Вернуться на страницу http://www.disbak.ru/php/content.php?id=3304

Современные принципы диагностики и фармакологической коррекции. Часть 1

версия для печати версия для печати

Часть 1.

Современные принципы диагностики и фармакологической коррекции

М.Д.Ардатская, О.Н.Минушкин

Кафедра гастроэнтерологии (зав. - проф. О.Н.Минушкин) УНЦ МЦ УДПРФ, Москва

...С тех пор, как биологию стали разрабатывать
в свете эволюционной теории, в области органической
природы также начали исчезать одна за другой
застывшие разграничительные линии классификации;
с каждым днем множатся почти не поддающиеся
классификации промежуточные звенья, более
точное исследование перебрасывает организмы
из одного класса в другой, и отличительные признаки,
ставшие почти символом веры,
теряют свое безусловное значение...
Ф.Энгельс. "Анти-Дюринг"

Со времени открытия микроорганизмов постоянно возникал вопрос о роли и механизмах воздействия микрофлоры на организм человека. Воззрения на микрофлору менялись в зависимости от уровня ее познания. Можно условно выделить несколько основных этапов в развитии учения о микробиоценозе.
   Первый - ''эвристический" - это открытие Левенгуком присутствия в организме человека и животных микроорганизмов. Второй - ''накопительный'' - включает исследования по обнаружению и идентификации микроорганизмов в различных биотопах. Начинается изучение не только агрессивной, но и защитной роли отдельных видов микроорганизмов в жизни человека и животных (A.Nissle, И.И.Мечников, Л.Г.Перетц, Н.Ф.Гамалея, Г.Н.Габричевский и др.). Третий (80-90-е годы XX века) - этап ''детализации'', когда широкое использование современных методов культивирования облигатно-анаэробных бактерий и использование принципов гнотобиологии дали возможность начать прицельное изучение роли нормальной микрофлоры и ее отдельных представителей в поддержании гомеостаза макроорганизма, а также оценить ее роль в возникновении некоторых патологических состояний, вызванных различными представителями микрофлоры (О.В.Чахава, А.О.Тамм, Б.А.Шендеров и др.).
   Четвертый этап (конец 90-х годов) - ''аналитический" (И.В.Домарадский, В.Н.Бабин, А.В.Дубинин, О.Н.Минушкин, М.Д.Ардатская и др.), основанный на изучении молекулярных и биохимических механизмов, управляющих связью микробиоты и организма-хозяина, позволил констатировать масштаб той пользы, которую получает человек от симбиоза с микрофлорой, и выяснить возможные причины перехода от ''благополучного сосуществования'' к взаимной агрессии.
   Необходимо отметить, что именно на этом этапе была создана основа для формулирования принципиально нового воззрения на состояние микробиоценоза с позиций клинической медицины. Однако, несмотря на успехи, достигнутые в конце XX века, среди большинства практикующих врачей бытует устаревшее представление о "дисбактериозе", что приводит к его гиперболизации и недооценке основной патологии, приведшей к нарушениям микрофлоры.
   Задача данной публикации - ознакомить практикующих врачей с современным состоянием вопроса о микробиоценозе кишечника с позиций доказательной медицины, осветить методы диагностики нарушений микрофлоры и основные принципы лечебной коррекции.
   Согласно различным этапам учения о микробиоценозе кишечника было принято несколько определений дисбактериоза.
   Впервые данный термин был введен A.Nissle в 1916 г., который под дисбактериозом первоначально понимал изменения, касающиеся только кишечной палочки.
   Л.Г.Перетц (1962 г.) определял дисбактериоз как патологическое состояние кишечной микрофлоры, которое характеризуется уменьшением общего количества типичных кишечных палочек, понижением их антагонистической и ферментативной активности, появлением лактозонегативных эшерихий и кишечных палочек, дающих гемолиз на кровяном агаре, увеличением количества гнилостных, гноеродных, спороносных и других видов микробов.
   В определении А.М.Уголева (1972 г.) дисбактериоз характеризовался как изменение качественного и количественного состава бактериальной флоры кишечника, возникающее под влиянием различных факторов: характера питания, изменения перистальтики кишечника, возраста, воспалительных процессов, лечения антибактериальными препаратами, изменения физико-химических условий жизнедеятельности бактерий (физический, психический стресс, тяжелые заболевания, оперативные вмешательства, экстремальные условия, которым подвергается человек при длительном пребывании в нехарактерных для него зонах обитания, - спелеологические, высокогорные, подводные, арктические и антарктические зоны; различные загрязнения окружающей среды; иммунодефицитные состояния; нарушения пищеварения с попаданием значительного количества питательных веществ в среду микробного обитания; голодание и т.д.).
   Главной особенностью, позволяющей отнести это биологическое явление к дисбактериозу, по мнению А.М.Уголева, является стойкий его характер и нарушенные механизмы аутостабилизации.
   До настоящего времени широко использовалось и другое определение дисбактериоза как состояния, характеризующегося нарушением подвижного равновесия кишечной микрофлоры и возникновением качественных и количественных изменений в микробном пейзаже кишечника (В.Н.Красноголовец, 1989) [19].
   Некоторыми авторами [3, 25, 32] дисбактериоз (не только кишечника) рассматривался как изменение микробиоценозов различных биотопов человеческого организма, выражающееся в нарушении инфраструктурного отношения анаэробы/аэробы, популяционных изменениях численности и состава микробных видов биотопов, в том числе в появлении нерезидентных для данного биотопа видов (контаминация, транслокация), изменения их метаболической активности, что является следствием и/или одним из патогенетических механизмов многих патологических состояний.
   Термин "дисбактериоз" присутствует только в отечественной литературе. Анализ источников литературы, проведенный В.В.Василенко [15], показал, что данный термин "присутствует в заголовках 257 научных работ, опубликованных с 1966 по 2000 г., 250 из них - в русскоязычных медицинских журналах, еще 4 принадлежат авторам из стран прежнего социалистического лагеря".
   Но, как видно из представленных определений, "дисбактериоз" - не столько клиническое понятие, сколько микробиологический (лабораторный) термин, и по своей сути является следствием воздействия неблагоприятных факторов, в том числе различных заболеваний.
   В зарубежной литературе применяется термин "Bacterial overgrowth syndrome" - синдром избыточного бактериального роста [39, 40, 43, 47, 54, 59, 64], включающий в себя изменение количественного и видового состава микроорганизмов, характерных для биотопа, и в ряде случаев включает феномены контаминации и транслокации [41, 42, 52, 53, 60].
   Основное отличие понятия "синдром избыточного бактериального роста" от термина "дисбактериоз кишечника" заключается не столько в терминологических нюансах, сколько в том содержании, которое в него вкладывается: при синдроме избыточного бактериального роста бактерий речь идет не об изменении "микробного пейзажа" толстой кишки, а об изменении состава микрофлоры тонкой кишки.
   К причинам синдрома избыточного бактериального роста можно отнести: снижение желудочной секреции, нарушение функции или резекция илеоцекального клапана, нарушение кишечного переваривания и всасывания, нарушение иммунитета, непроходимость кишечника, последствия оперативных вмешательств (синдром приводящей петли, энтероэнтероанастомозы, структурные нарушения стенки кишечника [34].
   Таким образом, нарушение микробиоценоза кишечника является следствием органической или функциональной патологии не только желудочно-кишечного тракта (ЖКТ), но и других органов и систем [5-8, 28, 35]. Например, в наших работах [5, 24] по изучению короткоцепочечных жирных кислот (КЖК) у больных с бронхолегочной патологией мы отметили выраженные изменения со стороны микрофлоры кишечника. Мы связали этот эффект с изменением динамики водорода. Неполное высвобождение Н2 в легких, обусловленное наличием патологии, приводит к возврату и накоплению его в полости кишечника. Это в свою очередь вызывает смещение окислительно-восстановительного потенциала внутрипросветной среды в сторону резкоотрицательных значений, при которых блокируются ферредоксинсодержащие ферменты, обеспечивающие жизнедеятельность облигатных анаэробов [57].
   Учитывая изложенное, необходимо подчеркнуть, что диагноз формулируется согласно Международной классификации болезней 10-го пересмотра. Самостоятельной нозологической единицы "дисбактериоз" не существует.
   Преходящие нарушения микробиоценоза под влиянием различных факторов, в первую очередь антибиотикотерапии, рассматриваются с позиции дисбактериальных реакций и требуют в большей степени проведения профилактических мероприятий.
   Необходимо рассмотреть вопрос о закономерностях расселения микрофлоры и ее функциях.
   Общая численность микроорганизмов, обитающих в различных биотопах человеческого организма, достигает величины порядка 1015, т.е. число микробных клеток примерно на два порядка превышает численность собственных клеток макроорганизма. Отношения в этом сообществе имеют филогенетически древнее происхождение и жизненно важны для обеих частей системы организм-микробиота [12, 13, 17, 25].
   Значительная часть (более 60%) микрофлоры заселяет различные отделы ЖКТ. Примерно 15-16% микроорганизмов приходится на ротоглотку. Урогенитальный тракт, исключая вагинальный отдел (9%), заселен довольно слабо (2%); остальная часть приходится на кожные покровы (12%) [19, 37, 38].
   В любом микробиоценозе, в том числе кишечном, всегда имеются постоянно обитающие виды бактерий (главная, автохтонная, индигенная, резидентная микрофлора) 90%, а также добавочные (сопутствующая, факультативная) - около 10% и транзиторные (случайные виды, аллохтонная, остаточная микрофлора) - 0,01% [19, 21, 38].
   Ранее считалось, что тонкая кишка стерильна. Однако установлено, что в физиологических условиях содержание бактерий в тонкой кишке колеблется от 104 на 1 мл содержимого в тощей кишке до 107 на 1 мл в подвздошной, при этом в проксимальных отделах тонкой кишки обнаруживаются преимущественно грамположительные аэробные бактерии, в дистальных - грамотрицательные энтеробактерии и анаэробы (табл. 1) [37].
   Главная микрофлора толстой кишки включает в себя анаэробные бактерии родов Bacteroides, Вifidobacterium. Аэробные бактерии, представленные кишечными палочками, лактобациллами, энтерококками и др., составляют сопутствующую микрофлору. К остаточной микрофлоре относят стафилококки, клостридии, протей, грибы [19, 34, 38]. Однако такое деление крайне условно. В толстой кишке человека в различном количестве присутствуют бактерии родов Actinomyces, Bacillus, Сitrobacter, Сorynebacterium, Enterobacter, Peptococcus, РeptoStreptococcus, Рseudomonas, Veillonella, Аcidominococcus, Аnaerovibrio, Вutyrovibrio, Acetovibrio, Campylobacter, Disulfomonas, Eubacterium, Fusobacterium, Propionobacterium, Roseburia, Ruminococcus, Selenomonas, Spirochetes, Succinomonas, Wolinella. Помимо указанных групп микроорганизмов можно обнаружить также представителей и других анаэробных бактерий (Gemiger, Anaerobiospirillum, Metanobrevibacter, Megasphaera, Bilophila), различных представителей непатогенных простейших родов (Chilomastix, Endolimax, Entamoeba, Enteromonas) и более десяти кишечных вирусов [37, 38].
   Анализируя видовой, численный состав и инфраструктуру микробного ценоза макроорганизма, можно кратко сформулировать три основных положения: первое - общее число видов более 500, второе - к основным по своей патогенетической сущности следует отнести род бифидобактерий и семейство бактероидов (последнее в связи с трудностью анаэробного культивирования и, следовательно, с высокой стоимостью исследования во многих лабораториях не определяется), третье - отношение анаэробов к аэробам в норме постоянно: 10:1 (или 102-3:1) зависимо от биотопа [12, 25, 46, 64]. Облигатных и факультативных анаэробов всегда на порядок больше аэробов, как в "анаэробных органах" - толстая кишка, так и на кожных покровах. Это достигается благодаря наличию своеобразной зоны в области, непосредственно прилегающей к эпителию. Основная особенность этой зоны состоит в том, что в ней благодаря работе натриевых насосов на плазматических мембранах эпителиоцитов и своеобразию структуры поверхностных гликопротеидов поддерживается отрицательный потенциал [12]. В различных отделах величины его колеблются от -50 до -220 мВ. Кислород и его токсичные метаболиты (супероксид-ион и т.д.) в этой зоне в норме отсутствуют. Этим же объясняется и ''этажность'' расселения различных видов бактерий по вертикали: в непосредственном адгезивном контакте с эпителием находятся строгие анаэробы (бифидобактерии, бактероиды), далее располагаются факультативные анаэробы, еще выше - аэробы [12, 13, 51, 54, 57].
   На основании проведенного анализа совокупность физиологических эффектов [12, 25, 38, 47, 48, 51, 54, 56, 64], оказываемых микробиотой, т.е. всей совокупностью живых микроорганизмов: бактерий, вирусов, простейших и др., на организм хозяина, представлена в табл. 2.
   Прежде всего это трофическая (пищеварительная) функция микробиоты. В физиологии принято различать дистанционное, просветное, аутолитическое и мембранное пищеварение, осуществляемое собственными ферментами организма, и симбионтное пищеварение, происходящее при содействии микрофлоры, которое длительное время считалась только прерогативой жвачных. Однако стало ясно, что энергообеспечение клеток эпителиальных тканей человека также базируется на утилизации в рамках цикла Кребса низкомолекулярных метаболитов (КЖК: в первую очередь уксусной, пропионовой, масляной), получающихся в результате отщепления моносахаридных фрагментов слизи, гликокаликса и продуктов экзогенного происхождения посредством внеклеточных гликозидаз анаэробов-сахаролитиков с последующим брожением этих сахаров [12, 13, 22].
   Кроме того, при расщеплении полисахаридов и гликопротеидов внеклеточными гликозидазами микробного происхождения образуются моносахариды (глюкоза, галактоза и т.д.), при окислении которых в окружающую среду выделяется в виде тепла не менее 60% их свободной энергии [12, 13, 22, 25].
   Другой важный эффект - стимуляция локального иммунитета, в первую очередь обусловленный усилением секреции ключевого звена системы местного иммунитета, а именно секреторного IgА [12, 16, 19, 25, 34, 38].
   Низкомолекулярные метаболиты сахаролитической микрофлоры, в первую очередь КЖК, лактат и др., обладают заметным бактериостатическим эффектом [11, 25, 48, 51, 61]. Они способны ингибировать рост сальмонелл, дизентерийных шигелл, многих грибов. В то же время бактериостатический эффект не распространяется на резидентную микрофлору. С другой стороны, низкомолекулярные метаболиты, блокируя своими адгезинами рецепторы эпителиоцитов, препятствуют адгезии патогенной микрофлоры к эпителию и обладают способностью индуцировать хемотаксис бактерий [11-13]. Этот эффект, с одной стороны, дает возможность нормальной микрофлоре, не обладающей локомоторным аппаратом (например, бактероидам [57]), но ассоциированной с подвижными видами, заселять свои экологические ниши. С другой стороны, низкомолекулярные метаболиты и некоторые короткие пептиды играют роль репеллентов по отношению к ряду болезнетворных бактерий [12, 13, 25, 38].
   Многие резидентные бактерии имеют специализированные лигандные структуры, обеспечивающие адгезию - адгезины. Бактериальные колонии и ассоциации также укрепляются за счет ионных, полярных и гидрофобных взаимодействий в гликопротеидном слое гликокаликса и оказываются резидентами, проявляя естественный антагонизм чужеродным агентам. Это обеспечивается путем контактных взаимодействий, представленных обычной адгезией бактериальных клеток к эпителию, где играют роль как неспецифические (физико-химические) факторы, так и специфические лиганд-рецепторные взаимодействия [12, 13, 25, 38].
   Обсуждается вопрос о ключевом участии микрофлоры в обеспечении противовирусной защиты хозяина [12, 21, 38, 46, 48, 54]. Благодаря феномену молекулярной мимикрии и наличию рецепторов, приобретенных от эпителия хозяина, микрофлора приобретает способность перехвата и выведения вирусов, обладающих соответствующими лигандами [12].
   Следует также подчеркнуть, что резидентные виды микрофлоры помогают эпителию поддерживать необходимые значения физико-химических параметров гомеостаза - редокс-потенциал, рН, реологические характеристики в контактной зоне [12, 21, 38, 56, 64].
   По результатам экспериментальных данных, опубликованных в зарубежной литературе, активно обсуждается участие микрофлоры в обеспечении и контроле моторной активности кишечника, посредством продукции монокарбоновых (короткоцепочечных) жирных кислот [2, 20, 44, 46, 49, 61].
   Системные функции микробиоты осуществляются путем реализации дистанционных и внутриклеточных взаимодействий [12, 13, 25, 64]. Дистанционные взаимодействия поддерживаются за счет обмена метаболитами, в основном низкомолекулярными и ''сигнальными молекулами'' ''микробиотного'' происхождения: монокарбоновыми и дикарбоновыми кислотами и их солями, циклическими нуклеотидами, оксикислотами, аминокислотами, аминами и др. Например, g-аминомасляная кислота (ГАМК) - антистрессорный медиатор, которая продуцируется в больших количествах бактериальной микрофлорой, образует единый пул с эндогенной фракцией ГАМК. Изменение уровня ГАМК у больных синдромом раздраженного кишечника (СРК), возможно, объясняет наличие низких порогов возбуждения, склонность к повышенной возбудимости и тревожности, пониженного порога болевой чувствительности у данной группы пациентов по сравнению со здоровыми субъектами [17, 18].
   Микробиота является своего рода хранилищем микробных плазмидных и хромосомных генов [12, 25, 38, 64], обмениваясь генетическим материалом с клетками хозяина. Реализуются внутриклеточные взаимодействия путем эндоцитоза, фагоцитоза и др. При внутриклеточных взаимодействиях достигается эффект обмена клеточным материалом. В результате этого микробиота приобретает рецепторы и другие антигены, присущие хозяину и делающие ее ''своей'' для иммунной системы макроорганизма. Эпителиальные ткани в результате такого обмена приобретают бактериальные антигены [12, 47, 51].
   Системная стимуляция иммунитета - одна из важнейших функций микробиоты. Известно, что у безмикробных лабораторных животных иммунитет не только подавлен, но и происходит инволюция иммунокомпетентных органов [12, 16, 38, 46, 47]. Другая важнейшая функция - участие в поддержании ионного гомеостаза организма, поскольку всасывание эпителием монокарбоновых кислот тесно сопряжено с транспортом натрия [12, 17, 22, 61].
   Еще один эффект обусловлен продуцированием вторичных метаболитов, т.е веществ стероидной природы - конъюгатов желчных кислот с образованием эстрогеноподобных субстанций, оказывающих влияние на дифференцировку и пролиферацию эпителиальных и некоторых других тканей, на экспрессию генов или изменяющих характер их действия [12, 25, 38, 47, 64].
   Микробиота выполняет витаминосинтезирующую функцию (витамины группы В, К), является поставщиком коферментов (токоферолы, b-аланин, необходимый для синтеза пантотеновой кислоты, и т.д.) [19, 21, 38, 47, 54, 64].
   Участие в регуляции газового состава кишечника и других полостей организма хозяина осуществляется функционированием метанообразующих бактерий, использующих водород для своего метаболизма. Известно, что водород создает восстановительную среду в просвете кишечника, а чрезмерное понижение окислительно-восстановительного потенциала приводит к блокированию ферредоксинсодержащих терминальных ферментов редокс-цепей анаэробов [57]. Газы диффундируют в кровоток, образуя нестабильные комплексы с гемоглобином, впоследствии высвобождаются в легких, влияя на регуляцию кислородного обмена [3, 5, 12, 13, 25].
   Микробиота также принимает участие в детоксикации экзогенных и эндогенных субстратов и метаболитов (амины, меркаптаны, фенолы, мутагенные стероиды и др.), с одной стороны, представляя собой массивный сорбент, выводя из организма токсичные продукты с кишечным содержимым, с другой - утилизируя их в реакциях метаболизма для своих нужд [12, 16, 19, 21, 38].
   Итак, взаимоотношения хозяин-микробиота носят сложный характер, реализующийся на метаболическом, регуляторном, внутриклеточном и генетическом уровнях [12, 13, 25].
   Участие микробиоты в формировании целого ряда функций (или их поддержания) доказано на моделях безмикробных животных. Экспериментальные данные [38] свидетельствуют, что у безмикробных животных истончена в кишечнике собственная пластинка (Lamina propria) за счет уменьшения числа клеточных элементов и сниженной гидратации тканей. Это приводит к уменьшению удельной и общей площади поверхности слизистой оболочки кишечной ткани, увеличению секреции желудочного сока, экскреции ионов натрия и общего количества белка в поджелудочной железе. Заметно снижены митотическая активность энтероцитов и скорость их миграции по микроворсинкам. У безмикробных животных на 25% по сравнению с физиологической нормой снижен основной обмен, нарушена перистальтика кишечника, всасывание воды, усвоение насыщенных жирных кислот, продукция витаминов групп В, К и др., печеночно-кишечная циркуляция желчных кислот, холестерина, желчных пигментов. У гнотобиотических животных отмечена ареактивность гладкой мускулатуры сосудов и кишечника к воздействию катехоламинов, имеет место мышечная гипотония. Вазодилатация обусловливает снижение ударного объема сердца и циркулирующей крови. Снижение гемопоэтической функции проявляется в падении числа лейкоцитов и лимфоцитов в крови. У подобных животных изменены функции гипофиза, надпочечников и поджелудочной железы, отмечена гипоплазия лимфоидной ткани, нарушены организация и созревание ретикулоэндотелиальной системы, понижены уровни комплемента, лизоцима, снижена фагоцитарная активность лейкоцитов.
   Таким образом, микрофлора выполняет ряд важнейших функций как на местном, так и на системном уровнях, и можно сказать, что основная их часть осуществляется участием ее метаболитов в различных биологических процессах макроорганизма, в частности КЖК, которые обеспечивают многочисленные физиологические эффекты (табл. 3).
   Нормальный состав кишечной микрофлоры может быть только при нормальном физиологическом состоянии организма. Как только в организме происходят патологические изменения, меняются состав и свойства кишечной микрофлоры, нарушаются ее локальные и системные функции [16, 19, 21, 25, 34, 38, 47, 64].
   Приведем примеры изменения микробиоценоза кишечника при различной патологии ЖКТ.
   По результатам изучения КЖК в кале при СРК с преобладанием запора и диареи (СРК-З и СРК-Д), нами установлены противоположные изменения в родовом составе кишечной микрофлоры при различных типах нарушения моторики кишечника. Так, при СРК-З происходит активизация родов аэробных бактерий, в частности обладающих протеолитической активностью (так как кишечные палочки, фекальные стрептококки рассматриваются как сильнейшие протеолитики). При СРК-Д наблюдается повышение активности анаэробных микроорганизмов родов бактероидов, пропионибактерий, клостридий и т.д. Это связано с переключением метаболизма колоноцитов с цикла Кребса на активацию гексозомонофосфатного шунтирования (ГМШ), что при СРК-З приводит к увеличению продукции токсичных форм кислорода и "аэробизации" среды, способствующих активизации аэробных микроорганизмов; при СРК-Д - к активации анаэробного типа гликолиза, приводящего к угнетению жизнедеятельности облигатных анаэробов за счет блокирования терминальных ферредоксинсодержащих ферментов и активизации условно-патогенных штаммов анаэробов, в частности бактероидов [2, 3].
   При неспецифическом язвенном колите (НЯК) по результатам изучения КЖК также отмечается усиление активности анаэробных микроорганизмов, однако при этом превалируют роды клостридий, фузобактерий, эубактерий, причем штаммы, обладающие гемолитической активностью [20, 47, 48, 54]. Однако надо отметить, что изменение качественного состава КЖК [10], характеризующего родовой состав микрофлоры кишечника, находится в четкой зависимости от локализации воспаления, активности патологического процесса и степени тяжести заболевания. Объясняется это тем, что в различных отделах толстой кишки доминируют различные популяции микроорганизмов, утилизация и абсорбция данных кислот в различных отделах толстой кишки происходит по-разному, и кроме того, с повышением кровоточивости происходит нарастание активности гемолитической флоры [61, 58, 62, 63].
   У больных с повышенным риском камнеобразования в желчном пузыре и при желчно-каменной болезни (ЖКБ) по результатам изучения КЖК в кале нами выявлено изменение качественного состава микрофлоры, выражающееся в повышении активности тех родов микроорганизмов, которые задействованы в 7-a-дегидроксилировании желчных кислот, а именно аэробных микроорганизмов (в частности E. coli и т.д.) и анаэробов: некоторых штаммов родов бактероидов, клостридий, эубактерий. Причем эти изменения носили стойкий характер вне зависимости от типа нарушений моторно-эвакуаторной функции кишечника [3].
   С другой стороны, микрофлора не может не участвовать в поддержании функциональных расстройств или патологического процесса.
   Например, в экспериментах in vitro Т.Yajima (1985 г.) [44] установил влияние аппликации пропионовой, масляной, валериановой кислот на возникновение сокращений изолированных сегментов толстой кишки. Наши результаты изучения содержания КЖК в кале у больных с различными вариантами СРК [2, 3] подтверждают данную концепцию, а именно: увеличение или уменьшение концентраций кислот, продуцируемых микрофлорой, четко соотносится с типом моторно-эвакуторных расстройств кишечника при данной патологии.
   Приведем другой пример. В последнее время большое значение уделяется роли индигенной микрофлоры в качестве одной из причин поддержания патологического процесса при НЯК. Объясняется это тем, что в результате нарушения муцинообразования и т.п. просветные микробные агенты и/или продукты их жизнедеятельности получают доступ к слизистой оболочке через нарушенный слизистый барьер, где они активируют кишечные воспалительные клетки, которые секретируют цитокины, метаболиты арахидоновой кислоты, протеазы, оксид азота и токсические кислородные радикалы, закрепляя воспалительный ответ. При этом нарушенное регулирование местного и системного звеньев иммунной системы приводит к активации самоподдерживающегося воспалительного каскада. Этот каскад может вовлекать некоторые или все провоспалительные и противовоспалительные медиаторы. Увеличение всасывания бактериальных агентов, нарушение симбионтных отношений между микрофлорой и организмом оказывают стимулирующий эффект на иммунную систему, поддерживают и усиливают воспаление.
   Как было указано, микрофлора продуцирует огромное количество метаболитов, в том числе эндогенных нейротрансмиттеров (аммиак, меркаптаны, коротко- и среднецепочечные кислоты и т.д.) не только полезных, но и потенциально опасных для макроорганизма. Так, при заболеваниях печени, в частности при развитии портосистемного шунтирования (цирроз печени), они не метаболизируются гепатоцитами в связи с их функциональной несостоятельностью и, проникая в центральный кровоток, оказывают токсическое влияние на астроглию, вызывая клинические признаки печеночной энцефалопатии.
   Нельзя не учитывать и потенциальную опасность самой микрофлоры (а не только ее метаболитов), когда происходит транслокация микроорганизмов в нерезидентные биотопы и стерильные полости. В частности, проникновение кишечной микрофлоры в брюшную полость приводит к ее инфицированности и развитию спонтанного бактериального перитонита. Причем смертность больных с циррозом печени классов В, С по Чайльд Пью в этом случае достигает 50%, а у 69% больных наблюдается рецидив в течение года.
   Можно было бы продолжить перечень иллюстраций, однако даже из этих примеров видно, какая тесная, можно сказать интимная, взаимосвязь существует между макроорганизмом и населяющей его микрофлорой.

Современные методы диагностики нарушений микрофлоры кишечника [16, 19, 21, 34, 36, 38]


   Существуют общие и специфические методы оценки микробной экологии и колонизационной резистентности: гистохимические, морфологические, молекулярно-генетические методы исследования микроорганизмов, комбинированные методы исследования биоматериала, нагрузочные пробы и др. [38]. Однако эти методы, находящиеся в арсенале крупных НИИ микробиологии, не могут быть полностью использованы в общей практике.
   Наиболее обсуждаемые и применяемые методы диагностики состояния микробиоценоза (дисбактериоз) - рутинное бактериологическое исследование кала, диагностика с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР), хромато-масс-спектрометрия [33] и исследование микробных метаболитов [36].
   В результате многолетнего изучения кишечной микрофлоры Р.В.Эпштейн-Литвак и Ф.Л.Вильшанская (1970 г.) разработали методы лабораторной диагностики дисбактериоза. В зависимости от оснащения лаборатории количество определяемых показателей колеблется от 14 до 25. Частота выделения и среднее количество основных представителей кишечной микрофлоры в 1 г кала практически здоровых лиц представлено в табл. 4. Основным достоинством метода является точная верификация патогенных бактерий семейства кишечных.
   Наиболее информативным является микробиологическое исследование микроорганизмов с применением анаэробного культивирования в биоптатах, полученных из различных отделов кишечника. Однако в силу технических сложностей в практике не может быть использовано.
   В последние годы широкое распространение получил способ определения видов микроорганизмов с помощью ПЦР-диагностики. В основе метода ПЦР лежит комплементарное достраивание участка геномной ДНК или РНК возбудителя, осуществляемое in vitro с помощью фермента термостабильной ДНК-полимеразы. С помощью ПЦР-диагностики определяются некоторые представители микрофлоры с внутриклеточной или мембранной локализацией. Метод отличает быстрота выполнения. Однако информативность исследования высока только в отношении ограниченного круга условно-патогенных и патогенных микроорганизмов и вирусов. Данный метод применяется в основном для верификации инфекционной патологии.
   В диагностике родового состава сообщества микроорганизмов, получаемых методом хромато-масс-спектрометрии [33], внедренном в клиническую практику в конце 80-х годов ХХ столетия, определяется 35-40 показателей. К преимуществам метода можно отнести специфичность диагностики анаэробных инфекций, особенно родов клостридиум, метод дает возможность оценки живых и мертвых микроорганизмов, возможны определение малых концентраций клеток микроорганизмов на преобладающем фоне биологической жидкости, быстрота получения результата (3 ч). Его универсальность доказывается сопоставлением результатов с методом ДНК-ДНК-гибридизации и амплификации гена. К недостаткам можно отнести: требование многократных исследований для анализа широкого диапазона микроорганизмов, особенности компьютерной обработки и др., большая стоимость исследования, зависящая от технического оборудования и многое другое.
   Существуют методы диагностики дисбактериоза кишечника по метаболитам (индикан, паракрезол, фенол, 14СО2, аммиак и др.) микрофлоры (табл. 5), способные дать быстрый результат. Однако методы различаются специфичностью (от 50 до 90%) и чувствительностью (от 25 до 100%) исследования в отношении анаэробно-аэробных популяций микроорганизмов.
   К способам диагностики синдрома избыточного бактериального роста, кроме перечисленных, можно отнести исследование выделяемого водорода (дыхательный тест) и тесты с меченым 14СО2, используемые для определения анаэробных микроорганизмов, участвующих в энтерогепатической циркуляции желчных кислот. Однако данные методы имеют также различную чувствительность и специфичность в отношении популяций микроорганизмов (от 25 до 70%), техническую сложность и стоимость, что ограничило их внедрение в широкую практику.
   С 70-х годов прошлого столетия начали разрабатываться и в 90-е годы были внедрены в клиническую практику хроматографические (газожидкостная, ионно-обменная, высокоэффективная жидкостная хроматография) методы определения метаболитов индигенной микрофлоры. Они различались трудоемкостью и несовершенством методики пробоподготовки, приводящей к потере 15-20% метаболитов [32], стоимостью оборудования и др.
   Однако на основании полученных данных был создан метаболический паспорт при эубиозе кишечника (табл. 6) [32]. Были предприняты попытки по соотнесению выбранных параметров с клинической картиной заболеваний кишечника [3]. Это стало началом нового качественного этапа в понимании взаимоотношенй макроорганизма и микрофлоры при патологических состояниях.
   Несмотря на достаточно широкий арсенал методов, которые могут быть использованы в оценке состояния микрофлоры, в настоящее время остается приоритетным метод микробиологического исследования.
   Следует учитывать, что данный метод имеет ряд общепринятых издержек: длительность получения результатов, использование дорогостоящих питательных сред, зависимость от соблюдения сроков транспортировки и качества сред, преимущественное определение внутрипросветной флоры и наряду с ней транзитной (пассажной), неоднородность выделения микроорганизмов из разных отделов испражнений, низкая воспроизводимость результатов и др., невозможность воссоздания нативных условий обитания микроорганизмов, живущих в иммобилизационном состоянии в приэпителиальном слое и многие другие.
   Все перечисленные недостатки не дают полного представления о населяющей гликокаликс автохтонной (резидентная) микрофлоре. Довольно часто забывают о низкой чувствительности данного метода и возможности получения ложноотрицательных результатов [2, 16, 19, 21, 25]. Кроме того, основным и по-существу главным недостатком является отсутствие возможности приблизить врача к выявлению органической или функциональной патологии ЖКТ, приведшей к изменению микробиоценоза, и проводить не симптоматическое, а этиопатогенетическое лечение.


   Резюмируя, можно отметить, что в настоящее время в основном в диагностике доминирует микробиологический подход. И именно это привело к тому, что микробиологический термин "дисбактериоз" со всеми его недостатками и издержками остался на том же уровне, на каком был внедрен в практику в 70-е годы прошлого столетия.


   Для преодоления перечисленных издержек нами разработан и внедрен в практику новый способ диагностики состояния микробиоценоза различных биотопов, в том числе кишечника, основанный на определении КЖК, являющихся метаболитами в основном анаэробных родов микроорганизмов (табл. 7), именно тех, которые не определяются при рутинном бактериологическом исследовании, требующем специальных условий культивирования анаэробов, методом ГЖХ-анализа. Метод позволяет быстро и точно оценить состояние индигенной микрофлоры. Кроме того, отличительной особенностью разработанного метода является то, что в результате накоплен материал не только по верификации родового состава микроорганизмов, но и составлена клиническая база данных содержания КЖК (учитывая их физиологические эффекты) во многих биологических субстратах при различной патологии ЖКТ, разработана адекватная система прогнозирования и мониторирования клинического течения, степени тяжести, стадии патологического процесса и развития осложнений при патологии ЖКТ, отработаны эффективные схемы лечения с учетом индивидуального "метаболитного" статуса пациента [2, 4, 6-8, 10, 28, 35].


   Таким образом, использование нового методологического подхода позволяет клиницисту не только правильно оценить состояние микробиоценоза, но и выявить патологию, которая привела к его нарушению, и дифференцированно подобрать лечение.


   Этот метод прошел регистрацию в Министерстве здравоохранения и социального развития РФ (№ рег. удостоверения ФС-2006/030-у от 17.03.2006 г.), активно внедрен в широкую клиническую практику и лабораторную диагностику (в том числе в работу независимых лабораторий, в частности "Гемотест").


   Показания к использованию и возможности метода:
   1. Оценка состояния микрофлоры кишечника.
   2. Скрининговая диагностика и дифференциальная диагностика заболеваний кишечника.
   3. Диагностика распространенности и активности воспалительного процесса НЯК.
   4. Оценка дезинтоксикационной функции печени при хроническом гепатите, циррозе печени (по исследованию КЖК в сыворотке крови).
   5. Диагностика портальной гипертензии и портосистемного шунтирования (по исследованию КЖК в сыворотке крови).
   6. Диагностика стадии и дифференциальная диагностика печеночной энцефалопатии (по исследованию КЖК в сыворотке крови).
   7. Диагностика состояния энтерогепатической циркуляции желчных кислот и холестерина (по исследованию КЖК в кале и сыворотке крови).
   8. Диагностика внешнесекреторной недостаточности поджелудочной железы у больных хроническим панкреатитом.
   9. Диагностика спонтанного бактериального асцит-перитонита при циррозе печени (по исследованию КЖК в асцитической жидкости).
   10. Выбор индивидуального лечения пациентов с указанными заболеваниями ЖКТ и их осложнениями и оценка его эффективности.


   Противопоказаний для применения технологии нет.
   Установлено место использования метода в сруктуре диагностических и лечебных меропиятий (см. Приложение "Алгоритм диагностики и лечения заболеваний ЖКТ, сопровождающихся нарушениями микробиоценоза").
   Переходя к вопросам лечения, необходимо остановиться на том, что на разных этапах развития учения о микробиоценозе претерпевали изменения и принципы коррекции микробиологических сдвигов - от широкого применения антибактериальных средств до полной замены их бактериальными препаратами и фагами.
   Причем если первый тип лечения до настоящего времени широко применяется (что, по мнению многих авторов, глубоко ошибочно, так как приводит к еще большему дисбалансу микроорганизмов, за исключением случаев применения антибактериальных средств при верификации инфекционных агентов), то "увлечение" фагами прошло сравнительно быстро, когда выяснилось, что они несут "островки патогенности" и приводят к появлению у представителей индигенной микрофлоры свойств патогенности и вирулентности за счет обмена генетическим материалом [38].

Таблица 1. Основные резидентные виды микроорганизмов тонкой и толстой кишки (В.В.Тец, 1994)

Биотоп Микроорганизм
Тонкая кишка
(103-105 в 1 мл)
Энтеробактерии Г- А, бактероиды Г- Ан, вейлонеллы Veillonella Г- Ан, Bifidobacterium Г+ Ан, LactoBacillus Г+ Ан, Eubacterium Г+ Ан
Толстая кишка
(1011-12 в 1 г кала)
Actinomyces spp. G+ Ан, Bacillus spp. Г+ А, Bacteroides spp. Г- Ан, Вifidobacterium spp. Г+ Ан., Сitrobacter spp. Г- А, Clostridium Г+ Ан, Сorynebacterium spp. Г+ А, Enterobacter spp. Г- А, Escherichia coli Г- А, LactoBacillus spp. Г+ Ан, Peptococcus spp. Г+ Ан, РeptoStreptococcus spp. Г+ Ан, Рseudomonas spp. Г- А, Streptococcus durans Г+ А, Str. faecalis Г+ А, Str. faecium Г+ А, Staphylococcus spp. Г+ А, Veillonella spp. Г- Ан, Аcidominococcus Г- Ан, Аnaerovibrio, Вutyrovibrio, Acetovibrio (polar flagella), Campylobacter Г- А, Сoprococcus Г+ Ан, Disulfomonas, Eubacterium Г+ Ан, Fusobacterium Г- Ан, Prorionobacterium Г+ Ан, Roseburia, Ruminococcus Г+ Ан, Selenomonas, Spirochetes, Succinomonas, Wolinella Г- Ан, плесневые грибы, Candida spp.
Примечание. А - аэробные микроорганизмы, Ан - анаэробные микроорганизмы; Г- - грамотрицательные микроорганизмы, Г+ - грамположительные микроорганизмы.

Таблица 2. Локальные и системные функции микробиоты (В.Н.Бабин, О.Н.Минушкин, А.В.Дубинин и др., 1998)

Эффект
Трофические и энергетические функции - тепловое обеспечение организма
Энергообеспечение эпителия
Регулирование перистальтики кишечника
Участие в регуляции дифференцировки и регенерации тканей, в первую очередь эпителиальных
Поддержание ионного гомеостаза организма
Детоксикация и выведение эндо- и экзогенных ядовитых соединений, разрушение мутагенов, активация лекарственных соединений
Образование сигнальных молекул, в том числе нейротрансмиттеров
Стимуляция иммунной системы
Стимуляция местного иммунитета, образование иммуноглобулинов
Обеспечение цитопротекции
Повышение резистентности эпителиальных клеток к мутагенам (канцерогенам)
Ингибирование роста патогенов
Ингибирование адгезии патогенов к эпителию
Перехват и выведение вирусов
Поддержание физико-химических параметров гомеостаза приэпителиальной зоны
Поставка субстратов глюконеогенеза
Поставка субстратов липогенеза
Участие в метаболизме белков
Участие в рециркуляции желчных кислот, стероидов и других макромолекул
Хранилище микробных плазмидных и хромосомных генов
Регуляция газового состава полостей
Синтез и поставка организму витаминов группы В, пантотеновой кислоты и др.

Таблица 3. Некоторые физиологические эффекты низкомолекулярных метаболитов микрофлоры, в частности КЖК

Эффект Метаболиты
Энергообеспечение эпителия КЖК (уксусная, пропионовая, масляная)
Антибактериальный эффект Пропионовая кислота, пропионат
Регуляция пролиферации и дифференцировки эпителия Пропионовая кислота, пропионат, масляная кислота, бутират
Поставка субстратов глюконеогенеза Пропионовая кислота, пропионат
Поставка субстратов липогенеза Ацетат, бутират
Блокировка адгезии патогенов к эпителию Пропионовая кислота, пропионат
Активация фагоцитоза Формиат
Регулировка моторной активности кишечника ГАМК, глутамат, КЖК и их соли
Поставка субстратов для синтеза коферментов b-Аланин
Усиление местного иммунитета Бутират, масляная кислота
Поддержание ионного обмена Все КЖК и их соли

Таблица 4. Частота выделения и среднее количество основных представителей кишечной микрофлоры в 1 г кала практически здоровых лиц (С.Д.Митрохин, 1997)

Название микроорганизма Частота обнаружения М±m,% Среднее содержание в 1 г кала M±m, lg
Бифидобактерии 98,0±1,0 9,6±0,6
Бактероиды 90,0±3,0 9,2±0,5
Лактобациллы 96,0±1,0 6,9±0,3
Эшерихии, из них 100 7,7±0,3
лактозоотрицательные 50,0±4,0 6,5±0,4
гемолитические 0 0
Протеи 2,0±0,5 3,4±0,2
Другие цитратассимилирующие энтеробактерии 3,0±0,5 4,3±0,3
Неферментатирующие бактерии, 2,0±0,5 3,9±0,4
из них синегнойные палочки 0 0
Энтерококки (фекальные стрептококки), 80,2±2,0 5,6±0,5
из них гемолитические 0 0
Стафилококки, 15,0±3,0 3,2±0,3
из них коагулазоположительные 0 0
Пептострептококки 55,0±5,0 6,4±0,6
Вейлонеллы 23,0±3,0 4,7±0,7
Клостридии 60,0±4,0 4,8±0,4
Дрожжевые грибы (Candida albicans) 0 0

Таблица 5. Метаболиты кишечной микрофлоры, используемые лабораториями в диагностике дисбиоза кишечника (А.О.Тамм, 1987)

Метаболит Исходные вещества Микроорганизмы, участвующие в расщеплении
Индикан Триптофан Индолположительные микроорганизмы
n-Крезол Тирозин или фенилаланил Анаэробные и аэробные микроорганизмы
Фенол То же Анаэробные и аэробные микроорганизмы
Н2, СН4, СО2, С26 жирные кислоты Глюкоза, лактоза, крахмал, растительная клетчатка Строгие анаэробы
Деконъюгированные желчные кислоты (14СО2) Конъюгированные желчные кислоты(14С-глицин-гликохолевая кислота) Бактероиды, бифидобактерии, клостридии, стрептококки и энтеробактерии(?)
Аммиак (NH3) Пептиды, аминокислоты, мочевина Грамположительные и грамотрицательные анаэробы, энтеробактерии и стрептококки

Таблица 6. Микробный метаболический паспорт при эубиозе кишечника людей (С.Д.Митрохин, М.Д.Ардатская, 1997)

Показатели, характеризующие биохимические взаимосвязи в микробиоценозе всей популяции в целом Значения N, M±m Показатели, характеризующие внутри- и межгрупповые биохимические взаимосвязи в микробиоценозе Значения N, M±m
Карбоновые кислоты:   Профиль ЛЖК:  
пул летучих жирных кислот (ЛЖК), мг/л 9140±307 уксусная, % 63,6±2,4
щавелево-уксусная кислота, мг/л 9,9±0,8 пропионовая, % 23,7±1,6
молочная кислота, мг/л 378,9±6,9 масляная, % 12,8±1,1
a-кетоглутаровая кислота, мг/л 125,0±9,4 Анаэробный индекс -(0,578)
    Профиль других карбоновых кислот:  
    молочная, % 73,7±2,9
Ароматические соединения:   a-кетоглутаровая, % 24,4±1,7
п-крезол, мг/л 1,0±0,05 щавелево-уксусная, % 1,9±0,3
индол, мг/л 1,2±0,02    
скатол, мг/л 1,3±0,02 Профиль фенольных соединений  
фенилпропионовая кислота, мг/л 1,0±0,01 п-крезол, % 28,4±1,9
    индол, % 34,1±2,2
Амины:   скатол, % 37,2±2,3
метиламин, мг/л 0,1±0,01 Профиль аминов:  
гистамин, мг/л 0,2±0,02 метиламин, % 6,8±1,3
серотонин, мг/л 1,5±0,2 гистамин, % 8,5±1,3
    серотонин, % 84,7±3,2

Таблица 7. Анаэробные микроорганизмы, продуцирующие КЖК

Бактерии кишечника Основные карбоновые кислоты Дополнительно продуцируемые кислоты
Bifidobacterium (G+), LactoBacillus (G+), Actinomyces, Ruminococcus (G+) Уксусная + молочная
Veillonella (G-), Propionibacterium (G+), Arachnia (G+), Anaerovibrio (polar flagella) Пропионовая + уксусная
Acidaminococcus (G-), Bacteroides (G-), Cloctridium, Eubacterium (G+), Lachnospira (G+), Butyrivibrio (polar flagella), Gemmiger (G-), Coprococcus (G+), Clostridium (G-) Масляная + уксусная
Fusobacterium (G-)   Без изомасляной
Cloctridium difficile (!) Уксусная, масляная, изомасляная, валериановая, изовалериановая, изокапроновая  
Streptococcus (G+), Leptotrichia buccalis (G-), Peptococcus (G-) Молочная  
Megasphaera (G-) Масляная, изомасляная, валериановая, капроновая, изовалериновая, изокапроновая  

Продолжение. Часть 2...