Микрофлора кишечника и ее роль в обеспечении состояния здоровья организма хозяина

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Микрофлора кишечника и ее роль в обеспечении состояния здоровья организма хозяина

Введение

Макроорганизм и его нормальная микрофлора являются единой экологической системой, которая начинает формироваться с момента рождения. Находясь в состоянии динамического равновесия, она служит естественным защитным механизмом от патогенетических воздействий различных факторов (143). Являясь открытым биоценозом, микрофлора желудочно-кишечного тракта состоит из множества микробиоценозов, занимающих тот или иной биотоп в организме человека или животного. Биотопы пищеварительного тракта располагаются в вертикальном (проксимодистальном) и горизонтальном направлениях. Помимо просвета кишечника, микрофлора в горизонтальном направлении может локализоваться в трех слоях слизистой оболочки: в слое гликопротеинов слизи, гликокаликсе, состоящем из гликопротеинов и гликолипидов, над мембранами эпителиальных клеток.

Нормальную микрофлору здоровых людей и животных принято подразделять на индигеннную или резидентную, характерную для данного вида, и транзиторную. В пищеварительном тракте человека и животных обнаружено около 500 видов микроорганизмов. Более 97% общего количества бактерий кишечника составляет бесспоровые анаэробы - Bifidobacterium, Bacteroides, Lactobacillus, Eubacterium spp., содержание которых достигает 10^11-12 КОЕ на 1 грамм фекалий (84,96,124,138,192,201). Число аэробных микроорганизмов (Escherichia coli, Enterococcus spp., Staphylococcus spp. и др.) в сотни раз ниже. Симбиотическое взаимодействие микроорганизмов указанных видов характеризует нормальную микрофлору пищеварительного тракта.

1. Колонизационная способность нормальной микрофлоры

Многочисленными исследователями установлено, что симбиотическая микрофлора кишечника участвует в рециркуляции жирных кислот, холестерина, ряда макро- и микроэлементов (кобальт, цинк), всасывании солей кальция и железа, регулирует моторную активность толстой кишки, поддерживает водный, газовый, ионный гомеостаз организма, связывает и разрушает токсические субстанции, инактивирует избыток пищеварительных ферментов (19,42,43). Известно подавление микробами нормального биоценоза передачи неблагоприятной генетической информации, которую несут патогенные бактерии, и, в частности, разрушение факторов множественной лекарственной устойчивости и аллергенов (92,189).

Одной из важнейших функций нормальной микрофлоры относящейся к своеобразному экстракорпоральному органу, является ее участие в кооперации с организмом хозяина в процессе обеспечения колонизационной резистентности (КР). Понятие КР подразумевает совокупность механизмов, придающих стабильность нормальной микрофлоре и обеспечивающих предотвращение заселения организма хозяина патогенными и условно-патогенными микроорганизмами. Основными составными частями интегративного понятия КР является экстракорпоральные (взаимоотношения “микроб-микроб”) и корпоральные (взаимоотношения “микроб-макроорганизм-микроб”) механизмы, включающие в себя специфические иммунные и неспецифические гуморальные и клеточные механизмы, имеющие местные и общие проявления (130,133,181,184).

1.1 Адгезивная активность

В комплексе механизмов колонизационной резистентности важную роль играют цитоадгезия микроорганизмов к определенным рецепторам на слизистой оболочке кишечника, конкуренция за эти рецепторы и блокада адгезии патогенных и условно-патогенных микробов к поверхности слизистой оболочки с участием факторов как иммуноглобулиновой природы, так и неспецифических факторов защиты, в том числе предварительное связывание с рецепторами представителей резидентной микрофлоры (46,48,99,137).

Установлено что, некоторые виды микроорганизмов, прикрепляющиеся к участкам поверхности желудочно-кишечного тракта, где подвижность содержимого просвета и слизи более интенсивная, нуждаются в специальных структурах, с помощью которых они связываются с компонентами гликокаликса и мембранами эпителиальных клеток. Эти структуры названы адгезинами. Для таких бактерий прикрепление - необходимое условие для размножения и увеличения численности популяции. Микроорганизмам в толстом отделе кишечника, где содержимое просвета движется медленно, и они успевают размножаться не прикрепляясь к гликокаликсу эпителия или мембранам, достаточно фиксироваться в муцинозном слое и колонизировать его (55,152).

Рядом исследователей показано, что адгезивность выступает в качестве одного из факторов, определяющих поведение микроорганизмов в ценозах: с помощью адгезинов осуществляется фиксация микроорганизма на поверхностях обитания (11,55,73,178). Различные бактериальные адгезины отличаются по степени аффенитета к специфическим рецепторам. Кроме того, один и тот же микроб в различных ситуациях способен экспрессировать адгезины различной специфичности. Считают, что именно это свойство микроорганизмов отражает их способность использовать различные экологические ниши. Особое внимание при этом привлекают микроскладки М-клеток (эпителиальных клеток пейеровых бляшек), так как на них обнаружены рецепторы к факторам адгезии некоторых микроорганизмов кишечной группы (4,178,187,194).

Ряд авторов (4,182) в свете современных данных об адгезинах кишечной палочки считает, что эти микроорганизмы не просто существуют в кишечном содержимом, а формируют так называемые “пристеночные монослои”, составленные из особей, прилипающих к эксфолиативному эпителию пищевого тракта макроорганизма. Основное место колонизации индигенных кишечных палочек - толстый кишечник. Как представитель факультативных анаэробных бактерий E.coli оптимально адаптирована здесь к среде. Непатогенные штаммы E.coli могут распознавать неспецифические структуры в слизистом слое эпителия кишечника. Посредством физиологичной адгезии, вероятно опосредованной фимбриями общего - первого типа, клетки E.coli способны перманентно занимать места в стенке толстого кишечника (резидентные штаммы).

По данным литературы, существует три типа методических подходов для изучения in vitro адгезии микробных клеток к клеткам поверхности макроорганизма (47). Первый метод предполагает регистрацию факта взаимодействия клеток с помощью светового микроскопа. Второй метод включает приемы культивирования для учета жизнеспособных микроорганизмов, прикрепившихся к клеткам и тканям. Третий метод предусматривает введение изотопной метки (³Н или ¹⁸С) и дальнейший учет связавшихся микробных клеток по этой метке.

1.2 Антагонистическая активность

Одной из важных сторон защитной функции бактерий нормальной микрофлоры является антагонистическая активность в отношении патогенных и условно-патогенных микроорганизмов. Благодаря биохимической активности микроэкологической системы пищеварительного тракта и образованию микрофлорной субстанции с выраженной антагонистической активностью, попадающие извне патогенные микроорганизмы быстро элиминируются из кишечника. Это предотвращает колонизацию ими разных отделов желудочно-кишечного тракта и развитие инфекционного процесса (37, 83,111).

Установлено, что бактериальный антагонизм может осуществляться благодаря клеточному контакту, в результате которого бактериостатические агенты передаются от ингибиторных штаммов штамму-мишени (202). В некоторых случаях колонизационная резистентность реализуется за счет сочетания антагонистического действия определенных представителей нормальной микрофлоры и (или) их метаболитов и появления специфических антител (87,205). Многие исследователи (60,204) доказали роль лактобацилл в поддержании микробного баланса, благодаря продукции молочной кислоты и специфической адгезии к эпителию толстой кишки. Показана их антагонистическая активность в отношении патогенных бактерий, в частности, Salmonella typhimurium (9,70,80). Бифидобактерии, продуцируя уксусную и молочную кислоты препятствуют размножению гнилостной и патогенной микрофлоры, нормализуют перистальтику, а также способствуют всасыванию кальция, железа, витамина D и участвуют в процессах витаминообразования (31,115,127,199).

Ряд авторов отметили, что кишечные палочки влияют на развитие и статус местной иммунной системы, связанной со слизистой оболочкой и обеспечивают защиту хозяина от инфекций, обусловленных энтеропатогенными микроорганизмами. Кишечная палочка принимает участие в расщеплении белков и углеводов, метаболических превращениях холестерина, желчных кислот, жирных кислот (5,14,185,195).

Показано, что кишечные палочки также обладают канцеролитическими свойствами. Так, А.О.Карапетян (1987) выделила из кишечника здоровых лиц штаммы кишечной палочки и фекального энтерококка, которые in vitro обладали способностью вызывать некроз раковых клеток. В то же время, кишечные палочки, выделенные от онкологических больных, таковыми свойствами не обладали (10,69,168).

Установлено, что кишечная палочка синтезирует 9 витаминов: В_1, В₂, В₆, В₁₂, В_с, К, никотиновую и пантотеновую кислоты, биотин (52). Кроме того, бактерии Е.coli создают необходимую анаэробную среду для строгих анаэробов, поглощая О₂, диффундирующий из кровеносной системы через кишечную стенку в просвет. Не только наблюдения за естественной микробной колонизацией кишечника новорожденных, но также эксперименты по имплантации микробов в кишечник гнотобиологических животных показали, что анаэробные бактерии обычно начинают колонизацию только после колонизации аэробных бактерий, таких, как E.coli (56,57,94,97,113).

Немаловажными регуляторами роста бактерий в кишечнике являются различные экзоэнзимы и бактериоцины, микроцины, колицины, лизоцим. Большинство авторов считают, что синтезируемые бактериоцины отличаются от других антибиотиков узким спектром антибактериального действия, так как специфически подавляют рост бактерий того же или филогенетически родственных видов (16,129,135). Обладая такими свойствами, патогенные энтеробактерии, например, подавляют нормальную микрофлору и беспрепятственно распространяются в кишечнике. Возможно, колицины у представителей нормальной кишечной палочки, подавляя беспредельный рост микроорганизмов, играют роль факторов естественной устойчивости (13,78,121,135).

Следует отметить, что КР обеспечивается не только представителями преобладающей анаэробной микрофлоры, но и факультативно аэробными бактериями, значение которых с 70-х годов стало искусственно занижаться. Однако, защитные свойства E.coli обусловлены не только антагонизмом на метаболическом уровне как у бифидобактерий, бактероидов, лактобацилл, но и могут быть опосредованными через макроорганизм. В то же время, интимная связь E.coli с макроорганизмом, играющая такую важную роль в “созревании” эпителия слизистой оболочки кишечника и формирования так называемого естественного иммунитета, обусловливает и более “агрессивное” ее поведение (5,16,24).

Еще в 1908г работами И.И.Мечникова показано, что нормальная микрофлора играет важную пусковую роль в механизме формирования иммунитета и специфических защитных реакций в постнатальном развитии макроорганизма (110).

Роль микрофлоры в развитии иммунного ответа обусловлена ее универсальными иммуномодулирующими свойствами, которые включают как иммуностимуляцию так и иммуносупрессию, а также важные адьювантные мутагенные и иммуногенные свойства. Так, известно, что бактериальные липополисахариды (ЛПС) оказывают иммунорегулирующее действие на Ig-А-иммунный ответ, играя при этом роль адьювантов (11,213). Микрофлора таким путем обеспечивает развитие комплекса неспецифических и специфических иммунологических реакций и играет ключевую роль в формировании адаптационно-защитных реакций.

Таким образом, микрофлору пищеварительного тракта следует рассматривать как единую микроэкологическую систему, сформировавшуюся в ходе эволюции, которая выполняет и регулирует многочисленные функции организма хозяина, поддерживая КР и тем самым, сохраняя гомеостаз.

2. Нарушения колонизационной резистентности кишечника

На сегодняшний день известно, что различные заболевания, как инфекционной так и неинфекционной природы, а также многие другие неблагоприятные факторы (изменение климатических условий, лучевые воздействия, погрешности в режиме питания, ухудшение общего физиологического статуса, соматические расстройства, применение лекарственных средств, возрастное одряхление организма и др.), действуя прямо или опосредованно, оказывают отрицательное влияние на сложную микроэкологическую систему макроорганизма. Это проявляется нарушениями физиологически оптимальных количественных соотношений между отдельными представителями бактериоценоза, в пользу активации условно-патогенной микрофлоры, называемыми «дисбактериоз» или «дисбиоз» (17,142).

Таким образом, дисбактериоз - это любое, количественное или качественное изменение типичного для данного биотопа состава нормальной микрофлоры человека или животного, возникающее в результате воздействия на макроорганизм или микроорганизмы различных факторов экзогенного и эндогенного характера и влекущее за собой выраженные клинические проявления со стороны макроорганизма, либо являющееся следствием каких-то патологических процессов в организме (26,27).

Факторы, ведущие к нарушениям микрофлоры, т.е. к дисбиозам, весьма многочисленны. Видимо, в связи с этим почти 90% населения нашей страны в той или иной мере страдает дисбактериозами, т.е. микроэкологическими нарушениями. При этом, дисбактериоз, как правило, сопряжен с нарушениями в состоянии иммунной системы. Очевидно нарушения нормофлоры, состояние иммунного статуса и проявление болезни следует рассматривать в единстве, причем роль пускового механизма в каждом конкретном случае может принадлежать любому из этих компонентов триады: дисбактериозу, иммунному статусу и патологическому процессу (79,88,90,112,124,165,193). В одних случаях дисбактериоз дает толчок развитию патологического процесса непосредственно, в других случаях через развитие иммунодефицита, в третьих - вызывает эти взаимосвязанные процессы. Дисбактериоз может быть следствием развития иммунодефицита или сопровождать болезнь и т.д.

Известно, что с дисбактериозами связаны многочисленные клинически выраженные болезни, симптомкомплексы, симптомы расстройств работы тех или иных органов или систем. Эти проявления многообразны: начиная с диспептических расстройств (запоры, диарея), расстройств обмена веществ, катаральновоспалительных заболеваний (гастриты, дуодениты), и кончая такими заболеваниями, как гнойно-воспалительные осложнения разной локализации, язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки, гепатиты, злокачественные новообразования, аллергии (23,30,39,45,49,51,54,131,166).

Попытки предупредить или воздействовать выправляющим образом на уже развившийся дисбактериоз при помощи средств антимикробной терапии чаще всего не обеспечивают благоприятных результатов, а, напротив, еще более усугубляют уже начавшийся дисбиотический процесс. Это определяет необходимость применения средств коррекционной бактериальной терапии, направленных на восстановление нормальной микрофлоры (3,23,27,41, 50,85,91,102).

2.1 Дисбактериоз и его клинические проявления у людей

желудочный кишечный тракт микрофлора дисбактериоз

Желудочно-кишечный тракт - чрезвычайно сложная экологическая система, включающая несколько несравнимых друг с другом по своим биологическим характеристикам биотопов, Одним из отражений таких различий является состав нормальной микрофлоры каждого биотопа - желудка, двенадцатиперстной, тонкой и толстой кишки. С понятием "нормальная микрофлора" может быть отождествлен эволюционно сложившийся микробный пейзаж, находящийся в состоянии динамического равновесия с разнообразными факторами внешней среды и макроорганизма в том числе. Толстая кишка представляет собой наиболее обсемененный из биотопов человека, включающий более четырехсот видов микроорганизмов. Наибольший удельный вес имеют следующие микроорганизмы: бактероиды, обнаруживаемые в количестве 10¹⁰-10¹² бактериальных клеток в 1 г, бифидобактерии - 10⁸-10¹⁰, энтерококки и клостридии 10⁷-10⁹, лактобациллы- 10⁶-10⁹, кишечные палочки-10⁶-10⁸, вейонеллы- 10⁵-10⁶, стрептококки и кандиды- 10⁴-10⁵, стафилококки - 10²-10⁴ (28,43,65,107,108).

Микробная экосистема желудочно-кишечного тракта играет значительную роль в поддержании здоровья человека, изменение ее качественного или количественного состава (дисбактериоз кишечника) ведет к серьезным нарушениям функционирования различных органов и систем организма. Доказано, что нормальная микрофлора кишечника осуществляет ряд жизненно важных функций, а именно иммуномодулирующую (способствует образованию плазматических клеток, активации В-лимфоцитов, иммуноглобулинов, лизоцима, пропердина, комплемента, стимулирует ретикулоэндотелиальную систему, благотворно влияет на функцию мононуклеаров, синтез интерферона). Аутофлора кишечника препятствует декарбоксилированию пищевого гистидина, оказывая тем самым антиаллергическое действие (115,118,136).

Нормальная кишечная микрофлора может быть только при нормальном физиологическом состоянии организма. Изменения в микрофлоре кишечника, обозначаемые термином "дисбактериоз", не являются отдельной нозологической формой и не могут быть изолированным клиническим диагнозом, это синдром патологического состояния кишечника, микробиологический диагноз (12,24,26,128).

Большинство исследователей трактуют дисбактериоз как состояние срыва адаптации, нарушение защитных и компенсаторных механизмов. Развитию дисбактериоза способствуют изменение привычного образа жизни, гиповитаминоз, истощение организма, применение антибиотиков, гормональная терапия, а также снижение иммунологической реактивности организма. Особенно выражены изменения микрофлоры кишечника при антибактериальной терапии. В настоящее время нарушению микробного пейзажа кишечника придается большое значение при самых различных заболеваниях местного и общего характера. Дисбактериоз регистрируется у подавляющего большинства больных с поражением желудочно-кишечного тракта инфекционной и неинфекционной природы, при хронических воспалительных и аллергических заболеваниях, онкологических процессах, у реконвалесцентов после перенесенных инфекционных заболеваний вне кишечной локализации, при приеме антибиотиков, в процессе и после лучевой терапии. Нередко, изменение микрофлоры кишечника обнаруживается у проживающих в экологически неблагоприятных условиях, а также при нервных стрессах (90,96,100,138,166).

В последние годы все большее внимание исследователей привлекают процессы эндогенной интоксикации при хронических заболеваниях, одним из причинных факторов которой может являться дисбактериоз кишечника. Достаточно подробно изучены дисбиотические процессы у больных заболеваниями органов пищеварения, бронхиальной астмой, атопическим дерматитом, экземой (76,86,129,136).

В настоящее время в клинической медицине все чаще используются средства иммуномодуляции, в частности, так называемая экстраиммунная иммунотерапия, представляющая собой воздействие на организм больного, косвенно нормализующее состояние иммунной системы путем оптимизации функционирования различных органов и систем. В качестве одного из таких вариантов нормализации иммунного гомеостаза может выступать коррекция состояния микрофлоры кишечника. Нарушение микрофлоры кишечника, состояние иммунного статуса представляют единый процесс, причем роль пускового механизма в каждом конкретном случае может принадлежать любому из этих компонентов.

Особую роль в лечении дисбактериоза кишечника играют препараты нормальной микрофлоры, т. е. пробиотики. Успех терапии с использованием пробиотиков определяется свойствами нормальной микрофлоры. Существенное значение имеет иммуномодулирующее действие препаратов нормофлоры, причем пробиотики способны стимулировать иммунную систему, находящуюся в угнетенном состоянии. В многочисленных исследованиях было доказано благоприятное влияние препаратов-пробиотиков, способных корригировать микробный пейзаж кишечника, на течение многих заболеваний внутренних органов, кожи, аллергических состояний. К наиболее распространенным пробиотикам относятся колибактерин, лактобактерин, бифидумбактерин и комбинированные препараты, содержащие, в основном перечисленные средства. Окарин также входит в группу пробиотиков, был разрешен к применению с 1992 года в качестве биологичеки активной добавки к пище. За эти годы окраин с лечебной или профилактической целью получили десятки тысяч людей. При этом не известно ни одного случая возникновения побочных эффектов или осложнений.

Размещено на Allbest.ru