмам, колонизирующим поверхность глаза и представляющим собой совокупность представителей нормальной микрофлоры. Последняя помогает иммунной системе определять патогенные грамположительные и грамотрицательные микробы. Сообщество резидентных микроорганизмов, которое населяет помимо глазной поверхности кожу и слизистые оболочки желудочно-кишечного и дыхательного тракта, а также полостей носа и рта, органов мочеполовой системы, называется микробиотой (МБТ) [1—4]. В течение жизни человека под влиянием множества факторов (вредные привычки, лечение антибиотиками, перенесенные инфекции и др.) она может меняться [2].

Рост микробов с помощью ранее применявшегося бактериологического посева на питательные среды (традиционный метод культивирования) выявлялся в ≤50% всех случаев, что объяснялось малым разнообразием количественного и качественного состава микроорганизмов на поверхности глаза и неспособностью методики обеспечить подходящую питательную среду для их роста. Исследуемые образцы содержали бактерии родов Staphylococcus (тип Firmicutes), Corynebacteria и Propionibacteria (тип Actinobacteria) [3, 5—7].

В последние годы все большее распространение получает иммунодиагностика. Новейшее поколение методов молекулярной биологии, в частности таких, как секвенирование гена 16S бактериальной рибосомной РНК (рРНК) и в особенности метагеномное секвенирование, позволяет наиболее полно выявить разнообразие МБТ. Это в полной мере относится и к глазной поверхности [3] с тремя преобладающими (независимо от окружающей среды, используемого метода и др.) типами: протеобактерии (Proteobacteria) (64%), актинобактерии (Actinobacteria) (19,6%) и фирмикуты (Firmicutes) (3,9%), которые составляют >87% всех микроорганизмов. На сегодняшний день данные метагеномного секвенирования свидетельствуют о том, что на здоровой поверхности глаза на уровне рода превалируют коринебактерии (Corynebacterium), пропионовокислые бактерии (Propionibacterium) и коагулазонегативные стафилококки (Staphylococcus) [8—10].

Есть основания полагать, что нарушения состава МБТ могут вызвать развитие таких заболеваний глаз, как синдром «сухого глаза» (ССГ), блефарит, конъюнктивит, кератит, иридоциклит, глаукома, диабетическая ретинопатия, возрастная макулярная дегенерация (ВМД) и др. [11—21]. Необходимо, однако, отметить тот факт, что имеющиеся многочисленные данные о составе МБТ глазной поверхности в норме и при различной офтальмопатологии крайне разнообразны, а порой и противоречивы [22, 23]. Если же иметь в виду такую нозологию, как миопия, то исследования, основанные на оценке МБТ глаза методом секвенирования бактериальной ДНК, представлены лишь единичными работами [24].

Цель исследования — изучить таксономическое разнообразие МБТ глазной поверхности у детей с миопией с помощью метагеномного секвенирования 16S рРНК в сравнении с аналогичными характеристиками у пациентов контрольной группы без клинически подтвержденной близорукости.

Материал и методы

Под нашим наблюдением находились 29 детей с миопией (58 глаз): 14 мальчиков и 15 девочек в возрасте 6—17 лет и 12 условно здоровых детей без клинически подтвержденной близорукости (24 глаза) — контрольная группа: 6 мальчиков и 6 девочек в возрасте 9—17 лет. Подавляющее большинство исследуемых (26) постоянно проживали в Республике Башкортостан (в основном в зоне Южного Предуралья) и только 3 ребенка были из Оренбургской области. У родителей пациентов было взято письменное согласие на проведение исследования. Всем детям назначалась очковая коррекция; 6 подростков (15—17 лет) периодически, но в меньшей степени использовали также контактную коррекцию мягкими контактными линзами (КЛ) (дневного ношения). Все участники в соответствии с установленной степенью близорукости были разделены на 3 группы: с миопией высокой степени — 17 человек (7 мальчиков, 10 девочек), средней — 9 (6 мальчиков, 3 девочки) и слабой степени — 3 человека (1 мальчик, 2 девочки). Из числа 17 детей с высокой миопией у 13 (76,5%) ранее (не менее чем за 2 года до настоящего обследования) в связи с прогрессированием близорукости произведена двусторонняя склеропластика. У всех пациентов были взяты биообразцы из конъюнктивальной полости. Однако 10 образцов (у 5 пациентов) с поверхности глаза не прошли фильтрацию из-за низкого качества прочтений, вследствие чего эти данные исключены из анализа. Удаленные данные касались в том числе и 2 пациентов (из 3) со слабой миопией, в связи с чем вся эта группа не учтена при статистической обработке результатов.

Важно отметить, что практически все биообразцы были получены от детей, родившихся и проживавших на территории Республики Башкортостан. Влияние окружающей среды (климатогеографические и урбанистические факторы) на микробиологический состав поверхности глаза было относительно одинаковым.

Таким образом, в работе изучены образцы глазной поверхности 24 детей (48 глаз) с миопией высокой и средней степени.

Бактериальный состав поверхности глаза определяли на уровне рода с помощью метагеномного секвенирования 16S рРНК. Выделение тотальной ДНК проводили путем гомогенизации в лизирующем растворе с последующей экстракцией методом сорбентной колонки (Qiagen, США) в соответствии с рекомендациями производителя. Библиотеки для секвенирования собирали по секвенационному протоколу компании Illumina (США) (Part #15044223 Rev. B). Наборы реагентов, использованные в данной работе, также предоставлены компанией Illumina .

В ходе амплификации целевого фрагмента гена 16S рРНК с использованием рекомендованных праймеров для исследуемой гипервариабельной области V3—V4 брали 5 нг общей ДНК на один образец. Проводили 25 циклов полимеразной цепной реакции (ПЦР) с применением диагностического набора KAPA HiFi HotStart ReadyMix (2×) (Roche Diagnostics, Швейцария).

Биоинформационную обработку базы данных 16S рРНК проводили с помощью собственного разработанного биоинформатического пайплайна на языках программирования R версии 3.6.0 (R Foundation for Statistical Computing) и Python версии 3.0 (Python Software Foundation). Первый этап обработки подразумевал обрезку последовательности праймеров для парных прочтений. Не содержавшие последовательностей праймеров прочтения удаляли. Затем производили удаление прочтений с плохим качеством (балл Phred ≥10) и коротких прочтений (≥200 пар нуклеотидов). Обработку данных осуществляли с помощью конвейера DADA2 с целью выявления точных вариантов последовательностей. После конкатенации (объединения нескольких символьных строк в одну) прямых и обратных прочтений полученные последовательности использовали для таксономической классификации по методу Naive Bayers (наивный байесовский классификатор) при помощи референсной базы данных SILVA v138.1.

В процессе определения таксономического разнообразия бактериального сообщества использовали следующие пакеты программ на языке R: phyloseq, microbiome, ggpubr, upstartr, mixOmics, dplyr, gridExtra, vegan. Альфа-биоразнообразие микробиома глаза на уровне рода оценивали по индексам Чао и Шеннона с помощью функций пакета vegan в среде программирования R. В целях оценки сходства бактериального сообщества между исследуемыми группами пациентов проводили анализ бета-разнообразия с использованием расстояний Брея—Кертиса. Визуализацию бета-разнообразия осуществляли методом неметрического многомерного шкалирования (non-metric multidimensional scaling, NMDS). Непараметрический U-тест Манна—Уитни и анализ PERMANOVA использовали для сравнения индексов альфа-разнообразия между группами пациентов и определения статистических различий при попарных сравнениях групп по относительной представленности доминирующих бактериальных таксонов. Значения считали достоверными при p-value<0,05.

Результаты

Сравнительный анализ альфа- и бета-разнообразия микробиоты глазной поверхности у детей с миопией и детей контрольной группы

Альфа-разнообразие МБТ глазной поверхности у пациентов с миопией высокой и средней степени проанализировано при помощи индекса Чао, который оценивает общее число уникальных родов, и индекса Шеннона, отражающего количество родов и однородность распределения бактерий (рис. 1).

Рис. 1. Попарное сравнение индексов альфа-разнообразия Чао (а) и Шеннона (б) у детей с миопией и в контрольной группе.

Каждая точка на графике соответствует образцу глазной поверхности левого или правого глаза.

Как видно из полученных данных, МБТ у детей с миопией характеризуется бόльшим альфа-разнообразием по сравнению с пациентами контрольной группы. Это подтверждается количественными значениями индексов Чао и Шеннона (75 и 3,65 у пациентов с миопией, 30 и 2,9 — в контрольной группе соответственно). Как и ожидалось, с помощью теста Манна—Уитни обнаружены статистически значимые (p-value<0,05) различия между исследуемыми группами по альфа-разнообразию.

Дополнительно изучено влияние длины передне-задней оси (ПЗО) глаза на оцененное при помощи индекса Шеннона альфа-разнообразие МБТ (рис. 2). В нашем случае отмечена слабая отрицательная корреляция (r=−0,063). Таким образом, с увеличением этого показателя разнообразие МБТ уменьшалось. Однако следует отметить, что в исследуемых группах не учитывались пациенты со значениями ПЗО >28 (28—32) мм.

Рис. 2. Корреляция между альфа-разнообразием (рассчитанным через индекс Шеннона) и величиной переднезадней оси глаза (в мм).

При характеристике бета-разнообразия МБТ поверхности глаза использован NMDS-анализ на основе расстояния Брея—Кертиса с целью выявления различий в распределении численности родов между детьми с миопией и их здоровыми сверстниками (контроль). Согласно полученным результатам (рис. 3), наблюдается отчетливая тенденция к различию бактериального состава между участниками контрольной группы и пациентами с близорукостью (p-value=0,001).

Рис. 3. Бета-разнообразие микробиоты глаз у детей с близорукостью и в контрольной группе.

Каждая точка на графике соответствует глазной поверхности левого или правого глаза пациентов. Числовые значения по осям — условные коэффициенты разнообразия.

В рамках данного исследования проанализировано также влияние пола на МБТ глазной поверхности в контрольной группе и у детей с миопией. При оценке альфа- и бета-разнообразия не выявлено значимых различий (p-value>0,05) между мальчиками и девочками с наличием миопии высокой и средней степени и ее отсутствием (в контроле).

Таксономия глазного микробиома у детей с миопией и детей контрольной группы

В биообразцах с глазной поверхности детей с близорукостью выявлено 12 доминирующих таксонов (родов) МБТ поверхности глаза (рис. 4). На уровне рода наиболее распространенными таксонами у детей с миопией, не имеющих каких-либо глазных и общих острых или хронических заболеваний (т. е. в контроле), оказались Bradyrhizobium sp., Methylobacterium/Methylorubrum sp., Sphingomonas sp., Paracoccus sp., Faecalibacterium sp. и Blautia sp.

Рис. 4. Бактериальное разнообразие микробиоты глазной поверхности на уровне рода у детей с близорукостью и здоровых лиц.

Ширина столбца соответствует относительной представленности таксона. Менее представленные таксоны объединены в группу «Другой» («Other»).

Наряду с этим обнаружены различия в распределении бактериальных родов в количественном выражении между группами пациентов (рис. 5). У детей контрольной группы наблюдалось повышение относительной представленности таких родов, как Sphingomonas и Blautia, а также снижение представленности условно-патогенных микроорганизмов Bacteroides, Staphylococcus, Streptococcus, Corynebacterium, Cutibacterium и Pelomonas. Зарегистрировано в том числе преобладание представителей рода Faecalibacterium, которые, вероятно, являются контаминантами.

Рис. 5. Относительная представленность на глазной поверхности доминирующих родов бактерий у пациентов с миопией и в контрольной группе.

Числовые значения по оси ординат — условные коэффициенты представленности.

Примечательно, что у страдающих миопией различной степени отмечалось существенное достоверное (p-value<0,05) увеличение представленности Staphylococcus sp., Streptococcus sp., Corynebacterium sp., Cutibacterium sp., Pelomonas sp. и Bacteroides sp. относительно значений в контрольной группе. Кроме того, не выявлено значимых различий в представленности рода Blautia (p-value=0,11) у пациентов с близорукостью и в группе контроля.

В целом структура МБТ детей с миопией характеризовалась бόльшим числом таксономических единиц в сравнении с показателями контрольной группы, что косвенно свидетельствует о наличии патологического состояния.

Обсуждение

Изучение МБТ глазной поверхности человека с применением технологий секвенирования 16S рРНК позволило обнаружить большее биоразнообразие по сравнению с использованием традиционных культуральных методов.

Известно, что здоровая глазная поверхность характеризуется относительно стабильным и сравнительно низким разнообразием МБТ [22]. Качественные и количественные изменения в ней могут быть связаны с развитием офтальмопатологии, например некоторых воспалительных заболеваний, ССД, ВМД, диабетической ретинопатии, глаукомы и др. [14, 15, 19, 21—23]. Однако характеристика МБТ глазной поверхности у детей с близорукостью при помощи более точного анализа, основанного на секвенировании 16S рРНК, до настоящего времени остается малоизученной областью. Например, только в единичных работах [24] определены структура микробиома конъюнктивы, а также таксономический состав биопленок с поверхности жестких КЛ длительного ношения у взрослых пациентов.

В настоящем исследовании мы использовали секвенирование 16S рРНК для изучения глазного микробиома у детей с миопией высокой/средней степени и в контрольной группе. Практически все участники проживали на одной территории, что снижает вероятность влияния различных климатогеографических и экологических факторов на микробиомное разнообразие. Проведенный нами анализ продемонстрировал закономерность увеличения альфа-разнообразия у детей с близорукостью. При этом нормобиом глазной поверхности характеризовался меньшей численностью и, как следствие, сниженным индексом альфа-разнообразия. Тем не менее получить желаемый уровень значимости при сравнительной оценке этой характеристики микробиоты у пациентов с помощью индексов Чао и Шеннона удалось только при попарном сравнении групп с высокой (индекс Чао: p-value=0,000027; индекс Шеннона: p-value=0,00003) и средней (индекс Чао: p-value=0,00079; индекс Шеннона: p-value=0,01) степенью миопии. Незначительные различия между индексами альфа-разнообразия могут быть вызваны неравномерным распределением некоторых родов бактерий. Мы также обнаружили существенные различия в бета-разнообразии, представленные в виде четкого разделения паттернов бактериального состава. Таким образом, глазная поверхность у детей с миопией имеет большее микробное разнообразие, чем у здоровых сверстников.

Считается, что возраст и уровень половых гормонов оказывают значительное влияние на состояние местного иммунитета и здоровье органа зрения. Другими словами, возраст и пол в совокупности могут влиять на состав микробиома поверхности глаза. Однако ряд авторов отмечают, что у пациентов разного возраста состав и метаболические функции МБТ глазной поверхности сильно различаются, при этом гендерный фактор может оказывать влияние только на бета-разнообразие бактериального состава. В другой работе не обнаружено связи возраста и пола с разнообразием бактерий, заселяющих глазную поверхность [3]. Мы, как и другие исследователи [8], не выявили влияния пола на биоразнообразие поверхности глаза.

Характерной чертой МБТ детей с миопией и участников контрольной группы оказалась выраженная представленность бактериальных родов Bradyrhizobium, Methylobacterium/Methylorubrum, Sphingomonas, Paracoccus, Faecalibacterium и Blautia. Таким образом, наиболее часто выявляемыми микроорганизмами в нашем исследовании были бактерии Bradyrhizobium, которые, участвуя в азотном цикле почв, очень часто присутствуют в пробах воздуха, взятых в Башкирии (особенно Южном Предуралье, куда относятся гг. Уфа, Стерлитамак, Салават, Ишимбай, Мелеуз, Кумертау с развитой промышленной структурой) и граничащей с ней Оренбургской области, где почвы склонны к переносу бактерий и спор в форме аэрозолей. Как известно, глазная поверхность способна абсорбировать содержимое последних, включая очень обильный генетический материал разрушенных клеток сапрофитов. Возможно, выявленная нами особенность распределения родовой представленности этих микроорганизмов именно у детей связана с местом их проживания, а также с невысоким ростом относительно взрослых пациентов. Кроме того, наличие бактерий Methylobacterium/Methylorubrum может свидетельствовать об их участии в глобальном цикле углерода, в частности — о роли в снижении эмиссии из почв метана и метанола, которые влияют на формирование климата.

Что касается различий МБТ детей с миопией и в контрольной группе, то наблюдалось значимое (p-value<0,05) увеличение численности Staphylococcus sp., Streptococcus sp., Corynebacterium sp., Cutibacterium sp., Pelomonas sp. и Bacteroides sp. Таким образом, структура МБТ глазной поверхности у пациентов с близорукостью в сравнении со здоровыми отличалась бόльшим числом таксономических единиц и увеличением относительной представленности указанных микроорганизмов.

Заключение

В результате проведенного исследования МБТ глазной поверхности посредством секвенирования 16S рРНК обнаружено увеличение альфа- и бета-разнообразия у проживающих на территории Республики Башкортостан детей с миопией в сравнении со здоровыми сверстниками (контролем). Установлено, что на уровне рода наиболее распространенными таксонами как у страдающих миопией, так и в контрольной группе были Bradyrhizobium, Methylobacterium/Methylorubrum, Sphingomonas, Paracoccus, Faecalibacterium и Blautia. В целом структура МБТ пациентов с близорукостью характеризовалась более высоким количеством таксономических единиц относительно участников группы контроля. В то же время при миопии отмечалось значительное увеличение Staphylococcus sp., Streptococcus sp., Corynebacterium sp., Cutibacterium sp., Pelomonas sp. и Bacteroides sp. по сравнению с контролем.

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования: Резбаева Г.Н., Дудурич В.В.

Сбор и обработка материала: Резбаева Г.Н.

Биоинформатический и статистический анализ: Дудурич В.В., Согомонян К.С., Данилова А.А., Данилов Л.Г.

Написание текста: Резбаева Г.Н., Бабушкин А.Э.

Редактирование: Дудурич В.В., Бабушкин А.Э., Оренбуркина О.И., Данилова А.А.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Подтверждение e-mail

На test@yandex.ru отправлено письмо со ссылкой для подтверждения e-mail. Перейдите по ссылке из письма, чтобы завершить регистрацию на сайте.

Подтверждение e-mail

Мы используем файлы cооkies для улучшения работы сайта. Оставаясь на нашем сайте, вы соглашаетесь с условиями использования файлов cооkies. Чтобы ознакомиться с нашими Положениями о конфиденциальности и об использовании файлов cookie, нажмите здесь.