Значение нормальной микробиоты

Значение нормальной микробиоты в организме человека многообразно. Она выполняет следующие основные функции:

1. Защитная – является одним из важных факторов естественной резистентности организма, т.к. проявляет высоко антагонистическое действие по отношению к другим, в том числе патогенным бактериям, препятствуя их размножению в организме.

Колонизационная резистентность и противовоспалительное действие

участие в кооперации с организмом хозяина по обеспечению колонизационной резистентности, под которой подразумевается совокупность механизмов, придающих стабильность нормальной микрофлоре и предотвращающих заселение организма хозяина посторонними микробами.

В случае снижения колонизационной резистентности увеличивается число и расширяется спектр потенциально патогенных микроорганизмов, их транслокация через стенку кишки или других полых органов, что может сопровождаться возникновением эндогенной инфекции или суперинфекции различной локализации.

Так, на примере безмикробных и обычных животных продемонстрировано, что инфекционный процесс при сальмонеллезе реализуется у безмикробных животных при микробной нагрузке 10 – 100 микробных клеток. У обычных животных для клинического проявления сходной инфекции требуется инфицирующая доза, содержащая несколько десятков или даже сотен миллионов бактерий.

2) Влияет на структуру слизистой оболочки кишечника и ее адсорбционную способность. Это установлено на гнотобионтах - стерильных животных, у которых смена эпителия слизистой оболочки подвздошной кишки происходит в 2 раза медленнее, чем у нестерильных. Особенностью безмикробных животных , особенно первой генерации является значительное расширение слепой кишки и заворот кишок. Гистологически это наблюдается не только как атрофия слизистого, но и мышечного отрезка этого отдела кишки. Переход животных в обычное состояние путем скармливания микроорганизмов, характерных для вида, ведет к быстрому исчезновению этих явлений. Предполагается, что кишечные бактерии инактивируют у этих животных эндогенно образующиеся вещества - фекальный калликреин, вазоактивный ферритин, которые понижают тонус гладкой мускулатуры.

Т.е. формирование “нормальной” слизистой оболочки кишечника в значительной мере определяется степенью и длительностью воздействия его нормальной биоты.

Опосредованные функции - влияние на состояние кожи, сосудов, костной ткани и др.

3) Участвует в метаболизме:

а) в обмене желчных кислот.

Метаболизм некоторых веществ включает экскрецию их из печени в просвет кишечника с последующим возвратом в нее. Подобный печеночно-кишечный круговорот характерен для некоторых половых гормонов и желчных солей. В подавляющем большинстве эти продукты экскретируются в форме глюкуронидов и сульфатов, не способных к обратному всасыванию в подобной форме. Их всасывание обуславливают кишечные бактерии, вырабатывающие глюкуронидазы и сульфатазы. Следует отметить, что те же сульфатазы могут оказывать и неблагоприятное действие, что было исследовано на примере искусственного подсластителя цикламата. Фермент конвертировал цикламат в канцерогенный продукт циклогексамин, вызывающий золакачественные трансформации эпителия мочевого пузыря.

б) в обмене жирных кислот (в частности, холестерина), водно-солевом обмене и газообмене. Кислоты и газы, выделяющиеся в ходе их жизнедеятельности оказывают багоприятное действие на перистальтику кишечника и своевременное его опорожнение.

в) общепринятым фактом является ведущая роль нормальной микробиоты в обеспечении человека ионами железа и кальция. У безмикробных (гнотобионтов) кроликов снижение усвоения железа связано с изменением окислительно-восстановительного потенциала кишечного содержимого.

г) в других ферментативных реакциях - в разрушении избытка пищеварительных секретов - энтерокиназы и фосфатазы.

д) микроорганизмы принимают активное участие в инактивации токсичных продуктов, проникающих извне и образующихся эндогенно. Детоксикационная деятельность кишечной микробиоты осуществляет защиту от ксенобиотиков: пестицидов, аминов, солей тяжелых металлов, многих лекарственных веществ. Некоторые бактерии имеют высокую активность нитратредуктазы (пептококки, вейлонеллы, энтеробактерии) и предотвращают развитие метгемоглобинемии при высоком содержании нитратов. Особенно это важно для детей раннего возраста, имеющих высокую долю фетального гемоглобина.

Нормальная микрофлора, прежде всего кишечника, оказывает выраженное детоксицирующее действие как в отношении соединений, попадающих извне, так и образующихся в организме хозяина (инактивация избытка пищеварительных секретов, ферментов). Процесс детоксикации с участием нормальной микрофлоры идет по нескольким направлением: биотрансформация с образованием нетоксичных 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 в кровяное русло.

Как “естественный биосорбент” нормальная микрофлора способна также аккумулировать значительное количество различных токсичных продуктов, включая металлы, фенолы, яды растительного, животного и микробного происхождения, другие ксенобиотики. Все процессы детоксикации с вовлечением нормальной микрофлоры идут преимущественно в условиях анаэробиоза за счет гидролитических и восстановительных реакций.

4. Обеспечивает организм человека витаминами, которые синтезируются ее представителями. Это витамины группы В (В_1, В₂, В₆, В₁₂), К, никотиновая, пантотеновая, фолиевая кислоты и др. Точно не установлена способность бактерий синтезировать аскорбиновую кислоту.

Биосинтез витамина В₆ осуществляется рядом микроорганизмов - протеем, кишечной палочкой, псевдомонадами, энтерококком.

Бифидобактерии продуцируют тиамин 1-3  %, рибофлавин - 9-16  %, никотиновую кислоту - 15-20, пиридоксин - 2-16, пантотеновую кислоту - 0-3, фолиевую кислоту - 1-2, кобаламин - 0,003-0,008.

Однако, микроорганизмы могут не только обеспечивать потребности хозяина, но и конкурировать за источники питания. Так, подсчитано что при размножении двух клеток E. coli в течение 24 ч. (время генерации - 20 мин) питательные потребности (в аминокислотах, витаминах) бактериальной массы могут соответствовать потребностям ребенка с массой тела 12,7 кг.

Еще одним существенным возражением против витаминсинтезирующей функции микроорганизмов служит то обстоятельство, что бактериальный синтез витаминов с их наибольшей продукцией осуществляется в толстой кишке, в которой не происходит их адсорбция. В связи с этим правильнее говорить о роли микроорганизмов в витаминном балансе организма хозяина.

Участвует в процессах синтеза других важнейших нутриентов (аминокислот, органических кислот и др.) и эндогенных регуляторных факторов.

5. Стимулирует иммунную систему.

Влияет на развитие лимфоидных органов. У безмикробных животных наблюдается характерная особенность - недоразвитие лимфатической ткани, особенно пищеварительного тракта - пейеровых бляшек и лимфатических узлов (мезентериальных и илеоцекальных). Даже у нормальных животных, содержащихся на стерильном корме, меняется видовой состав микробиоты кишечника, уменьшается масса лимфоидных органов и, что более существенно, возникает их функциональная неполноценность: количество реактивных плазматических центров у таких животных резко снижено. Снижение массы лимфатических органов происходит в несколько раз, а количество центров размножения в лимфатических узлах - в десятки раз.

Показана статистически достоверная гипертрофия надпочечников и повышение уровня кортикостероидов в организме безмикробных животных.

У безмикробных животных отмечено резкое снижение содержания в крови лейкоцитов, особенно за счет уменьшения полиморфноядерных элементов. При переводе животных в обычную среду количество нейтрофилов быстро восстанавливается.

Поглотительная функция макрофагов не претерпевает значительных изменений в отсутствие микроорганизмов, тем не менее считают что они стимулируют внутриклеточное переваривание, ускоряя таким образом иммунологический ответ. В защитной функции клеточных элементов участвуют ферменты микроорганизмов, например, нейраминидаза. Стимулирующий ответ нейраминидазы показан в культуре человеческих лимфоцитов и культуре макрофагов.

У гнотобионтов отмечено снижение уровня иммуноглобулиновой фракции. Так, у интактных безмикробных мышей выявляется низкий уровень Ig G и не выявляются Ig А. После иммунизации или контаминации уровень первых резко возрастал, тогда как Ig А определялись в сыворотке крови только через 2 месяца.

У безмикробных мышей отмечено резкое снижение содержания в сыворотке лизоцима, контаминация таких животных микроорганизмами не вызывает повышение его концентрации.

Тем не менее стерильное животное сохраняет способность давать иммунологический ответ, хотя и более растянутый во времени.

Таким образом, нормальная микробиота макроорганизма своими антигенными свойствами стимулирует развитие лимфоидной ткани организма и, вследствие этого, также способствует развитию неспецифической и опосредованной резистентности макроорганизма.