Взаимодействие кишечной микробиоты и организма человека

Содержание:

• Основные функции нормальной кишечной микробиоты
• Основные факторы, неблагоприятно влияющие на кишечную микробиоту
• Симптомы нарушенного баланса кишечной микробиоты
• Диагностика нарушений баланса пристеночной кишечной микробиоты
• Лечение
• Профилактика развития дисбиоза кишечника

Изучение микромира и его взаимодействие с телом  человека – одно из направлений медицинской науки. Активное изучение данного направления в нашей стране велось лауреатом Нобелевской премии Мечниковым  И.И.  В 1907 г. он  выдвинул революционную для своего времени «теорию долголетия». Значительная роль в ней отводилась нормализации микрофлоры кишечника организма человека. В настоящем это направление имеет некоторую доказательную базу, но многое из микромира до сих пор скрыто от нашего восприятия.

Имеются данные, что масса микроорганизмов на Земле многократно превышает массу других видов живых существ, как неподвижных, так и передвигающихся, а  количество бактерий в индивидууме превышает количество клеток тела почти в 100 раз!

В этой статье речь пойдет об экосистеме бактерий – пристеночной кишечной микробиоте. Это тончайшая биопленка из слизи и живущих в ней микроорганизмов (преимущественно бактерий), которая является еще одной границей, помимо слизистой оболочки, между внутренней средой тела  человека и внешним миром. Вполне заслуженно эту биопленку определяют как микробиотический орган, который взаимодействует со всеми органами и системами. Его вес около 4-х килограмм! Обнаруженные так называемые многочисленные «оси» коммуникации и взаимного влияния («кишечник-головной мозг» , «кишечник- почки», «кишечник-легкие») только подтверждают важность этого «обнаруженного» органа.

Взаимодействие микроорганизмов с организмом «хозяина» можно охарактеризовать понятиями симбиоз и дисбиоз. Содружественное  сосуществование микроорганизмов (симбиоз) позволяет им эффективно защищаться, размножаться и выживать. Симбиоз микроорганизмов и организма «хозяина» – это иной уровень оптимального взаимодействия. Дисбиозом можно назвать нарушение симбиоза между микробиотой и организмом «хозяина».

Значимые для человека свойства микробиоты – разнообразие и стабильность  видового состава. В норме в просвете кишечника человека обитает от 500 до 1000 различных видов микроорганизмов. Однако только 10 % всех микробов кишечника безопасны для человека.

90% микробиоты являются условно патогенными. Они реагируют на действия «хозяина» по отношению к ним и при «неуважительном» отношении эти микроорганизмы становятся враждебными и могут вызвать болезнь.

Очень важен период первых 3-х лет жизни человека – период созревания микрофлоры кишечника. При правильном течении этого периода формируется «базальный» (устойчивый и разнообразный) состав кишечной микробиоты, залог здорового кишечника и здоровья в целом.

Какие же условия необходимо создать для формирования такой симбиотической экосистемы?

1. Только естественные роды.
2. Ребенок должен быть вскормлен материнским молоком.
3. Разнообразие рациона питания после прекращения грудного вскармливания.
4. Отсутствие запредельных стрессов.
5. Крайне нежелателен прием антибиотиков матерью во время беременности и грудного вскармливания, а также лечение ребенка антибиотиками без показаний.

Что же влияет на формирование состава кишечной микрофлоры индивидуума? Наибольшее влияние оказывает местность, в которой родился человек  (очевидна связь микрофлоры кишечника и внешней микрофлоры,  источником которой являются почва и растения). При этом каждый человек имеет неповторимый и уникальный состав микробиоты. Разумеется, рацион и образ жизни также отражаются на составе микрофлоры кишечника. Несмотря на уникальность и относительное постоянство состава микрофлоры кишечника, все же с течение времени он может изменяться. Понятие «нормальная микрофлора кишечника» на сегодняшний день весьма и весьма относительно. Более значимым является равновесие в отношениях микробиоты и организма «хозяина» – симбиоз.

Основные функции нормальной кишечной микробиоты

1. Барьерная

Кишечная микробиота имеет собственный иммунитет, поэтому она способна угнетать рост патогенных микроорганизмов и избавляться от них, что защищает человека от прямого контакта с ними. Кроме того, целостность и функция слизистой оболочки пищеварительного тракта поддерживается  микробами – они синтезируют вещества, способствующие росту и питанию клеток эпителиального слоя. Обезвреживание токсических веществ – одна из полезных для человека возможностей микрооганизмов.

2. Донорская

Кишечная микробиота является донором микроорганизмов для всего тела и для других тел, контактирующих с ним.

3. Пищеварительная

Микроорганизмы активируют пищеварительные ферменты и участвуют в регуляции кишечной перистальтики. Микробы транспортируют питательные вещества из просвета кишки к слизистой и синтезируют вещества, способствующие сохранению здоровья «хозяина»: витамины, нейрогормоны (ГАМК, норадреналин, дофамин, мелатонин, серотонин), влияющие на активность, настроение, память, сон, артериальное давление, дыхание.

4. Иммунногенная

Микроорганизмы «тренируют» клетки иммунной системы «хозяина», передавая им информацию, восстанавливает поврежденные и «отстающие» звенья иммунитета.

5. Энергетическая и обменная

Микробиота участвует в обмене жиров и энергообеспечении организма «хозяина». Нормальная кишечная микробиота – это источник функционирования системы энергообеспечения организма, и прежде всего органов пищеварения и иммунитета. От 30 до 50 % суточной потребности организма в энергии связано с наличием витамина В1, синтезированного сапрофитной, полезной микробиотой кишечника.

Читайте также

03 августа 2023

Что такое аритмия и как она проявляется?

17 Июля 2023

Все болезни от нервов» или когда пациенту клиники нужен психолог?

19 июня 2023

Головокружение

05 мая 2023

Что делать, если онемели пальцы рук?

Тепловая и химическая энергия, получаемая от жизнедеятельности микробиоты кишечника, постоянно необходима организму для его собственного обмена веществ и восстановления иммунитета. Это почти «вечный двигатель» энергообеспечения «по программе» взаимодействия двух биологических систем с абсолютной взаимной выгодой для их существования.

На сегодняшний день изучается еще одна уникальная способность кишечной микробиоты – это способность изменять пространственную форму аминокислот из «правовращающих» (D-изомеры, «растительные» аминокислоты, структурно чуждые белкам млекопитающих) в «левовращающие» (L-изомеры, «животные» аминокислоты, структурно «родные» белкам млекопитающих) формы.

Есть предположения, что включение в обменные процессы  «правовращающих» (растительных) аминокислот для синтеза белков человеческого тела приводит к появлению функционально неполноценных тканей, что влечет за собой развитие большинства заболеваний, в том числе и рака. Но это предмет будущих исследований.

Основные факторы, неблагоприятно влияющие на кишечную микробиоту

1. Прием антибиотиков, гормонов, препаратов химиотерапии; лучевая терапия; применение средств личной гигиены с антибактериальным эффектом.
2. Сильный и продолжительности стресс.
3. Кишечные инфекции и инфекционные заболевания.
4. Хронические заболевания внутренних органов, в том числе заболевания органов пищеварения. Эндокринологические заболевания. Врожденные и приобретенные иммунодефициты. Перенесенные на органах пищеварения операции.
5. Путешествия – смена климата, часового пояса и микробной среды. Все это приводит к сбою биоритмов пищеварительной системы.
6. Характер питания и пищевые привычки. Употребление продуктов с пищевыми добавками (в том числе антибиотиками), зараженных микотоксинами (грибковые яды как результат неправильного хранения), выращенных с использованием сельхозхимии – гербецидов, фунгицидов, инсектицидов. Избыток сладостей, мясного, мучного, крахмалистых продуктов, жиров животного происхождения. Злоупотребление алкоголем. Негативно на составе микробов кишечника сказываются и «модные» диеты»: веганство, сыроедение, безглютеновые диеты с низким содержанием FODMAPs.
7. Пищевая аллергия.
8. Низкая двигательная активность.
9. Несоблюдение правил личной гигиены и правил приготовления пищи.

Каковы же процессы, происходящие в микробиотическом органе под влиянием вышеперечисленных факторов?

Под влиянием неблагоприятных факторов снижается количество нормальных микроорганизмов, увеличивается количество условно-патогенных и патогенных.

Каковы симптомы нарушенного баланса кишечной микробиоты?

Симптомов может не быть на начальном этапе изменений. Если баланс  микроорганизмов не восстанавливается после травмирующего фактора, появляются симптомы нарушенного пищеварения: поносы, запоры или их чередование, боли в животе, вздутие, запах изо рта, неприятный привкус во рту. Чаще симптомы беспокоят после употребления в пищу сладостей, молочного, выпечки, бобовых.

Длительно сохраняющийся дисбаланс пристеночных микроорганизмов  приводит к нарушениям работы систем (репродуктивной, иммунной, пищеварительной и метаболической)  и способствует развитию ряда заболеваний: синдром раздраженного кишечника , воспалительные заболевания кишечника, аутоиммунные заболевания, ожирение, сахарный диабет 2-го типа, аллергия, бронхиальная астма, атопический дерматит, заболевания половой сферы (простатит, кандидоз, бесплодие), заболевания нервной системы (тревога, депрессия, перепады настроения, утомляемость) и, предположительно, рак.

Существуют исследования, подтверждающие влияние кишечной микробиоты на психическое здоровье и восприятие действительности. В эксперименте на мышах было установлено, что искусственно вызванный дисбиоз кишечника  у родителей и их детей через 5 поколений вызывает нарушение полового поведения – самцы начинают проявлять интерес к самцам.

Диагностика нарушений баланса пристеночной кишечной микробиоты

Основа любой диагностики – опрос и осмотр. Врач тщательнейшим образом выясняет жалобы, историю заболевания, историю жизни пациента, что дает некоторое представление о состоянии здоровья на момент осмотра, предполагаемых причинах болезни, ее течении и осложнениях.

Дополнительными методами обследования являются лабораторные и инструментальные.

При наличии симптомов кишечной инфекции обязательным является исследование кала на кишечную группу. Это исследование позволяет исключить/подтвердить диагноз кишечной инфекции и назначить соответствующую терапию. Исследование показателей крови может быть необходимым при длительном или тяжелом течении заболевания.

Возможно исследование смывов со слизистой оболочки толстой кишки и получение аспирата содержимого тонкой кишки. Эти исследования назначаются чаще всего гастроэнтерологом.

Ультразвуковое исследование органов брюшной полости обязательно при болевом синдроме, кроме того, это исследование дает представление о состоянии желчного пузыря и поджелудочной железы, нарушение функции которых сказывается на составе микробиоты.

Необходимыми консультациями в данном случае являются консультации терапевта, гастроэнтеролога /диетолога, инфекциониста (по показаниям).

Лечение

В остром периоде лечение предполагает исключение/устранение повреждающих факторов, диетотерапию и применение лекарственных средств, модификацию образа жизни.

Особый метод лечения – трансплантация микробиоты. Считается весьма эффективным и безопасным.

После купирования острых явлений рекомендуется исключить влияние повреждающих факторов, соблюдать здоровый образ жизни. «Хозяину» следует помнить, что между его рационом питания и рационом питания кишечной микробиоты можно поставить знак равенства. Фактически, сначала нужно накормить микробов.

Питание должно быть разнообразным и сбалансированным, включать разные виды овощей и фруктов – свежих, тушеных, маринованных, квашенных, термически обработанных; лучшими субстратами для комфортного существования пристеночной микробиоты являются клетчатка, полифенолы (разнообразный рацион гарантирует достаточное количество полифенолов), растительные жиры.

Не следует забывать о кисломолочных продуктах, а при их непереносимости следует отдавать предпочтение квасу живого брожения, квашенным овощам и фруктам. Необходимость применения пробиотиков (в своем составе содержат бифидо- и лактобактерии) может быть временной мерой. Единого мнения на это счет в среде ученых нет, но очевиден тот факт, что чем  разнообразнее состав пробиотика, тем лучше эффект.

Профилактика развития дисбиоза кишечника

Следует упомянуть о периоде формирования микробиоты – первые 3 года жизни ребенка. Правильно сформированная микробная биопленка – залог здоровья. Следует знать, помнить и стараться свести к минимуму неблагоприятно влияющие на кишечную микробиоту факторы.

В заключение отдельно следует упомянуть о кале, который  является биопленкой иного рода – полостной/свободно живущей /планктонной. В основном это неусвоенные остатки пищи, отходы жизнедеятельности пристеночных микробов, излишки слизи и размножающиеся в этих условиях иного вида микробы. Лечение пробиотиками не влияет на его состав. К тому же, бактериологическое исследование кала не дает представлений о составе пристеночной микрофлоры.

Список литературы:

1. Sivamaruthi BS, Madhumita R, Balamurugan K, Rajan KE. Cronobacter sakazakii infection alters serotonin transporter and improved fear memory retention in the rat. Front Pharmacol. 2015;6:188. https://doi.org/10.3389/fphar.2015.00188
2. Sheedy JR, Wettenhall RE, Scanlon D, et al. Increased d-lactic acid intestinal bacteria in patients with chronic fatigue syndrome. In Vivo. 2009;23:621-628.
3. Munakata S, Arakawa C, Kohira R, et al. A case of D-lactic acid encephalopathy associated with use of probiotics. Brain Dev. 2010;32:691-694.
4. Ewaschuk JB, Johnson IR, Madsen KL, et al. Barley-derived β-glucans increases gut permeability, ex vivo epithelial cell binding to E. coli, and naive T-cell proportions in weanling pigs. J Anim Sci. 2012;90:2652-2662.
5. Skowrońska M, Albrecht J. Alterations of blood brain barrier function in hyperammonemia: an overview. Neurotox Res. 2012;21:236-244.
6. Zhang Z, Zhai H, Geng J, et al. Large-scale survey of gut microbiota associated with MHE Via 16S rRNA-based pyrosequencing. Am J Gastroenterol. 2013;108:1601-1611.
7. Knowles SR, Nelson EA, Palombo EA. Investigating the role of perceived stress on bacterial flora activity and salivary cortisol secretion: a possible mechanism underlying susceptibility to illness. Biol Psychol. 2008;77:132-137.
8. Полуэктова Е.А., Сидорина Ю.О., Кучумова С.Ю., Королев А.В., Шифрин О.С., Ивашкин В.Т. Обоснование применения и оценка эффективности пробиотиков у пациентов с воспалительными заболеваниями кишечника. Российский журнал гастроэнтерологии, гепатологии, колопроктологии. 2015;25:2:58-68.
9. Барышникова Н.В., Орлова Н.А., Белоусова Л.Н. Место пробиотиков в комплексной терапии воспалительных заболеваний кишечника. Гастроэнтерология. Приложение к журналу Consilium Medicum. 2014;1:33-37.
10. Корниенко Е.А. Значение кишечной микробиоты и пробиотиков при воспалительных заболеваниях кишечника. Гастроэнтерология Санкт-Петербурга. 2015;1-2:6-9.
11. Осипенко М.Ф., Скалинская М.И., Размерица А.А. Пробиотики и воспалительные заболевания кишечника. Гастроэнтерология. Приложение к журналу Consilium Medicum. 2013;2:28-31.
12. Павленко В.В., Катаганова Г.А., Александрова С.Б., Кораблина Н.В., Павленко А.Ф. Пробиотики и воспалительные заболевания кишечника: оценка эффективности пробиотического комплекса «Бактистатин» в терапии больных язвенным колитом. Современные проблемы науки и образования. 2015;5:75.
13. Sgouroudis E, Kornete M, Piccirillo CA. IL-2 production by dendritic cell promotes Foxp3(+) regulatory T-cell expansion in autoimmune-resistant NOD congenic mice. Autoimmunity. 2011;44:406-414.
14. Miele E, Pascarella F, Giannetti E, et al. Effect of a probiotic preparation (VSL#3) on induction and maintenance of remission in children with ulcerative colitis. Am J Gastroenterol. 2009;104:437-443.
15. Schwartz RH. Natural regulatory T cells and self-tolerance. Nat Immunol. 2005;6:327-330.