Что такое симбионтное пищеварение где оно реализуется функции микробиома кратко

Обновлено: 02.07.2024

Результаты научных исследований, проведенных с помощью современных методик, во многом изменили существовавшие представления о составе и роли кишечной микробиоты для организма человека. Активное внедрение молекулярно-генетических технологий позволило идентифицировать более 1 тыс. видов микроорганизмов, населяющих ЖКТ. Процесс становления кишечной микробиоты начинается еще во внутриутробный период, продолжается в течение многих лет и зависит от таких факторов, как способ родоразрешения, характер вскармливания, место родов (на дому, в родильном доме), а также от проводимой антибактериальной терапии, условий проживания и т.д. Нарушение нормальной колонизации кишечника у детей может стать причиной возникновения ряда заболеваний, включая аллергические, функциональные нарушения ЖКТ, инфекционные диареи, воспалительные заболевания кишечника, метаболические нарушения и др. В качестве перспективного направления терапии данных состояний в настоящее время рассматривается применение таргетных пробиотиков с доказанной клинической эффективностью и безопасностью. Одним из наиболее изученных пробиотических штаммов, рекомендуемых к применению в педиатрии, является Lactobacillus reuteri DSM 17938.

Ключевые слова: микробиом человека, кишечная микробиота, колонизация кишечника, пробиотики, Lactobacillus reuteri, дети.

Для цитирования: Захарова И.Н., Дмитриева Ю.А. Кишечная микробиота и применение пробиотиков с позиции доказательной медицины. Consilium Medicum. Педиатрия (Прил.). 2016; 4: 24-28.

Intestinal microbiota and probiotics from the position of evidence-based medicine

Russian Medical Academy of Continuous Professional Education of the Ministry of Health of the Russian Federation. 125993, Russian Federation, Moscow, ul. Barrikadnaia, d. 2/1

The results of research conducted with the help of modern techniques, in many ways changed the existing ideas about the composition and role of the gut microbiota to the human body. Active introduction of molecular genetic techniques allowed the identification of more than 1 thousand. Microbial species inhabiting the gastrointestinal tract. The process of formation of the intestinal microbiota begins in utero, continuing for many years and depends on factors such as the mode of delivery, the nature of feeding, place birth (at home, in a nursing home), as well as from ongoing antibiotic therapy, living conditions, etc. Violation of the normal colonization of the intestines in children can cause a number of diseases, including allergic, functional disorders of the gastrointestinal tract, infectious diarrhea, inflammatory bowel disease, metabolic disorders, and others. As perspective directions of therapy conditions the data is now considered the use of targeted probiotics with proven clinical efficacy and safety. One of the most studied probiotic strains recommended for use in pediatric patients is Lactobacillus reuteri DSM 17938.

История изучения кишечной микробиоты насчитывает более 300 лет. Еще в 1681 г. Антони ван Левенгук изобрел весьма примитивное приспособление, с помощью которого он обнаружил бактерии в фекалиях и выдвинул гипотезу о совместном существовании разных видов микроорганизмов в желудочно-кишечном тракте (ЖКТ). В 1850 г. Луи Па-стер создал теорию о функциональной роли бактерий в процессе пищеварения, а Роберт Кох продолжил исследования в этом направлении и разработал методику разграничения болезнетворных и полезных микроорганизмов.

Активное внедрение молекулярно-генетических технологий позволило получить новую информацию о составе и свойствах интестинальной микробиоты у людей разного возраста. С внедрением метода секвенирования ДНК (1999 г.), т.е. определения нуклеотидной последовательности генов 16S РНК, удалось установить, что методом культивирования возможно выявить лишь 7-10% микроорганизмов, живущих в ЖКТ. Метод секвенирования ДНК позволил установить, что в ЖКТ живет более 1 тыс. видов микроорганизмов, 99% из них - это анаэробы, состав которых существенно отличается от того, который ранее представлялся по данным культуральных исследований [1].

С учетом состава кишечная микробиота может быть разделена на энтеротипы, каждый из которых включает разные виды микроорганизмов вне зависимости от места проживания, состояния здоровья или возраста. Исследователи объединили популяции бактерий в кластеры, названные согласно доминирующим в них родам. Bacteriodes являются доминирующими у людей с 1-м энтеротипом, Prevotella преобладает у людей со 2-м энтеротипом, а Ruminococcus - с 3-м. Позднее были выделены и другие энтеротипы. Энтеротип Bacteroides отличается активностью в отношении разложения углеводов, а также способствует выработке витаминов C, B₂, B₅ и H. Ruminococcus, наоборот, улучшают всасывание углеводов и повышают уровень сахара в крови. Они синтезируют фолиевую кислоту и витамин B₁. Prevotella в процессе жизнедеятельности разрушают защитный слизистый покров, что, вероятно, предрасполагает к дефектам слизистой оболочки кишечника. Следовательно, наличие определенного энтеротипа позволяет прогнозировать особенности обмена веществ и предрасположенность к определенным заболеваниям [2]. C нарушенной микробиотой кишечника ассоциируется широкий спектр патологических состояний: инфекции, диарея, язвенная болезнь, рак желудка и толстой кишки, ожирение, мальабсорбция, сахарный диабет, пищевая аллергия, бронхиальная астма, воспалительные заболевания кишечника, кишечные колики, синдром раздраженного кишечника и даже поведенческие нарушения. Это обусловлено тем, что нормальная микробиота кишечника участвует в разнообразных физиологических функциях организма: защитной, пищеварительной, детоксикацион-ной и антиканцерогенной, синтетической, генетической, иммуногенной и метаболической [3].

Формирование микробиоты кишечника начинается во внутриутробном периоде и продолжается на протяжении многих лет постнатально. Результаты научных исследований позволили обнаружить микробные ДНК и клеточные структуры кишечных бактерий в плаценте и амниотической жидкости до начала родов в отсутствие разрыва плодных оболочек [4, 5]. Большую роль в формировании микробиоты кишечника плода играют питание, образ жизни матери, а также факт приема антибактериальных препаратов во время беременности. В процессе родов мать является первым источником колонизации ЖКТ ребенка, при этом естественный способ родоразрешения является одним из основополагающих факторов, влияющих на формирование микробиоты. В исследовании M.Gronlund и соавт. (1999 г.) была выявлена задержка колонизации кишечника Bifidobacteria и Bacteroides fragilis у детей, рожденных путем кесарева сечения, по сравнению с детьми, рожденными естественным путем. В возрасте 6 мес показатель колонизации бактероидами у детей, рожденных оперативно, составил 36% по сравнению с 76% у младенцев, рожденных естественным путем (р=0,009). Наоборот, достоверно более высокий уровень колонизации Clostridium perfringens в возрасте 1 мес наблюдался среди детей, рожденных путем кесарева сечения [6].

В постнатальном периоде существенную роль в процессе колонизации кишечника ребенка играет характер вскармливания. Многочисленные исследования продемонстрировали, что грудное молоко обладает симбиотическими свойствами. В грудном молоке, согласно разным данным, содержится до 103-105 микроорганизмов, включая Bifidobacteria, Lactobacillus, Staphylococci, Streptococci, которые попадают в молочные железы путем бактериальной транслокации из кишечника матери [7, 8]. Благодаря пробиотическим свойствам женского молока, а также уникальному составу углеводной фракции, содержащей неперевариваемые олигосахариды, оказывающие пребиотическое действие, кишечная микробиота младенцев, находящихся с рождения на естественном вскармливании, характеризуется доминированием бифидобактерий. В то же время у младенцев, находящихся на искусственном вскармливании, отмечается большее разнообразие микрофлоры, в частности, за счет содержания энтеробактерий, Enterococcus и Bacteroides [9].

Наиболее выраженные изменения со стороны кишечной микрофлоры наблюдаются в течение первого полугодия жизни ребенка. Ввиду частого возникновения в этот возрастной период младенческих кишечных колик ученые стали проводить многочисленные клинические исследования с целью установления возможной взаимосвязи между особенностями состава микробиоты и частотой функциональных нарушений ЖКТ. Младенческие кишечные колики, проявляющиеся эпизодами беспокойства и плача, являются одной из наиболее частых причин обращения к педиатру в первые месяцы жизни после рождения. Согласно проспективным европейским исследованиям, частота младенческих кишечных колик на первом году жизни составляет около 20% [10]. По данным российских ученых, у детей, перенесших внутриутробную гипоксию, частота данного состояния может достигать 70-80% [11].

Первые исследования, посвященные изучению состава микрофлоры кишечника у младенцев, страдающих кишечными коликами, были проведены еще в конце XX в. В исследовании финских авторов, проведенном с использованием культурального метода в 1994 г., было продемонстрировано, что в кале младенцев с кишечными коликами, собранном в момент приступа, чаще высевались Clostridium difficile по сравнению со здоровыми детьми аналогичного возраста. Выявленные исходно различия исчезали спустя 3 мес. В то же время ученые установили различия в составе продуцируемых короткоцепочечных жирных кислот у младенцев, страдавших выраженными коликами, предположив, что особенности метаболической активности микрофлоры могут являться одним из патогенетических факторов развития приступов беспокойства [12]. Изменения в составе кишечной микрофлоры у младенцев с коликами были неоднократно подтверждены исследованиями F.Savino и соавт. [13, 14], показавшими превалирование анаэробных грамотрицательных бактерий наряду со снижением общего количества лактобактерий у обследуемых детей. Дополнительно авторами было продемонстрировано, что уменьшение содержания в фекалиях Lactobacillus spp. при младенческих кишечных коликах сопряжено с изменением соотношения их видов. Так, у страдающих коликами младенцев в составе кишечной микробиоты практически никогда не обнаруживались Lactobacillus acidophilus, в то время как Lactobacillus brevis высевались достаточно часто. Группой исследователей во главе с F.Savino было также установлено, что среди штаммов Escherichia coli, избыточно колонизирующих кишечник детей с коликами, часто превалируют штаммы, обладающие способностью к избыточному газообразованию [13, 14]. Четкие изменения в составе кишечной микрофлоры младенцев, страдающих функциональными нарушениями ЖКТ, были подтверждены с использованием и современных методов идентификации кишечной микрофлоры, включая метод секвенирования [15]. Выявленные особенности кишечной микробиоты у младенцев с коликами определили потенциальную возможность применения пробиотиков при данном состоянии. Наиболее многообещающим штаммом, продемонстрировавшим эффективность в терапии данного состояния, является Lactobacillus reuteri.

L. reuteri DSM 17938 является дочерним штаммом L. reuteri ATCC 55730. Последний был выделен в составе грудного молока перуанских женщин и является представителем нормальной микрофлоры желудка, двенадцатиперстной и подвздошной кишки [16, 17]. В ходе ряда исследований было установлено, что L. reuteri

ATCC 55730 несет в себе плазмиды, определяющие резистентность штамма к некоторым антибактериальным препаратам, в частности тетрациклину и линкомицину, в связи с чем в дальнейшем штамм был заменен на L reuteri DSM 17938 [18].

Среди механизмов действия L. reuteri DSM 17938, определяющих возможность применения данного штамма при различных заболеваниях, включая младенческие кишечные колики, необходимо отметить в первую очередь антагонистическое действие в отношении патогенных и условно-патогенных микроорганизмов. Известно, что L. reuteri способны продуцировать реуте-рин - вещество, обладающее антибактериальной активностью в отношении широкого спектра грамположительных и грамотрицательных бактерий, а также грибов, паразитов и дрожжей [19, 20]. Штамм L. reuteri способен оказывать иммуномодулирующее действие, в частности, регулировать продукцию фактора некроза опухоли a иммунными клетками под воздействием полисахаридов клеточной стенки различных микроорганизмов [21]. В исследованиях на животных было продемонстрировано, что штамм L. reuteri DSM 17938 способен уменьшать степень воспаления при некротизирующем энтероколите посредством ингибирования сигнального пути, опосредованного Toll-подобными рецепторами 4-го типа, и уменьшения продукции ци-токинов [22]. Дополнительно было показано, что L. reuteri способны подавлять уровень провоспалительных цитокинов (интерлейкина-8, интерлейкина-1р, интерферона-g, фактора некроза опухоли a) в слизистой оболочке кишечника новорожденных крысят при индуцированном воспалении [23].

В 2007 г. итальянскими авторами проведено проспективное рандомизированное исследование с целью оценить эффективность пробиотика L. reuteri в сравнении с симетиконом в терапии младенческих колик [24]. В исследование были включены 90 младенцев в возрасте до 3 мес, которые были с помощью рандомизации распределены на 2 группы в зависимости от проводимой терапии (пробиотик или симетикон). Длительность терапии составила 28 дней. Динамическое наблюдение за младенцами продемонстрировало достоверное сокращение времени плача детей на фоне приема L. reuteri начиная с 1-й недели терапии. В 2010 г. та же группа исследователей провела двойное слепое рандомизированное плацебо-контролируемое исследование, в ходе которого помимо клинической эффективности штамма L. reuteri был исследован состав кишечной микробиоты на фоне применения пробиотика [25]. Основную группу составили 25 младенцев с коликами, находившихся на грудном вскармливании и получавших L. reuteri в дозе 108 КОЕ течение 3 нед. В группу контроля вошел 21 ребенок, получавший плацебо. Улучшение состояния, определяемое в рамках исследования как снижение длительности плача не менее чем вполовину от исходного уровня, достоверно чаще было зафиксировано в основной группе на 7, 14 и 21-й день наблюдения. С помощью метода флуоресцентной гибридизации было продемонстрировано, что в кале младенцев, получавших пробиотик, к концу исследования отмечалось достоверное увеличение количества лактобацилл (р=0,002) и снижение уровня E. coli (р=0,001). Дополнительно было отмечено, что L. reuteri хорошо переносились всеми детьми, включенными в исследования, достоверных отличий в массо-ростовых показателях, характере стула и частоте срыгиваний в группе исследования выявлено не было.

В 2013 г. R Szajewska и соавт. провели еще одно рандомизированное плацебо-контролируемое исследование по изучению эффективности пробиотического штамма L. reuteri в отношении младенческих колик [26]. Аналогично итальянским коллегам исследователи подтвердили достоверную клиническую эффективность пробиотика L. reuteri в уменьшении продолжительности плача уже к концу 1-й недели терапии по сравнению с плацебо.

Возможность применения пробиотического штамма L. reuteri DSM 17938 при других функциональных нарушениях ЖКТ у детей также явилась предметом нескольких исследований. В работу P. Coccorullo и соавт. (2010 г.) были включены 44 ребенка с функциональным запором, которые были рандомизированно распределены на 2 группы в зависимости от получаемой терапии в течение 8 нед (L. reuteri или плацебо). Полученные авторами результаты продемонстрировали достоверное увеличение частоты дефекаций в группе детей, получавших пробиотик, начиная со 2-й недели терапии, при отсутствии достоверных различий в консистенции стула между группами пациентов [27].

Двойное слепое рандомизированное плацебо-контролируемое исследование, проведенное в 2011 г., продемонстрировало, что, по сравнению с плацебо, применение L. reuteri DSM 17938 у искусственно вскармливаемых младенцев с гастроэзофагеальным рефлюксом способно достоверно снизить среднее количество эпизодов регургитации в течение дня [29].

С учетом того, что исследования эффективности L. reuteri при различных функциональных нарушениях ЖКТ у детей, помимо младенческих колик, представлены в небольшом количестве и многие из них выполнены с методологическими ограничениями, эксперты Европейского общества детских гастроэнтерологов, гепатологов и нутрициологов (ESPGHAN) сходятся во мнении о необходимости дальнейшего изучения данного вопроса для рекомендации рутинного использования данного штамма [30].

Одним из наиболее перспективных направлений применения пробиотиков в настоящее время являются профилактика и терапия острых гастроэнтеритов у детей. В этом аспекте существующие данные также свидетельствуют о достоверной клинической эффективности штамма L. reuteri. В двойное слепое плацебо-контролируемое исследование 2012 г., проведенное итальянскими учеными, были включены 74 ребенка с острым гастроэнтеритом в возрасте от 6 мес до 3 лет. Дети были рандомизированно распределены на 2 группы в зависимости от получаемой терапии (L. reuteri DSM 17938 или плацебо), проводимой в течение 7 дней. Результаты исследования продемонстрировали достоверное сокращение длительности диареи в группе пробиотика по сравнению с плацебо (3,3±2,1 и 2,1±1,7 дня соответственно; p

В 1958 г. А. М. Уголев сделал эпохальное научное открытие. Онобнаружил неизвестное ранее явление - увеличение скорости гидролиза олигомеров до более мелких фрагментов, пригодных к всасыванию, ферментами, располагающимися на внешней стороне апикальной мембраны энтероцитов. Пристеночное пищеварение, названное позднее автором мембранным, принципиально отличается от полостного расщепления полимеров строго направленным, или векторным, характером расположения последовательности активных центров энзимов или ферментов - оно сопряжено с транспортными системами мембраны, обеспечивающими всасывание. Трехэтапная последовательная триада: полостное пищеварение (ПП) - мембранное пищеварение (МП) - всасывание является основой современной теории пищеварения, сформулированной академиком А. М. Уголевым в трудах, удостоенных премий им. И. П. Павлова (1963), им. И. М. Сеченова (1968), медали Гиппократа и золотой медали М. В. Ломоносова (1990).

А. М. Уголев в созданной им новой парадигме питания значительное место в обеспечении нормальной трофики организма отводил физиологическим функциям микрофлоры. Он сформировал представление об эндоэкологии как об эволюционно закрепленной формесуществования большинства многоклеточных организмов. Для А. М. Уголева не вызывал сомнения тот факт, что присутствие чрезвычайно сложной экосистемы, приспособленной для жизни в организме хозяина, оказывает существенное воздействие на его здоровье. Одним из доказательств являлись первые попытки применения бактерий, находящихся в симбионтной связи с человеком, для профилактики и лечения болезней человека. Симбионтная микрофлора (СМ) в процессе эволюции приобрела в кишечнике оптимальные условия для существования с необходимым набором питательных веществ. А человек обеспечил себя дополнительным (микробным) типом пищеварения, дающим возможность использовать продукты метаболизма микробов для своего жизнеобеспечения и защиты от патогенной микрофлоры.

В свете новейших данных, полученных с помощью молекулярно-генетических методов, установлено, что организм человека служит средой обитания более чем 5000 известных видов бактериальной микрофлоры, и лишь около 100 из них относятся к патогенным [1]. Количество кишечной микрофлоры составляет приблизительно 10 14 КОЕ с биомассой свыше 2,5 кг [2,3]. Качественный и количественный состав микробиоты стабилен, но зависит от локализации. Он колеблется от 10 11 КОЕ - в слепой и восходящей ободочной кишке до 10 7 –10 8 в дистальном отделе подвздошной кишки и до 10 2 –10 3 в проксимальном отделе подвздошной и тощей кишки. Бактериальное симбионтное сообщество представлено в значительной мере анаэробами, их на несколько порядков больше, чем аэробов. До 60–90% микробиоты представлено бифидобактериями, бактероидами, эубактериями, фузобактериями и лактобациллами [3]. Симбионтная микрофлора располагается в просвете кишечника, на внешней стороне апикальной мембраны эпителиоцитов и в примембранном слое слизи. Если растянуть внутреннюю поверхность кишечника взрослого человека до эпителиоцита, то площадь этой поверхности достигнет 300–400 м² [4]. Вся эта огромная поверхность заселена не менее впечатляющим количеством микроорганизмов - их число на порядок превышает число клеток, из которых состоит человек. Большая часть симбионтной микрофлоры (СМ) прикреплена к эпителию с помощью адгезивных связей. Эпителиальный слой слизистой оболочки кишечника наряду с пищеварительно-транспортной функцией обеспечивает герметичную защиту внутренней среды организма человека от внешней (просвет кишки). Этот барьер обеспечивается структурными, энзимными и химическими средствами защиты [5]. Нарушения кишечного барьера - реальная угроза развития сепсиса и хронизации воспалительного процесса [6].

Апикальная мембрана представляет собой пористую поверхность, образованную микроворсинками, гликокаликсом и покрывающим их слоем слизи, а также межклеточными соединениями. Многочисленные экспериментальные исследования показали, что СМ укрепляет трофику эпителиоцитов и барьерную функцию слизистой оболочки кишечника [7]. У стерильных мышей наблюдается дистрофия эпителиоцитов и других слоев слизистой оболочки кишечника [8].

Анализ литературы и собственные исследования позволили нам сформулировать положение, согласно которому СМ, населяющая ЖКТ, осуществляет еще один этап пищеварения - симбионтное пищеварение (СП) [9].

В зависимости от среды обитания СМ может быть разделена на просветную и мукозную (пристеночную). Просветная микрофлора обитает и функционирует в полостной среде пищеварительного тракта, а мукозная адгезируется на поверхности надэпителиального слоя слизи, образуя биопленку. Бактериальная биопленка - сложное структурное образование, в которой изолированно функционирует мукозная СМ, обеспечивающая пристеночное СП.

Просветная микрофлора обеспечивает полостное СП, которое, как и собственное, зависит от функциональных отделов пищеварительного тракта, а также характера биотопа. В связи с этим при изучении этого типа пищеварения следует выделять такие отделы пищеварительного тракта, как ротовая полость, пищевод, желудок, двенадцатиперстная, тощая, подвздошная, толстая кишки.

Так, ротовая полость здоровых людей обильно заселена микроорганизмами с преобладанием просветной микрофлоры над мукозной. В пищеводе, желудке и двенадцатиперстной кишке количество микроорганизмов вследствие бактерицидных свойств секретов этих отделов уменьшается с преобладанием мукозной микрофлоры, защищенной от их воздействия биопленкой. В тощей и подвздошной кишке, где активно протекает и завершается собственное пищеварение (по сравнению с предыдущими отделами пищеварительного тракта), численность микроорганизмов отчетливо возрастает с существенным преобладанием мукозной микрофлоры. В толстой кишке, где практически отсутствует собственное пищеварение, выявляется наибольшее количество микроорганизмов без преобладания просветной или мукозной микрофлоры.

Микробиота пищеварительного тракта участвует в переваривании всех групп углеводов, белков и липидов, гидролизе холестерина, деконъюгации желчных кислот, трансформации билирубина, синтезе и всасывании витаминов и аминокислот, продукции уреазы и гидролизе мочевины, регуляции водно-солевого баланса, образовании короткоцепочечных жирных кислот (КЖК), аминов, гормонов и других биологически активных веществ, пополняющих организм необходимыми энергетическими и пластическими веществами. СП у человека протекает параллельно с собственным, совершенствует и существенно расширяет пищеварительные процессы путем увеличения потоков поступающих в организм нутриентов. Это нутриенты собственного пищеварения, модифицированные микрофлорой нутриенты, модифицированные микрофлорой балластные вещества, продукты жизнедеятельности бактерий и сами бактерии как источник пищевых ингредиентов. Полученные данные о характере и процессах СП дают нам основание дополнить теорию А. М. Уголева об этапах пищеварения в тонкой кишке человека.

Учитывая, что собственное пищеварение и СП - единый, взаимосвязанный и взаимопротекающий процесс, можно считать, что усвоение пищи организмом человека осуществляется в 4 этапа: ПП - пристеночное СП – МП - сасывание. Полостное тонкокишечное пищеварение происходит под действием панкреатических ферментов, желчи и ферментов просветной микрофлоры, пристеночное СП - преимущественно под влиянием ферментов мукозной микрофлоры биопленок, а МП - с участием кишечных ферментов.

Если сопоставить полученные нами данные о процессах СП с механизмами собственного пищеварения, то пищеварительный конвейер человека можно представить в виде схемы на рисунке 1.

Рис. 1. Схема пищеварительного конвейера человека

Из изложенного становится понятным, какие существенные изменения в организме человека могут возникнуть при нарушении СП.

Нарушения симбионтного пищеварения (СП)

Нарушения СП связаны с дисбактериозом различных отделов пищеварительного тракта, возникающим вследствие его воспалительно-эрозивно-язвенных поражений, патологии панкреатобилиарной системы длительного, лечения антибактериальными препаратами, иммунодефицита.

Расстройства ферментации углеводов, белков и жиров дисбиотической микрофлорой приводящие, к усилению процессов брожения и гниения в различных отделах пищеварительного тракта, способствуют увеличению образования токсических веществ и ухудшению основных положительных функций нормофлоры, появлению эндотоксина грамотрицательных бактерий, нарастанию численности условно-патогенных микроорганизмов, усиливающих морфофункциональные изменения в органах пищеварения, связанные с фоновой патологией и дисбактериозом.

Факторами, предрасполагающими к расстройству СП, служат нарушения моторики кишечника, избыточное поступление микрофлоры в тонкую кишку, нарушения кишечного пищеварения и всасывания, воспалительные заболевания кишечника и патология иммунной системы.

Нарушение моторики тонкой кишки вызывают:

сужения кишки вследствие воспалительных процессов, опухолей и спаек;
нарушения пропульсивной функции, возникающие при склеродермии и псевдообструкции;
стазы в кишечных петлях после оперативных вмешательств с наложением межкишечных анастомозов (синдром слепой петли).

Избыточному поступлению условно-патогенной микрофлоры в тонкую кишку способствуют:

желудочная ахилия или длительный прием омепразола;
резекция или недостаточность илеоцекального клапана.

Нарушения кишечного пищеварения и всасывания развиваются при:

заболеваниях тонкой и толстой кишок;
пострезекционном синдроме короткой тонкой кишки;
заболеваниях поджелудочной железы и печени, сопровождающихся недостаточностью панкреатических ферментов и желчи.

Причинами иммунодефицита могут быть:

врожденная гипогаммаглобулинемия;
вторичная иммунная недостаточность (СПИД, лимфома западного типа, болезнь тяжелых α-цепей и др.).

Все перечисленные причины вызывают избыточный бактериальный рост в тонкой кишке и дисбиоз толстой кишки. В просвете кишечника происходят пролиферация условно-патогенных микроорганизмов и подавление симбионтной флоры. В результате физиологическая система ассимиляции пищевых веществ в тонкой кишке нарушается вследствие конкурентного метаболизма химуса микробиотой. В просвете кишечника начинают преобладать гнилостные и бродильные процессы.

Клинические симптомы нарушения симбионтного пищеварения в кишечнике

Вследствие преждевременной деконъюгации первичных желчных кислот и образования вторичных желчных кислот, вызывающих гиперсекрецию воды и электролитов в просвет кишечника, появляется диарея. В результате избыточной потери желчных кислот с калом возможно развитие желчнокаменной болезни. Бактериальные токсины, протеазы, другие метаболиты, например фенолы, биогенные амины, бактерии могут связывать витамин В12, что ведет к анемии. Избыточная микробная флора может приводить к повреждению эпителия тонкой кишки, т.к. метаболиты некоторых микроорганизмов обладают цитотоксическим свойством. Наблюдаются уменьшение высоты ворсинок, углубление крипт, а при электронной микроскопии можно видеть дегенерацию микроворсинок, митохондрий и эндоплазматической сети. Дефицит желчных кислот способствует появлению стеатореи. Нарушается всасывание жирорастворимых витаминов, А, D и К.

В таблице 1 приведены основные особенности клинических проявлений нарушений ПП, МП, СП и всасывания. Видно, что для нарушения СП особенно характерен избыточный рост бактериальной флоры в тонкой кишке, с которым связаны диарея и другие клинические симптомы, свойственные недостаточной ассимиляции пищевых веществ в кишечнике.

Таблица 1. Клиническая характеристика нарушений ПП, МП, СП и всасывания в кишечнике

Для цитирования: Парфенов А.И., Чернин В.В., Бондаренко В.М., Рыбальченко О.В. Симбионтное пищеварение в свете теории А.М. Уголева о пищеварительно-транспортном конвейере. РМЖ. 2014;15:1088.

В1958г. сделал эпохальное научное открытие. Онобнаружил неизвестное ранее явление— увеличение скорости гидролиза олигомеров доболее мелких фрагментов, пригодных квсасыванию, ферментами, располагающимися навнешней стороне апикальной мембраны энтероцитов. Пристеночное пищеварение, названное позднее автором мембранным, принципиально отличается отполостного расщепления полимеров строго направленным, или векторным, характером расположения последовательности активных центров энзимов или ферментов— оно сопряжено странспортными системами мембраны, обеспечивающими всасывание. Трехэтапная последовательная триада: полостное пищеварение (ПП)— мембранное пищеварение (МП)— всасывание является основой современной теории пищеварения, сформулированной академиком втрудах, удостоенных премий им. (1963), им. (1968), медали Гиппократа изолотой медали (1990).

в созданной им новой парадигме питания значительное место в обеспечении нормальной трофики организма отводил физиологическим функциям микрофлоры. Он сформировал представление об эндоэкологии как об эволюционно закрепленной форме существования большинства многоклеточных организмов. Для не вызывал сомнения тот факт, что присутствие чрезвычайно сложной экосистемы, приспособленной для жизни в организме хозяина, оказывает существенное воздействие на его здоровье. Одним из доказательств являлись первые попытки применения бактерий, находящихся в симбионтной связи с человеком, для профилактики и лечения болезней человека. Симбионтная микрофлора (СМ) в процессе эволюции приобрела в кишечнике оптимальные условия для существования с необходимым набором питательных веществ. А человек обеспечил себя дополнительным (микробным) типом пищеварения, дающим возможность использовать продукты метаболизма микробов для своего жизнеобеспечения и защиты от патогенной микрофлоры.

В свете новейших данных, полученных с помощью методов, установлено, что организм человека служит средой обитания более чем 5000 известных видов бактериальной микрофлоры, и лишь около 100 из них относятся к патогенным [1]. Количество кишечной микрофлоры составляет приблизительно 1014 КОЕ с биомассой свыше 2,5 кг [2, 3]. Качественный и количественный состав микробиоты стабилен, но зависит от локализации. Он колеблется от 1011 слепой и восходящей ободочной кишке до 107–108 в дистальном отделе подвздошной кишки и до 102–103 в проксимальном отделе подвздошной и тощей кишки. Бактериальное симбионтное сообщество представлено в значительной мере анаэробами, их на несколько порядков больше, чем аэробов. До 60–90% микробиоты представлено бифидобактериями, бактероидами, эубактериями, фузобактериями и лактобациллами [3]. СМ располагается в просвете кишечника, на внешней стороне апикальной мембраны эпителиоцитов и в примембранном слое слизи. Если растянуть внутреннюю поверхность кишечника взрослого человека до эпителиоцита, то площадь этой поверхности достигнет 300–400 м² [4]. Вся эта огромная поверхность заселена не менее впечатляющим количеством микроорганизмов — их число на порядок превышает число клеток, из которых состоит человек. Большая часть СМ прикреплена к эпителию с помощью адгезивных связей. Эпителиальный слой слизистой оболочки кишечника наряду с функцией обеспечивает герметичную защиту внутренней среды организма человека от внешней (просвет кишки). Этот барьер обеспечивается структурными, энзимными и химическими средствами защиты [5]. Нарушения кишечного барьера — реальная угроза развития сепсиса и хронизации воспалительного процесса [6].

Анализ литературы и собственные исследования позволили нам сформулировать положение, согласно которому СМ, населяющая ЖКТ, осуществляет еще один этап пищеварения — симбионтное пищеварение (СП) [9].

В зависимости от среды обитания СМ может быть разделена на просветную и мукозную (пристеночную). Просветная микрофлора обитает и функционирует в полостной среде пищеварительного тракта, а мукозная адгезируется на поверхности надэпителиального слоя слизи, образуя биопленку. Бактериальная биопленка — сложное структурное образование, в которой изолированно функционирует мукозная СМ, обеспечивающая пристеночное СП.

Микробиота пищеварительного тракта участвует в переваривании всех групп углеводов, белков и липидов, гидролизе холестерина, деконъюгации желчных кислот, трансформации билирубина, синтезе и всасывании витаминов и аминокислот, продукции уреазы и гидролизе мочевины, регуляции баланса, образовании короткоцепочечных жирных кислот (КЖК), аминов, гормонов и других биологически активных веществ, пополняющих организм необходимыми энергетическими и пластическими веществами. СП у человека протекает параллельно с собственным, совершенствует и существенно расширяет пищеварительные процессы путем увеличения потоков поступающих в организм нутриентов. Это нутриенты собственного пищеварения, модифицированные микрофлорой нутриенты, модифицированные микрофлорой балластные вещества, продукты жизнедеятельности бактерий и сами бактерии как источник пищевых ингредиентов. Полученные данные о характере и процессах СП дают нам основание дополнить теорию об этапах пищеварения в тонкой кишке человека.

Учитывая, что собственное пищеварение и СП — единый, взаимосвязанный и взаимопротекающий процесс, можно считать, что усвоение пищи организмом человека осуществляется в 4 этапа: ПП — пристеночное СП — МП — всасывание. Полостное тонкокишечное пищеварение происходит под действием панкреатических ферментов, желчи и ферментов просветной микрофлоры, пристеночное СП — преимущественно под влиянием ферментов мукозной микрофлоры биопленок, а МП — с участием кишечных ферментов.

Нарушения СП

Нарушения СП связаны с дисбактериозом различных отделов пищеварительного тракта, возникающим вследствие его поражений, патологии панкреатобилиарной системы, длительного лечения антибактериальными препаратами, иммунодефицита.

Расстройства ферментации углеводов, белков и жиров дисбиотической микрофлорой, приводящие к усилению процессов брожения и гниения в различных отделах пищеварительного тракта, способствуют увеличению образования токсических веществ и ухудшению основных положительных функций нормофлоры, появлению эндотоксина грамотрицательных бактерий, нарастанию численности микроорганизмов, усиливающих морфофункциональные изменения в органах пищеварения, связанные с фоновой патологией и дисбактериозом.

сужения кишки вследствие воспалительных процессов, опухолей и спаек;
нарушения пропульсивной функции, возникающие при склеродермии и псевдообструкции;
стазы в кишечных петлях после оперативных вмешательств с наложением межкишечных анастомозов (синдром слепой петли).

Избыточному поступлению микрофлоры в тонкую кишку способствуют:

желудочная ахилия или длительный прием омепразола;
резекция или недостаточность илеоцекального клапана.

Нарушения кишечного пищеварения и всасывания развиваются при:

заболеваниях тонкой и толстой кишок;
пострезекционном синдроме короткой тонкой кишки;
заболеваниях поджелудочной железы и печени, сопровождающихся недостаточностью панкреатических ферментов и желчи.

Причинами иммунодефицита могут быть:

врожденная гипогаммаглобулинемия;
вторичная иммунная недостаточность (СПИД, лимфома западного типа, болезнь тяжелых α-цепей и др.).

Все перечисленные причины вызывают избыточный бактериальный рост в тонкой кишке и дисбиоз толстой кишки. В просвете кишечника происходят пролиферация микроорганизмов и подавление симбионтной флоры. В результате физиологическая система ассимиляции пищевых веществ в тонкой кишке нарушается вследствие конкурентного метаболизма химуса микробиотой. В просвете кишечника начинают преобладать гнилостные и бродильные процессы.

Клинические симптомы нарушения СП в кишечнике

Вследствие преждевременной деконъюгации первичных желчных кислот и образования вторичных желчных кислот, вызывающих гиперсекрецию воды и электролитов в просвет кишечника, появляется диарея. В результате избыточной потери желчных кислот с калом возможно развитие желчнокаменной болезни. Бактериальные токсины, протеазы, другие метаболиты, например фенолы, биогенные амины, бактерии могут связывать витамин В12, что ведет к анемии. Избыточная микробная флора может приводить к повреждению эпителия тонкой кишки, метаболиты некоторых микроорганизмов обладают цитотоксическим свойством. Наблюдаются уменьшение высоты ворсинок, углубление крипт, а при электронной микроскопии можно видеть дегенерацию микроворсинок, митохондрий и эндоплазматической сети. Дефицит желчных кислот способствует появлению стеатореи. Нарушается всасывание жирорастворимых витаминов, А, D и К.

Лечение

Лечение нарушений СП должно осуществляться с учетом особенностей основного заболевания. Принципы терапии показаны на рисунке 2.

Антибиотики. Применение антибиотиков — основных виновников подавления симбионтной микробиоты должно быть ограничено абсолютными и относительными показаниями. Абсолютными показаниями к назначению антибиотиков служат бактериемия и угроза энтерогенного сепсиса, причина которых — нарушение барьерной функции кишечника. Препаратами выбора являются антибиотики широкого спектра действия, к которым чувствительны обнаруженные в крови микробы.

Относительные показания к применению антибиотиков могут появиться при избыточном бактериальном росте патогенной микробной флоры в просвете тонкой кишки (пострезекционный синдром короткой тонкой кишки, спаечная болезнь, общая вариабельная гипогаммаглобулинемия, целиакия, не отвечающая на строгое следование аглютеновой диете и др.). Однако лечение следует начинать с применения кишечных антисептиков, которые оказывают менее губительное влияние на симбионтную микробную флору, чем антибиотики. К ним относятся нифуроксазид, нитроксолин, фуразолидон и др. Антибактериальные препараты назначают в течение 10–14 дней. Применение антибиотика оправданно в качестве резервного средства.

Бактериальные препараты. Препараты, в состав которых входят живые микроорганизмы, оказывающие благоприятные эффекты на физиологические функции и биохимические реакции организма хозяина путем оптимизации его микробиологического статуса, именуются пробиотиками. Концептуальная основа терапии пробиотиками хорошо обоснованна [10]. Терапия бактериями может повысить эффективность полезных функций нормальной микрофлоры. Этого можно достигнуть путем использования питательных сред, полезных для симбионтов. Последние в свою очередь могут подавлять или стимулировать врожденную иммунную систему, в частности защитные ответы, а также способны конкурентно подавлять химическую сигнализацию патогенных микробов.

Пробиотические препараты не могут полностью соответствовать разнообразию человеческой микрофлоры и продуктов питания. Тем не менее они обладают неоценимыми преимуществами перед традиционными фармакологическими средствами, применяемыми в лечении воспалительных заболеваний кишечника, системных аутоиммунных, аллергических и метаболических нарушений (отсутствие системных побочных эффектов и др.).

В основном применяются хорошо изученные и полезные для организма представители симбионтной кишечной микрофлоры — бифидобактерии и лактобациллы. Не умаляя значения указанных микроорганизмов, мы склонны считать, что перспективы создания новых видов пробиотиков будут также связаны с бактероидами, эубактериями и фузобактериями. Учитывая активность указанных бактерий, можно ожидать не меньшего, чем от регуляции численности бифидобактерий и лактобацилл, влияния на их численность. Поэтому представляется перспективной разработка пробиотиков и пребиотиков на основе этой группы бактерий.

В кишечнике человека выживает 1–10% вводимых клеток интродуцентов нормальной микрофлоры, которые способны хотя бы временно поддерживать ее физиологическую функцию. Наиболее часто используется пробиотик бифидобактерии бифидум. Курс лечения должен длиться 1–2 мес.

Пребиотики, синбиотики и постбиотики. Другой метод терапии заключается в обеспечении организма человека и в частности эпителиальных клеток кишечника продуктами метаболизма нормальных микроорганизмов и субстратами, способствующими поддержанию жизнедеятельности полезных микробов, пребиотиками. К ним относят различные фруктоолигосахариды, инулин, лактулозу и др. Дополнение пищевого рациона пребиотиками увеличивает концентрацию КЖК в кишечнике и тем самым улучшает его анатомическую структуру и функцию. Пребиотики можно доставлять в организм в составе синбиотиков, включающих живые пробиотические бактерии и комплексные добавки, используемые микробиотой в качестве источника энергии и роста.

Регуляторы кишечного пищеварения и моторики. Улучшению СП способствуют правильно подобранная диета и применение ферментных препаратов. При заболеваниях кишечника, сопровождающихся диареей, диетическое питание должно восстанавливать нарушенную перистальтику, уменьшать секрецию воды и электролитов в просвет кишки. Набор продуктов должен соответствовать по составу и количеству пищевых веществ ферментативным возможностям патологически измененной тонкой кишки. Диета должна быть механически и химически щадящей, содержать повышенное количество белка, из нее исключаются тугоплавкие жиры и продукты, к которым снижена толерантность. Этим требованиям практически полностью отвечает диета № 4б.

Хорошим терапевтическим эффектом обладают ферменты поджелудочной железы. Для уменьшения метеоризма, как правило, наблюдающегося при нарушении СП, дополнительно назначают симетикон. Восстановлению нарушенной пропульсивной функции кишечника способствуют лоперамид и тримебутин.

Энтеросорбенты. Эта группа препаратов не угнетает нормальную микрофлору кишечника, адсорбирует внутрипросветную микрофлору и ее токсины. Препараты назначаются короткими курсами — от 5 до 10 дней. Энтеросорбенты применяются только в виде монотерапии, они могут инактивировать действие других препаратов. К ним относятся: смектит диоктаэдрический, лигнин гидролизный, лактофильтрум, метилкремниевой кислоты гидрогель, кремния диоксид коллоидный.

Стимуляторы реактивности организма. Для повышения реактивности организма ослабленным больным целесообразно применять , сок травы эхинацеи пурпурной и другие иммуностимулирующие средства. Курс лечения должен продолжаться в среднем 4 нед. Одновременно назначают витамины.

Профилактика

Первичная и вторичная профилактика нарушений СП представляет собой одну из важных задач здравоохранения, направленных на оздоровление населения. Ее решение связано с улучшением экологии, питания, рациональным применением антибактериальных и других препаратов, вызывающих дисбактериоз. Принципиально иное решение проблемы борьбы с дисбактериозом, направленное на профилактику многих болезней и увеличение продолжительности жизни населения, претворение в жизнь идей , связано с применением в составе пищевого рациона полезной микрофлоры и олигосахаридов, необходимых для ее роста.

Заключение

По мере расширения наших представлений о кишечной микробиоте и СП становятся все более очевидными 3 направления реализации этих знаний. , необходимо оберегать собственную микробиоту от вредных факторов внешней среды. , следует продолжать изучать качественные и количественные характеристики микробиоты, используемой для создания лекарственных препаратов и продуктов функционального питания, добиваясь их соответствия реальным потребностям организма. , необходимо создавать новые пробиотики и другие формы биопрепаратов, ориентируясь на разнообразные виды симбионтной кишечной микрофлоры.

В каждом из нас живут триллионы бактерий, большая часть из них- в нижней части кишечника.

Микробиом кишечника состоит из полезных и потенциально вредных бактерий.

Большинство из них - симбиотические (от которых выигрывают и человек, и микробиота), меньшая часть бактерий относится к патогенным видам (может привести к развитию болезни). В здоровом организме сосуществуют патогенная и симбиотическая микробиота. Пища, которую мы едим, влияет на развитие и благополучие этих бактерий. Микробиота кишечника в свою очередь влияет метаболизм, массу тела, склонность к заболеваниям, иммунную систему, аппетит и даже на настроение человека.

Делимся несколькими советами о том, как питаться с пользой для себя и микробиоты.

Ешьте разнообразные продукты

В кишечнике обитают сотни видов бактерий, для роста и развития им нужны разные питательные вещества.

Рацион среднестатистического горожанина не отличается разнообразием продуктов, он слишком жирный, сладкий и не приносит никакой пользы микробиоте. Чтобы полезные бактерии хорошо себя чувствовали и приносили нам пользу, а вредные бактерии не размножались - питаться надо максимально разнообразно.

Ешьте продукты с клетчаткой

Фрукты, овощи, фасоль и бобовые - отличные источники питательных веществ для микробиоты. В них много клетчатки, которая не переваривается в кишечнике, но нужна полезным бактериям для роста и развития.

Вот некоторые продукты, которые можно включить в свой рацион:

Зеленый горошек
Брокколи
Нут
Чечевица
Фасоль
Цельное зерно

Диета, в которой много фруктов и овощей предотвращает рост болезнетворных бактерий. Яблоки, черника, миндаль и фисташки увеличивают количество полезных бифидобактерий. Вегетарианские диеты благотворно влияют на состав микробиоты, снижая количество болезнетворных бактерий, таких как E. coli. Предполагается, что это связано с более высоким содержанием клетчатки в рационах без мяса. Кроме того, вегетарианцы, часто ведут более здоровый образ жизни, чем всеядные.

Ешьте ферментированные продукты

Наши бактерии особенно любят продукты, которые прошли ферментацию, например брожение или квашение.

Примеры ферментированных продуктов:

Йогурт
Кимчи
Квашеная капуста
Кефир
Комбуча

Кисломолочные продукты помогают уменьшить количество болезнетворных бактерий у людей с синдромом раздраженного кишечника. Употребление йогурта может благотворно сказаться на непереносимости лактозы у детей и взрослых. Максимальную пользу принесут кисломолочные продукты без сахара, вкусовых и ароматических добавок. Ферментированное соевое молоко и кимчи способствуют росту полезных бифидо- и лактобактерий, и уменьшают количество болезнетворных бактерий.

Ешьте цельнозерновые продукты

В продуктах из непереработанного зерна много клетчатки и неперевариваемых углеводов, таких как бета-глюканы. Эти углеводы не усваиваются в тонком кишечнике, как другие питательные вещества, и поступают в толстый кишечник, там они расщепляются микробиотой и способствуют росту бифидо- и лактобактерий.

Еще цельнозерновые дают длительное чувство сытости. Это снижает вероятность переедания в течение дня.

Ешьте продукты, богатые полифенолами

Полифенолы — это растительные антиоксиданты, они действуют как топливо для полезных бактерий.

В этих продуктах много полифенолов:

Какао и темный шоколад
Зеленый чай
Миндаль
Лук
Черника
Брокколи

Полифенолы из какао помогают росту бифидо- и лактобактерий.

Ешьте продукты, богатые пробиотиками

Пробиотики — это живые бактерии, которые содержатся в некоторых пищевых продуктах. Эти бактерии полезны для человека, не вызывают никаких заболеваний и не продуцируют токсины. Они улучшают состав и биологическую активность микрофлоры кишечника. Отличный источник пробиотиков-квашеная капуста, к тому же, она богата клетчаткой, витаминами С, В и К.

Имейте в виду, что пробиотики, особенно если их вводить внезапно, могут увеличить газообразование в кишечнике, и привести к метеоризму и вздутию живота. Впрочем, этот небольшой дискомфорт быстро пройдет, если продукты, богатые пробиотиками есть регулярно.

Не обманывайте вкус.

Искусственные подсластители, такие как аспартам, сукралоза и сахарин нарушают метаболизм и уменьшают разнообразие микробиоты кишечника - в исследованиях на животных это привело к развитию ожирения и диабету. Еще, лучше поменьше есть промышленно- обработанных пищевых продуктов, они также нарушают метаболизм микробов.

Читайте также: