18-mini лекция «Виды микрофлоры кишечника человека»
Вся микрофлора кишечника подразделяется на:
— облигатную (главная микрофлора);
— факультативную часть (условнопатогенная и сапрофитная микрофлора);
Облигатная микрофлора.
Бифидобактерии являются наиболее значимыми представителями облигатных бактерий в кишечнике детей и взрослых. Это анаэробы, они не образуют спор и морфологически представляют собой крупные грамположительные палочки ровной или слегка изогнутой формы. Концы палочек у большинства бифидобактерии раздвоены, но могут быть также утонченными или утолщенными в виде шаровидных вздутий.
Большая часть популяции бифидобактерий располагается в толстой кишке, являясь ее основной пристеночной и просветной микрофлорой. Бифидобактерии присутствуют в кишечнике на протяжении всей жизни человека, у детей они составляют от 90 до 98% всех микроорганизмов кишечника в зависимости от возраста.
Доминирующее положение в микробном пейзаже кишечника у здоровых новорожденных детей, находящихся на естественном вскармливании, бифидофлора начинает занимать к 5-20-му дню после рождения. Среди различных видов бифидобактерии у детей, находящихся на грудном вскармливании, преобладают Bifidobacterium bifidum.
Бифидобактерии являются также представителями вагинальной микрофлоры, где обнаруживаются в количестве 106 КОЕ/г вагинального содержимого.
Установлено, что бифидобактерии выполняют следующие функции:
— осуществляют путем ассоциации со слизистой оболочкой кишечника физиологическую защиту кишечного барьера от проникновения микробов и токсинов во внутреннюю среду организма;
— обладают высокой антагонистической активностью по отношению к патогенным и условно патогенным микроорганизмам за счет выработки органических жирных кислот;
— участвуют в утилизации пищевых субстратов и активизации пристеночного пищеварения;
— способствуют усилению процессов всасывания через стенки кишечника ионов кальция, железа, витамина Д.
Другим представителем облигатной микрофлоры гастроинтестинального тракта являются лактобактерии, представляющие собой грамположительные палочки с выраженным полиморфизмом, располагающиеся цепочками или поодиночке, неспорообразующие.
Лактофлора заселяет организм новорожденного ребенка в раннем постнатальном периоде. Средой обитания лактобацилл являются различные отделы желудочно-кишечного тракта, начиная с полости рта и кончая толстой кишкой, где они поддерживают рН на уровне 5,5-5,6. Лактофлору удается обнаружить в молоке человека и животных.
Лактобактерии в процессе жизнедеятельности вступают в сложное взаимодействие с другими микроорганизмами, в результате чего подавляются гнилостные и гноеродные условно патогенные микроорганизмы, в первую очередь протеи, а также возбудители острых кишечных инфекций.
В процессе нормального метаболизма они способны образовывать молочную кислоту, перекись водорода, продуцировать лизоцим, другие вещества с антибиотической активностью: реутерин, плантарицин, лактоцидин, лактолин. В желудке и тонкой кишке лактобациллы в кооперации с организмом хозяина являются основным микробиологическим звеном формирования колонизационной резистентности.
Наряду с бифидо- и лактобактериями группу нормальных кислотообразователей, т.е. бактерий, вырабатывающих органические кислоты, составляют анаэробные пропионобактерии. Снижая рН окружающей среды, пропионобактерии проявляют антагонистические свойства в отношении патогенных и условно патогенных бактерий.
МИКРОФЛОРА ЖКТ
МИКРОФЛОРА ЖЕЛУДОЧНО-КИШЕЧНОГО ТРАКТА
ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ НОРМАЛЬНОЙ МИКРОФЛОРЫ КИШЕЧНОГО ТРАКТА
Нормальная микрофлора (нормофлора) желудочно-кишечного тракта является необходимым условием жизнедеятельности организма. Микрофлора ЖКТ в современном понимании рассматривается как микробиом человека.
Основными типами кишечной микробиоты являются Firmicutes, Bacteriodetes, Actinobacteria, Proteobacteria, Fusobacteria, Verrucomicrobia, Tenericutes и Lentisphaerae.
Среди бактерий-комменсалов, культивированных из ЖКТ, более 99,9% являются облигатными анаэробами, из которых доминирующими являются роды : Bacteroides, Bifidobacterium, Eubacterium, Lactobacillus, Clostridium, Faecalibacterium, Fusobacterium, Peptococcus, Peptostreptococcus, Ruminococcus, Streptococcus, Escherichia и Veillonella. Состав обнаруживаемых бактерий в различных отделах ЖКТ весьма вариабелен.
В зависимости от частоты и постоянства обнаружения бактерий, вся микрофлора подразделяется на три группы (табл. 1).
Таблица 1. Микробиоценоз желудочно-кишечного тракта.
В желудке микрофлоры содержится мало, значительно больше ее в тонком отделе кишечника и особенно много в толстой кишке. Стоит отметить, что всасывание жирорастворимых веществ, наиважнейших витаминов и микроэлементов происходит преимущественно в тощей кишке. Поэтому систематическое включение в рацион пре- и пробиотических продуктов и биодобавок, которые модулируют кишечную микрофлору (микробиоту), регулирующую процессы кишечного всасывания, становится очень эффективным инструментом в профилактике и лечении алиментарных заболеваний.
Кишечное всасывание — это процесс поступление различных соединений через слой клеток в кровь и лимфу, в результате чего организм получает все необходимые ему вещества.
Наиболее интенсивное всасывание происходит в тонкой кишке. Благодаря тому, что в каждую кишечную ворсинку проникают мелкие артерии разветвляющиеся на капилляры, всасываемые питательные вещества легко проникают в жидкие среды организма. Глюкоза и расщепленные до аминокислот белки всасываются в кровь посредственно. Кровь, несущая глюкозу и аминокислоты, направляется к печени, где происходит отложение углеводов. Жирные кислоты и глицерин — продукт переработки жиров под воздействием желчи — всасываются в лимфу и уже оттуда попадают в кровеносную систему.
Одно из значений микрофлоры толстого кишечника заключается в том, что она участвует в конечном разложении остатков непереваренной пищи. В толстом кишечнике пищеварение завершается гидролизом не переварившихся остатков пищи. Во время гидролиза в толстом кишечнике участвуют ферменты, которые поступают из тонкой кишки, и ферменты кишечных бактерий. Происходит всасывание воды, минеральных солей (электролитов), расщепление растительной клетчатки, формирование каловых масс.
Состав микроорганизмов в определённых отделах кишечника зависит от многих факторов: образ жизни, питание, вирусные и бактериальные инфекции, а также медикаментозное лечение, особенно приём антибиотиков. Многие заболевания ЖКТ, включая воспалительные, также могут нарушать экосистему кишечника. Результатом этого дисбаланса являются часто встречающиеся пищеварительные проблемы: вздутие, диспепсия, запор или диарея и т.д.
Подробнее о роли кишечного микробиома в сохранении здоровья ЖКТ см. в статье: Микробиом кишечника как клинический инструмент лечения заболеваний желудочно-кишечного тракта (см. в т.ч. ссылки внизу даного раздела).
На рисунке: Пространственное распределение и концентрация бактерий вдоль желудочно-кишечного тракта человека ( усредненнные данные ).
В таблице 1 указаны наиболее известные функции кишечной микрофлоры (микробиоты), в то время как ее функционал намного шире и еще изучается
Анаэробная инфекция
В статье приводится краткое описание анаэробной инфекции, профилактика которой должна осуществляться на всех этапах оказания медицинской помощи, учитывая ее опасность и значимость в повседневной клинической практике.
Анаэробная инфекция – это крайне опасный для жизни и здоровья патологический процесс, причинами которого становятся развитие анаэробной микрофлоры в мягких тканях организма.
Особенностями данного вида инфекции является то, что активизация размножения микроорганизмов наступает лишь при попадании их в среду без доступа кислорода.
Такие условия могут формироваться при попадании микробов в ткани при любом виде ранения.
Анаэробная инфекция может возникнуть у пациентов любого возраста.
Анаэробные микроорганизмы делятся на облигатные и факультативные: развитие и размножение облигатных анаэробов осуществляется в бескислородной среде; факультативные анаэробы способны выживать как в отсутствии, так и в присутствии кислорода.
Облигатные возбудители анаэробной инфекции делятся на две группы: клостридии и неспорообразующие анаэробы (бактероиды, вейллонеллы, пропионибактерии, пептострептококки, фузобактерии и др.). К факультативным анаэробными бактериями принадлежат кишечная палочка, шигеллы, иерсинии, стрептококки, стафилококки и др.
Симптомы анаэробной инфекции. Независимо от вида возбудителя и локализации очага анаэробной инфекции, различным клиническим формам свойственны некоторые общие черты. В большинстве случаев анаэробная инфекция имеет острое начало и характеризуется сочетанием местных и общих симптомов. Инкубационный период может составлять от нескольких часов до нескольких суток (в среднем около 3-х дней).
Типичным для анаэробной инфекции служит быстрое нарастание симптомов общей интоксикации и позднее проявляющимися местными признаками воспаления вплоть до некробиоза мягких тканей. Резкое, быстрое ухудшение общего состояния больного обычно наступает еще до возникновения местных симптомов. Проявлением эндогенной интоксикации служит высокая лихорадка с ознобами, либо гипотония, выраженная слабость, тошнота, головная боль, заторможенность. Характерны артериальная гипотония, редкое, поверхностное дыхание, учащенный пульс, могут быть замечены синюшность лица, мраморный рисунок на коже, бледность кожных покровов. В зоне развития анаэробной инфекции зачастую возникает интенсивная боль не стихающая даже после приема лекарственных препаратов – при этом в первые часы местных симптомов в данной зоне может быть не замечено. Позднее может появиться грозный симптом – крепитация («хруст снега», при ощупывании пораженной области). Может быть отмечено появление зловонного, сладковатого запаха из раны с геморрагическим окрашиванием, иногда можно заметить выделение пузырьков газа. На развитие гнилостного воспаления также указывает внешний вид раны, окрашивание тканей в серо-зеленый или серо-коричневый цвет, иногда появляются струпы черного цвета.
Течение анаэробной инфекции может быть молниеносным (в течение 1 суток с момента операции или травмы), острым (в течение 3-4 суток), подострым (более 4 суток). Анаэробная инфекция часто сопровождается развитием полиорганной недостаточности (почечной, печеночной, сердечно-легочной), инфекционно-токсического шока, тяжелого сепсиса, являющихся причиной летального исхода.
Первичная диагностика основывается на клинических признаках. В верификации возбудителя ведущая роль принадлежит бактериологическому посеву отделяемого раны или содержимого абсцесса. Наряду с клиническими и лабораторными исследования, выполняется рентгенография, при которой обнаруживается скопление газа в пораженных тканях или полостях.
Лечение. Комплексный подход к лечению анаэробной инфекции включает проведение радикальной хирургической обработки (т.е. удаление всех явно нежизнеспособных тканей и выполнение так называемых «лампасных» разрезов на коже во всей области поражения), интенсивной дезинтоксикационной и антибактериальной терапии. Хирургический этап должен быть выполнен как можно раньше – от этого зависит жизнь больного.
Особенности течения анаэробной инфекции нередко требуют проведения повторных операций, вскрытия формирующихся гнойных карманов, обработки ран ультразвуком и лазером, озонотерапии и т.д. При обширной деструкции тканей может быть показана ампутация конечности. Важнейшими составляющими лечения анаэробной инфекции являются интенсивная инфузионная терапия и антибиотикотерапия препаратами широкого спектра действия, зачастую назначается комплекс из трех антибактериальных препаратов. В рамках комплексного лечения анаэробной инфекции находят свое применение гипербарическая оксигенация, ультрафиолетовое облучение крови, методы экстракорпоральной детоксикации. При необходимости пациенту вводится антитоксическая противогангренозная сыворотка.
В случае выявления случая анаэробной инфекции в лечебном учреждении, последнее закрывается на карантин с обязательной генеральной дезинфекцией всех помещений с последующим контролем сотрудниками санитарно-эпидемиологической службы.
Микрофлора
Микрофлора — это совокупность микроорганизмов, живущих в определенной области организма, будь то кишечник (кишечная микрофлора) или влагалище (соответственно – влагалищная микрофлора). Нормальный бактериальный состав той или иной части организма называется также нормофлорой. В нормофлоре участвуют микроорганизмы – комменсалы, то есть не приносящие ни пользы, ни вреда, и симбионты – получающие выгоду, но при этом сами предоставляющие определенные «удобства» организму хозяина.
Микроорганизмы также бывают облигатными (бифидобактерии, бактероиды, пропионовокислые бактерии, лактобактерии кишечная палочка, стрептококки) то есть являться основными представителями микрофлоры, факультативными (условно-патогенные микробы и сапрофиты) и транзиторными, которые не способны длительно жить в организме человека.
Состав микрофлоры непостоянен и зависит от множества факторов. Переохлаждение, перегрев, различные заболевания, нервные стрессы, физические нагрузки, прием медикаментов, пища – все это способно влиять на соотношение микроорганизмов в микрофлоре. Крепкий иммунитет – практически на 90% является залогом того, что микрофлора (иными словами – микробиоценоз) будет относительно постоянным. Относительно – поскольку даже однократный прием спиртных напитков или острой пищи способен незначительно изменить состав микробиоценоза. Но бактерии имеют способность к размножению, поэтому погибшие в результате таких вмешательств особи скоро заменяются «новорожденными».
Микрофлора желудочно-кишечного тракта
Облигатная микрофлора желудочно-кишечного тракта представлена бифидобактериями, лактобактериями, кишечной палочкой, пропионобактериями, стрептококками, энтерококками, эубактериями и бактероидами. Сейчас ученые склоняются ко мнению, что хеликобактер пилори также является облигатной микрофлорой желудка.
Бифидобактерии у детей младшего возраста представляют основную массу облигатных микробов (от 90 до 98% всей микрофлоры ребенка). Распределяются на протяжении кишечника они неравномерно. Так, например, в слепой и поперечно-ободочной кишке находится их большая часть, и незначительное количество – в двенадцатиперстной кишке. Это связано с тем, что двенадцатиперстная кишка – отдел кишечника, который начинается сразу за желудком. И здесь происходит нейтрализация кислоты, поступающей из желудка. Понятно, что в такой «химической топке» трудно выжить. В кале у детей концентрация бифидобактерий составляет около 10 9 микроорганизмов на грамм (КОЕ/г).
Лактобактерии обитают во всех отделах ЖКТ и их количество так же высоко, как и у бифидобактерий. Роль этих микроорганизмов для человека трудно переоценить. Они подавляют рост и размножение патогенных и условно-патогенных микроорганизмов, стимулируют иммунную систему, участвуют в пищеварении.
Кишечная палочка, или эшерихия коли, так же как и лактобактерии заселяет организм ребенка в первые дни после рождения. Эшерихия коли образует в толстом отделе кишечника пленку, прилипая к ворсинкам эпителия. Благодаря такой пленке болезнетворным микробам очень трудно закрепиться в организме. Количество кишечной палочки в толстой кишке варьирует от 10 6 до 10 8 КОЕ/г.
Пропионобактерии обладают активными анатагонистическими свойствами против патогенных и условно-патогенных бактерий, таким образом принимая участие в иммунных процессах. Пептострептококки лизируют (расщепляют) молочные белки, а также участвуют в ферментации углеводов (сахаров).
Энтерококки относят к условно-патогенным микробам, но в то же время в организме человека они выполняют важную миссию – тренируют иммунитет. Содержание этих бактерий колеблется от 10 6 до 10 9 КОЕ/г.
Микрофлора влагалища
Колебания гормонального фона происходят у женщины на протяжение всей жизни. Поэтому колебания состава микрофлоры происходят регулярно. Эстрогены (женские половые гормоны) участвуют в образовании гликогена, который в свою очередь регулирует количество лактобактерий, а соответственно и кислотно-щелочной баланс. В зависимости от этого во время беременности, менопаузы, в разные периоды менструального цикла микрофлора может претерпевать значительные изменения.
В первые часы жизни влагалище новорожденной девочки стерильно. Затем начинает накапливаться гликоген, который является замечательным пищевым субстратом для лактобактерий. И эти бациллы начинают активно размножаться, расщепляя гликоген до молочной кислоты. В связи с увеличением концентрации молочной кислоты рН сдвигается в кислую сторону, что препятствует размножению некислотоустойчивых бактерий. Различные виды лактобактерий составляют основную массу микрофлоры влагалища (до 95%). Когда меняется гормональный фон, то и кислотность среды изменяется, предоставляя возможность другим микроорганизмам колонизировать новую среду обитания. Так во влагалище появляются стрептококки, стафилококки, дифтероиды.
Кроме вышеперечисленных бактерий во влагалище встречаются также бифидобактерии, превотеллы, пропионобактерии, клостридии, гарднереллы, кандиды и могут даже присутствовать в норме кишечные палочки (у 30-40% женщин). И если во влагалище взрослых женщин бифидобактерии высеваются приблизительно у каждой десятой, то пептострептококки обитают у каждой третей, а по некоторым данным — и у 90% женщин.
Статьи
Полезная информация для каждого
Диагностика методом ГЖХ
В данной подборке статей представлен достаточно полный обзор на общее устройство микробиоценоза в желудочно-кишечном тракте человека, а также на основные методы диагностики дисбактериоза. Также доступно раскрыты основы применения газо-жидкостной хроматографии в диагностике дисбактериоза по анализу кала. Для удобства ориентации в статье можно использовать ссылки в оглавлении.
В наше время существует много методов проведения диагностических процедур для выявления как дисбактериоза, так и более конкретных его форм. Из данной статьи можно узнать, какие методы существуют, но перед этим следует подробнее разобраться, что и как диагностировать.
1. Основное о микрофлоре
Т.е. вся микрофлора кишечника подразделяется на :
В желудке микрофлоры содержится мало. Стоит отметить, что всасывание жирорастворимых веществ, наиважнейших витаминов и микроэлементов происходит преимущественно в тощей кишке. Поэтому систематическое включение в рацион пробиотических продуктов и биодобавок, которые содержат микроорганизмы, регулирующие процессы кишечного всасывания, становится очень эффективным инструментом в профилактике и лечении алиментарных заболеваний.
Кишечное всасывание — это процесс поступление различных соединений через слой клеток в кровь и лимфу, в результате чего организм получает все необходимые ему вещества.
Наиболее интенсивное всасывание происходит в тонкой кишке. Благодаря тому, что в каждую кишечную ворсинку проникают мелкие артерии разветвляющиеся на капилляры, всасываемые питательные вещества легко проникают в жидкие среды организма. Глюкоза и расщепленные до аминокислот белки всасываются в кровь посредственно. Кровь, несущая глюкозу и аминокислоты, направляется к печени, где происходит отложение углеводов. Жирные кислоты и глицерин — продукт переработки жиров под воздействием желчи — всасываются в лимфу и уже оттуда попадают в кровеносную систему.
Одно из значений микрофлоры толстого кишечника заключается в том, что она участвует в конечном разложении остатков непереваренной пищи. В толстом кишечнике пищеварение завершается гидролизом не переварившихся остатков пищи. Во время гидролиза в толстом кишечнике участвуют ферменты, которые поступают из тонкой кишки, и ферменты кишечных бактерий. Происходит всасывание воды, минеральных солей (электролитов), расщепление растительной клетчатки, формирование каловых масс.
Состав микроорганизмов в определённых отделах кишечника зависит от многих факторов: образ жизни, питание, вирусные и бактериальные инфекции, а также медикаментозное лечение, особенно приём антибиотиков. Многие заболевания ЖКТ, включая воспалительные, также могут нарушать экосистему кишечника. Результатом этого дисбаланса являются часто встречающиеся пищеварительные проблемы: вздутие, диспепсия, запор или диарея и т.д.
СОСТАВ НОРМАЛЬНОЙ МИКРОФЛОРЫ
В таблице 1 указаны наиболее известные функции кишечной микрофлоры (микробиоты), в то время как ее функционал намного шире и еще изучается
Синтез колоноцитами иммуноглобулина А и интерферонов, фагоцитарная активность моноцитов, полиферация плазматических клеток, формирование колонизационной резистентности кишечника, стимуляция развития лимфоидного аппарата кишки у новорожденных и пр.
Группы К (участвует в синтезе факторов свертывания крови);
В1 (катализирует реакцию декарбоксилирования кетокислот, является переносчиком альдегидных групп);
В2 (переносчик электронов с НАДН);
В5 (предшественник коэнзима А, участвует в обмене липидов);
В6 (переносчик аминогрупп в реакциях с участием аминокислот);
В12 (участие в синтезе дезоксирибозы и нуклеотидов);
Синтез аминокислот (аргинина, глутамина), КЦЖК (ацетат, бутират, пропионат и др.), антибиотиков
в т.ч. нейтрализация некоторых видов лекарств и ксенобиотиков: ацетаминофена, азотосодержащих веществ, билирубина, холестерина и пр.
2. БАРЬЕРНОЕ ДЕЙСТВИЕ И ИММУННАЯ ЗАЩИТА
Сложно переоценить важность микрофлоры для организма. Благодаря достижениям современной науки известно, что нормальная микрофлора кишечника принимает участие в расщеплении белков, жиров и углеводов, создает условия для оптимального протекания процессов пищеварения и всасывания в кишечнике, принимает участие в созревании клеток иммунной системы, что обеспечивает усиление защитных свойств организма и т.д. Двумя главнейшими функциями нормальной микрофлоры являются: барьерная от патогенных агентов и стимуляция ответной иммунной реакции:
Кишечная микрофлора оказывает подавляющее действие на размножение болезнетворных бактерий и таким образом предотвращает патогенные инфекции.
Процесс прикрепления микроорганизмов к клеткам эпителия включает в себя сложные механизмы. Бактерии кишечной микрофлоры подавляют или уменьшают прилипание патогенных агентов путём конкурентного исключения.
Также, микрофлора кишечника вырабатывает множество антимикробных веществ, которые угнетают размножение и рост патогенных бактерий. При дисбиотических нарушениях в кишечнике наблюдается не только избыточный рост патогенных микробов, но и общее снижение иммунной защиты организма. Нормальная микрофлора кишечника играет особенно важную роль в жизни организма новорожденных и детей.
Благодаря продукции лизоцима, перекиси водорода, молочной, уксусной, пропионовой, масляной и ряда других органических кислот и метаболитов, снижающих кислотность (pH) среды бактерии нормальной микрофлоры эффективно борются с патогенами. В этой конкурентной борьбе микроорганизмов за выживание антибиотикоподобные вещества типа бактериоцинов и микроцинов занимают ведущее место.
ЖКТ через систему сфинктеров сообщается с внешней средой окружающего нас мира и одновременно через кишечную стенку – с внутренней средой организма. Благодаря этой особенности в полости ЖКТ создалась собственная среда, которую можно разделить на две отдельные ниши: химус и слизистая оболочка. Пищеварительная система человека взаимодействует с различными бактериями, которые можно обозначить, как «эндотрофную микрофлору кишечного биотопа человека». Эндотрофная микрофлора человека делится на три основные группы. К первой группе относят полезную для человека эубиотическую индигенную или эубиотическую транзиторную микрофлору; ко второй – нейтральные микроорганизмы, постоянно или периодически высевающиеся из кишечника, но не влияющие на жизнедеятельность человека; к третьей – патогенные или потенциально патогенные бактерии («агрессивные популяции»).
ПОЛОСТНОЙ И ПРИСТЕНОЧНЫЙ МИКРОБИОТОПЫ ЖКТ
В микроэкологическом плане желудочно–кишечный биотоп может быть разделен на ярусы (ротовая полость, желудок, отделы кишечника) и микробиотопы (полостной, пристеночный и эпителиальный).
Способность к аппликации в пристеночном микробиотопе, т.е. гистадгезивность (свойство фиксироваться и колонизировать ткани) определяют суть транзиторности или индигенности бактерий. Эти признаки, а также принадлежность к эубиотической или агрессивной группе являются основными критериями, характеризующими взаимодействующий с ЖКТ микроорганизм. Эубиотические бактерии участвуют в создании колонизационной резистентности организма, что является уникальным механизмом системы противоинфекционных барьеров.
Полостной микробиотоп на протяжении ЖКТ неоднороден, его свойства определяются составом и качеством содержимого того или иного яруса. Ярусы имеют свои анатомические и функциональные особенности, поэтому их содержимое различается по составу веществ, консистенции, рН, скорости перемещения и другим свойствам. Эти свойства определяют качественный и количественный состав адаптированных к ним полостных микробных популяций.
Пристеночный микробиотоп является важнейшей структурой, ограничивающей внутреннюю среду организма от внешней. Он представлен слизистыми наложениями (слизистый гель, муциновый гель), гликокаликсом, расположенным над апикальной мембраной энтероцитов и поверхностью самой апикальной мембраны.
Пристеночный микробиотоп представляет наибольший интерес с позиции бактериологии, так как именно в нем возникает полезное или вредное для человека взаимодействие с бактериями – то, что мы называем симбиозом.
Следует отметить, что в микрофлоре кишечнике различают 2 ее вида :
На сегодняшний день известно, что микрофлора слизистой оболочки кишечника существенно отличается от микрофлоры просвета кишечника и каловых масс. Хотя у каждого взрослого человека кишечник населяет определенная комбинация преобладающих видов бактерий, состав микрофлоры может меняться в зависимости от образа жизни, питания и возраста. Сравнительное исследование микрофлоры у взрослых лиц, состоящих в генетическом родстве той или иной степени, выявило, что на состав кишечной микрофлоры генетические факторы влияют больше, чем питание.
Количество микроорганизмов мукозной и просветной микрофлоры в разных отделах пищеварительного тракта.
Примечание к рисунку: ФОЖ – фундальный отдел желудка, АОЖ – антральный отдел желудка, ДПК – двенадцатиперстная кишка ( Источник : Чернин В.В., Бондаренко В.М., Парфенов А.И. Участие просветной и мукозной микробиоты кишечника человека в симбионтном пищеварении. Бюллетень Оренбургского научного центра УрО РАН (электронный журнал), 2013, №4)
Расположение мукозной микрофлоры соответствует степени ее анаэробиоза: облигатные анаэробы (бифидобактерии, бактероиды, пропионовокислые бактерии и др.) занимают нишу в непосредственном контакте с эпителием, далее располагаются аэротолерантные анаэробы (лактобациллы и др.), еще выше — факультативные анаэробы, а затем — аэробы. Просветная микрофлора является наиболее изменчивой и чувствительной к различным экзогенным воздействиям. Изменение рационов питания, экологические воздействия, медикаментозная терапия, прежде всего отражаются на качестве просветной микрофлоры.
Количество микроорганизмов мукозной и просветной микрофлоры
К внешним воздействиям мукозная микрофлора более устойчива, чем просветная микрофлора. Соотношения между мукозной и просветной микрофлорой динамичны, и определяются следующими факторами:
Основными микроорганизмами, активными в желудочной среде, являются кислотоустойчивые представители рода Lactobacillus, обладающие или не обладающие гистадгезивным отношением к муцину, некоторые виды почвенных бактерий и бифидобактерии. Лактобациллы, несмотря на короткое время пребывания в желудке, способны, кроме антибиотического действия в полости желудка, временно колонизировать пристеночный микробиотоп. В результате совместного действия защитных компонентов основная масса попавших в желудок микроорганизмов погибает. Однако при нарушении работы слизистого и иммунобиологического компонентов некоторые бактерии находят в желудке свой биотоп. Так, за счет факторов патогенности в желудочной полости закрепляется популяция Helicobacter pylori.
3. ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ ТОНКОГО КИШЕЧНИКА
К основным функциям тонкой кишки относят полостной и пристеночный гидролиз пищи, всасывание, секрецию, а также барьерно–защитную. В последней, кроме химических, ферментативных и механических факторов, значительную роль играет индигенная микрофлора тонкой кишки. Она принимает активное участие в полостном и пристеночном гидролизе, а также в процессах всасывания пищевых веществ. Тонкая кишка является одним из важнейших звеньев, обеспечивающих длительное сохранение эубиотической пристеночной микрофлоры.
Существует разница в заселении эубиотической микрофлорой полостного и пристеночного микробиотопов, а также заселении ярусов по длине кишки. Полостной микробиотоп подвержен колебаниям по составу и концентрации микробных популяций, пристеночный микробиотоп имеет сравнительно стабильный гомеостаз. В толще слизистых наложений сохраняются популяции, обладающие гистадгезивными свойствами к муцину.
Проксимальный отдел тонкой кишки в норме содержит относительно небольшое количество грамположительной флоры, состоящей главным образом из лактобацилл, стрептококков и грибов. Концентрация микроорганизмов составляет 10 2 –10 4 на 1 мл кишечного содержимого. По мере приближения к дистальным отделам тонкой кишки общее количество бактерий возрастает до 10 8 на 1 мл содержимого, одновременно появляются дополнительные виды, включающие энтеробактерии, бактероиды, бифидобактерии.
ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ ТОЛСТОГО КИШЕЧНИКА
Основными функциями толстой кишки являются резервирование и эвакуация химуса, остаточное переваривание пищи, выделение и всасывание воды, всасывание некоторых метаболитов, остаточного питательного субстрата, электролитов и газов, формирование и детоксикация каловых масс, регуляция их выделения, поддержание барьерно–защитных механизмов.
1. Преобладающие бактерии. В связи с анаэробными условиями у здорового человека в составе нормальной микрофлоры в толстом кишечнике преобладают (около 97%) анаэробные бактерии: бактероиды (особенно Bacteroides fragilis), анаэробные молочнокислые бактерии (например, Bifidumbacterium), клостридии (Clostridium perfringens), анаэробные стрептококки, фузобактерии, эубактерии, вейлонеллы.
Качественный и количественный состав основной микрофлоры толстого кишечника у здоровых людей (КОЕ/г фекалий) меняется в зависимости от их возрастной группы.
4. «Этажность расселения бактерий»
Для лучшего понимания темы необходимо дать краткие определения понятиям, что такое аэробы и анаэробы:
Анаэробы — организмы (в т.ч. микроорганизмы), получающие энергию при отсутствии доступа кислорода путем субстратного фосфорилирования, конечные продукты неполного окисления субстрата при этом могут быть окислены с получением большего количества энергии в виде АТФ в присутствии конечного акцептора протонов организмами, осуществляющими окислительное фосфорилирование.
Факультативные (условные) анаэробы — организмы, энергетические циклы которых проходят по анаэробному пути, но способные существовать и при доступе кислорода (т.е. растут как в анаэробных, так и в аэробных условиях), в отличие от облигатных анаэробов, для которых кислород губителен.
Облигатные (строгие) анаэробы — организмы, живущие и растущие только при отсутствии молекулярного кислорода в среде, он для них губителен.
По отношению аэробов к кислороду их делят на облигатные (строгие), или аэрофилы, которые не могут развиваться в отсутствии свободного кислорода, и факультативные (условные), способные развиваться при пониженном содержании кислорода в окружающей среде.
Следует отметить, что бифидобактерии , как наиболее строгие анаэробы колонизируют наиболее близкую к эпителию зону, где всегда поддерживается отрицательный окислительно-восстановительный потенциал (причём не только в толстой кишке, но и в других, более аэробных биотопах организма: в ротоглотке, влагалище, на кожных покровах). Пропионовокислые бактерии относятся к менее строгим анаэробам, т.е к факультативным анаэробам и могут переносить лишь низкое парциональное давление кислорода.
Два различающихся по анатомо–физиологическим и экологическим характеристикам биотопа – тонкую и толстую кишку отделяет эффективно функционирующий барьер: Баугиниева заслонка, которая открывается и закрывается, пропуская содержимое кишечника только в одном направлении, и удерживает обсемененность кишечной трубки в количествах, необходимых здоровому организму.
Таким образом, хотя содержание бактерий во рту может быть достаточно высоким – до 10 6 КОЕ/мл, оно снижается до 0–10 КОЕ/мл в желудке, поднявшись на 10 1 –10 3 КОЕ/мл в тощей кишке и 10 5 –10 6 КОЕ/мл в дистальных отделах подвздошной кишки, с последующим резким возрастанием количества микробиоты в толстой кишке, достигая уровня 10 12 КОЕ/мл в дистальных ее отделах.
Эволюция человека и животных проходила при постоянном контакте с миром микробов, в результате чего сформировались тесные взаимоотношения между макро– и микроорганизмами. Влияние микрофлоры ЖКТ на поддержание здоровья человека, его биохимического,метаболического и иммунного равновесия несомненно и доказано большим количеством экспериментальных работ и клинических наблюдений. Ее роль в генезе многих заболеваний продолжают активно изучать (атеросклероз, ожирение, синдром раздраженного кишечника, неспецифические воспалительные заболевания кишечника, целиакия, колоректальный рак и др.). Поэтому проблема коррекции нарушений микрофлоры, по сути, является проблемой сохранения здоровья человека, формирования здорового образа жизни. Препараты пробиотики и пробиотические продукты обеспечивают восстановление нормальной микрофлоры кишечника, повышают неспецифическую резистентность организма.
5. СИСТЕМАТИЗИРУЕМ ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ЗНАЧИМОСТИ НОРМАЛЬНОЙ МИКРОФЛОРЫ ЖКТ ДЛЯ ЧЕЛОВЕКА
защищает организм от токсинов, мутагенов, канцерогенов, свободных радикалов;
является биосорбентом, аккумулирующим множество токсических продуктов: фенолы, металлы, яды, ксенобиотики и т.д.;
подавляет гнилостные, патогенные и условно патогенные бактерии, возбудителей кишечных инфекций;
ингибирует (подавляет) активность ферментов, вовлекаемых в образование опухолей;
укрепляет иммунную систему организма;
синтезирует антибиотикоподобные вещества;
синтезирует витамины и незаменимые аминокислоты;
играет огромную роль в процессе пищеварения, а также в обменных процессах, способствует всасыванию витамина Д, железа и кальция;
является главным переработчиком пищи;
восстанавливает моторную и пищеварительную функции желудочно-кишечного тракта, предотвращает метеоризм, нормализирует перистальтику;
нормализует психическое состояние, регулирует сон, циркадные ритмы, аппетит;
обеспечивает клетки организма энергией.
Финалом обычного пищеварения всё-таки является выделение каловых масс. Поэтому, казалось бы вполне логичным и обоснованным использовать в качестве материала для анализа именно их. Данный метод называется копрологическим исследованием. Он помогает выявить явные морфологические симптомы, такие как слизь, кровь в кале, гнойное отделяемое.
6. В декабре 1958 года А.М. Уголев открыл пристеночное (контактное) мембранное пищеварение.
Член-корреспондент АН СССР А. М. Уголев (Институт физиологии имени И. П. Павлова АН СССР) обнаружил ранее неизвестное явление, заключающееся в том, что у высших животных наряду с пищеварением в полости пищеварительного канала существует пищеварение на внешней поверхности кишечных клеток под влиянием фиксированных здесь ферментов, адсорбированных из химуса, и собственных ферментов кишечного эпителия. Этот тип пищеварения назван пристеночным, или контактным, мембранным.
В отличие от полостного пищеварения, которое происходит в полости желудочно-кишечного тракта под влиянием пищеварительных соков, пристеночное пищеварение начинается при контакте пищевых веществ с поверхностью кишечного эпителия в порах щеточной каймы. Благодаря пристеночному пищеварению осуществляются заключительные стадии расщепления пищевых веществ, создаются благоприятные условия непрерывного перехода от пищеварения к всасыванию.
Открытие проливает свет на закономерности переработки и всасывания пищевых веществ одноклеточными, многоклеточными и высшими животными. Контактное пищеварение стимулирует пищеварение в полости пищеварительного канала. Оно чрезвычайно важно для усвоения углеводов, жиров, белков. Контактное пищеварение обнаружено у животных с разным типом пищеварения.
7. ПОЯВЛЕНИЕ БИОПЛЁНКИ И ФОРМИРОВАНИЕ ОСНОВ МИКРОФЛОРЫ.
Поэтому то, как и чем мать будет кормить младенца в первые дни и месяцы жизни – крайне важно для здорового роста и развития. Не зря считается, что иммунитет малыша закладывается вместе с первыми каплями молозива – жидкости, которая предшествует появлению грудного молока.
Здоровая микрофлора кишечника у детей – залог отличной иммунной системы, обеспечения организма всеми нужными витаминами и микроэлементами. Именно она отвечает за беспроблемное функционирование кишечника и борется с патогенной и условно-патогенной микрофлорой.
Однако микрофлора ЖКТ имеет и определённое разнообразие, потому что факторы, воздействующие на ребёнка в первые дни его жизни, тоже различны.
Одну из главных ролей в формировании микрофлоры ЖКТ играет тип вскармливания, то есть чем питается новорожденный: грудным молоком мамы или искусственными смесями.
Материнское молоко является источником множества жизненно важных веществ, в том числе пребиотиков – они стимулируют рост и метаболизм полезных микроорганизмов в кишечнике. Кроме пребиотиков грудное молоко содержит пробиотики (бифидобактерии и лактобактерии). Они участвуют в образовании органических кислот, которые подавляют развитие патогенных микроорганизмов в организме младенца.
К сожалению, у детей на искусственном вскармливании микрофлора кишечника беднее и представлена в основном кишечной палочкой. Это может привести к таким последствиям как лактазная недостаточность, которая негативно влияет на выработку лакто- и бифидобактерий.
Но нельзя утверждать, что дети, вскормленные смесью, обречены на проблемы с ЖКТ, а те, кто питается молоком мамы – защищены.
У обеих групп малышей дисбактериоз развивается довольно часто. Виной тому может быть и стресс, и болезни ЖКТ, экологическая ситуация, несоблюдение правил гигиены, заболевания мамы, применение некоторых лекарственных препаратов, и многое другое.
Заселение бактерий происходит по типу биоплёнки. Биоплёнка это обладающее пространственной и метаболической структурой сообщество ( колония ) микроорганизмов, расположенных на поверхности раздела сред и погружённых во внеклеточный полимерный матрикс. Обычно биоплёнки образуются в контакте с жидкостями при наличии необходимых для роста веществ. Поверхность, к которой прикреплена биоплёнка, может быть как неживой (камни), так и поверхностью живого организма (стенки кишечника, зубы). Считается, что 95-99% всех микроорганизмов в естественной среде существует в виде биоплёнки. Эта биоплёнка обладает свойством колонизационной резистентности, поэтому встроиться в неё бактериям извне довольно проблематично. Колонизационная резистентность — это совокупность защитных факторов организма и конкурентных, антагонистических и других свойств нормальной микрофлоры кишечника, придающих стабильность микрофлоре и предотвращающих колонизацию слизистых оболочек посторонними, в том числе патогенными, микроорганизмами. При снижении колонизационной резистентности увеличивается количество и спектр условно-патогенных микробов. В таком случае условно патогенная микрофлора может закрепиться и встроиться среди облигатной микрофлоры. Последствия могут быть разными, от дисбактериоза, до различных заболеваний.
По этой ссылке можно увидеть видео по этой теме.
Учитывая все указанные факторы, можно сделать вывод, что наиболее полный анализ можно поставить только по биоптату кишечника. Но эта процедура в большинстве случаев не применима из-за значительного количества недостатков. Процедура довольно болезненна и сложна, в определённых случаях травматична и производится только под наркозом.
На сегодняшний день выявить различные нарушения микрофлоры на разных её уровнях и отделах можно различными методами, помимо биопсии. Один из наиболее распространённых методов на сегодняшний момент: бактериологический посев кала.
Бактериологический посев имеет ряд преимуществ перед другими анализами:
Нет ложных перекрестных реакций.
Чувствительность микроба к различным препаратам выявляется с максимальной точностью, что облегчает назначение лекарств.
К недостаткам можно отнести то, что результат нужно долго ждать. Медперсонал, занимающийся проведением исследования, должен быть высококвалифицированным.
Наряду с забором кала проводится сбор анализов из зева, носоглотки, берется анализ мочи и крови. Все это необходимо для более точной расшифровки. Посев кала, как известно, помещается в определенную питательную среду, но для выявления определенной болезни эта среда может быть различной. Например, чтобы исследовать один из возбудителей, кал помещается в элективную или избирательную среду, где прогрессирует один микроб, а остальные угнетаются. В некоторых случаях используют дифференциальную жидкость, в которой расшифровываются все бактериальные культуры. Чтобы сделать идентификацию точнее, посев размещают и на твердую среду.
Когда собранные анализы уже находятся в питательной среде, ее устанавливают в термостат, где налаживаются определенная влажность и температура, чтобы ускорить рост и развитие микробов. После того как пройдет определенное время, культуру микроорганизмов рассматривают под микроскопом, при этом предварительно материал окрашивают специальными растворами. Во время такого осмотра специалисты делают оценку по форме, цвету и плотности. Иногда проводят дополнительные исследования, чтобы выявить предрасположенность колоний микроорганизмов к разложению органических и неорганических соединений.
Потом врачи подсчитывают возбудителей и определяют, сколько микробов способен размножить один микроорганизм. Для того чтобы качество результата анализа было на высшем уровне, необходимо соблюдать определенные правила. В противном случае обследование становится бессмысленным. Для этого нужно, чтобы посуда для сбора и инструменты были максимально стерильными. Желательно, чтобы работники лаборатории выдавали пациенту посуду на руки, после чего больной произведет сбор кала или мочи.
Если человек накануне принимал антибиотики, об этом необходимо рассказать лечащему врачу и прекратить прием лекарств за 10 дней до сбора анализов.
Сдавать анализы нужно с самого утра, собрав их стерильной лопаткой в количестве 15-35 г. При этом надо следить, чтобы никакой другой материал не попал в посуду. Многие люди собирают кал с вечера, что недопустимо. Также нельзя использовать слабительные препараты или ставить клизму. Длительность обследования на общую флору составляет срок от 4 до 7 дней.
Расшифровка бак посева
Исследуемый материал по степени роста делится на 4 степени:
На жидкой питательной среде рост бактерий проявляется довольно слабо, а на твердой среде рост не наблюдается.
На плотной среде рост одного вида доходит до 10 колоний.
Рост бактерий достигает до количества от 10 до 100.
При этой степени колонии разрастаются больше 100.
При первых двух степенях бактерии не считаются причинами болезни, а при двух крайних — указывают на этиологию, то есть микроорганизмы являются основной причиной заболевания. Результаты анализа на кишечные группы необходимы и для того, чтобы врач мог назначить качественное и эффективное лечение.
Посев кала на дисбактериоз делается тогда, когда человек имеет проблемы с желудочно-кишечным трактом, особенно если это сопровождается слабым стулом, тошнотой и рвотой. При данном заболевании посев расшифровывается по четырем степеням:
Чужеродная микрофлора отсутствует, а в аэробном участке микробиоценоза изменения незначительные.
Значительно изменено количество лактофлоры и бифидофлоры, количество эшерихий увеличено.
Лактофлора и бифидофлора практически отсутствуют, зато появляется гемолитический стафилококк.
Микробиоценоз изменен, патогенные микроорганизмы увеличены, обнаружен протей.
Анализы на дизгруппу и инфекции подразумевают исследование микрофлоры, в основном ее состава. Потому что в работе желудка и кишечника именно она является основной частью. Микрофлора состоит из лактобактерий и бифидобактерий. Всего 10% от общего состава можно выделить как гемолитический стафилококк, кишечные палочки, бактероиды, грибки.
Все эти микроорганизмы, находящиеся в микрофлоре, как правило, имеют определенное количество. Если при исследовании эти кишечные инфекции превышают норму, значит, именно они являются первопричиной болезни дисбактериоз. Если вовремя не начать лечение, тогда бактерии начинают усиленно разрастаться, что может привести к неприятным последствиям.
Срок на исследование обычным методом составляет от 7 до 10 дней, но при желании можно сделать экспресс-анализ, на который уходит всего несколько часов. Стоит отметить, что состояние стула меняется на средней стадии заболевания. На поздних можно заметить кровяные прожилки, слизь и диарею. Запах при этом становится очень неприятным. Все эти признаки встречаются и при других болезнях, поэтому очень важным шагом считается своевременная сдача анализов на посев.
У бактериологического метода есть ещё один значительный недостаток. Это крайне низкий уровень выделения видового состава организма. Как было сказано ранее, микрофлора кишечника делится на транзиторную и пристеночную. И если транзиторная может быть обнаружена в кале без проблем, то пристеночная может в нём и не оказаться, отчасти потому, что она находится на стенках кишечника, отчасти из-за анаэробности некоторых её представителей. А ведь именно пристеночная микрофлора выполняет важную роль в микробиоценозе кишечника, как показано в открытии Уголева.
9. Помимо бактериологического метода на сегодняшний день существуют и другие способы выявления явлений, называемых дисбактериозом. Эти методы основаны не на прямом выделении бактерий, а на оценивании их воздействия по экзометаболитам.
Биохимические методики применяются и как часть копрограммы, в таком случае могут изучаться трипсин, эластаза и дисахара.
Трипсин – фермент, участвующий в переваривании белков в тонком кишечнике. Синтезируется в поджелудочной железе в неактивном виде в форме трипсиногена, который впоследствии в двенадцатиперстной кишке под влиянием фермента энтерокиназы превращается в трипсин.
Определение трипсина в кале используется для подтверждения или исключения наличия недостаточности экзокринной функции поджелудочной железы, обусловленной хроническим панкреатитом, опухолью поджелудочной железы, холелитиазом.
Панкреатическая эластаза — это протеолитический фермент, который продуцируется ацинарными клетками поджелудочной железы, экскретируется в виде проэластазы вместе с другими ферментами в двенадцатиперстную кишку, где под действием трипсина превращается в эластазу. Принимает участие в пищеварении вместе с другими ферментами. Фермент не подвергается воздействию при прохождении по кишечному тракту. Уровень содержания панкреатической эластазы является стандартным маркером внешнесекреторной недостаточности поджелудочной железы.
Дисахариды — органические соединения, одна из основных групп углеводов. Молекулы дисахаридов состоят из двух остатков моносахаридов, соединённых друг с другом гликозидными связями. Для организма человека пищевую ценность имеют три дисахарида: сахароза, лактоза и мальтоза.
Переваривание дисахаридов происходит в тонком кишечнике на поверхности эпителиальных клеток (ворсинок) (пристеночное пищеварение) под действием специфических ферментов. Сахароза расщепляется сахаразой, лактоза переваривается под влиянием фермента лактазы, мальтозу расщепляет фермент мальтаза. Эти ферменты продуцируются клетками слизистой и не поступают в просвет, а действуют на поверхности оболочки кишечника. Под влиянием ферментов дисахариды расщепляются до моносахаридов: глюкозы, фруктозы и галактозы, которые затем всасываются в стенки кишечника и поступают в кровь. Таким образом, в норме дисахариды в кале отсутствуют.
Определение дисахаридов в кале используется для исследования и оценки переваривающей способности кишечника.
10. ЛАКТОФЕРРИН И КАЛЬПРОТЕКТИН
Также в определённых тестах требуется определение лактоферрина и фекального кальпротектина: маркеров воспалительных заболеваний.
Основными же метаболитами кишечной микробиоты являются короткоцепочечные жирные кислоты (КЦЖК) – уксусная, пропионовая и масляная кислоты и их соли – ацетат, пропионат и бутират. В течение суток синтезируется более 300 ммоль/л КЦЖК. Максимальная концентрация КЦЖК в толстой кишке достигает 70-140 ммоль/л в проксимальных отделах (слепой и восходящей кишке), а в дистальных отделах (нисходящей, сигмовидной и прямой кишке) содержание КЦЖК снижается до 20-70 ммоль/л.
95% КЦЖК всасывается эпителием толстой кишки, далее уксусная и пропионовая кислоты по системе воротной вены попадают в печень.
Пропионовая кислота в гепатоцитах преимущественно участвует в глюконеогенезе, а также является регулятором метаболических процессов и липидного обмена в печени.
Уксусная кислота принимает участие в липогенезе и является важным энергетическим субстратом для сердца, мозга, почек, мышц и других периферических тканей.
ОБРАЗОВАНИЕ И МЕТАБОЛИЗМ ЕСТЕСТВЕННЫХ МЕТАБОЛИТОВ В ТОЛСТОЙ КИШКЕ И ОРГАНИЗМЕ
Список короткоцепочечных жирных кислот
В различных отраслях знания к короткоцепочечным жирным кислотам относят разный набор карбоновых кислот. В данном Справочнике, исходя из сложившихся в физиологии пищеварения традиций, к короткоцепочечным жирным кислотам относят следующие кислоты ( Минушкин О.Н., Малкоч А.В., Бельмер С.В., Ардатская М.Д.):
