Страница 2 из 15
Микробная колонизация желудочно-кишечного трактата (ЖКТ) немедленно начинается постпрандиально с простых микробных сообществ и формируется под влиянием окружения (Palmer C., 2007). Во время родов кишечный тракт младенца первоначально заселяется флорой родовых путей матери, представляя форму семейного наследования. Напротив, во время кесарева сечения младенец первоначально заселяется микробами кожи матери и микробами родильной палаты больницы (Koenig J. E., 2011; Park H. K., 2005; Dominguez-Bello M. G., 2010).
После рождения состав преобладающей микробиоматерии в значительной степени определяется диетой младенца. Например, кишечная микробиоматерия вскармливаемых грудью детей, как правило, представлена Bifidobacteriа (Harmsen H. J., 2000). Грудное молоко матери содержит множество олигосахаридов, которые используются в качестве пробиотиков бифидобактериями (Zivkovic A. M., 2011). В отличие от вскармливаемых грудью детей, младенцы находящиеся на искусственном вскармливании колонизированы более широким диапазоном флоры, где бифидобактерии находятся в меньшинстве (Hascoet J. M., 2011).
Введение прикорма и докорма с последующим отнятием от груди вызывает выраженные изменения в составе микробиоматерии. На 1–2 году жизни устанавливается плотная и разнообразная микробиоматерия, напоминающая по составу флору взрослого человека (Palmer C., 2007; Koenig J. E., 2011). С годами микробиоматерия становится более сложной и устойчивой в отсутствие внешних критических влияний, таких как инфекция или антибиотики (Blaser M. J., 2009).
Оставаясь функционально постоянной, микрофлора выполняет основные биохимические реакции, такие как метаболизм потенциально вредоносных веществ (желчные кислоты, билирубин, гетероциклические амины), брожение полисахаридов в жирные кислоты короткой цепи (SCFAs; преобладающе ацетат, пропионат и бутират) (Hooper L. V., 2002; Turnbaugh P. J., 2009).
В настоящее время учеными признается факт совместного эволюционирования микро- и макроорганизмов (Angela M. Zivkovic, 2009). Рождаясь иммунологически неразвитой, и сталкиваясь с притоком чужеродных антигенов, наша иммунная система быстро приспосабливается и развивается (Renz H., 2011). Микробиота кишечника эволюционировала в течение миллионов лет вместе с макроорганизмом хозяина (Rawls J. F., 2012).
Развитие иммунной системы человека обеспечивается богатым опытом взаимодействия с симбионтной флорой в филогенезе и непосредственным влиянием микробиоты в процессе онтогенеза (Iebba V., 2012).
Многие микробные гены комплементарно закодированы в человеческом геноме, обеспечивая нас многими способностями, которые мы не могли развить самостоятельно, воздействуя на нашу физиологию одинаково в здоровом и больном состоянии (Trevor D., 2012). Поэтому микробиоматерию можно считать дополнительным «органом», который функционирует как суперорганизм и сосуществует с нами в гармонии в состоянии здоровья (Eberl G., 2010).
Классификация микрофлоры. Нормальная микрофлора человека может быть резидентной и транзиторной (Кучумова С. Ю., 2011; Мечетина, Т. А., 2011; Ардатская М. Д., 2009; Белоусова Е. А., 2009). Резидентная (облигатная) микрофлора представлена постоянно присутствующими в организме микробами: к ним относятся, например, бифидо и лактобактерии кишечника, которые составляют основу биоценоза в количественном выражении. Факультативная (сапрофитная) флора не превышает 5 % от общей численности микроорганизмов. Транзиторная (непостоянная) микрофлора не способна к длительному существованию в организме и попадает на кожу или слизистые оболочки из окружающей среды – стафилококки, стрептококки и дрожжеподобные бактерии (в норме не превышает 0,01 %).
В зависимости от особенностей метаболизма выделяют протеолитическую и сахаролитическую микрофлору (Воробьев А. А., 1999). Протеолитические микроорганизмы (кишечная палочка, бактероиды, протей, клостридии) расщепляют белки до азотистых соединений, а сахаролитические (бифидо и лактобактерии, энтерококки) метаболизируют углеводы.
По отношению к молекулярному кислороду бактерии можно разделить на 3 основные группы (Кучумова С. Ю., 2011):
– облигатные аэробы, растущие только при наличии кислорода (большинство прокариотических организмов);
– облигатные анаэробы, кислород для которых токсичен (бактероиды, клостридии ботулизма, столбняка, газовой гангрены);
– факультативные анаэробы, растущие как при наличии, так и при отсутствии кислорода (кишечная палочка, стрепто-, стафилококки).
Микрофлора тонкой кишки. У большей части здоровых людей тощая кишка имеет низкую плотность заселения, увеличивающуюся по направлению к толстой (Маев И. В., 2007; Логинов А. С., 2000).
Верхние отделы тонкой кишки (двенадцатиперстная) относительно свободны от бактерий, что связано с неблагоприятным действием щелочного рН и пищеварительных ферментов. Тем не менее, в верхних отделах тонкой кишки можно обнаружить лактобациллы и бифидумбактерии (Saad R., 2003).
В содержимом тощей кишки здоровых людей может находиться до 105 / мл микробных клеток (Ардатская М. Д., 2011; Кучерявый Ю. А., 2010). Состав их становится более разнообразным, появляются стрептококки, стафилококки, а также другие грамположительные аэробные бактерии и грибы.
Терминальный отдел подвздошной кишки представляет собой пограничную зону между нормальной толстокишечной флорой и микроорганизмами, обитающими в более проксимальных отделах тонкой кишки (Ардатская М. Д., 2011). По мере приближения к илеоцекальному клапану количество микробов в подвздошной кишке увеличивается до 107 / мл, в первую очередь за счет энтерококков, кишечной палочки, бактероидов и анаэробных бактерий (Бондаренко В. М., 2007; Маев И. В., 2007).
Физиологическое значение микрофлоры. Значимость и эффекты кишечной микрофлоры наглядно продемонстрированы на экспериментальных моделях, хотя полная экстраполяция на физиологию человека невозможна (Кучерявый Ю. А., 2014), отчасти потому, что микробиоценоз кишечника каждого человека сопоставим с уникальностью дактилоскопии (Pimentel M., 2000).
У грызунов, выращенных в стерильных условиях, в отличие от грызунов с естественной кишечной флорой происходит задержка не только желудочной секреции, но и кишечного транзита, осуществляется пролонгация межпищеварительного миграционного моторного комплекса (ММК) (Caenepeel P., 1989; Husebye E., 1994, Iwai H., 1973). Внедрение таким образцам мышей нормофлоры полностью нормализовало моторику кишечника (Husebye E., 2001). Добавление любого, даже моноштамма Lactobacillus acidophilus или Bifidumbacterium bifidum приводило к нормализации транзита по тонкой кишке и значительному увеличению частоты ММК (Hooper L. V., 2001). L. V. Hooper и J. Gordon развили эту идею, представив модель, на которой продемонстрировали редукцию генной экспрессии тонкокишечных нейронов и нейронов гладкой мускулатуры кишечника у мышей, выращенных в стерильных условиях. Последующее назначение Bacteroides полностью восстанавливало генную экспрессию нейронов (Hooper L. V., 2001).
Физиологические эффекты, оказываемые микробиотой многочисленны (Gabrielli M., 2013; Ардатская М. Д., 2011; Renz H., 2011):
– трофические и энергетические функции – тепловое обеспечение организма;
– энергообеспечение эпителия;
– регулирование перистальтики кишечника;
– участие в регуляции дифференцировки и регенерации тканей, в первую очередь эпителиальных;
– поддержание ионного гомеостаза организма;
– регуляция газового состава полостей;
– детоксикация и выведение эндо- и экзогенных ядовитых соединений, разрушение мутагенов, активация лекарственных соединений;
– образование сигнальных молекул, в том числе нейротрансмиттеров;
– стимуляция иммунной системы;
– стимуляция местного иммунитета, образование иммуноглобулинов;
– обеспечение цитопротекции;
– повышение резистентности эпителиальных клеток к мутагенам (канцерогенам);
– ингибирование роста патогенов;