Примечание: отсутствие клеток-мишеней в организме хозяина также предотвращает колонизацию и повреждение макроорганизма посторонней микрофлорой.

Детоксикация экзогенных и эндогенных субстратов и метаболитов; антимутагенная активность

Разнообразным сторонам метаболической активности микробных популяций в здоровом организме придается большое значение не только в гомеостатировании физиологических функций макроорганизма, но и в защите его от токсических эффектов экзогенных и эндогенных субстратов и метаболитов. Химические соединения, чужеродные для биологических систем, рассматривают как ксенобиотики. Проникая в организм человека, многие из них потенциально могут индуцировать различные побочные эффекты и, в первую очередь, вызывать дисбаланс микрофлоры кожи и слизистых с возникновением разнообразных, порой непредсказуемых негативных последствий.

Процесс детоксикации с участием нормальной микрофлоры идет по нескольким направлениям: биотрансформация с образованием нетоксических конечных продуктов, микробная трансформация, сопровождающаяся образованием метаболитов, подвергающихся быстрой деструкции в печени, изменение полярности соединений таким образом, что изменяется скорость их экскреции в окружающую среду или транслокации из крови в просвет кишечника и мочевыделительную систему. Выступая в качестве «естественного биосорбента», нормальная микрофлора способна также аккумулировать в значительном количестве попадающие извне или образующиеся в организме хозяина разнообразные по химическому составу потенциальные токсические продукты. Доказана и антимутагенная роль нормальной микрофлоры. При этом следует иметь в виду, что анаэробные бактерии разрушают более широкий спектр токсических веществ, а сами процессы детоксикации идут с большей эффективностью по сравнению с аэробными микроорганизмами.

Нормальную микрофлору организма следует рассматривать как первичную мишень приложения любого попадающего обычным путем соединения, как метаболический орган, первым вовлекаемый в трансформацию естественных и чужеродных субстанций, как структуру, на которой проходит первичная абсорбция и через которую транслоцируются полезные и потенциально вредные агенты. Нормальная микрофлора – это своеобразная биологическая система, регулирующая взаимоотношения организма с окружающей средой, это тот неспецифический барьер, лишь после прорыва, которого инициируется включение неспецифических, а в последующем и специфических механизмов защиты. Наиболее показательным примером детоксикационной деятельности микрофлоры человека является специфическая и неспецифическая инактивация антибиотиков и других химиопрепаратов различными представителями кишечных микроорганизмов. Благодаря наличию этих ферментов, многие грамотрицательные и грамположительные бактерии способны противостоять чрезвычайно высоким концентрациям этих антибиотиков.

Анаэробные бактерии, в том числе выделенные из кишечника, способны декарбоксилировать фенилуксусную кислоту и другие ароматические веществ, попадающие в окружающую среду, а затем в организм человека при производстве различных альдегидов, синтетических отдушек. Благодаря наличию разнообразных гликозидаз, кишечные бактерии способны метаболизировать различные токсические соединения, а иногда и лекарственные препараты (например, сердечный гликозид дигоксин). Метанотрофные микроорганизмы способны утилизировать различные токсические соединения (метан, цианиды, метанол, формальдегиды, фенолы, крезолы) в углекислый газ и воду.

Конкретные примеры способности анаэробных микроорганизмов пищеварительного тракта гидролизовать сульфаматы (цикламат) амиды, нитраты, дегалогенировать ДДТ, редуцировать альдегиды, алкоголи, восстанавливать нитрозамин являются свидетельством безусловной роли кишечной микрофлоры в метаболизме и детоксикации многих ксенобиотиков.

Бактерии способны взаимодействовать и связывать значительные количества ионов металлов из водных растворов. Это связано с тем, что большинство гомо и гетерополимеров, из которых построена клеточная стенка бактерий, являются анионами. Грамположительные бактерии связывают большее количество ионов металлов, чем грамотрицательные. Кишечная микрофлора участвует в метаболизации потенциально токсичных соединений (азокрасителей, солей тяжелых металлов, различных мутагенов, нитратов, других ксенобиотиков, включая сульфосодержащие соединения, а также эндогенно образующихся желчных кислот, стероидных гормонов и т.д.).

Установлено, что бактерии и простейшие, присутствующие в пищеварительном тракте, способны активно детоксицировать афлотоксины, различные токсины растительного происхождения.

Хранилище микробных плазмидных и хромосомных генов

Многочисленные бактерии, вирусы и простейшие, присутствующие на коже и слизистых, являются уникальным для каждого человека хранилищем разнообразных хромосомальных плазмидных генов.

На моделях энтеробактерий, молочнокислых бактерий, бактероидов и других микроорганизмов продемонстрировано, что высокая адаптационная способность микробных популяций обусловлена не только мутационными процессами в хромосомных генах и последующей селекцией возникших генетических вариантов, но также за счет рекомбинационных событий, связанных с плазмидами, транспозонами и умеренными бактериофагами. Благодаря этому, способность микроорганизмов приспосабливаться к постоянно меняющимся условиям жизни многократно увеличивается.

Возможно, в бактериальных клетках переход генов из хромосомного в плазмидное состояние происходит с частотой близкой к частоте спонтанных мутаций. Это означает, что в достаточно большой по количеству клеток бактериальной популяции практически любой ген или группа находятся в плазмидном состоянии. В плазмидном состоянии генетический материал с большей легкостью может передаваться в другие клетки при трансформации, трансдукции или коньюгации.

Наличие транспозонов в хромосоме или плазмидах позволяет генетическому материалу переноситься не только в близкородственные микроорганизмы, но и в отдаленные таксоны. Продукция микроорганизмами соответствующих бактериофагов способствует переносу и закреплению практически любых генов в хромосоме бактерий и контролю численности последних.

Огромный пул генетического материала, сосредоточенный в хромосомных и плазмидных генах многочисленных микробных клеток, присутствующих на коже и слизистых, их иммобилизованное состояние и высокая скорость размножения, выраженная изменчивость за счет мутационных рекомбинационных процессов и обратимого перехода генов в хромосомное/плазмидное состояние – все это обуславливает колоссальные адаптационные возможности микрофлоры хозяина. Установленная способность бактерий перемещаться как по ходу движения мукоцелиарного эпителия, так и против него способствует распространению микробных генов практически по всей биопленке вне зависимости от места ее расположения. Более того, дрейф генов, постоянно идущий внутри многочисленных микробных популяций, локализованных в определенных экологических нишах (пищеварительный тракт, кожа, дыхательные пути, гениталии), позволяет нам утверждать о существовании в этих областях единого генетического материала. Если учесть высокую вероятность миграции микроорганизмов из одной экологической ниши в другую, то можно поднимать вопрос о наличии в организме хозяина единого своеобразного по составу и сложности микробного генома.

Участие в этиопатогенезе гнойно–воспалительных и других заболеваний

Говоря о значении микрофлоры для организма хозяина, следует иметь в виду, что ее представители, также как и продукты их метаболизма, способны выступать как фактор агрессии. Так, в случае создания условий, способствующих усиленному размножению микроорганизмов в пищеварительном тракте, того или иного дефекта в иммунных механизмах защиты или повышенной проницаемости барьера слизистых, кишечные транзиторные и, в меньшей степени, индигенные бактерии транслоцируются из места своего обитания в кровеносное и лимфатическое русло и, достигнув места наименьшего сопротивления, могут явиться источником разнообразных гнойно-воспалительных процессов. Именно этот механизм, как полагают, преимущественно лежит в основе все увеличивающегося числа внутрибольничных инфекций.

В случае снижения колонизационной резистентности попадающие извне потенциально патогенные микроорганизмы вместо элиминации из организма фиксируются к соответствующим рецепторам, продуцируют токсические вещества и, как следствие этого, развивается патологический процесс.

Токсины и ферменты, образующиеся при дисбалансе нормальной микрофлоры, так же как и избыточный или недостаточный синтез микробных метаболитов, могут оказывать разнообразные, в том числе неблагоприятные для макроорганизма эффекты, которые не проявляются в условиях сбалансированного функционирования экологической системы организм хозяина – его микрофлора. Следует так же иметь в виду, что в процессе микробной трансформации в организме человека и животных могут формироваться продукты с большим биологическим эффектом, чем исходные соединения. Например, под влиянием гликозидаз, продуцируемых нормальной микрофлорой кишечника, из цеказина образуются соединения с выраженным канцерогенным действием, из амигдалина высвобождаются цианиды, из пектина образуется метанол и т.д.

Клинические состояния, патогенез которых может быть связан с изменениями в составе и функциях нормальной микрофлоры

– Эндо и суперинфекции, в том числе внутрибольничные инфекции

– Диареи, запоры, синдром мальабсорбции

– Колиты и другие хронические заболевания кишечника

– Гастриты, дуодениты, язвенная болезнь

– Гипо- и гиперхолестеринемия

– Злокачественные новообразования толстой кишки, груди и другой локализации

– Астматический синдром и другие аллергические состояния

– Мочекаменная болезнь

– Гипо- и гипертензия

– Подагра

– Артриты, спондилоартриты, др. поражения соединительной ткани

– Кариес

– Портальная системная энцефалопатия, другие поражения печени

– Коагулопатии

– Острая мезентериальная ишемия

– Нарушения менструального цикла

– Синдром «трансплантант против хозяина»

– Анемия новорожденных, кахексия, заболевания, связанные с нарушениями водно – солевого обмена, другие патологические состояния

Некоторые этапы этиопатогенеза заболеваний человека напрямую связаны с воздействие факторов, ассоциированных с его микрофлорой. В дальнейшем процесс развивается за счет реакций, обусловленных воздействием биологически активных соединений, продуцируемых клетками и органами макроорганизма.

Основные микробные биотопы микрофлоры человека

Основные отделы организма человека, заселяемые бактериями: кожные покровы, воздухоносные пути, желудочно-кишечного тракта, мочеполовая система. В указанных областях бактерии живут и размножаются; а их содержание варьирует в зависимости от условий существования. Например, в желудке, двенадцатиперстной кишке, мочевом пузыре, матке, в зонах газообмена в лёгких бактерий в норме практически нет, а их обнаружение даёт основания для подозрения на инфекционный процесс. Выделение бактерий из обычно стерильных тканей (кровь, СМЖ, синовиальные жидкости, глубокие ткани) имеет диагностическое значение. Независимо от вирулентных свойств, все бактерии подвергаются воздействию защитных факторов макроорганизма.

Микрофлора кожи человека

Вследствие постоянного контакта с внешней средой кожа чаще всего становится местом обитания транзиторных микроорганизмов. Тем не менее, имеется стабильная и хорошо изученная постоянная микрофлора, состав которой различен в разных анатомических зонах в зависимости от содержания кислорода в окружающей бактерии среде (аэробы – анаэробы) и близости к слизистым оболочкам (рот, нос, перианальная область), особенностей секреции, и даже одежды человека.

Особенно обильно заселены микроорганизмами те области кожных покровов, которые защищены от действия света и высыхания: подмышечные впадины, межпальцевые промежутки, паховые складки, промежность. При этом на микроорганизмы кожных покровов воздействуют бактерицидные факторы сальных и потовых желез.

Первые микробы попадают на кожу человека при прохождении родовых путей матери, а затем из воздуха родильного дома, с рук персонала и с кожи молочной железы матери. В этот период в микрофлоре кожи ребенка обнаруживаются стафилококки и грибы рода Candida, которые позднее замещаются нормальной микрофлорой.

В составе резидентной микрофлоры кожи и слизистых оболочек присутствуют: S. epidermidis; Micrococcus spp.; Sarcina spp.; коринеформные бактерии; Propionibacterium spp. 

В составе транзиторной: S. аureus, Streptococcus spp., Peptococcus spp., Bacillus subtilis, Escherichia coli, Enterobacter spp., Acinetobacter spp., Lactobacillus spp., Candida albicans и многие другие. 

В зонах, где имеются скопления сальных желез (гениталии, наружное ухо), встречаются кислотоустойчивые непатогенные микобактерии. Наиболее стабильной и в то же время очень удобной для изучения является микрофлора области лба.

Значительное большинство микроорганизмов, в том числе и патогенных, не проникает через неповрежденные кожные покровы и погибает под воздействием бактерицидных свойств кожи.

К числу таких факторов, которые могут оказывать существенное влияние на удаление непостоянных микроорганизмов с поверхности кожи, относятся: кислая реакция среды, наличие жирных кислот в секретах сальных желез и присутствие лизоцима.

Ни обильное потоотделение, ни мытье или купание не могут удалить нормальную постоянную микрофлору или существенно повлиять на ее состав, т.к. микрофлора быстро восстанавливается вследствие выхода микроорганизмов из сальных и потовых желез даже в тех случаях, когда контакт с другими участками кожи или с внешней средой полностью прекращен. Поэтому увеличение обсемененности того или иного участка кожи в результате уменьшения бактерицидных свойств кожи может служить показателем снижения иммунологической реактивности макроорганизма.

Возбудителями гнойно-воспалительных процессов могут быть представители различных родов, подавляющее большинство которых относят к так называемой «условно-патогенной» микрофлоре (аэробной, микроаэрофильной, факультативно - анаэробной и анаэробной). Среди них чаще встречаются виды родов: Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas, Escherichia, Proteus, Citrobacter, Klebsiella, Enterobacter, Hafnia, Serratia, Aeromonas, Alcaligenes, Acinetobacter, Haemophilus, Peptococcus, Bacillus, Clostridium, Corynebacterium, Propionibacterium, Bacteroides, Nocardia, Listeria, Fusobacterium, Neisseria, Mycrococcus, Mycoplasma. Реже -Yersinia, Ervinia, Salmonella, Acinetobacter, Moraxella, Brucella, Candida, Actinomyces.

Микроорганизмы могут вызывать и поддерживать гнойный процесс, как в монокультуре, так и в ассоциации.