МИКРОБИОМ-АССОЦИИРОВАННАЯ МЕТАБОЛОМИКА В КЛИНИЧЕСКОЙ ЛАБОРАТОРНОЙ ДИАГНОСТИКЕ ТОНЗИЛЛИТА

Аннотация

Исследованы особенности функциональной активности микробиоценоза ротоглотки при тонзиллите методом микробиом-ассоциированной метаболомики. Построена модель предиктивной диагностики «Тонзиллит», проведена её валидация и после объединения обучающей и валидационной выборок построена модель «Тонзиллит 1.0». Установлено, что в дискриминантном уравнении модели «Тонзиллит» включены концентрации анаэробных микроорганизмов – пропионовая и масляная кислота, а в модели «Тонзиллит 1.0» включена еще и концентрация валериановой кислоты. Моделью «Тонзиллит», построенной на результатах биохимического анализа микрофлоры ротоглотки 40 пациентов, описывается уникальное соотношение концентраций пропионовой и масляной кислот в слюне (метаболический отпечаток тонзиллита), выраженный в виде диагностических коэффициентов (линейных уравнений), позволяющих с 95% прогностической точностью диагностировать тонзиллит. Прогностическая точность по валидационной выборке (30 человек) составляет 100%. Прогностическая точность модели «Тонзиллит 1.0» (70 человек) составляет 97,1%. Увеличение прогностической точности модели предиктивной диагностики тонзиллита происходит за счёт увеличения чувствительности с 90% в модели «Тонзиллит» до 95% в модели «Тонзиллит 1.0».
Увеличение численности групп способствует увеличению прогностической точности модели предиктивной диагностики тонзиллита, повышает статистическую значимость различий между группами «Тонзиллит» и группой сравнения. Модель предиктивной диагностики «Тонзиллит 1.0», может быть использована в клинической лабораторной диагностике тонзиллита по метаболическим биомаркёрам в слюне методом микробиом-ассоциированной метаболомики.

Annotation

The features of the functional activity of oropharyngeal microbiocenosis in tonsillitis were studied by the method of microbiome-associated metabolomic. A model of predictive diagnostics «Tonsillitis» was built, it was validated, and after combining the training and validation samples, the model «Tonsillitis 1.0» was built. It has been established that the concentrations of anaerobic microorganisms — propionic and butyric acid are included in the discriminant equation of the Tonsillitis model, and the concentration of valeric acid is also included in the Tonsillitis 1.0 model. The Tonsillitis model was built by the results of biochemical analysis of the oropharyngeal microflora of 40 patients, describes the unique ratio of the concentrations of propionic and butyric acids in saliva (the metabolic imprint of tonsillitis), expressed as diagnostic coefficients (linear equations), which allow diagnosing tonsillitis with 95% predictive accuracy. The predictive accuracy for the validation sample (30 people) is 100%. The predictive accuracy of the Tonsillitis 1.0 model (70 people) is 97.1%. An increase in the predictive accuracy of the model for predictive diagnosis of tonsillitis occurs due to an increase in sensitivity from 90% in the Tonsillitis model to 95% in the Tonsillitis 1.0 model.
An increase in the number of groups contributes to an increase in the predictive accuracy of the model for predictive diagnosis of tonsillitis, increases the statistical significance of differences between the Tonsillitis groups and the comparison group. The model of predictive diagnosis «Tonsillitis 1.0» can be used in clinical laboratory diagnosis of tonsillitis by metabolic biomarkers in saliva using microbiome-associated metabolomic.

Об авторах

Список литературы

1. Mironov A.A., Mironov A.Yu., Pashkov E.P., Voznesensky N.L., Istratov V.G. Microflora in the paratonsillar abscesses. Vestnik otorinolaringologii. 1989; 1:49-52. PMID: 2711558. (in Russian)
2. Mironov A.Yu., Savitskaya K.I., Vorob`yov A.A., Nesterova M.V. Microflora in diseases of the ENT organs and the nervous system in patients in the region of the Moscow Region. Vestnik otorinolaringologii. 2001; 4:31-5. (in Russian)
3. Bakulin N.I., Baturo A.P., Blinkova L.P., Burova S.A., Voropaeva S.D., Gavristova I.A. et al. Clinical laboratory analytics in 5th volumes. Vol. 4. Moscow: Agat-Med; 2003. ISBN 5-94419-008-6. (in Russian)
4. Mironov A.Yu., Zur N.V. Molecular markers of pathogens. Moscow: Tirazh; 2013. ISBN 978-5-905463-13-6. (in Russian)
5. Zatevalov A.M., Sel’kova Ye.P., Alyoshkin A.V., Afanas’yev S.S., Voropayeva Ye.A. Differential clinical and laboratory diagnosis of acute respiratory diseases by mathematical modeling methods according to the state of oropharyngeal microbiocenosis. Zhurnal MediAl’. 2016; 1(18): 36. (in Russian)
6. Zatevalov A.M., Radugina N.V., Zhilenkova O.G., Mironov A.Yu., Mekhtiyev E.R.O. The use of gas chromatography-mass spectrometry and mathematical modeling for the diagnosis of candidal colpitis. Problemy meditsinskoy mikologii. 2019; 21(2): 69. (in Russian)
7. Trukhacheva N.V., ed. Mathematical statistics in biomedical research using the Statistica package. Moscow: GEOTAR-media; 2013. (in Russian)
8. Borovikov V.P., Borovikov I.P. Statistica. Statisticheskii analiz i obrabotka dannykh v srede Windows (Statistica. Statistical Analysis and Data Processing in the Windows Environment), Moscow: Filin; 1998. (in Russian)
9. Mekhtiev E.R.O., Zatevalov A.M., Radugina N.V., Zhilenkova O.G., Sadekov T.SH. The study of vaginal microbiocenosis in vaginosis and cervicitis using the GC-MS method. Izvestiya GGTU. Meditsina, farmatsiya. 2022; 1: 49-50. (in Russian)
10. Zatevalov A.M., Sel’kova Ye.P., Afanas’yev S.S., Alyoshkin A.V., Mironov A.Yu., Gusarova M.P., Gudova N.V. Assessment of the degree of microbiological disorders of the microflora of the oropharynx and intestines using mathematical modeling methods. Klinicheskaya Laboratornaya Diagnostika. 2016; 61(2): 117-21. (in Russian)
11. Zaytsev V.M., Liflyandsky V.G., Marinkin V.I. Applied medical statistics: textbook. Moscow: Foliant; 2006. (in Russian)
12. Istratov V.G., Mironov A.Yu., Rudneva V.G., Gorshenina I.Yu., Vorobyev A.A. Study of pathogenetic mechanisms of intoxication in patients with anaerobic nonclostridial infection. Vestnik Rossiyskoy akademii meditsinskikh nauk. 1996; 2: 41-3. (in Russian)
13. Mironov A.Yu. Non-clostridial anaerobic infection of the oral cavity and ENT organs. Vestnik otorinolaringologii. 1990; 52(6): 42-6. (in Russian)
14. Mironov A.Yu. Gas chromatography and mass spectrometry in the diagnosis of anaerobes. Almanakh klinicheskoy meditsiny. 2012; 26:45-51. (in Russian)

Ключевые слова