В процессе постоянного взаимодействия с окружающей средой дыхательные пути, в частности легкие, обогащаются микроорганизмами. Этот факт был достоверно доказан как с помощью классических культуральных методов, так и с появлением новых молекулярно-генетических методов, таких как секвенирование [1]. Для врачей важно отметить, что обнаружение микроорганизмов в легких является постоянным фактом, подтверждаемым разными исследователями, и, более того, точно известно, что состав микроорганизмов дыхательных путей различается в норме и при патологии. Различный состав микроорганизмов присутствует при различных формах патологии и даже при различных стадиях одной патологии. Мы начинаем понимать, как формируется состав микроорганизмов дыхательных путей от внутриутробного этапа, с рождением и взрослением ребенка и как это влияет на дальнейшую жизнь и здоровье этого человека [2–3]. Более того, оcи взаимодействия «кишечный микробиом — микробиом полости рта — микробиом дыхательных путей» усложняют и одновременно обеспечивают устойчивость системы «надорганизма» — человек и микроорганизмы в течение всей жизни первого. Современные функции микробиоты человека представлены на рис. 1.
Болезни дыхательных путей являются одними из самых распространенных причин заболеваемости и летальности во всем мире, и вне зависимости от того, хронические они или острые, микроорганизмы непосредственно влияют на их течение и исходы. В процессе исследования микробного сообщества наиболее важна методология. И в этой монографии мы будем концентрироваться в том числе на правильной методологии изучения микробного сообщества, а именно на методах сбора материала, секвенировании генов 16S рибонуклеиновой кислоты (РНК), метагеномике, анализе big data и микробиом-ассоциированной экологии макроорганизма. Не менее важны для специалистов унификация и грамотное владение терминологией в этой новой, динамично развивающейся области наук и медицины (табл. 1).
| Термин | Краткое определение |
| Микробиота | Набор микроорганизмов определенной локализации |
| Микробиом | Набор микроорганизмов, их генов и факторов внешней среды определенной локализации |
| Микобиом | Полный набор генов грибов в определенной локализации |
| Виром | Полный набор генов вирусов в определенной локализации |
| Археом | Полный набор генов микроорганизмов из домена археи в определенной локализации |
| Экспозом | Совокупность факторов окружающей среды, влияющей на регуляцию генов и индивидуальное развитие организмов |
| Резистом | Набор генов микроорганизмов, который обеспечивает устойчивость к противомикробным препаратам |
| Метатаксономика | Метод глубокой таксономической характеристики микробиоты, как правило, с помощью 16s рибосомальной рибонуклеиновой кислоты (рРНК) секвенирования |
| Метагеномика | Процесс определения состава генов представителей микробиоты, как правило, с помощью секвенирования полного генома методом дробовика |
| Метатранскриптомика | Процесс определения и характеристики микробных генов, экспрессируемых микробиотой |
| Метаболомика | Исследование продуктов клеточного метаболизма в определенной локализации, включая как человеческие, так и микробные метаболиты |
| Протеомика | Одновременное изучение многих индивидуальных белков, совокупность которых составляет определенную систему, что характеризует объект исследования |
| Секвенирование нового поколения | Методы параллельного секвенирования огромного количества короткоцепочечных фрагментов дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) |
| Секвенирование полного генома методом дробовика | Метод секвенирования множества фрагментов ДНК организма, на основе которых восстанавливается исходная последовательность цепи |
| Секвенирование гена 16s рРНК | Метод идентификации микроорганизмов на основе секвенирования вариабельных зон высококонсервативного бактериального гена 16s рРНК |
Операционная
таксономическая единица | Кластерное объединение результатов секвенирования 16s рРНК бактерий с 97% идентичностью, т.е. суррогатный таксономический уровень |
| Плотность микробиома | Общее количество бактерий в биологическом образце |
| Разнообразие микробиома | Количество различных видов/операционных таксономических единиц бактерий в образце |
| Плавность разнообразия микробиома | Мера распределения различных видов/операционных таксономических единиц в пределах образца; доминирование одного вида снижает плавность разнообразия |
| А-разнообразие | Разнообразие видов в пределах биологического образца (индексы Chao 1, Шеннона, Симпсона) |
| Индекс Chao 1 | Мера наблюдаемого/скрытого разнообразия |
| Индекс Шеннона | Мера разнообразия и плавности микробиома; более высокий индекс соответствует большему разнообразию |
| Индекс Симпсона | Мера доминирования вида в микробиоме |
| В-разнообразие | Разнообразие видов между двумя биологическими образцами |