Нормальная микрофлора желудочно-кишечного тракта здорового человека

Наиболее представительной и значимой для человека является микрофлора желудочно-кишечного тракта. Именно этот микробиоценоз является самым сложным в организме человека. В его состав входят представители 17 семейств, 45 родов и свыше 500 видов микроорганизмов. В разных отделах желудочно-кишечного тракта композиция нормальной микрофлоры существенно разнится.

Нормальная микрофлора ротовой полости и глотки отличается большим разнообразием представленных видов. В её состав входят стрептококки, стафилококки, лактобациллы, коринебактерии и большое количество анаэробов, особенно бактероидов.

Считается, что в пищеводе содержатся микроорганизмы, проглатываемые со слюной и пищей.

В желудке создаются относительно неблагоприятные условия для бактерий, обусловленные повышенной кислотностью, воздействием протеолитических ферментов и других факторов, лимитирующих их рост и размножение. Здесь микроорганизмы содержатся в количестве, не превышающем 10²-10⁴ в 1 грамме содержимого, и их популяция поддер­живается за счёт поступления с пищей и секретами желёз вышележащих отделов пищеварительного канала. Из желудочного сока может быть высеяно небольшое количество стрептококков, стафилококков, лактобацилл, дрожжеподобных грибов. Лишь немногие микроорганизмы способны колонизировать слизистую оболочку желудка. В первую очередь это относится к некоторым видам хеликобактерий.

В последние 15-20 лет активно изучается роль Helicobacter pylori (HP) в возникновении таких заболеваний, как язвенная болезнь, хронический гастрит, злокачественные новообразования, а также атеросклероза, ишемичес­кой болезни сердца, остеопороза, различных вариантов анемий. Однако уже сейчас очевидно, что этот микроорганизм не является абсолютно патогенным. Н.Pylori колонизирует слизистую оболочку желудка у 60 % населения земного шара, но только у 30 % из них развиваются различные гастродуоденальные заболевания. Более того, ряд исследователей относят Н.Pylori к аутохтонной микрофлоре желудка, а развитие HP-ассоциированных заболеваний связывают с изменениями биологических свойств микро- и макроорганизма, которые возникают под воздействием неблагоприятных факторов внешней среды, главным образом при приёме антибиотиков. Так, язвенная болезнь развивается лишь у 15 % инфицированных, а у большинства носительство протекает бессимптомно.

С этих позиций вновь чрезвычайно остро встает вопрос оценки роли и места Н.Pylori в целостной симбионтной эндоэкосистеме человека. Показательными являются данные, согласно которым у больных с рецидивом язвенной болезни из желудка, наряду с Н.Pylori, в целом ряде случаев выделяются и другие бактерии, большинство из которых цитотоксичны и обладают высоким патогенным потенциалом.

Проксимальный отдел тонкой кишки также в норме содержит относительно небольшое количество граммположительной флоры, состоящей главным образом из лактобацилл, стрептококков и грибов. Концентрация микроорганизмов составляет 10²- 10⁴ на 1 мл кишечного содержимого. По мере приближения к дистальным отделам тонкой кишки общее количество бактерий возрастает до 10⁸ на 1 мл содержимого, одновременно появляются дополнительные виды, включающие энтеробактерии, бактероиды, бифидобактерии.

Особенно обильна микрофлора толстого кишечника, где обнаружены представители более 500 видов бактерий. При этом содержание бактерий достигает 10¹² КОЕ на 1 г содержимого. Важно, что общее содержание анаэроб­ных микроорганизмов в 1000 раз превышает число аэробных. Энтеробактерии становятся более представительными; энтерококки, лактобациллы, а по некоторым данным и клостридии обнаруживаются постоянно. Однако преобладающими видами являются бактероиды и бифидобактерии. Здесь следует отметить, что на сегодняшний день число культивируемых анаэробных микроорганизмов, составляющих микрофлору человека, к сожалению, не превышает 7-50% от предполагаемого их истинного количества.

Всю доступную для культивирования нормальную микрофлору толстой кишки условно подразделяют на облигатную (постоянную), факультативную (непостоянную) и транзиторную (случайную) (табл. 1).

Кишечная микрофлора состоит из двух взаимосвязанных популяции: полостная и пристеночная (мукозная) микрофлора. Полостная микрофлора более изменчива, чем мукозная; она более зависима от характера и скорости поступления пищевых субстратов по пищеварительному каналу. Общеприз­нанно, что для формирования оптимальных количественных и качественных параметров полостной микрофлоры наибольшее значение имеет поступление с пищей неперевариваемых пищевых волокон. Пищевые волокна выступают одновременно как в роли питательного субстрата, так и матрицы, на которой фиксируются и образуют колонии представители облигатной микрофлоры, прежде всего бифидо- и лактобактерии.

Таблица 1: Микрофлора толстой кишки, доступная для культивирования

Облигатная микрофлора	Бактероиды	> 90 % от общего количества, доступного для культивирования
	Бифидобактерии
	Лактобактерин
	Кишечная палочка
	Энтерококки
Факультативная микрофлора	Пептострептококки	< 10 % от общего количества, доступного для культивирования
	Клостридии
	Вейлонеллы
	Стафилококки
	Протеи
	Кампилобактер
	Дрожжеподобные грибы
	и др.
Транзиторная микрофлора	Синегнойная палочка	В норме отсутствует
	Грибы рода Кандида
	Патогенные энтеробактерии
	и др.

Мукозная микрофлора колонизирует пристеночную зону слизистой оболочки, где формируются микроколонии, находящиеся в тесной взаимос­вязи с кишечной стенкой. Между колониями микроорганизмов и подлежащи­ми тканевыми структурами слизистой оболочки имеется тесная взаимосвязь, что позволяет их объединить в единый микробно-тканевой комплекс. Мик­робно-тканевой комплекс образуют:

• микроколонии бактерий и продуцируемые ими экзополисахариды;

• слизь;

• гликокаликс;

• эпителиальные клетки слизистой оболочки;

• клетки стромы слизистой оболочки (фибробласты, лейкоциты, лимфо­ циты, нейроэндокринные клетки, клетки микроциркуляторного русла и др.).

Структурная связь бактерий пристеночных колоний и кишечного эпителия реализуется посредством специфических рецепторов на клетках слизистой оболочки, к которым адгезируются определённые виды бактерий. Последние содержат на своей поверхности лектины, ответственные за их специфическую адгезию к эпителию. Своеобразие рецепторов генетически детерминировано у каждого индивидуума. В пределах микробно-тканевого комплекса происходит постоянный обмен генетическим материалом, регуляторными молекулами, фрагментами структурных генов, плазмидами. В результате микроорганизмы приобретают рецепторы и другие антигены, присущие макроорганизму и наоборот - феномен "взаимной молекулярной мимикрии". За счёт указанных выше особенностей происходит формирование индиви­дуального варианта нормальной кишечной микрофлоры. В пользу этого положения свидетельствует феномен конкордантности по этим характеристи­кам однояйцевых близнецов человека.

Муцин, продуцируемый бокаловидными клетками, а также экзополисаха­риды бактерий формируют единую защитную оболочку для колоний микроорганизмов. Помимо защитной функции слизь с одной стороны форми­рует условия среды обитания микроорганизмов, а с другой - играет роль посредника во взаимоотношениях бактерий с организмом человека и окру­жающей средой.

В пределах кишечного микробно-тканевого комплекса существуют сложные трофические связи. В кишечнике установлено существование равновесного обмена пищевыми субстратами между различными микроорганизмами и кишечным эпителием. Так, известно, что сахаролитические анаэробные микроорганизмы в результате расщепления углеводов, а именно мукопо­лисахаридов, продуцируемых бокаловидными клетками, и полисахаридов поступающих с пищей, образуют короткоцепочечные жирные кислоты (уксусная, пропионовая, масляная, изомасляная и др.), которые, в свою очередь, исполь­зуются эпителиоцитами в качестве важного источника энергии, обеспечивающего до 60-80% энергетических потребностей кишечного эпителия.

Описанные метаболические взаимоотношения позволяют осуществлять ауторегуляцию системы "организм человека - нормальная микрофлора". В ауторегуляции микробно-тканевого комплекса, помимо уже упомянутых соединений, принимают участие протеины, липиды, углеводы, ферменты, низкомолекулярные метаболиты, гормоноподобные вещества и др. Количес­твенные и качественные взаимоотношения тех или иных метаболитов служат сигналом для регуляции состава и активности соответствующего звена эколо­гической системы.

В роли ведущих регуляторных механизмов в отношении кишечного микробиоценоза со стороны организма человека выступают модуляция характера секреции и моторно-эвакуаторных взаимоотношений в составе желудочно-кишечного тракта, а также собственно плазморея, то есть поступление компонентов плазмы крови непосредственно и пристеночную зону слизистой оболочки. Таким образом кишечная микрофлора в виде потока регуляторных и пищевых молекул постоянно получает оперативную инфор­мацию о состоянии макроорганизма и немедленно реагирует па изменение его гомеостаза содружественным изменением как своей метаболической активности, так и количественных соотношений в микробиоценозе.

Подобная интеграция позволяет кишечной экологической системе высту­пать как единое целое, согласованно работающее исключительно в интересах организма человека. Несомненно, что описанная система взаимоотношений эволюционно обусловлена и направлена, в первую очередь, на поддержание гомеостаза экологической системы "организм человека - нормальная микрофлора" в меняющихся условиях функционирования. Поэтому изменения в составе и локализации нормальной микрофлоры следует рассматривать, прежде всего, с позиции адаптации и компенсации в целях восстановления и поддержания обмена веществ.

Особое значение в процессе взаимодействия нормальной микрофлоры и макроорганизма имеют низкомолекулярные метаболиты, которые образуются кишечной микрофлорой и способны оказывать существенное влияние на организм человека через модуляцию различных физиологических реакций (табл. 2).

Одним из наиболее важных свойств кишечной микрофлоры является её тесное взаимодействие с иммунной системой, конечным этапом которого является формирование неспецифической резистентности организма. В процессе взаимодействия микробиоценоза кишечника и иммунной системы большое значение отводится модулирующему влиянию кишечной микрофлоры на продукцию цитокинов, обладающих, в свою очередь, широ­ким спектром биологического действия. Такое влияние осуществляется посредством синтеза бактериями модулинов, веществ различной природы, стимулирующих и модулирующих продукцию цитокинов. В результате сила и характер системного, в том числе иммунного ответа организма на действие неблагоприятных факторов окружающей среды будет в значительной степени зависеть от состояния кишечного микробиоценоза.

Помимо цитокинов в качестве медиаторов действия бактериальных моду­линов могут выступать гистамин, серотонин, простагландины, лейкотриены, свободные радикалы, фактор активирующий тромбоциты и многие другие. Указанные медиаторы принимают участие в регуляции гемодинамических параметров, микроциркуляции и различных органах, свёртываемости и реологических свойств крови, синтеза гормонов, лёгочной вентиляции и др. На клеточном и тканевом уровне воздействие микробных метаболитов и медиаторов их действия проявляется в виде модуляции пролиферации, дифференцировки, апоптоза, метаболических реакций эукариотических клеток.

Процесс взаимодействия нормальной микрофлоры желудочно-кишечного тракта и организма человека - это сложный многоуровневый процесс. В зави­симости от условий различные представители кишечной микрофлоры способ­ны оказывать как положительное, так и отрицательное действие на организм человека (Рис.). Считается, что абсолютно положительным действием обла­дают микроорганизмы рода бифидобактерий, лактобацилл и эубактерий. Ос­тальные представители нормальной микрофлоры обладают как положитель­ными, так и нежелательными эффектами.

Таблица 2 Эффекты низкомолекулярных метаболитов, синтезируемых кишечной микрофлорой

Низкомолекулярные метаболиты	Эффекты
1	2
бутират	энергообеспечение эпителия; регуляция пролиферации и дифференцировки эпителия; поддержание ионного обмена
масляная кислота	энергообеспечение эпителия: поддержание ионного обмена: влияние на процессы дифференцировки и пролиферации эпителия
пропионовая кислота, пропионат	антибактериальное действие; блокирование адгезии патогенов к эпителию; субстрат глюконеогенеза
ацетат	усиление местного иммунитета; субстрат липогенеза
изовалериановая, изокапроновая кислоты	индукция секреции инсулина
формиат	активация фагоцитоза
лактат	энергообеспечение эпителия; антибактериальное действие; создание оптимальной среды в кишечнике
γ-аминомасляная кислота (ГАМК)	регуляция моторной активности кишечника; нейрорегуляция
оксид азота (NO)	регуляция моторной активности кишечника; антиапоптотический эффект; регуляция сосудистого тонуса; антиоксидантное действие
β-аланин	субстрат для синтеза пантотеновой кислоты
глутамат	нейрорегуляция
гистамин, серотонин	регуляция секреторной и моторной активности органов ЖКТ; медиатор воспалительных реакций; влияние на вазомоторные реакции, микроциркуляцию
эстроген-подобные субстанции	влияние па процессы дифференцировки и пролиферации эпителия
мурамил дипептид	неспецифическая иммуностимуляция

Таким образом, нормальная микрофлора не является самостоятельным, отдельным от организма объектом внешней среды. Бактерии закономерно колонизируют определённые области, вступают в тесные взаимоотношения с подлежащими структурами, специфически регулируя обмен веществ и функции организма. Однако различные неблагоприятные факторы прежде всего окружающей среды способны вызывать нарушения количественного и качественного состава микрофлоры желудочно-кишечного тракта.