Мікробіоциноз кишечника та його значення для організму людини

В процесі еволюції між організмом людини та мікробним світом склалися певні паритетні відносини, які дозволяють їм співіснувати, доповнюючи та допомагаючи один одному. Найбільш сприятливим місцем для такого співіснування став шлунково-кишковий тракт. Він є відкритою системою, за допомогою якої здійснюється контакт макроорганізму з зовнішнім середовищем та мікроорганізмами, які в ньому знаходяться. Частина бактерій має тісний контакт з клітинами слизової оболонки, прикріплюючись до епітеліоцитів завдяки спеціальним рецепторам шляхом адгезії і покриваючи її поверхню плівкою. Саме в кишечнику знаходять сприятливі умови понад 500 видів різних бактерій, загальна маса яких сягає 3,5 кг.

Найліпші умови для вегетації мікроорганізмів в тих відділах кишечника де рН коливається від 5 до 7. Закономірно збільшується кількість мікробів в напрямку від початкового відділу тонкої кишки до кінцевої частини товстої кишки. Якщо в проксимальному відділі тонкої кишки загальна кількість мікробів не перебільшує 103 -104 мт/г (мікробних тіл на 1 г вмісту), тоді як в здухвинному відділі вона збільшується до 106-108 мт/г, а в прямій кишці - сягає 5x1011 -1014 мт/г.

Цю мікроекологічну систему організму прийнято називати мікробіоцинозом кишечника. Незважаючи на деякі коливання в складі бактеріальної флори, вона має більш-менш стабільний характер, порушення якого нерідко виникає при різних патологічних процесах, що в свою чергу впливає на стан макроорганізму та прояви і протікання різних захворювань. Оптимальне співвідношення мікроорганізмів в кишечнику називається еубіозом, який в різних відділах кишечника суттєво відрізняється. Зокрема, в тонкій кишці" домінують молочнокислі палички, ентерококи, в меншій мірі – біфідумбактерії, бактероїди, в товстій кишці переважають анаероби: (біфідумбактерії та бактероїди) і відношення між анаеробною та аеробною флорою складає 99 до.

Найбільш стабільний склад мікрофлори спостерігається в дистальному відділі товстої кишки, вміст якого найбільш технічно доступний для мікробіологічного дослідження. Тому його оцінку прийнято давати на основі дослідження кількісного та якісного складу мікрофлори в фекаліях. Але слід зауважити, що він не дає істинної картини заселення кишечника бактеріями внаслідок того, що значна і найбільш важлива частина мікробів тісно зв'язана з клітинами кишечника, а також тому, що до 95-98% анаеробної мікрофлори не культивується на штучних поживних середовищах і її висівання затруднене в лабораторних умовах. Таким чином, одержаний склад мікрофлори товстої кишки при нормальному біоцинозі тільки частково відтворює мікробний пейзаж порожнини кінцевого відділу товстої кишки, який і враховується в клініці (додаток 1).

Основну частину мікробної популяції (95-98%) складають анаероби (біфідумбактерії, бактероїди, фузобактерії, анаеробні коки, вейлонели, клостридії та інші). В аеробному спектрі переважає кишкова паличка (Esherichia coli) та лактобактерії. Зустрічаються також стрептококи (в тому числі Str.faecium), стафілококи, клебсієли, цитро- та кампілобактерії, сарцини, дріжджеподібні гриби, протей.

Усю мікрофлору, яка зустрічається в товстій кишці з урахуванням кількісних аспектів та значимості розділяють на 4 групи: облігантну, факультативну, транзиторну та патогенну. Облігантна (головна) мікрофлора у здорової людини постійна і не схильна до змін. Вона в основному вистилає слизову оболонку будучи тісно зв'язаною з рецепторами епітелію кишечника. До її складу входять біфідумбактерії, бактероїди, лактобактерії, кишкова паличка, в тому числі гемолізуючі штами, ентерококи.

Факультативна флора не постійна, її видовий склад змінюється в залежності від резистентності макроорганізму, складу облігантної флори. Вона в основному знаходиться в порожнині кишечника і репрезентована здебільшого умовно-патогенними бактеріями: мікрококами, стрептококами, пептострептоко-ками, стафілококами (загальна кількість кокових форм сягає 0-104 мт/г, виключаючи гемолізуючі штами), цитро- та кампілобактеріями, протеєм, дріжжеподібними грибами, клостридіями, синьогнійною паличкою. До транзитної групи відносяться мікроорганізми, які не здатні до тривалого перебування та розмноження в кишечнику. Патогенні бактерії, тобто збудники інфекційних захворювань, можуть виявлятися і у здорової людини при бактеріоносійстві.

Становлення екосистеми в кишечнику на відміну від процесу мікробної колонізації шкіри та слизових оболонок носоглотки проходить більш повільно та поступово. Формування її завершується у більшості на другому році життя. Від особливостей формування ранньої фази мікробіоценозу залежить якість імунного захисту організму у дітей першого року життя, а також можливість інвазії патогенних мікроорганізмів, у першу чергу кишкової групи.

Зразу ж після народження стерильний кишечник немовляти починає швидко заселятися мікрофлорою матері, переважно біфідо- та лактобактеріями, ешерихіями та іншими ентерококами. В цей період у кишечнику значна кількість аеробних бактерій, здатних до оксидантного метаболізму (ентеробактерії, стрепто- та стафілококи) - до 1010 - 1011 мт/г (у дорослих - 106 - 109 мт/г). Серед ентеробактерій домінують E.coli, Klebsiella, Enterobacter, Citrobacter. Через кілька тижнів або місяців вони поступово заміщаються E.coli. Значна кількість ентеробактерій (Str.faecalis, Str.faecium) - до 1010 мт/г, а також стафілококів (Staph.epidermidis, Staph.aureus) - до рівня 105 - 1010 мт/г.

Велика кількість аеробної флори в перші місяці життя дитини приводить до перевитрат кисню та зниження окисно-водневої потенції у кишечнику. Це в свою чергу призводить до розмноження анаеробних бактерій та витіснення ними аеробної флори. Такі загальні напрямки зміни бактерій флори кишечнику, але можливі різні варіанти симбіозу, що в значній мірі залежить від різних факторів. До них зокрема належать: особливості пологів, характер харчування дитини та інші. У дітей, народжених з використанням кесарева розтину, завжди затримується формування лактобацилярної флори. У дітей, що знаходяться на штучному харчуванні, значно сповільнюється колонізація кишечнику біфідобактеріями. При грудному харчуванні менше виділяється клебсіел та ентеробактерій, але більш стабільне заселення E.coli, а ентеробактеріальні штами відрізняються низькою вірулентністю. Лактоза материнського молока і низький рівень жирних кислот в ньому забезпечує ріст біфідобактерій та продукцію молочної кислоти. Неадекватне харчування, зокрема коров'ячим молоком, може значно змінити мікробний пейзаж, стимулювати ексудацію мукозних мембран кишечнику, знижує резистентність організму до інфекції за рахунок зменшення кількості імуноглобулінів A (IgA), які є в грудному молоці.

Життєдіяльність великої кількості різноманітних мікроорганізмів, які живуть у тісному контакті, можлива завдяки взаємодії їх як з макроорганізмом так і між собою. Мікрофлора кишечнику будучи симбіотиком необхідна для життєдіяльності організму людини. Вона виконує ряд спеціалізованих функцій, завдяки яким можлива ціла низка конкретних біохімічних реакцій та фізіологічних функцій макроорганізму в природних умовах його проживання і, таким чином, фактично є його інтегральною частиною, своєрідним екстракорпоральним органом.

Одна з найважливіших функцій нормального мікробіоцинозу - забезпечення в кооперації з організмом колонізаційної резистентності, тобто сукупності механізмів, що придають стабільність нормальній мікрофлорі, яка попереджує заселення організму сторонніми мікробами.

В основі антагонізму нормальної мікрофлори кишечника (біфідобактерії, кишкова та ацидофільна палички, ентерококи та інш.) лежать механізми специфічної адгезії бактерій на відповідних рецепторах епітеліоцитів за допомогою лектинів. Останні є широко розповсюдженими сполуками білкової або пі і ко протеїнової природи, які мають специфічну і зворотну вуглеводозв'язуючу активність. За допомогою їх бактерії можуть адгезуватися і на рецепторах інших мікроорганізмів (посередня адгезія). Таким чином утворюється міцна захисна плівка. Слід також пам'ятати, що специфічність рецепторів для адгезії детермінується генетично у кожного індивідуума, про що свідчить майже повна ідентичність анаеробної і аеробної мікрофлори у однояйцевих, але не у різнояйцевих близнюків. Вважають, що нормальне заселення відбувається у немовляти від матері. Тому рекомендується раннє прикладання немовляти до грудей матері, бо материнська мікрофлора найбільш підходить до рецепторних полів епітелію кишки. В порожнині кишки несприятливе середовище для патогенних мікробів створюються також за рахунок метаболітів біфідумбактерій, бактероїдів та інших симбіотиків (оцтова, молочна, янтарна та інші кислоти), які знижують рН і забезпечують закислення вмісту кишечнику. До того ж лактобактерії у процесі бродіння молочної кислоти утворюють антимікробні речовини - лактолін, лактоцидін, ацидофілін. Таким чином гальмується ріст та розмноження умовнопатогенних та патогенних мікроорганізмів. Значення симбіотиків кишечнику в попередженні інфекційних захворювань неодноразово доведено в експерименті над безмікробними тваринами. Так, сальмонельоз у них виникає від попадання в організм 10-100 сальмонел, у той час як при нормальному мікробіоцинозі кишечнику для виникнення захворювання погрібна інфікуюча доза сальмонел більша в кілька десятків і навіть мільйонів разів.

Мікрофлора кишечнику активна учасниця формування імунобіологічних реакцій організму. Бактеріальні модуліни біфідо- і лактобактерій стимулюють лімфоїдний апарат, синтез імуноглобулінів, інтерферонів, цитокінів, збільшують кількість пропердіну та комплементу, підвищують активність лізоциму та сприяють зменшенню проникливості судинних, тканинних бар'єрів для токсичних продуктів патогенних та умовно-патогенних мікроорганізмів, перешкоджають транслокації бактерій у внутрішні органи та кров. Крім того вони стимулюють дозрівання макрофагально-гістоцитарної системи. У крові тварин, які вирощені в стерильних умовах, спостерігаються низькі титри нормальних антитіл, занижена кількість Ћ-глобулінів, а кількість клітин продуцентів IgA зменшена в 10 разів. Внаслідок різкого падіння місцевого імунітету такі тварини швидко захворюють при контакті з патогенними мікроорганізмами.

Симбіотична мікрофлора має суттєвий вплив на структуру кишечника та його всмоктувальну функцію. У тварин, вирощених у стерильних умовах, тонка кишка значно коротша, а слизова оболонка - тонкіша, менше забезпечується кров'ю. Знижена також тканинна гідратація кишечника, недорозвинута ретикулоендотеліальна система, зменшена кількість сполучної тканини. Відсутня також інфільтрація власної мембрани кишкової стінки лімфоїдними клітинами.

Значний вклад симбіотичної флори в дигестивну, синтетичну та детоксикуючу функцію кишечника. Розщеплення непереварених у тонкій кишці речовин здійснюється в товстій кишці ферментами бактерій. У першу чергу це відноситься до полісахаридів, тобто харчових волокон або баластних речовин для розщеплення яких у системі травлення людини відсутні ферменти. У результаті мікробного гідролізу полісахаридів та тих олігосахаридів, які не встигли розщепитися в тонкій кишці, макроорганізм одержує додаткову енергію, моносахариди, а також амінокислоти. В процесі метаболізму цих речовин одержуються такі продукти як оптова, пропіонова та масляні кислоти. Останні знижують рН в товстій кишці, покращують у ній транзит вмісту, зв'язуючись з холестерином, три гліцеридами, зменшують їх концентрацію в крові.

Попадаючи в товсту кишку амінокислоти, залишки харчових білків або білки травних соків, у тому числі і ферменти (ентерокіназа, пепсин і т. п.) під дією бактеріальних ензимів утворюють різноманітні аміни (гістамін, метіламін, серотонін), феноли (індол, скатол, n-крезол), різні ароматичні з'єднання, а також такі кислоти як валеріанова, гексанова і ряд ізокислот. Ці речовини поряд з аміаком, який з'являється в результаті гідролізу сечовини в кишечнику, попадаючи в кров діють токсично на центральну нервову систему, печінку та нирки. Вважають, що гіперпродукція гістаміну бактеріальною флорою може бути одною із причин виразкового враження шлунка, а також псевдоалергічних реакцій.

Екзо- та ендогенні ліпіди в товстій кишці також зазнають дії кишкової мікрофлори. При їх метаболізмі утворюються гідрооксікислоти, які посилюють секрецію води в порожнину товстої кишки, що покращує її евакуаторну функцію, а також може викликати діарею.

Мікрофлора кишечнику відіграє важливу роль у метаболізмі холестерину та жовчних кислот, їх розчинні з'єднання під дією біфідо- та лантобактерій переводяться в нерозчинні сполуки, випадають в осад і виводяться з калом, таким чином знижується рівень холестерину і жовчних кислот у крові, печінці та жовчовивідних шляхах, що має значення в профілактиці атеросклерозу та холелітіазу. Зв'язування жовчних кислот зменшує ризик виникнення пухлин товстої кишки.

У дистальній частині кишечнику мікрофлора здійснює трансформацію білірубіну у стеркобілін та уробілін. Ллє в патологічних умовах, коли мікробна флора з товстої кишки заселяє юнку кишку, така трансформація білірубіну порушує всмоктування харчових речових і викликає діарею.

Участь мікрофлори кишечнику в обміні речовин не обмежується утилізацією в товстій кишці харчових сполук та інактивацією біологічно активних речовин різного походження. Вона також виконує важливу для макроорганізму синтетичну роль, виробляючи вітаміни К,В1,В2,В6,В12,РР, фолієву, нікотинову та пантотенову кислоти. Симбіотична флора також сприяє всмоктуванню вітаміну Д, кальцію та заліза, що мас важливе значення в лікуванні і профілактиці рахіту, анемій та інших захворювань, які пов'язані з дефіцитом цих речовин в організмі.

До важливих функцій мікрофлори слід віднести її детоксикуючу дію як у відношенні речовин, які попадають в організм із оточуючого середовища з їжею, повітрям, через шкіру, гак і тих сполук, які утворюються в організмі хазяїна. Процес детоксикації йде у кількох напрямках: біотрансформації з утворенням нетоксичних кінцевих продуктів, вироблення мікробних метаболітів, які швидко підлягають деструкції у печінці, або зміни у токсичних речовин їх полярності, що змінює швидкість їх екскреції в навколишнє середовище або транслокацію в кров'яне русло. Як природній сорбент нормальна мікрофлора здатна також акумулювати значну кількість токсичних продуктів, включаючи метали, феноли, отрути рослинного, тваринного або мікробного походження, інші ксекнобіотики. Усі процеси детоксикації ідуть переважно в умовах анаеробіозу за рахунок гідролітичних та відновних реакцій. Причому кожну вказану функцію виконує відповідна одна або кілька груп бактерій.

Таким чином, перераховані вище далеко не всі функції свідчать, що мікробіоциноз кишечнику відіграє важливу роль у забезпеченні життєдіяльності організму людини і має велике практичне значення в профілактиці різноманітних захворювань. Виникнення дисбалансу в ньому викликає або сприяє виникненню різних патологічних станів, які приведені в табл.1.

1. Діареї, закрепи, синдром мальабсорбції;
2. Гастрити, дуоденіти, виразкова хвороба;
3. Артеріальна гіпо - та гіпертензія;
4. Гостра мезентеріальна ішемія;
5. Гіпо- та гіперхолестеринемія;
6. Коагулопатії;
7. Ревматоїдні артрити, спондилоартрити, інші ураження суглобів та сполучної тканини;
8. Злоякісні новоутворення шлунка, товстої кишки, грудей;
9. Зниження ефективності гормональних, протизаплідних засобів;
10. Порушення менструального циклу;
11. Карієс зубів;
12. Сечокам'яна хвороба;
13. Бронхіальна астма, агонічні дерматити, інші алергічні прояви;
14. Портальна системна енцефалопатія, дифузні ураження печінки;
15. Ендо- та суперінфекції різної локалізації;
16. Синдром "трансплантат проти хазяїна";
17. Неонатальна анемія, кахексія, подагра, інші хвороби водно-сольового обміну.

Назад к содержанию