Інформація призначена тільки для фахівців сфери охорони здоров'я, осіб,
які мають вищу або середню спеціальну медичну освіту.

Підтвердіть, що Ви є фахівцем у сфері охорони здоров'я.

"Gastroenterology" Том 54, №3, 2020

Back to issue

The concept of superdonor and other possible factors for the effectiveness of fecal microbiota transplantation

Authors: Ткач С.М.(1), Дорофеев А.Э.(2), Кузенко Ю.Г.(1)
(1) — Украинский научно-практический центр эндокринной хирургии, трансплантации эндокринных органов и тканей МЗ Украины, г. Киев, Украина
(2) — Национальная медицинская академия последипломного образования имени П.Л. Шупика, г. Киев, Украина

Categories: Gastroenterology

Sections: Specialist manual

print version


Summary

Трансплантація фекальної мікробіоти (ТФМ) є високоефективною терапевтичною процедурою для лікування рецидивуючої інфекції Clostridium difficile. Між тим ефективність ТФМ для лікування інших хронічних захворювань, пов’язаних із кишковим дисбіозом, до недавнього часу залишалася досить скромною і дуже варіабельною. Низка досліджень, проведених останнім часом, дозволила припустити, що успіх ТФМ багато в чому залежить від мікробної різноманітності і складу донорських випорожнень, що призвело до концепції існування супердонорів ТФМ, в якості яких розглядаються особи, ТФМ від яких супроводжується високою ефективністю. В огляді наведені деякі результати проведення ТФМ із залученням супердонорів, розглянуті можливі механізми та чинники, що впливають на успіх ТФМ. Зроблено висновок про те, що різноманіття кишкової мікробіоти, особливо в донора, мабуть, найкраще пророкує реакцію пацієнта на проведення ТФМ. Припускається, що виявлення та подальша докладна характеристика супердонорських кишкових мікробіомів неминуче покращать наше уявлення про мікробний компонент хронічних захворювань та дозволять у майбутньому застосовувати ТФМ більш цілеспрямовано.

Трансплантация фекальной микробиоты (ТФМ) является высокоэффективной терапевтической процедурой для лечения рецидивирующей инфекции Clostridium difficile. Между тем эффективность ТФМ для лечения других хронических заболеваний, связанных с кишечным дисбиозом, до недавнего времени оставалась весьма скромной и очень вариабельной. Ряд исследований, проведенных в последние годы, позволил предположить, что успех ТФМ во многом зависит от микробного разнообразия и состава донорского стула, что привело к концепции существования супердоноров ТФМ, в качестве которых рассматриваются лица, ТФМ от которых сопровождается высокой эффективностью. В обзоре представлены некоторые результаты проведения ТФМ с привлечением супердоноров, рассмотрены возможные механизмы и факторы, влияющие на успех ТФМ. Сделан вывод о том, что высокое разнообразие кишечной микробиоты, особенно у донора, по-видимому, лучше всего предсказывает реакцию пациента на проведение ТФМ. Предполагается, что выявление и последующая подробная характеристика супердонорских кишечных микробиомов неизбежно улучшат наше представление о микробном компоненте хронических заболеваний и позволят в будущем применять ТФМ более целенаправленно.

Fecal microbiota transplantation (FMT) is a highly effective therapeutic procedure for treating recurrent Clostridium difficile infection. However, the effectiveness of the FMT for the treatment of other chronic diseases associated with intestinal dysbiosis, until recently, remained very low and very variable. A number of studies conducted in recent years have suggested that the success of the FMT is largely dependent on the microbial diversity and composition of the donor stool, which has led to the concept of the existence of FMT superdonors, which are considered individuals whose FMT is accompanied by a high efficiency. The review presents some of the results of the FMT with the involvement of superdonors, describes the possible mechanisms and factors affecting the success of the FMT. It is concluded that the high diversity of the gut microbiota, especially in the donor, seems to be the best predictor of the patient’s response to the FMT. It is assumed that the identification and subsequent characterization of superdonor intestinal microbiomes will improve our understanding of the microbial component of chronic diseases and will allow the use of the FMT in a more targeted manner in the future.


Keywords

трансплантація фекальної мікробіоти; кишковий дисбіоз; супердонори; огляд

трансплантация фекальной микробиоты; кишечный дисбиоз; супердоноры; обзор

fecal microbiota transplantation; intestinal dysbiosis; superdonors; review


For the full article you need to subscribe to the magazine.


Bibliography

  1. Human Microbiome Project Consortium. Structure, function and diversity of the healthy human microbiome. Nature. 2012. 486. 207-214. doi: 10.1038/nature11234.
  2. Goodrich J.K., Waters J.L., Poole A.C., Sutter J.L., Koren O., Blekhman R. et al. Human genetics shape the gut microbiome. Cell. 2014. 159. 789-799. doi: 10.1016/j.cell.2014.09.053.
  3. Hall A.B., Tolonen A.C., Xavier R.J. Human genetic variation and the gut microbiome in disease. Nat. Rev. Genet. 2017. 18. 690-699. doi: 10.1038/nrg.2017.63.
  4. Eckburg P.B., Bik E.M., Bernstein C.N., Purdom E., Dethlefsen L., Sargent M. et al. Diversity of the human intestinal microbial flora. Science. 2005. 308. 1635-1638. doi: 10.1126/science. 1110591.
  5. Lloyd-Price J., Abu-Ali G., Huttenhower C. The healthy human microbiome. Genome Med. 2016. 8. 51. doi: 10.1186/s13073-016-0307-y.
  6. Kootte R.S., Levin E., Salojärvi J., Smits L.P., Hartstra A.V., Udayappan S.D. et al. Improvement of insulin sensitivity after lean donor feces in metabolic syndrome is driven by baseline intestinal microbiota composition. Cell. Metab. 2017. 26. 611-619. e6. doi: 10.1016/j.cmet.2017.09.008.
  7. Lopez-Siles M., Martinez-Medina M., Abellà C., Busquets D., Sabat-Mir M., Duncan S.H. et al. Mucosa-associated Faecalibacterium prausnitzii phylotype richness is reduced in patients with inflammatory bowel disease. Appl. Environ. Microbiol. 2015. 81. 7582-7592. doi: 10.1128/AEM.02006-15.
  8. Vrieze A., Van Nood E., Holleman F., Salojärvi J., Kootte R.S., Bartelsman J.F. et al. Transfer of intestinal microbiota from lean donors increases insulin sensitivity in individuals with metabolic syndrome. Gastroenterology. 2012. 43. 913-916. e7. doi: 10.1053/j.gastro.2012.06.031.
  9. Wilson B.C., Vatanen T., Cutfield W.S., O’Sullivan J.M. The Super-Donor Phenomenon in Fecal Microbiota Transplantation. Front. Cell. Infect. Microbiol. 2019. 9. 2. doi: 10.3389/fcimb.2019.00002.
  10. Kelly C.R., Kahn S., Kashyap P., Laine L., Rubin D., Atreja A. et al. Update on fecal microbiota transplantation: indications, methodologies, mechanisms, and outlook. Gastroenterology. 2015. 149. 223-237. doi: 10.1053/j.gastro.2015.05.008.
  11. Khanna S. Microbiota replacement therapies: innovation in gastrointestinal care. Clin. Pharmacol. Ther. 2018. 103. 102-111. doi: 10.1002/cpt.923.
  12. Vermeire S., Joossens M., Verbeke K., Wang J., Machiels K., Sabino J. et al. Donor species richness determines faecal microbiota transplantation success in inflammatory bowel disease. J. Crohn’s Colitis. 2016. 10. 387-394. doi: 10.1093/ecco-jcc/jjv203.
  13. Cammarota G., Ianiro G., Tilg H., Rajilić-Stojanović M., Kump P., Satokari R. et al. European consensus conference on faecal microbiota transplantation in clinical practice. Gut. 2017. 66. 569-580. doi: 10.1136/gutjnl-2016-313017.
  14. Kump P., Wurm P., Gröchenig H.P., Wenzl H., Petritsch W., Halwachs B. et al. The taxonomic composition of the donor intestinal microbiota is a major factor influencing the efficacy of faecal microbiota transplantation in therapy refractory ulcerative colitis. Aliment. Pharmacol. Ther. 2018. 47. 67-77. doi: 10.1111/apt.14387.
  15. de Groot P.F., Frissen M.N., de Clercq N.C., Nieuwdorp M. Fecal microbiota transplantation in metabolic syndrome: history, present and future. Gut. Microbes. 2017. 8. 253-267. doi: 10.1080/19490976.2017.1293224.
  16. Cammarota G., Masucci L., Ianiro G., Bibbò S., Dinoi G., Costamagna G. et al. Randomised clinical trial: faecal microbiota transplantation by colonoscopy vs. vancomycin for the treatment of recurrent Clostridium difficile infection. Aliment. Pharmacol. Ther. 2015. 41. 835-843. doi: 10.1111/apt.13144.
  17. Kao D., Roach B., Silva M., Beck P., Rioux K., Kaplan G.G. et al. Effect of oral capsule- vs colonoscopy-delivered fecal microbiota transplantation on recurrent Clostridium difficile infection. JAMA. 2017. 318. 1985. doi: 10.1001/jama.2017.17077.
  18. Kassam Z., Lee C.H., Yuan Y., Hunt R.H. Fecal Microbiota transplantation for Clostridium difficile infection: systematic review and meta-analysis. Am. J. Gastroenterol. 2013. 108. 500-508. doi: 10.1038/ajg.2013.59.
  19. Lee C.H., Belanger J.E., Kassam Z., Smieja M., Higgins D., Broukhanski G. et al. The outcome and long-term follow-up of 94 patients with recurrent and refractory Clostridium difficile infection using single to multiple fecal microbiota transplantation via retention enema. Eur. J. Clin. Microbiol. Infect. Dis. 2014. 33. 1425-1428. doi: 10.1007/s10096-014-2088-9.
  20. Quraishi M.N., Widlak M., Bhala N., Moore D., Price M., Sharma N. et al. Systematic review with meta-analysis: the efficacy of faecal microbiota transplantation for the treatment of recurrent and refractory Clostridium difficile infection. Aliment. Pharmacol. Ther. 2017. 46. 479-493. doi: 10.1111/apt.14201.
  21. Kellingray L., Gall G.L., Defernez M., Beales I.L.P., Franslem-Elumogo N., Narbad A. Microbial taxonomic and metabolic alterations during faecal microbiota transplantation to treat Clostridium difficile infection. J. Infect. 2018. 77. 107-118. doi: 10.1016/j.jinf.2018.04.012.
  22. Osman M., Stoltzner Z., O’Brien K., Ling K., Koelsch E., Dubois N. et al. Donor efficacy in fecal microbiota transplantation for recurrent Clostridium difficile: evidence from a 1,999-patient cohort. Open Forum Infect. Dis. 2016. 3. 841. doi: 10.1093/ofid/ofw194.48.
  23. Aroniadis O.C., Brandt L.J., Oneto C., Feuerstadt P., Sherman A., Wolkoff A.W. et al. A double-blind, randomized, placebo-controlled trial of fecal microbiota transplantation capsules (FMTC) for the treatment of diarrhea-predominant irritable bowel syndrome (IBS-D). Gastroenterology. 2018. 154. 154-155. doi: 10.1016/S0016-5085(18)30932-6.
  24. Costello S.P., Soo W., Bryant R.V., Jairath V., Hart A.L., Andrews J.M. Systematic review with meta-analysis: faecal microbiota transplantation for the induction of remission for active ulcerative colitis. Aliment. Pharmacol. Ther. 2017. 46. 213-224. doi: 10.1111/apt.14173.
  25. Ding C., Fan W., Gu L., Tian H., Ge X., Gong J. et al. Outcomes and prognostic factors of fecal microbiota transplantation in patients with slow transit constipation: results from a prospective study with long-term follow-up. Gastroenterol. Rep. 2018. 6. 101-107. doi: 10.1093/gastro/gox036.
  26. Fuentes S., Rossen N.G., van der Spek M.J., Hartman J.H., Huuskonen L., Korpela K. et al. Microbial shifts and signatures of long-term remission in ulcerative colitis after faecal microbiota transplantation. ISME J. 2017. 11. 1877-1889. doi: 10.1038/ismej.2017.44.
  27. Goyal A., Yeh A., Bush B.R., Firek B.A., Siebold L.M., Rogers M.B. et al. Safety, clinical response, and microbiome findings following fecal microbiota transplant in children with inflammatory bowel disease. Inflamm. Bowel Dis. 2018. 24. 410-421. doi: 10.1093/ibd/izx035.
  28. Halkjær S.I., Christensen A.H., Lo B.Z.S., Browne P.D., Günther S., Hansen L.H. et al. Faecal microbiota transplantation alters gut microbiota in patients with irritable bowel syndrome: results from a randomised, double-blind placebo-controlled study. Gut. 2018. 67. 2107-2115. doi: 10.1136/gutjnl-2018-316434.
  29. Johnsen P.H., Hilpüsch F., Cavanagh J.P., Leikanger I.S., Kolstad C., Valle P.C. et al. Faecal microbiota transplantation versus placebo for moderate-to-severe irritable bowel syndrome: a double-blind, randomised, placebo-controlled, parallel-group, single-centre trial. Lancet Gastroenterol. Hepatol. 2018. 3. 17-24. doi: 10.1016/S2468-1253(17)30338-2.
  30. Moayyedi P., Surette M.G., Kim P.T., Libertucci J., Wolfe M., Onischi C. et al. Fecal microbiota transplantation induces remission in patients with active ulcerative colitis in a randomized controlled trial. Gastroenterology. 2015. 149. 102-109.e6. doi: 10.1053/j.gastro.2015.04.001.
  31. Conceição-Neto N., Deboutte W., Dierckx T., Machiels K., Wang J., Yinda K.C. et al. Low eukaryotic viral richness is associated with faecal microbiota transplantation success in patients with UC. Gut. 2018. 67. 1558-1559. doi: 10.1136/gutjnl-2017- 315281.
  32. Paramsothy S., Kamm M.A., Kaakoush N.O., Walsh A.J., van den Bogaerde J., Samuel D. et al. Multidonor intensive faecal microbiota transplantation for active ulcerative colitis: a randomised placebo-controlled trial. Lancet. 2017. 389. 1218-1228. doi: 10.1016/S0140-6736(17)30182-4.
  33. Paramsothy S., Paramsothy R., Rubin D.T., Kamm M.A., Kaakoush N.O., Mitchell H.M. et al. Faecal microbiota transplantation for inflammatory bowel disease: a systematic review and meta-analysis. J. Crohn's Colitis. 2017. 11. 1180-1199. doi: 10.1093/ecco-jcc/jjx063.
  34. Ponce-Alonso M., Garcia-Fernandez S., Aguilera, L., Rodriguez de santiago E., Foruny J.R., Roy G. et al. A new compatibility test for donor selection for faecal microbiota transplantation in ulcerative colitis. J. Crohn’s Colitis. 2017. 11. 480-481. doi: 10.1093/ecco-jcc/jjx002.903.
  35. Rossen N.G., Fuentes S., van der Spek M.J., Tijssen J.G., Hartman J.H., Duflou A. et al. Findings from a randomized controlled trial of fecal transplantation for patients with ulcerative colitis. Gastroenterology. 2015. 149. 110-118. e4. doi: 10.1053/j.gastro.2015.03.045.
  36. Kazerouni A., Wein L.M. Exploring the efficacy of pooled stools in fecal microbiota transplantation for microbiota-associated chronic diseases. PLoS ONE. 2017. 12. e0163956. doi: 10.1371/journal.pone.0163956.
  37. Mizuno S., Masaoka T., Naganuma M., Kishimoto T., Kitazawa M., Kurokawa S. et al. Bifidobacterium-rich fecal donor may be a positive predictor for successful fecal microbiota transplantation in patients with irritable bowel syndrome. Digestion. 2017. 96. 29-38. doi: 10.1159/000471919.
  38. DeFilipp Z., Peled J.U., Li S., Mahabamunuge J., Dagher Z., Slingerland A.E. et al. Third-party fecal microbiota transplantation following allo-HCT reconstitutes microbiome diversity. Blood Adv. 2018. 2. 745-753. doi: 10.1182/bloodadvances. 2018017731.
  39. Li S.S., Zhu A., Benes V., Costea P.I., Hercog R., Hildebrand F. et al. Durable coexistence of donor and recipient strains after fecal microbiota transplantation. Science. 2016. 352. 586-589. doi: 10.1126/science.aad8852.
  40. Koh A., De Vadder F., Kovatcheva-Datchary P., Bäckhed F. From dietary fiber to host physiology: short-chain fatty acids as key bacterial metabolites. Cell. 2016. 165. 1332-1345. doi: 10.1016/j.cell.2016.05.041.
  41. Smillie C.S., Sauk J., Gevers D., Friedman J., Sung J., Youngster I. et al. Strain tracking reveals the determinants of bacterial engraftment in the human gut following fecal microbiota transplantation. Cell. Host Microbe. 2018. 23. 229-240. e5. doi: 10.1016/j.chom.2018.01.003.
  42. Nishino K., Nishida A., Inoue R., Kawada Y., Ohno M., Sakai S. et al. Analysis of endoscopic brush samples identified mucosa-associated dysbiosis in inflammatory bowel disease. J. Gastroenterol. 2018. 53. 95-106. doi: 10.1007/s00535-017-1384-4.
  43. Kumar R., Yi N., Zhi D., Eipers P., Goldsmith K.T., Dixon P. et al. Identification of donor microbe species that colonize and persist long term in the recipient after fecal transplant for recurrent Clostridium difficile. npj Biofilms Microb. 2017. 3. 12. doi: 10.1038/s41522-017-0020-7.
  44. Singh R.K., Chang H.W., Yan D., Lee K.M., Ucmak D., Wong K. et al. Influence of diet on the gut microbiome and implications for human health. J. Transl. Med. 2017. 15. 73. doi: 10.1186/s12967-017-1175-y.
  45. David L.A., Maurice C.F., Carmody R.N., Gootenberg D.B., Button J.E., Wolfe B.E. et al. Diet rapidly and reproducibly alters the human gut microbiome. Nature. 2014. 505. 559-563. doi: 10.1038/nature12820.
  46. Thompson S., Guetterman H., Taylor A., Bogner A., Martin D., Farrell J.J. et al. Dietary predictors of fecal microbiota transplantation success. J. Acad. Nutr. Diet. 2016. 116. A76. doi: 10.1016/j.jand.2016.06.267.
  47. Holvoet T., Joossens M., Boelens J., Christiaens E., Heyerick L., Verhasselt B. et al. Fecal microbiota transplantation in irritable bowel syndrome with predominant abdominal bloating: results from a double blind, placebo-controlled clinical trial. Gastroenterology. 2018. 154. S-130. doi: 10.1016/S0016-5085(18)30860-6.
  48. Ott S.J., Waetzig G.H., Rehman A., Moltzau-Anderson J., Bharti R., Grasis J.A. et al. Efficacy of sterile fecal filtrate transfer for treating patients with Clostridium difficile infection. Gastroenterology. 2017. 152. 799-811. e7. doi: 10.1053/j.gastro.2016.11.010.

Similar articles

The role of probiotics in the formation of microflora in infants fed with formulas
Authors: Абатуров А.Е.
ГУ «Днепропетровская медицинская академия МЗ Украины», г. Днепр, Украина

"Child`s Health" Том 12, №7, 2017
Date: 2017.12.22
Categories: Pediatrics/Neonatology
Sections: Specialist manual
Clostridium difficile-associated colitis: literature review, case report
Authors: Степанов Ю.М.(1), Симонова Е.В.(1), Будзак И.Я.(2), Кононов И.Н.(2)
(1) — ГУ «Институт гастроэнтерологии НАМН Украины», г. Днепр, Украина
(2) — ГУ «Днепропетровская медицинская академия МЗ Украины», г. Днепр, Украина

"Gastroenterology" Том 54, №3, 2020
Date: 2020.09.22
Categories: Gastroenterology
Sections: Specialist manual
Микробиоценоз организма человека. Факторы, влияющие на его состояние, и коррекция
Authors: Мамчур В.И., д.м.н., профессор кафедры фармакологии и клинической фармакологии, ГУ «Днепропетровская медицинская академия МЗ Украины», г. Днепр, Украина
Харченко Ю.В., преподаватель кафедры фармакологии и клинической фармакологии, ГУ «Днепропетровская медицинская академия МЗ Украины», г. Днепр, Украина
Жилюк В.И., д.м.н., профессор, заведующий кафедрой фармакологии и клинической фармакологии, ГУ «Днепропетровская медицинская академия МЗ Украины», г. Днепр, Украина

"News of medicine and pharmacy" №7 (694), 2019
Date: 2019.06.27
Sections: Clinical researches
Functional intestinal lesions in adolescents and young adults:  pathogenesis features, diagnosis, treatment optimization  (literature review)
Authors: Дорофеев А.Э.(1), Чернышева О.Е.(2), Жигаль Ю.В.(2)
(1) Национальная медицинская академия последипломного образования им. П.Л. Шупика, г. Киев, Украина
(2) Донецкий национальный медицинский университет, г. Лиман, Украина

"Child`s Health" Том 15, №5, 2020
Date: 2020.09.20
Categories: Pediatrics/Neonatology
Sections: Specialist manual

Back to issue