Распространение микроорганизмов в природе. Бактерии кишечника

Микрофлора кишечника – это совокупность непатогенных микроорганизмов, которые обитают в кишечнике у здорового человека. Организмы людей и бактерии сосуществуют в условиях взаимовыгодного сотрудничества – симбиоза. Флора в кишечнике появляется еще в младенчестве и сохраняется на протяжении всей жизни человека.

Представители кишечной флоры

Микроорганизмы в кишечнике человека

Нарушение микрофлоры кишечника

Изменение состава микрофлоры кишечника может повлечь за собой серьезные последствия.

Оно может быть связано как с проникновением патогенных микроорганизмов, которые в норме не обнаруживаются в пищеварительной системе, так и со снижением содержания нормальной микрофлоры – .

Причины

Симптомы

Симптоматика дисбактериоза зависит от степени выраженности нарушений и наличия сопутствующих заболеваний.

• . У больного возникает метеоризм, отрыжка, может появиться диарея или запор. Пациенты постоянно ощущают неприятный привкус во рту.
• . Многие больные отмечают появление пищевой аллергии к тем продуктам, которые ранее переносились нормально. Такое проявление наиболее характерно для детей. Аллергия может выражаться как кожными симптомами (зудом, крапивницей, отеками), так и кишечными признаками. К ним относятся резкие боли в нижней части живота, тошнота, рвота, жидкий стул с пеной.
• Нарушение всасывания. При продолжительном наличии дисбактериоза это приводит к изменению всего метаболизма – возникновению энергетической недостаточности, гиповитаминозов. Состояние обычно сопровождается анемией, нехваткой кальция и другими ионными нарушениями.
• Интоксикация. Характеризуется возникновением слабости, головной боли, незначительным повышением температуры.

Как проверить микрофлору кишечника?

Для оценки состояния кишечной микрофлоры пациенту проводится . Для этого берется или соскоб, или аспират из кишечника. Полученный материал отправляется на бактериологическое исследование. В лаборатории делают посев бактерий на питательные среды. По выросшим колониям микроорганизмов можно судить о состоянии кишечной флоры. Это исследование является точным способом диагностировать ее нарушения.

Косвенным образом о наличии дисбактериоза могут свидетельствовать методики исследования, которые направлены на обнаружение изменений состава испражнений. К ним относятся и биохимическое исследование каловых масс. Такая диагностика позволяет обнаружить характерные химические изменения, которые свидетельствуют о наличии в кишечнике тех или иных микроорганизмов.

Профилактика и лечение нарушений микрофлоры

Питание

В первую очередь предполагает составление сбалансированного рациона. В него обязательно должны входить кисломолочные продукты, содержащие . Пища должна содержать достаточно натуральных витаминов. При риске сезонного гиповитаминоза рекомендуется дополнительно использовать поливитаминные комплексы.

Уничтожение патогенных бактерий

Для устранения болезнетворных микроорганизмов из кишечника используются специальные антибактериальные препараты с селективным воздействием. Они не влияют на состояние нормальной микрофлоры, но при этом уничтожают вредные бактерии. В эту группу входят невсасывающиеся антибиотики (например, нифуроксазид) и

Из нескольких сотен видов бактерий, населяющих кишечник, количественно преобладают бифидобактерии и бактероиды, доля которых составляет 25 % и 30 % соответственно по отношению к общему количеству анаэробных бактерий.

До рождения ребенка его желудочно-кишечный тракт не населен бактериями. В момент рождения происходит быстрое заселение кишечника ребенка бактериями, входящими в состав желудочно-кишечной и влагалищной флоры матери. В результате образуется сложное сообщество микроорганизмов, состоящее из бифидобактерии, лактобацилл, энтеробактерий, клостридий и грамположительных кокков. После этого состав микрофлоры подвергается изменениям в результате действия окружающей среды, важнейшим из которых является питание ребенка.

Уже в 1900 г. немецкими учеными было доказано, что у детей, находящихся на грудном вскармливании, основным компонентом кишечной микрофлоры являются бифидобактерии. Такая микрофлора, с преобладанием бифидобактерий, выполняет защитные функции и способствует созреванию механизмов иммунной системы ребенка. Напротив, у детей, находящихся на искусственном вскармливании, количество бифидобактерий в толстом кишечнике значительно меньше и видовой состав кишечной микрофлоры менее разнообразен.

Видовой состав бифидобактерий в кишечнике детей, находящихся только на грудном вскармливании, представлен многочисленными видами и модификациями. Колонии некоторых видов бифидобактерий, обитающих в кишечнике взрослого человека, отсутствуют, что полностью согласуется с нормальным видовым составом бифидобактерий в кишечнике грудных детей.

В то же время у детей, находящихся на искусственном вскармливании, состав кишечной микрофлоры более разнообразен и содержит одинаковые количества бифидобактерий и бактероидов. Минимальными компонентами кишечной микрофлоры у детей, находящихся на естественном вскармливании, являются лактобациллы и стрептококки, а у детей, находящихся на искусственном вскармливании, - стафилококки, кишечная палочка и клостридии. При добавлении в питание ребенка твердой пищи у детей, находящихся на естественном вскармливании, количество бифидобактерий в толстом кишечнике уменьшается. В возрасте 12 месяцев у детей состав и количество анаэробных (способных развиваться без доступа атмосферного кислорода) микроорганизмов в толстом кишечнике приближается к таковому у взрослых людей.

В желудочно-кишечном тракте человека обитает множество бактерий, которые, по сути, являются "сожителями" своего "хозяина". Как это ни странно звучит, организм "хозяина" так же нуждается в микробных обитателях, как и они в его поддержке.

Основная часть микроорганизмов поступает в просвет желудочно-кишечного тракта из ротоглотки и с пищей.

В составе нормальной микрофлоры желудочно-кишечного тракта выделено более 400 видов неболезнетворных аэробных (способных развиваться в атмосфере) и факультативно анаэробных бактерий.

В кишечный биоценоз входит также небольшое количество условно болезнетворных организмов, образующих так называемую "остаточную колонию": стафилококки, грибы, протей и т. п.

Состав микрофлоры неодинаков на всем протяжении желудочно-кишечного тракта. В верхнем и среднем отделах тонкой кишки популяция микроорганизмов сравнительно небольшая (в начале тощей кишки их содержание не более 100 микроорганизмов на 1 мл содержимого) и включает преимущественно грамположительные аэробные бактерии, небольшое количество анаэробных бактерий, дрожжей и грибов.

Наибольшее содержание микроорганизмов наблюдается в толстой кишке. Здесь их концентрация достигает 1010-1011 и более на 1 г содержимого.

В толстой кишке обитает основная масса анаэробных микроорганизмов. "Главную популяцию" (около 70 %) составляют анаэробные бактерии - бифидобактерии и бактероиды. В качестве "сопутствующих" выступают лактобациллы, кишечная палочка, энтерококки.

Бактерии, населяющие просвет желудочно-кишечного тракта, выполняют ряд функций, имеющих весьма важное значение для организма "хозяина".

Микробы играют важнейшую роль во внутрипросветном пищеварении, в частности, участвуют в переваривании пищевых волокон (целлюлозы), ферментативном расщеплении белков, высокомолекулярных углеводов, жиров и в процессе обмена веществ вырабатывают ряд полезных для организма новых веществ.

Главный представитель анаэробной кишечной микрофлоры - бифидобактерии - вырабатывают аминокислоты, белки, витамины В1, В2, В6, В12, викасол, никотиновую и фолиевую кислоты. Выдвинуто предположение, что некоторые вещества, вырабатываемые бифидобактериями, обладают специальными свойствами и способствуют снижению риска заболеваемости раком толстой кишки.

Среди аэробных (зависящих от атмосферного воздуха) микроорганизмов важнейшая роль в процессах расщепления белков принадлежит кишечной палочке, обладающей большими и разнообразными свойствами. Так, один из видов кишечной палочки вырабатывает несколько витаминов (тиамин, рибофлавин, пиридоксин, витамины В12, К, никотиновую, фолиевую, пантотеновую кислоты), участвует в обмене холестерина, билирубина, холина, желчных и жирных кислот, и также влияет на всасывание железа и кальция.

Образующиеся под влиянием микрофлоры продукты переработки белка (индол, фенол, скатол) оказывают регулирующее воздействие на нормальную работу кишечника.

В последнее время все больше и больше изучается роль кишечной микрофлоры в формировании иммунной системы организма и защите организма от заболеваний.

Представители нормальной кишечной микрофлоры вырабатывают вещества с антибактериальной активностью (такие как бактериокины и короткоцепочечные жирные кислоты, лактоферрин, лизоцим), которые предотвращают внедрение болезнетворных микроорганизмов и подавляют избыточное размножение условно-болезнетворной микрофлоры. Кишечные палочки, энтерококки, бифидобактерии и лактобациллы обладают наиболее выраженными подавляющими свойствами в отношении болезнетворных микроорганизмов.

Продуктами жизнедеятельности молочнокислых бактерий (бифидобактерии, лактобацилл) и бактероидов являются молочная, уксусная, янтарная, муравьиная кислоты. Это обеспечивает поддержание показателя кислотности внутрикишечного содержимого на уровне 4,0-3,8, благодаря чему тормозится рост и размножение болезнетворных и гнилостных микроорганизмов в желудочно-кишечном тракте.

Ограниченные первоначально представления о "местной" защитной роли кишечных микроорганизмов существенно расширились за последние годы. Современной медицинской наукой подчеркивается важность непрерывного "общения" человеческого организма-"хозяина" со своими бактериями-"сожителями". Путем контакта с бактериями через слизистую оболочку и постоянного проникновения небольшого количества бактерий, их антигенов и продуктов жизнедеятельности в кровеносную систему поддерживается иммунитет человека, в том числе, вероятно, поддерживается "тонус" противоопухолевой защиты.

Микрофлора желудочно-кишечного тракта активно участвует в химических превращениях многих веществ внутреннего и внешнего происхождения, в частности, лекарств. В процессе кишечно-печеночного обмена вещества, поступающие из просвета кишечника в печень, подвергаются сложным биохимическим процессам, и многие из них затем вновь выделяются с желчью. В просвете кишечника под действием ферментов кишечной микрофлоры они подвергаются многочисленным изменениям, без которых нормальное функционирование организма невозможно, после чего вновь всасываются и возвращаются в печень по воротной вене.

Механизмы поддержания нормального "микробного равновесия" в просвете желудочно-кишечного тракта и сдерживания микробного роста включают защитные факторы слизистой оболочки (противоинфекционные свойства соляной кислоты желудка, выработка слизи и антител), а также нормальную перистальтическую (сокращение мышц кишечника) активность кишечника, в процессе которой часть бактерий регулярно удаляется из организма. Целостность щеточной каемки энтероцитов также выступает как важное звено защиты, поскольку выполняет роль "бактериального препятствия", не допускающего контакта бактерий с клетками слизистой оболочки.

Количественный и качественный состав кишечной микрофлоры может изменяться под воздействием различных причин как внутриорганизменного, так и внешнего происхождения. Однако это изменение следует рассматривать как вторичное по отношению к основной причине.

Микрофлора кишечника человека является составляющей человеческого организма и выполняет многочисленные жизненно важные функции. Общая численность микроорганизмов, обитающих в различных частях макроорганизма, приблизительно на два порядка превышает численность его собственных клеток и составляет около 10 14-15 . Совокупный вес микроорганизмов человеческого тела составляет около 3-4 кг. Наибольшее число микроорганизмов приходится на желудочно-кишечный тракт (ЖКТ), включая ротоглотку (75-78%), остальные заселяют мочеполовые пути (до 2-3% у мужчин и до 9-12% у женщин) и кожные покровы.

У здоровых лиц в кишечнике насчитывается более 500 видов микроорганизмов. Общая масса микрофлоры кишечника составляет от 1 до 3 кг. В разных отделах ЖКТ количество бактерий различно, большинство микроорганизмов локализованы в толстой кишке (около 10 10-12 КОЕ/мл, что составляет 35-50% ее содержимого). Состав кишечной микрофлоры достаточно индивидуален и формируется с первых дней жизни ребенка, приближаясь к показателям взрослого к концу 1-го — 2-му году жизни, претерпевая некоторые изменения в пожилом возрасте ( ). У здоровых детей в толстой кишке обитают представители факультативно-анаэробных бактерий рода Streptococcus, taphylococcus, Lactobacillus, nterobacteriacae, Candida и более чем 80% биоценоза занимают анаэробные бактерии, чаще грамположительные: пропионобактерии, вейлонеллы, эубактерии, анаэробные лактобациллы, пептококки, пептострептококки, а также грамотрицательные бактероиды и фузобактерии.

Распределение микроорганизмов по ходу ЖКТ имеет достаточно строгие закономерности и тесно коррелирует с состоянием пищеварительной системы ( ). Большинство микроорганизмов (около 90%) присутствуют в тех или иных отделах постоянно и являются основной (резидентной) микрофлорой; около 10% составляет факультативная (или добавочная, сопутствующая микрофлора); и 0,01-0,02% приходится на долю случайных (или транзиторных, остаточных) микроорганизмов. Условно принято считать, что главная микрофлора толстой кишки представлена анаэробными бактериями, тогда как аэробные бактерии составляют сопутствующую микрофлору. Стафилококки, клостридии, протей и грибы относятся к остаточной микрофлоре. Помимо этого, в толстой кишке выявляются около 10 кишечных вирусов и некоторые представители непатогенных простейших. Облигатных и факультативных анаэробов в толстой кишке всегда на порядок больше, чем аэробов, причем строгие анаэробы непосредственно адгезированы на эпителиоцитах, выше располагаются факультативные анаэробы, далее — аэробные микроорганизмы. Таким образом, анаэробные бактерии (в основном бифидобактерии и бактероиды, суммарная доля которых составляет около 60% от общего количества анаэробных бактерий) являются наиболее постоянной и многочисленной группой микрофлоры кишечника, осуществляющей основные функции.

Вся совокупность микроорганизмов и макроорганизм составляют своеобразный симбиоз, где каждый извлекает выгоды для своего существования и оказывает влияние на партнера. Функции кишечной микрофлоры по отношению к макроорганизму реализуются как локально, так и на системном уровне, при этом различные виды бактерий вносят свой вклад в это влияние. Микрофлора пищеварительного тракта выполняет следующие функции.

• Морфокинетические и энергетические эффекты (энергообеспечение эпителия, регулирование перистальтики кишечника, тепловое обеспечение организма, регуляция дифференцировки и регенерации эпителиальных тканей).
• Формирование защитного барьера слизистой оболочки кишечника, подавление роста патогенной микрофлоры.
• Иммуногенная роль (стимуляция иммунной системы, стимуляция местного иммунитета, в том числе выработки иммуноглобулинов).
• Модуляция функций цитохромов Р450 в печени и продукция Р450-схожих цитохромов.
• Детоксикация экзогенных и эндогенных токсических субстанций и соединений.
• Продукция разнообразных биологически активных соединений, активация некоторых лекарственных препаратов.
• Мутагенная/антимутагенная активность (повышение резистентности эпителиальных клеток к мутагенам (канцерогенам), разрушение мутагенов).
• Регуляция газового состава полостей.
• Регуляция поведенческих реакций.
• Регуляция репликации и экспрессии генов прокариотических и эукариотических клеток.
• Регуляция запрограммированной гибели эукариотических клеток (апоптоза).
• Хранилище микробного генетического материала.
• Участие в этиопатогенезе заболеваний.
• Участие в водно-солевом обмене, поддержание ионного гомеостаза организма.
• Формирование иммунологической толерантности к пищевым и микробным антигенам.
• Участие в колонизационной резистентности.
• Обеспечение гомеостаза симбиотических взаимоотношений прокариотических и эукариотических клеток.
• Участие в обмене веществ: метаболизме белков, жиров (поставка субстратов липогенеза) и углеводов (поставка субстратов глюконеогенеза), регуляция желчных кислот, стероидов и др. макромолекул.

Так, бифидобактерии за счет ферментации олиго- и полисахаридов продуцируют молочную кислоту и ацетат, которые обеспечивают бактерицидную среду, секретируют вещества-ингибиторы роста патогенных бактерий, что повышает резистентность организма ребенка к кишечным инфекциям. Модуляции иммунного ответа ребенка бифидобактериями также выражаются в снижении риска развития пищевой аллергии.

Лактобациллы уменьшают активность пероксидазы, оказывая антиоксидантный эффект, обладают противоопухолевой активностью, стимулируют продукцию иммуноглобулина А (IgA), подавляют рост патогенной микрофлоры и стимулируют рост лакто- и бифидофлоры, оказывают противовирусное действие.

Из представителей энтеробактерий наиболее важное значение имеет Escherichia coli M17 , которая вырабатывает колицин В, за счет чего подавляет рост шигелл, сальмонелл, клебсиелл, серраций, энтеробактеров и оказывает незначительное влияние на рост стафилококков и грибов. Также кишечная палочка способствуют нормализации микрофлоры после антибактериальной терапии и воспалительных и инфекционных заболеваний.

Энтерококки (Enterococcus avium, faecalis, faecium ) стимулируют местный иммунитет за счет активации В-лимфоцитов и повышения синтеза IgA, высвобождения интерлейкинов-1β и -6, γ-интерферона; обладают противоаллергическим и антимикотическим действием.

Кишечные палочки, бифидо- и лактобактерии выполняют витаминообразующую функцию (участвуют в синтезе и всасывании витаминов К, группы В, фолиевой и никотиновой кислот). По способности синтезировать витамины кишечная палочка превосходит все остальные бактерии кишечной микрофлоры, синтезируя тиамин, рибофлавин, никотиновую и пантотеновую кислоты, пиридоксин, биотин, фолиевую кислоту, цианокобаламин и витамин К. Бифидобактерии синтезируют аскорбиновую кислоту, бифидо- и лактобактерии способствуют всасыванию кальция, витамина D, улучшают всасывание железа (благодаря созданию кислой среды).

Процесс пищеварения условно можно разделить на собственное (дистанционное, полостное, аутолитическое и мембранное), осуществляемое ферментами организма, и симбиозное пищеварение, происходящее при содействии микрофлоры. Микрофлора кишечника человека участвует в ферментации нерасщепленных ранее компонентов пищи, главным образом углеводов, таких, как крахмал, олиго- и полисахариды (в том числе и целлюлоза), а также белков и жиров.

Не всосавшиеся в тонкой кишке белки и углеводы в слепой кишке подвергаются более глубокому бактериальному расщеплению — преимущественно кишечной палочкой и анаэробами. Конечные продукты, образующиеся в результате процесса бактериальной ферментации, оказывают различное влияние на состояние здоровья человека. Например, бутират необходим для нормального существования и функционирования колоноцитов, является важным регулятором их пролиферации и дифференцировки, а также всасывания воды, натрия, хлора, кальция и магния. Вместе с другими летучими жирными кислотами он оказывает влияние на моторику толстой кишки, в одних случаях ускоряя ее, в других — замедляя. При расщеплении полисахаридов и гликопротеинов внеклеточными микробными гликозидазами образуются, помимо прочего, моносахариды (глюкоза, галактоза и т. д.), при окислении которых в окружающую среду выделяется в виде тепла не менее 60% их свободной энергии.

Среди важнейших системных функций микрофлоры — поставка субстратов глюконеогенеза, липогенеза, а также участие в метаболизме белков и рециркуляции желчных кислот, стероидов и других макромолекул. Превращение холестерина в не всасывающийся в толстой кишке копростанол и трансформация билирубина в стеркобилин и уробилин возможны только при участии бактерий, находящихся в кишечнике.

Протективная роль сапрофитной флоры реализуется как на местном, так и на системном уровнях. Создавая кислую среду, благодаря образованию органических кислот и снижению рН среды толстой кишки до 5,3-5,8, симбионтная микрофлора защищает человека от колонизации экзогенными патогенными микроорганизмами и подавляет рост уже имеющихся в кишечнике патогенных, гнилостных и газообразующих микроорганизмов. Механизм этого явления заключается в конкуренции микрофлоры за питательные вещества и участки связывания, а также в выработке нормальной микрофлорой определенных ингибирующих рост патогенов субстанций, обладающих бактерицидной и бактериостатической активностью, в том числе антибиотикоподобных. Низкомолекулярные метаболиты сахаролитической микрофлоры, в первую очередь летучие жирные кислоты, лактат и др., обладают заметным бактериостатическим эффектом. Они способны ингибировать рост сальмонелл, дизентерийных шигелл, многих грибов.

Также кишечная микрофлора усиливает местный кишечный иммунологический барьер. Известно, что у стерильных животных в lamina propria определяется очень малое количество лимфоцитов, кроме того, у этих животных наблюдается иммунодефицит. Восстановление нормальной микрофлоры быстро приводит к увеличению количества лимфоцитов в слизистой кишечника и исчезновению иммунодефицита. Сапрофитные бактерии в определенной степени обладают способностью модулировать уровень фагоцитарной активности, снижая его у людей, страдающих аллергией и, наоборот, повышая его у здоровых индивидуумов.

Таким образом, микрофлора ЖКТ не только формирует местный иммунитет, но и играет огромную роль в становлении и развитии иммунной системы ребенка, а также поддерживает ее активность у взрослого. Резидентная флора, особенно некоторые микроорганизмы, обладают достаточно высокими иммуногенными свойствами, что стимулирует развитие лимфоидного аппарата кишечника и местный иммунитет (в первую очередь за счет усиления продукции ключевого звена системы местного иммунитета — секреторного IgA), а также приводит к системному повышению тонуса иммунной системы, с активацией клеточного и гуморального звеньев иммунитета. Системная стимуляция иммунитета — одна из важнейших функций микрофлоры. Известно, что у безмикробных лабораторных животных не только подавлен иммунитет, но и происходит инволюция иммунокомпетентных органов. Поэтому при нарушениях микроэкологии кишечника, дефиците бифидофлоры и лактобацилл, беспрепятственном бактериальном заселении тонкой и толстой кишки возникают условия для снижения не только местной защиты, но и резистентности организма в целом.

Несмотря на достаточную иммуногенность, сапрофитные микроорганизмы не вызывают реакций иммунной системы. Возможно, это происходит потому, что сапрофитная микрофлора является своего рода хранилищем микробных плазмидных и хромосомных генов, обмениваясь генетическим материалом с клетками хозяина. Реализуются внутриклеточные взаимодействия путем эндоцитоза, фагоцитоза и пр. При внутриклеточных взаимодействиях достигается эффект обмена клеточным материалом. В результате представители микрофлоры приобретают рецепторы и другие антигены, присущие хозяину. Это делает их «своими» для иммунной системы макроорганизма. Эпителиальные ткани в результате такого обмена приобретают бактериальные антигены.

Обсуждается вопрос о ключевом участии микрофлоры в обеспечении противовирусной защиты хозяина. Благодаря феномену молекулярной мимикрии и наличию рецепторов, приобретенных от эпителия хозяина, микрофлора становится способной к перехвату и выведению вирусов, обладающих соответствующими лигандами.

Таким образом, наряду с низким рН желудочного сока, двигательной и секреторной активностью тонкой кишки, микрофлора ЖКТ относится к неспецифическим факторам защиты организма.

Важной функцией микрофлоры является синтез ряда витаминов. Человеческий организм получает витамины в основном извне — с пищей растительного или животного происхождения. Поступающие витамины в норме всасываются в тонкой кишке и частично утилизируются кишечной микрофлорой. Микроорганизмы, населяющие кишечник человека и животных, продуцируют и утилизируют многие витамины. Примечательно, что наиболее важную роль для человека в этих процессах играют микробы тонкой кишки, так как продуцируемые ими витамины могут эффективно всасываться и поступать в кровоток, тогда как витамины, синтезирующиеся в толстой кишке, практически не всасываются и для человека оказываются недоступными. Подавление микрофлоры (например, антибиотиками) снижает и синтез витаминов. Наоборот, создание благоприятных для микроорганизмов условий, например при употреблении в пищу достаточного количества пребиотиков, повышает обеспеченность макроорганизма витаминами.

Наиболее изучены в настоящее время аспекты, связанные с синтезом кишечной микрофлорой фолиевой кислоты, витамина В 12 и витамина К.

Фолиевая кислота (витамин В 9), поступая с продуктами питания, эффективно всасывается в тонкой кишке. Синтезирующийся в толстой кишке представителями нормальной кишечной микрофлоры фолат идет исключительно для ее собственных нужд и не утилизируется макроорганизмом. Тем не менее синтез фолата в толстой кишке может иметь большое значение для нормального состояния ДНК колоноцитов.

Кишечные микроорганизмы, синтезирующие витамин В 12 , обитают как в толстой, так и в тонкой кишке. Среди этих микроорганизмов наиболее активны в данном аспекте представители Pseudomonas и Klebsiella sp . Однако возможностей микрофлоры для полной компенсации гиповитаминоза В 12 оказывается недостаточно.

С содержанием в просвете толстой кишки фолата и кобаламина, полученных с пищей или синтезированных микрофлорой, связана способность эпителия кишечника противостоять процессам канцерогенеза. Предполагается, что одной из причин более высокой частоты опухолей толстой кишки, по сравнению с тонкой, является недостаток цитопротекторных составляющих, большинство из которых всасывается в средних отделах ЖКТ. Среди них — витамин В 12 и фолиевая кислота, которые совместно определяют стабильность клеточных ДНК, в частности ДНК клеток эпителия толстой кишки. Даже незначительный дефицит этих витаминов, не вызывающий анемию или другие тяжелые последствия, тем не менее приводит к значимым аберрациям в молекулах ДНК колоноцитов, способным стать основой канцерогенеза. Известно, что недостаточное поступление к колоноцитам витаминов В 6 , В 12 и фолиевой кислоты ассоциируется с повышенной частотой рака толстой кишки в популяции. Дефицит витаминов приводит к нарушению процессов метилирования ДНК, мутациям и, как следствие, раку толстой кишки. Риск толстокишечного канцерогенеза повышается при низком потреблении пищевых волокон и овощей, обеспечивающих нормальное функционирование кишечной микрофлоры, синтезирующей трофические и протективные в отношении толстой кишки факторы.

Витамин К существует в нескольких разновидностях и необходим человеческому организму для синтеза различных кальцийсвязывающих белков. Источником витамина К 1 , филохинона, являются продукты растительного происхождения, а витамин К 2 , группа соединений менахинонов, синтезируется в тонкой кишке человека. Микробный синтез витамина К 2 стимулируется при недостатке филохинона в диете и вполне способен его компенсировать. В то же время недостаточность витамина К 2 при сниженной активности микрофлоры плохо корригируется диетическими мероприятиями. Таким образом, синтетические процессы в кишечнике являются приоритетными для обеспечения макроорганизма этим витамином. Витамин К синтезируется и в толстой кишке, но используется преимущественно для потребностей микрофлоры и колоноцитов.

Кишечная микрофлора принимает участие в детоксикации экзогенных и эндогенных субстратов и метаболитов (аминов, меркаптанов, фенолов, мутагенных стероидов и др.) и, с одной стороны, представляет собой массивный сорбент, выводя из организма токсические продукты с кишечным содержимым, а с другой — утилизирует их в реакциях метаболизма для своих нужд. Помимо этого, представители сапрофитной микрофлоры продуцируют на основе конъюгатов желчных кислот эстрагеноподобные субстанции, оказывающие влияние на дифференцировку и пролиферацию эпителиальных и некоторых других тканей путем изменения экспрессии генов или характера их действия.

Итак, взаимоотношения микро- и макроорганизма носят сложный характер, реализующийся на метаболическом, регуляторном, внутриклеточном и генетическом уровне. Однако нормальное функционирование микрофлоры возможно только при хорошем физиологическом состоянии организма и в первую очередь нормальном питании.

Питание микроорганизмов, населяющих кишечник, обеспечивается за счет нутриентов, поступающих из вышележащих отделов ЖКТ, которые не перевариваются собственными ферментативными системами и не всасываются в тонкой кишке. Эти вещества необходимы для обеспечения энергетических и пластических потребностей микроорганизмов. Способность использовать нутриенты для своей жизнедеятельности зависит от ферментативных систем различных бактерий.

В зависимости от этого условно выделяют бактерии с преимущественно сахаролитической активностью, основным энергетическим субстратом которых являются углеводы (характерно в основном для сапрофитной флоры), с преимущественной протеолитической активностью, использующих белки для энергетических целей (характерно для большинства представителей патогенной и условно-патогенной флоры), и смешанной активностью. Соответственно, преобладание в пище тех или иных нутриентов, нарушение их переваривания будет стимулировать рост различных микроорганизмов.

Углеводные нутриенты особенно необходимы для жизнедеятельности нормальной кишечной микрофлоры. Ранее эти компоненты пищи называли «балластными», предполагая, что они не имеют какого-либо существенного значения для макроорганизма, однако по мере изучения микробного метаболизма стало очевидно их значение не только для роста кишечной микрофлоры, но для здоровья человека в целом. Согласно современному определению, пребиотиками называют частично или полностью не перевариваемые компоненты пищи, которые избирательно стимулируют рост и/или метаболизм одной или нескольких групп микроорганизмов, обитающих в толстой кишке, обеспечивая нормальный состав кишечного микробиоценоза. Свои энергетические потребности микроорганизмы толстой кишки обеспечивают за счет анаэробного субстратного фосфорилирования, ключевым метаболитом которого является пировиноградная кислота (ПВК). ПВК образуется из глюкозы в процессе гликолиза. Далее, в результате восстановления ПВК, образуется от одной до четырех молекул аденозинтрифосфата (АТФ). Последний этап приведенных выше процессов обозначается как брожение, которое может идти различными путями с образованием различных метаболитов.

Гомоферментативное молочное брожение характеризуется преимущественным образованием молочной кислоты (до 90%) и характерно для лактобактерий и стрептококков толстой кишки. Гетероферментативное молочное брожение, при котором образуются и другие метаболиты (в том числе уксусная кислота), присуще бифидобактериям. Спиртовое брожение, ведущее к образованию углекислого газа и этанола, является побочным метаболическим эффектом у некоторых представителей Lactobacillus и Clostridium. Отдельные виды энтеробактерий (E. coli ) и клостридий получают энергию в результате муравьинокислого, пропионового, маслянокислого, ацетонобутилового или гомоацетатного видов брожения.

В результате микробного метаболизма в толстой кишке образуются молочная кислота, короткоцепочечные жирные кислоты (С 2 — уксусная; С 3 — пропионовая; С 4 — масляная/изомасляная; С 5 — валериановая/изовалериановая; С 6 — капроновая/изокапроновая), углекислый газ, водород, вода. Углекислый газ в большой степени преобразуется в ацетат, водород всасывается и выводится через легкие, а органические кислоты (в первую очередь жирные короткоцепочечные) утилизируются макроорганизмом. Нормальная микрофлора толстой кишки, перерабатывая не переваренные в тонкой кишке углеводы, производит короткоцепочечные жирные кислоты с минимальным количеством их изоформ. В то же время при нарушении микробиоценоза и увеличении доли протеолитической микрофлоры указанные жирные кислоты начинают синтезироваться из белков преимущественно в виде изоформ, что отрицательно сказывается на состоянии толстой кишки, с одной стороны, и может быть диагностическим маркером — с другой.

Помимо этого, различные представители сапрофитной флоры имеют свои потребности в определенных нутриентах, объясняющиеся особенностями их метаболизма. Так, бифидобактерии расщепляют моно-, ди-, олиго- и полисахариды, используя их как энергетический и пластический субстрат. При этом они могут ферментировать белки, в том числе и для энергетических целей; не требовательны к поступлению с пищей большинства витаминов, но нуждаются в пантотенатах.

Лактобактерии также используют различные углеводы для энергетических и пластических целей, однако плохо расщепляют белки и жиры, поэтому нуждаются в поступлении извне аминокислот, жирных кислот, а также витаминов.

Энтеробактерии расщепляют углеводы с образованием углекислого газа, водорода и органических кислот. При этом существуют лактозонегативные и лактозопозитивные штаммы. Также они могут утилизировать белки и жиры, поэтому мало нуждаются во внешнем поступлении аминокислот, жирных кислот и большинства витаминов.

Очевидно, что питание сапрофитной микрофлоры и ее нормальное функционирование принципиально зависит от поступления к ней не переваренных углеводов (ди-, олиго- и полисахаридов) для энергетических целей, а также белков, аминокислот, пуринов и пиримидинов, жиров, углеводов, витаминов и минералов — для пластического обмена. Залогом поступления к бактериям необходимых нутриентов является рациональное питание макроорганизма и нормальное течение пищеварительных процессов.

Хотя моносахариды могут легко утилизироваться микроорганизмами толстой кишки, к пребиотикам их не относят.

В нормальных условиях кишечная микрофлора не потребляет моносахариды, которые должны полностью всасываться в тонкой кишке. Пребиотики включают некоторые дисахариды, олигосахариды, полисахариды и достаточно гетерогенную группу соединений, в которой присутствуют и поли- и олигосахариды, которую обозначили как пищевые волокна. Из пребиотиков в женском молоке присутствует лактоза и олигосахариды.

Лактоза (молочный сахар) представляет собой дисахарид, состоящий из галактозы и глюкозы. В норме лактоза расщепляется лактазой тонкой кишки до мономеров, которые практически полностью всасываются в тонкой кишке. Лишь незначительное количество нерасщепленной лактозы у детей первых месяцев жизни попадает в толстую кишку, где утилизируется микрофлорой, обеспечивая ее становление. В то же время дефицит лактазы приводит к избытку лактозы в толстой кишке и значительному нарушению состава кишечной микрофлоры и осмотической диарее.

Лактулоза — дисахарид, состоящий из галактозы и фруктозы, в молоке (женском или коровьем) отсутствует, однако в небольших количествах может образовываться при нагревании молока до температуры кипения. Лактулоза не переваривается ферментами ЖКТ, ферментируется лакто- и бифидобактериями и служит им субстратом для энергетического и пластического обмена, за счет чего способствует их росту и нормализации состава микрофлоры, увеличению объема биомассы в содержимом кишечника, что определяет ее слабительный эффект. Помимо этого, показана антикандидозная активность лактулозы и ее угнетающий эффект на сальмонелл. Полученная синтетическим путем лактулоза (дюфалак) широко используется как эффективное слабительное средство, обладающее пребиотическими свойствами. Как пребиотик детям дюфалак назначается в низких дозах, не оказывающих слабительного эффекта (по 1,5-2,5 мл 2 раза в день в течение 3-6 нед).

Олигосахариды представляют собой линейные полимеры глюкозы и других моносахаров с общей длиной цепи не более 10. По химической структуре выделяют галакто-, фрукто-, фукозил-олигосахариды и др. Концентрация олигосахаридов в женском молоке относительно невелика, не более 12-14 г/л, однако их пребиотический эффект весьма значителен. Именно олигосахариды сегодня рассматриваются как основные пребиотики женского молока, обеспечивающие как становление нормальной микрофлоры кишечника ребенка, так и ее поддержание в дальнейшем. Важным является то обстоятельство, что олигосахариды присутствуют в значимых концентрациях только в женском молоке и отсутствуют, в частности, в коровьем. Следовательно, в состав адаптированных молочных смесей для искусственного вскармливания здоровых детей должны добавляться пребиотики (галакто- и фруктосахариды).

Полисахариды представляют собой длинноцепочечные углеводы в основном растительного происхождения. Инулин, содержащий фруктозу, в больших количествах присутствует в артишоках, клубнях и корнях георгинов и одуванчиков; утилизируется бифидо- и лактобактериями, способствует их росту. Помимо этого, инулин повышает всасывание кальция и влияет на метаболизм липидов, снижая риск развития атеросклероза.

Пищевые волокна — большая гетерогенная группа полисахаридов, наиболее известными из которых являются целлюлоза и гемицеллюлоза. Целлюлоза — неразветвленный полимер глюкозы, а гемицеллюлоза — полимер глюкозы, арабинозы, глюкуроновой кислоты и ее метилового эфира. Помимо функции субстрата для питания лакто- и бифидофлоры и опосредованно поставщика короткоцепочечных жирных кислот для колоноцитов, пищевые волокна оказывают и другие важные эффекты. Они обладают высокой адсорбционной способностью и удерживают воду, что приводит к повышению осмотического давления в полости кишки, увеличению объема фекалий, ускорения пассажа по кишечнику, что обусловливает слабительный эффект.

В средних количествах (1-1,9 г/100 г продукта) пищевые волокна содержатся в моркови, сладком перце, петрушке (в корне и зелени), редьке, репе, тыкве, дыне, черносливе, цитрусовых, бруснике, фасоли, гречневой, перловой крупе, «Геркулесе», ржаном хлебе.

Наибольшее же их количество (более 3 г/100 г) содержится в укропе, кураге, клубнике, малине, чае (4,5 г/100 г), овсяной муке (7,7 г/100 г), пшеничных отрубях (8,2 г/100 г), сушеном шиповнике (10 г/100 г), жареном кофе в зернах (12,8 г/100 г), овсяных отрубях (14 г/100 г). Пищевые волокна отсутствуют в рафинированных продуктах.

Несмотря на очевидную значимость пребиотиков для питания микрофлоры, благополучия ЖКТ и всего организма в целом, в современных условиях отмечается дефицит пребиотиков в питании во всех возрастных группах. В частности, взрослый человек должен съедать в сутки примерно 20-35 г пищевых волокон, тогда как в реальных условиях европеец потребляет не более 13 г в сутки. Уменьшение доли естественного вскармливания у детей первого года жизни приводит к недостатку пребиотиков, содержащихся в женском молоке.

Таким образом, пребиотики обеспечивают благополучие микрофлоры толстой кишки, здоровье толстой кишки и являются необходимым фактором здоровья человека в связи с их существенными метаболическими эффектами. Преодоление дефицита пребиотиков в современных условиях связано с обеспечением рационального питания лиц всех возрастных категорий, начиная от новорожденных и кончая людьми преклонного возраста.

Литература

С. В. Бельмер , доктор медицинских наук, профессор
А. В. Малкоч , кандидат медицинских наук
РГМУ, Москва

Микроорганизмы, относящиеся к нормальной микрофлоре ки­шечника, колонизируют как просвет кишечного тракта, так и по­верхность слизистой оболочки кишки, формируя при этом присте­ночную или мукозную микрофлору (М-микрофлору) и полостную микрофлору (П-микрофлору).

ГРАМОЛОЖИТЕЛЬНЫЕ ОБЛИГАТНО-АНАЭРОБНЫЕ БАКТЕРИИ

Бифидобактерии- грамположительные палочки, строгие анаэ­робы, представители облигатной микрофлоры, присутствующие в кишечнике на протяжении всей жизни здорового человека. В толстой кишке у детей бифидобактерии являются основной группой сахаролитических бактерий и составляют до 95% от общей попу­ляции микробов. (Kawase К., Suzuki T. et al., 1981). Доминирую­щее положение бифидобактерии в кишечнике обеспечивает защи­ту организма от патогенной микрофлоры, особенно у детей на протяжении 1-го года жизни. Обладая высокой антагонистичес­кой активностью по отношению к патогенным микроорганизмам и выделяя большое количество кислых продуктов, бактериоцинов, спиртов, бифидобактерии препятствуют проникно­вению микробов в верхние отделы желудочно-кишечного тракта и другие внутренние органы. Молочная и уксусная кислоты, проду­цируемые бифидобактериями, способствуют усилению процессов всасывания в стенке кишечника ионов кальция, железа, витамина Д. Бифидобактерии синтезируют аминокислоты и белки, витами­ны группы В, К, тиамин, рибофлавин, никотиновую, пантотено-вую, фолиевую кислоты, пиридоксин, цианкобаламин, которые всасываются в кишечнике. Бифидобактерии могут быть резис­тентны к пенициллину, стрептомицину, рифампицину (Hata D., Yoshida A., et al., 1988). Бифидобактерии оказывают выраженное стимулирующее действие на систему местного иммунитета ки­шечника. В норме количество бифидобактерии у детей составляет от 10 |0 до 10 м КОЕ/г, у взрослых- от 10 9 до 10 10 КОЕ/г.

Лактобактерии- грамположительные, палочковидные бакте­рии, микроаэрофилы, относятся к облигатной флоре кишечника. Род лактобактерий включает 44 вида. Типичными представителя­ми лактофлоры являются L . acidophilus , L . casei , L . plantarum u L . fermentum . Присутствуя практически во всех отделах желудочно-кишечного тракта, лактобациллы вступают в сложные взаимодей­ствия с другими микроорганизмами. Результат этих взаимодей­ствий проявляется в подавлении гнилостных и гноеродных бакте­рий. Антибактериальная активность лактобактерий связана с вы­работкой ими в процессе сбраживания углеводов молочной кис­лоты, спирта, лизоцима, реутерина, плантарицина, лактоцидина и лактолина. Вступая в тесный контакт со слизистой оболочкой кишечника, лактобактерий предохраняют ее от возможного вне­дрения патогенных микробов. Лактобактерии часто обладают ре-зистентностью к пенициллину и ванкомицину.

Лактобактерии можно выделить из кишечника новорожденных уже в первые дни после рождения. У здоровых детей, находящих­ся на грудном вскармливании, лактобактерий обнаруживаются в количестве от 10 6 -10 7 КОЕ/г исследуемого материала. С другой стороны, у детей, находящихся на искусственном вскармливании, уровень лактобактерий часто бывает более высоким, достигая 10 8 КОЕ/г исследуемого материала. У 73% взрослых людей лакто­бактерий выявляются в количестве от 10 9 КОЕ/г исследуемого ма­териала, а у лиц, использующих строгую вегетарианскую диету, Лактобактерии определялись в 95% случаях в количестве 10″ КОЕ/г исследуемого материала.

Эубактерии - грамположительные, неспорообразующие, поли­морфные палочковидные бактерии или коккобациллы, строгие анаэробы. Некоторые виды могут образовывать бифуркации (Eubacterium alactolyticum ). Эти микроорганизмы редко встреча­ются у детей в период грудного вскармливания. Однако, у детей, находящихся на искусственном вскармливании, бактерии, при­надлежащие к этому роду, могут выявляться в большом проценте случаев в количествах, достигающих 10 КОЕ/г исследуемого ма­териала, и более характерных для взрослых здоровых людей. Роль этих бактерий до настоящего времени недостаточно ясна, но уста­новлено, что Е. lentum участвует в реакциях трансформации холе-стерола в копростанол. Другие виды эубактерий принимают учас­тие в деконьюгации желчных кислот.

Пептостреитококки - грамположительные кокки, строгие анаэ­робы. Принадлежат к облигатной микрофлоре кишечника. Так же, как и эубактерий, они редко встречаются у детей в период грудного вскармливания, но у детей, получающих искусственное питание, их количество может достигать от 10 КОЕ/г исследуе­мого материала. В микрофлоре кишечника взрослых здоровых людей их численный уровень равен от 10 9 до 10 10 КОЕ/г исследуе­мого материала. Попадая, в результате транслокации, в несвой­ственные им места обитания, они могут становиться этиологиче­ским фактором различных инфекций. Часто они высеваются при септицемии, остеомиелитах, гнойных артритах, аппендицитах и других глубоких абсцессах, занимая, по разным оценкам, второе место в группе анаэробных бактерий по частоте обнаружения в патологическом материале. Наряду с другими анаэробами, они выявляются при гингивитах и парадонтозах.

Клостридии- грамположительные, спорообразуюшие, часто по­движные, палочковидные бактерии, строгие анаэробы. Подвиж­ность осуществляется за счет перитрихиально расположенных жгутиков. Они относятся к факультативной части нормальной микрофлоры кишечника. Эти бактерии принимают участие в де­коньюгации желчных кислот. Кроме того, многие лецитиназоне-гативные клостридии участвуют в поддержании колонизационной резистентности, подавляя размножение в кишечнике патогенных клостридии. С другой стороны, некоторые клостридии при рас­щеплении белков могут давать токсические продукты обмена.

При снижении резистентности организма они могут становиться причиной эндогенной инфекции. В кишечнике новорожденных эти бактерии появляются к 6 - 7 дню жизни и могут достигать уровня 10 -10 7 КОЕ/г исследуемого материала. В последующем, у детей, находящихся на естественном вскармливании, лецитина-зонегативные клостридии выявляются лишь у 50% детей, и их уровень в норме не превышает 10 6 КОЕ/г исследуемого материа­ла. У детей, вскармливающихся искусственно, количество этих микроорганизмов часто превышает норму и доходит до 10 7 -10 8 КОЕ/г исследуемого материала, при этом у них нередко можно обнаружить Clostrtdium difficile и С. perfringens , способные выраба­тывать энтеротоксины. Кроме того, С. difficile являются этиологи­ческим фактором псевдомембранозного колита, который часто возникает на фоне лечения антибиотиками. Антибиотики, подав­ляя нормальную микрофлору кишечника, особенно уровень не-токсигенных клостридии, приводят к избыточному размножению С. difficile . У взрослых уровень клостридии может составлять 10 6 -10 7 КОЕ/г исследуемого материала для лецитиназонегативных клостридии и менее 10 4 -10 5 КОЕ/г исследуемого материала для лецитиназопозитивных. Однако это равновесие изменяется у лю­дей пожилого возраста. После 65-70 лет часто обнаруживается увеличение количества клостридии на фоне снижения уровня би-фидобактерий. Кроме того, повышение уровня клостридии про­исходит при несбалансированной диете с преобладанием в пище­вом рационе мясной пищи.

ГРАМОТРИЦАТЕЛЬНЫЕ ОБЛИГАТНО-АНАЭРОБНЫЕ БАКТЕРИИ

К бактериям, входящим в эту группу и относящимся к эндоген­ной флоре кишечника человека, прежде всего, относятся бактеро­иды, фузобактерии и вейлонеллы. Необходимо отметить, что бак­терии, относящиеся к родам Porphyromonas и Prevotella , которые часто изолируются из ротовой полости человека, также могут быть выделены из кишечника здорового человека.

Бактероиды - грамотрицательные, неспорообразующие, поли­морфные палочки. Строгие анаэробы. Наравне с бифидобактери-ями колонизируют кишечник новорожденных к 6-7 дню жизни. Во время грудного вскармливания они выделяются приблизитель­но у 50% детей, и их уровень, уступая уровню бифидобактерий, не превышает в норме 10 9 КОЕ/г исследуемого материала. У детей, находящихся на искусственном вскармливании, бактероиды вы­севаются в большем проценте случаев в количестве 10 КОЕ/г. У взрослых в норме уровень бактероидов достигает 10 9 -10 10 КОЕ/г исследуемого материала. Роль бактероидов до конца не выяснена, но установлено, что они принимают участие в пищеварении, а также в расщеплении желчных кислот.

Фузобактерии - грамотрицательные, неспорообразуюшие, по­лиморфные палочковидные бактерии. Строгие анаэробы. Они ха­рактерны для микрофлоры кишечника взрослых людей, у которых эти микроорганизмы обнаруживаются в концентрации 10 8 -10 9 КОЕ/г исследуемого материала. К наиболее часто встречаю­щимся видам относятся F . mortiferum , F . russii , F . varium . Фузобак­терии нередко выделяются из патологического материала при гнойных осложнениях различной локализации. При этом вид F . necrophorum наиболее часто встречающийся. Бактерии этого вида способны секретировать лейкотоксин и фактор агрегации тромбоцитов, ответственный за тромбоэмболии при тяжелых сеп-тицемиях.

Вейлонеллы - грамотрицательные облигатно-анаэробные кокки. Их уровень в норме у детей первого года жизни не превышает 10 5 КОЕ/г исследуемого материала, причем они выделяются менее чем у 50% детей. С другой стороны, у детей, получающих искусственное питание, их находят значительно чаще в концентрациях нередко превышающих 10 8 КОЕ/г исследуемого материала. У взрослых бактерии этого рода определяются на уровне 10 5 -10 6 КОЕ/г исследуемого материала. Род Veillonella включает единственный вид V . parvula . Эти бактерии, слабо сбраживающие сахара и способные к редукции нитрата, обладают сложными пищевыми потребностями. Их отличительной чертой является способ­ность к продукции газа, часто в больших количествах, что при их избыточном размножении в кишечнике может вызывать диспепсические расстройства.

ФАКУЛЬТАТИВНО-АНАЭРОБНЫЕ МИКРООРГАНИЗМЫ

Эшерихии - грамотрицательные, подвижные палочки, входящие в семейство Enterobacteriaceae . Количество их незначительно по сравнению с доминирующими, неспорообразующими анаэробами (бифидобактериями, лактобактериями, бактероидами). Количес­твенный уровень Escherichia coll в норме у здорового человека со­ставляет менее 0,01% от общего числа наиболее важных предста­вителей нормальной микрофлоры. В кишечнике человека эшери-хии появляются в первые дни после рождения, сохраняясь в тече­ние жизни человека на уровне 10 -10 КОЕ/г исследуемого мате­риала. Некоторые штаммы эшерихий могут продуцировать коли-цины, которые тормозят рост энтеропатогенных штаммов этого вида бактерий. Вызывая постоянное антигенное раздражение системы местного иммунитета, Е. coli поддерживают его в физиоло­гически активном состоянии: они инициируют в кишечнике син­тез секреторных иммуноглобулинов, способных за счет перекре­стных реакций взаимодействовать с патогенными микроорганиз­мами, относящимися к семейству энтеробактерий, и препятство­вать их проникновению в слизистую оболочку стенки кишки. Бактерии этого вида принимают участие в витаминообразовании, например, в синтезе витамина К. Наряду с полезными свойствами многие штаммы эшерихий обладают целым рядом патогенных свойств. Процент энтеропатогенных штаммов Е. coli в испражне­ниях здоровых людей составляет от 9,1% до 32,4%. Патогенные варианты могут вызывать колиэнтериты, холероподобные и ди-зентериеподобные заболевания. Нередки случаи, когда кишечные палочки в ассоциации со стафилококками или другими условно-патогенными микроорганизмами являются причиной внутри-больничных инфекций в хирургических, гинекологических кли­никах и в отделениях для новорожденных. При этом госпиталь­ные штаммы часто обладают множественной резистентностью к антибиотикам. Дети, находящиеся на искусственном вскармлива­нии, более восприимчивы к колиэнтеритам, которые могут быть обусловлены эндогенными эшерихиями.

Важным диагностическим критерием для оценки степени тя­жести дисбактериоза кишечника является определение количест­ва гемолизинпродуцируюших и лактозонегативных кишечных па­лочек. В норме Escherichia coli с такими свойствами выявляются только у 2% обследуемых в количестве, не превышающем 10 КОЕ/г. При дисбактериозе кишечника они могут выделяться с частотой выше 40-50%, причем их уровень нередко значительно превосходит уровень нормальных лактозопозитивных, негемолизинпродуцируюших кишечных палочек. С другой стороны резкое уменьшение количества нормальных Е. coli (ниже 10 5 КОЕ/г), возникающее в некоторых случаях при дизентерии, должно рас­цениваться как состояние микрофлоры, требующее ее коррекции.

Другие представители семейства Enterobactehaceae : клебсиеллы, протеи, морганеллы, энтеробактеры, цитробактеры, серрации и др. являются условно-патогенными микроорганизмами. Они могут входить в состав факультативной микрофлоры кишечника в количестве, не превышающем 10 4 КОЕ/г. Снижение резистентное -ти организма человека, обусловленное различными факторами, как например, антибиотикотерапией, гормональной терапией, примене­нием цитостатиков способствуют реализации патогенных свойств этих микроорганизмов, что приводит, в свою очередь, к развитию ди­ареи и других синдромов, связанных с нарушением микрофлоры.

Пропионовые бактерии. Грамположительные бактерии. Это «одомашненные» микроорганизмы, с давних пор используемые в сыроделии. Пробиотические свойства пропионовокислых бакте­рий связаны с: образованием полезных метаболитов и антимик­робных компонентов; антимутагенными свойствами; они служат источником (3-галактозидазы - фермента, расщепляющего лакто­зу; способствуют росту бифидобактерий; образуют в значитель­ных количествах низкокалорийный сахар - трегалозу. В их био­массе присутствуют микроэлементы в количестве (мg/кг): Мп (267), Си (102), Fe (535), что превышает их содержание в биомассе молочных и бифидобактерий. Доказано, что пропионовокислые бактерии снижают активность ферментов р-глюкоронидазы, нитроредуктазы и азоредуктазы, под действием которых фекальные проканцерогены превращаются в активные формы канцерогенов. Они образуют и аккумулируют NO при восстановлении нитратов и нитритов. Окись азота имеет значение для многих жизненных функций, таких как невротрансмиссия, расширение сосудов, пе­ристальтика кишечника, зашита слизистой оболочки. Хроничес­кие кишечные нарушения могут быть связаны с недостаточным образованием NO в организме.

Продемонстрирована антимутагенная активность пропионово­кислых бактерий против точечных мутаций. Учитывая тот факт, что многие продукты, которые мы потребляем в пищу, содержат то или иное количество мутаге­нов (особенно при поджаривании пищи, употреблении заплесне­велых продуктов), антимутагенные свойства пропионовокислых бактерий трудно переоценить. Пропионовокислые бактерии об­разуют и выделяют бифидогенные метаболиты, способствующие росту ряда штаммов бифидобактерий. Причем, это влияние взаи­мообразно.

Эффективные пробиотические бактерии должны обладать хоро­шей адгезией и способностью сохранять жизнеспособность, не­смотря на множество неблагоприятных факторов, включая кис­лоты и ферменты желудка, соли желчных кислот и ферменты тонких кишок, а также антагонистическое действие других бак­терий. В модельных экспериментах in vitro показано, что уровень адгезии пропионовых бактерий составляет 0.2-0.6% от всех вне­сенных бактерий. У лактобацилл и бифидобактерий уровень ад­гезии гораздо выше: от 1.3 до 24.3%. Установлено, что адгезию пропионовых бактерий можно увеличить путем их предваритель­ной коагрегации с другими пробиотическими бактериями. Устойчивость пропионовых бактерий к кислоте и солям желчных кислот удалось увеличить путем предварительной адаптации к указанным стрессовым факторам.

Стафилококки - грамположительные кокки, относящиеся к се­мейству Micrococcaceae . Они колонизируют кишечник с первых дней жизни новорожденного и в последующем присутствуют практически во всех отделах желудочно-кишечного тракта. На первом году жизни их уровень как у детей, вскармливающихся грудью, так и у детей, находящихся на искусственном вскармли­вании, в норме колеблется от 10 4 до 10 5 КОЕ/г. Причем эти пока­затели относятся исключительно к непатогенным видам стафило­кокков и прежде всего к Staphylococcus epidermidis , который наибо­лее часто встречается в кишечнике человека. В последующем их количество понижается, и у детей более старшего возраста, как и у взрослых, их уровень в норме не превышает 10 3 - 10 4 КОЕ/г. В кишечнике здорового человека также могут обнаруживаться ста­филококки, относящиеся к виду S . aureus , но их количество в нор­ме не должно быть выше 10 КОЕ/г исследуемого материала. При­сутствуя в кишечнике в небольших концентрациях, стафилокок­ки, обладающие патогенными свойствами, не вызывают форми­рования патологических процессов до тех пор, пока в результате каких-либо неблагоприятных воздействий не снижается резис-тентность макроорганизма. Развитие стафилококковых инфекций возможно и в случае передачи этих бактерий от здоровых «носите­лей» людям со сниженной резистентностью: от персонала меди­цинских учреждений пациентам, от матери к ребенку, например, при грудном вскармливании. Во многих случаях патогенные ста­филококки, относящиеся к нозокомиальным штаммам, являются устойчивыми к действию антибиотиков, чем часто объясняется отсутствие положительного эффекта от проводимой антибактери­альной терапии. S . aureus может быть причиной воспалительных заболеваний пищеварительного тракта, пищевых отравлений, септических процессов.

Стрептококки - грамположительные кокки. Основными пред­ставителями этого рода являются энтерококки: Enterococcus fae - calis и Е. faecium . У новорожденных они высеваются уже с первых дней жизни, и в последующем на первом году, у детей, находя­щихся на грудном вскармливании, их уровень, оставаясь стабиль­ным, колеблется от 10 6 до 10 7 КОЕ/г. С другой стороны, в том слу­чае, когда ребенок получает искусственное вскармливание, коли­чество этих микроорганизмов может значительно превышать нор­му и доходить до 10 -10 9 КОЕ/г исследуемого материала. В кишеч­нике взрослых здоровых людей их количество составляет 10 7 - 10 8 КОЕ/г. Причем Е. faecium обладает менее патогенным действием, нежели Е. faecalis . Колонизируя полость кишечника и вырабатывая в процессе сбраживания углеводов молочную кислоту, кишечные стрептококки закисляют среду обитания и таким образом участву­ют в поддержании колонизационной резистентности на опти­мальном уровне. Однако, их излишнее размножение, сопряжен­ное со снижением уровней облигатных представителей микро­флоры кишечника при дисбактериозах различной этиологии, мо­жет приводить к развитию эндогенных инфекционных процессов.

Бациллы - грамположительные, палочковидные, спорообразую-шие бактерии. Благодаря своим спорам, сообщающим им высо­кую степень резистентности к внешней среде, эти микроорганиз­мы распространены практически повсюду. Их основная экологи­ческая ниша - это почва. Часто бациллы обнаруживают в воде и в продуктах питания, через которые они попадают в пишеваритель-ный тракт человека. Основным видом, обнаруживаемым при из­учении микрофлоры кишечника, является Bacillus subtilis , иногда можно выделить Bacillus cereus . Однако, при попадании в кишеч­ник в больших концентрациях бациллы, в том числе и Bacillus sub ­ tilis , способны вызывать пищевые токсикоинфекции. Они редко высеваются у здоровых детей, находящихся на естественном вскармливании, в количествах, не превышающих 10 2 -10 3 КОЕ/г исследуемого материала. У детей, находящихся на искусственном вскармливании, бациллы могут быть обнаружены в 50% случаев в количестве, достигающем 10 8 -10 9 КОЕ/г исследуемого материала. У взрослых здоровых людей уровень бацилл в норме не должен превышать 10 4 КОЕ/г исследуемого материала.

Дрожжеподобные грибы рода Candida редко обнаруживаются у здоровых детей и взрослых. Их уровень в норме не должен превы­шать 10 4 КОЕ/г испражнений. Однако, в каждом конкретном слу­чае, обнаружение дрожжеподобных грибов даже в небольшом ко­личестве, особенно у детей младшего возраста и у больных со сни­женной иммунной резистентностью, должно сопровождаться клиническим обследованием с целью исключения кандидозов. Основными видами, которые наиболее часто обнаруживаются при обследовании микрофлоры кишечника, являются С. albicans и С. tropicalis .

Как видно из изложенного выше материала, ни одна из функ­ций органа не может быть реализована без участия микрофлоры. Создавая кислую среду, благодаря образованию органических кислот и снижению рН среды толстой кишки до 5,3-5,8, симбионтная микрофлора препятствует размножению патогенной, гнилостной и газообразующей микрофлоры кишечника. Бифидо- и лактобактерии, обладая выраженной антагонистической активно­стью в отношении патогенных бактерий, регулируют количест­венный и качественный состав микрофлоры кишечника, замедля­ют рост и размножение в нем патогенных и условно-патогенных микробов.

Кишечные сапрофиты по сравнению с патогенными бактериями:

• содержат большее количество ферментов, более активно размножаются и легче утилизируют питательные вещества и кислород;
• вырабатывают разнообразные бактерицидные и бактериоста-тические вещества, в том числе антибиотикоподобные;
• способствуют ферментативному перевариванию пищевых ингредиентов, расщепляя белки, жиры, высокомолекулярные углеводы;
• невсосавшиеся в тонкой кишке белки и углеводы в слепой кишке подвергаются более глубокому бактериальному расщеп­лению преимущественно кишечной палочкой и анаэробами;
• выполняют детоксикационную функцию: инактивируют энтерокиназу, щелочную фосфатазу;
• способствуют расщеплению целлюлозы;
• играют важную роль на конечных этапах метаболизма холестерина и желчных кислот. Превращение холестерина в невсасываемый в толстой кишке копростапол происходит при участии сапрофитов;
• участвуют в катаболизме холестерина, способствуя его превра­щению в желчные кислоты, и трансформации билирубина в стеркобилин и уробилин;
• стимулируют перистальтику кишечника, оптимизируют эваку­ацию кишечного содержимого;

Эшерихии, бифидо- и эубактерии выполняют витаминообразующую функцию (участвуют в синтезе и всасывании витаминов К, группы В, фолиевой и никотиновой кислот). По способности син­тезировать витамины кишечная палочка превосходит все остальные бактерии кишечной микрофлоры, синтезируя 9 витаминов: тиамин, рибофлавин, никотиновую и пантотеновую кислоты, пиридоксин, биотин, фолиевую кислоту, цианокобаламин и витамин К, аскорби­новую кислоту (синтезируют бифидобактерии), способствуют вса­сыванию кальция, витамина D (бифидо- и лактобактерии), улучша­ет всасывание железа (благодаря созданию кислой среды); участву­ет в поддержании иммунитета.

Кишечная микрофлора человека – это совокупность микроорганизмов, находящихся в кишечнике. Тут все просто. В человеческом организме помимо кишечника своя микрофлора есть у кожи, органов дыхания (до голосовой щели), видимых слизистых оболочек, вагины. Бо́льшая часть внутренней среды нашего организма стерильна, и микробы попадают туда только при инфекционных заболеваниях (например, при воспалении легких или цистите).

Если говорить о желудочно-кишечном тракте, то в желудке и двенадцатиперстной кишке микрофлора обычно отсутствует, а если имеется, то представлена небольшим количеством микроорганизмов. Если двигаться по кишечнику, то чем дистальнее (т. е. ближе к анусу) его отдел, тем богаче он заселен микрофлорой.

У здоровых людей в кишечнике «проживает» более 500 видов микроорганизмов, общая масса которых составляет примерно 5 % массы человека, то есть, если собрать все кишечные бактерии вместе, весить они будут примерно 3 кг! А число микроорганизмов выражается цифрой с четырнадцатью нулями. Все эти многочисленные обитатели нашего организма для своей жизнедеятельности потребляют 10 % поступившей энергии и 20 % объема принятой пищи.

Теперь поговорим о видовом составе организмов, составляющих микрофлору толстого кишечника. Ее можно разделить на две большие группы – облигатную (т. е. присутствующую в обязательном порядке у каждого человека) и факультативную (т. е. такую, которая у одного человека может быть, а у другого – отсутствовать).

Еще все микроорганизмы можно поделить на аэробные – т. е. те, для жизни которых необходим кислород, и анаэробные , способные жить в бескислородных условиях. Вторая группа значительно доминирует в толстом кишечнике (до 98 %). К ней относятся бифидобактерии, лактобактерии, бактероиды, фузобактерии, анаэробные кокки, вейлонеллы, клостридии. К значительно менее многочисленной группе аэробных микроорганизмов относятся кишечная палочка, стрептококки, стафилококки, клебсиеллы, кампилобактерии, дрожжевые грибы, протей.

Сначала познакомимся с представителями облигатной микрофлоры .

Бифидобактерии – наиболее значимые представители микрофлоры в кишечнике человека. Эти микроорганизмы не образуют спор, представляют собой крупные палочки ровной или слегка изогнутой формы. Бо€льшая часть бифидобактерий живет в толстой кишке, составляя ее основную пристеночную и просветную микрофлору.

Бифидобактерии присутствуют в кишечнике на протяжении всей жизни человека, и у детей, в зависимости от возраста, на них приходится от 90 до 98 % всех микроорганизмов кишечника (у пожилых людей их число снижается до 70–80 %). У здоровых новорожденных детей, находящихся на естественном вскармливании, бифидобактерии начинают преобладать уже через 5–20 дней после рождения.

Чем «занимаются» в кишечнике бифидобактерии и почему они так важны – ведь такое их количество, поддерживающееся на протяжении всей жизни человека, явно говорит о том, что они крайне необходимы?

Бифидобактерии, ассоциируясь со слизистой оболочкой кишечника, выполняют физиологическую защиту от проникновения микробов и токсинов через его стенки во внутреннюю среду организма.

Они обладают высокой активностью как антагонисты (проще говоря, противники) по отношению к патогенным и условно-патогенным микроорганизмам за счет выработки органических жирных кислот.

Бифидобактерии участвуют в усвоении веществ, поступивших с пищей, и активизации пристеночного пищеварения.

Эти микроорганизмы синтезируют аминокислоты и белки, витамин К, пантотеновую кислоту, витамины В 1 (тиамин), В 2 (рибофлавин), В 3 (никотиновую кислоту), фолиевую кислоту, В 6 (пиридоксин).

Бифидобактерии способствуют усилению процессов всасывания через стенки кишечника ионов кальция, железа, витамина D.

Лактобактерии (молочнокислые бактерии) представляют собой грамположительные палочки, располагающиеся цепочками или поодиночке. Они заселяют организм новорожденного ребенка в раннем постнатальном периоде. Для нашего организма лактобактерии, которым такое большое внимание уделял Мечников, не менее важны, чем бифидобактерии.

В процессе жизнедеятельности лактобактерии вступают в сложное взаимодействие с другими микроорганизмами, подавляя гнилостные и гноеродные условно-патогенные микроорганизмы, в первую очередь протеи, а также возбудители острых кишечных инфекций.

При нормальном обмене веществ они способны образовывать молочную кислоту, перекись водорода, лизоцим и другие вещества с антибиотическими свойствами.

Таким образом, лактобактерии – важная часть защитной системы человеческого организма.

Анаэробные пропионобактерии также относятся к группе бактерий-кислотообразователей, т. е. вырабатывающих органические кислоты. Снижая рН окружающей среды, т. е. делая ее более кислой, пропионобактерии подавляют рост патогенных и условно-патогенных бактерий.

Кишечные палочки (также называемые эшерихии, в честь одного из основоположников учения о кишечных инфекциях Ф. Эшериха, впервые их описавшего) в кишечнике человека появляются в первые дни после рождения и сохраняются на протяжении жизни примерно на одном уровне. Они заселяют нижние отделы тонкой кишки и толстый кишечник.

В качестве «платы» за проживание кишечные палочки:

Помогают гидролизу лактозы;

Участвуют в синтезе витаминов, в первую очередь витамина К и группы В;

Вырабатывают колицины – антибиотикоподобные вещества, тормозящие рост патогенных микроорганизмов;

Стимулируют образование антител.

Бактероиды , анаэробные микроорганизмы, также в обязательном порядке присутствующие в толстом кишечнике, заселяют его постепенно, и в первые полгода жизни ребенка при анализе кала они практически не обнаруживаются, появляясь значительно позднее, уже к 1–2 годам. Роль бактероидов до конца не выяснена, но установлено, что они принимают участие в пищеварении, расщепляют желчные кислоты, участвуют в процессах липидного обмена.

Пептострептококки в процессе жизнедеятельности образуют водород, который в кишечнике превращается в перекись водорода. Это способствует поддержанию необходимого кислотно-щелочного баланса. Кроме того, эти микроорганизмы участвуют в расщеплении молочных белков и ферментации углеводов.

Энтерококки в норме не должны превышать общее количество кишечных палочек. Эти микроорганизмы сбраживают разнообразные углеводы с образованием в основном молочной кислоты, но не газа. В некоторых случаях восстанавливают нитрат, сбраживают лактозу.

Факультативная микрофлора кишечника играет также значительную роль для жизнедеятельности нашего организма.

Пептококки (анаэробные кокки) участвуют в обмене веществ, образуя жирные кислоты из пептона и аминокислот, а также вырабатывают сероводород, уксусную, молочную, лимонную, изовалериановую и другие кислоты.

Стафилококки относятся к группе сапрофитной микрофлоры, которая попадает в организм из объектов окружающей среды. Они восстанавливают нитрат до нитрита.

Стрептококки (речь идет о непатогенных, т. е. не вызывающих заболеваний), к которым относится, например, молочнокислый стрептококк, подавляют рост болезнетворных микроорганизмов и участвуют в обмене веществ, образуя такое вещество, как лактат.

Бациллы в кишечнике могут быть представлены как аэробными, так и анаэробными видами. Некоторые из них из углеводов или пептона образуют смесь органических кислот и спиртов.

Дрожжи и дрожжеподобные грибы, относящиеся к роду Candida, являются условно-патогенными микроорганизмами, т. е. при нарушении баланса микрофлоры вызывают заболевания кишечника и других органов.

Роль других микроорганизмов еще недостаточно изучена. Если говорить обо всех условно-патогенных бактериях, то при определенных ситуациях, которые и называют дисбактериозом, они быстро увеличиваются в числе и могут стать настоящими захватчиками, которые в буквальном смысле отравляют наш организм. Так, патогенные кишечные палочки образуют аммиак, амины, нитрозоамины, фенолы, крезолы, индол, вторичные желчные кислоты, бактероиды и стрептококки – вторичные желчные кислоты и агликоны, а протеи – также аммиак, амины, индол. Если учесть, что тот же аммиак – сильный печеночный и нервный яд, фенолы и крезолы содействуют развитию рака и язвы, а вторичные желчные кислоты, амины, индол, скатол – сильные канцерогены, то становится понятно, чем так опасен дисбактериоз!

Прежде чем перейти к рассказу о причинах возникновения дисбактериоза, суммируя сказанное, выделим главные положительные функции микрофлоры кишечника человека.

Микрофлора – важный элемент защитной системы организма. Она предохраняет от неблагоприятных воздействий (болезнетворных организмов, токсичных веществ) не только пищеварительный тракт, но и весь организм в целом, участвуя в иммунологических процессах и синтезе антитоксичных, биологически активных веществ.

Микрофлора – один из главных компонентов процесса пищеварения. Благодаря химическим реакциям, протекающим с участием микроорганизмов, происходят финальная стадия расщепления и усвоения питательных веществ, а также синтез витаминов и других соединений, необходимых для жизнедеятельности организма.

Нужно сказать несколько слов о витаминах, которые синтезируются микрофлорой, и их роли для человека. Тогда становится понятным, какие страшные последствия могут вызываться дисбактериозом.

Витамин В 1 (тиамин) участвует в углеводном, жировом, белковом, водно-солевом обмене, регулирует трофику тканей, деятельность ЦНС, улучшает циркуляцию крови.

Витамин В 2 (рибофлавин) ускоряет процессы обмена веществ, защищает слизистые оболочки пищеварительного тракта, снижает действие токсинов, участвует в процессе кроветворения.

Витамин В 6 (пиридоксина гидрохлорид) участвует в процессе обмена веществ, необходим для нормального функционирования центральной и периферической нервной систем, участвует в синтезе биологически активных веществ, снижает уровень холестерина и липидов в крови.

Витамин В 9 (фолиевая кислота) участвует в окислительно-восстановительных процессах, регуляции функций органов кроветворения, оказывает антианемическое действие, поддерживает иммунную систему.

Витамин РР (никотиновая кислота) регулирует окислительно-восстановительные реакции в организме, участвует в белковом, углеводном и липидном обмене, усиливает секреторную и моторную функции желудка, стимулирует функциональную активность печени и поджелудочной железы, участвует в формировании гормонального статуса.

Витамин К способствует предупреждению остеопороза. Обеспечивает синтез кальцийсвязывающих белков (остеокальцина), участвует в формировании и восстановлении структуры костей, осуществляет функционирование свертывающей системы крови, нейромышечную передачу, регулирует окислительно-восстановительные процессы в организме.

Витамин Е (токоферол) является антиоксидантом, замедляет процесс старения клеток, улучшает их питание, укрепляет стенки кровеносных сосудов, предотвращает тромбообразование; улучшает всасывание кальция, витамина D, железа (кислая среда); усиливает гидролиз продуктов метаболизма белков, липидов, углеводов; регулирует уровень липидов (холестерина).

Микрофлора кишечника участвует в поддержании постоянства внутренней среды как пищеварительного тракта, так и всего организма в целом. Это относится, прежде всего, к кислотно-щелочному равновесию, поскольку микроорганизмы толстого кишечника синтезируют вещества с различным рН.

Микрофлора участвует в регуляции работы всего организма. В толстом кишечнике с участием микрофлоры синтезируются гормоны и биологически активные вещества, которые влияют на многие органы и системы.

Микрофлора поддерживает психоэмоциональное здоровье человека. Как это ни странно звучит, но своим душевным здоровьем мы тоже во многом обязаны микрофлоре. Человек, чувствующий себя нормально физически, будет и психически устойчивым. Когда же в результате дисбаланса, возникающего в «бактерионаселении» нашего кишечника, расстраивается работа всего организма, ни о каком душевном благополучии говорить не приходится.