Донецкая Э.Г.-А., Зрячкин Н.И., Кутырев В.В. и др. Руководство по клинической микробиологии

Глава 2. Нормальная микрофлора организма человека и дисбактериоз

Симбиотическая микробиота участвует в геномной и эпигеномной стабильности хозяина, его метаболомики и физиологических изменениях.

Обмен информацией происходит не только между микроорганизмами (quorum sensing), но и между микробами и клетками хозяина (cross-talk). Благодаря наличию в биопленке сложной и разветвленной системы коопераций между многочисленными и разнообразными микробными популяциями, попадающий в организм естественным путем исходный субстрат в результате микробной трансформации превращается через каскад реакций в промежуточный либо конечный продукт с той или иной биологической или фармакологической активностью.

Установлено, что нормальная микрофлора и продукты ее метаболической активности принимают участие во многих жизненно важных процессах и функциях:

1)в регуляции газового состава (водород, углекислый газ, аммиак, метан, летучие жирные кислоты) кишечника и других полостей организма хозяина;

2)в метаболизме белков, углеводов, липидов и нуклеиновых кислот (все компоненты пищи, которые не подверглись метаболизации в тонком кишечнике, являются потенциальными субстратами для кишечных микроорганизмов; в течение года перерабатывается до 50–100 кг эндогенно образующихся пищевых субстратов);

3)в водно-солевом обмене (Na, R, Ca, Mg, Zn, Fe, Cu, Mn, P, Cl и др.);

4)в обеспечении колонизационной резистентности, предотвращая приживление и размножение чужеродных организмов или заселение тех или иных областей несвойственными для них видами микроорганизмов;

5)в рециркуляции стероидных соединений (например, лишь 5% желчных кислот и стероидных гормонов выбрасываются с фекалиями, остальные возвращаются за счет рециркуляции в метаболическую цепочку и т.д.) и других макромолекул (включая лекарственные препараты);

6)в процессинге пищи (селекция и аккумуляция биоусвояемых D- и L-форм органических молекул, химических элементов определенного изотопного состава и валентности и т.д.);

7)в формировании первичной иммунологической толерантности

кпищевым антигенам;

21

Руководство по клинической микробиологии

8)в детоксикации экзогенных и эндогенных субстратов (например токсинов, солей тяжелых металлов, хлорсодержащих соединений);

9)в продукции разнообразных микронутриентов, сигнальных молекул, регуляторов взаимоотношений прокариотических и эукариотических клеток (нейротрансмиттеров, пептидов, аминокислот, биогенных аминов, липополисахаридов, пептидогликанов, гормонов, витаминов, жирных кислот, стероидов, дефензинов, окиси азота и многих других). Более 36% присутствующих в плазме крови здорового человека лизина и треонина синтезируются кишечной микробиотой;

10)обладают морфокинетическим действием (рост, развитие и апоптоз эпителиальных клеток; ангиогенезис; перистальтика и т.д.);

11)выполняют иммуногенную функцию (например стимулируют фагоцитоз, продукцию дефенинов, иммуноглобулинов, интерлейкинов, цитокинов, развитие и функции лимфоидной ткани и других иммунокомпетентных органов);

12)служат источником энергии (так, вклад симбиотической микробиоты в энергетическое обеспечение человека может достигать 25% от общей потребности; пищеварительная система на 90% покрывает свою потребность в энергии за счет жирных кислот микробного происхождения);

13)оказывают воздействие на мозговую деятельность и поведенческие реакции;

14)в формировании эпигенетической программы развития организма и ее реализации, начиная с внутриутробного периода и до глубокой старости;

15)в этиопатогенезе различных заболеваний.

Среди базовых систем регуляции гомеостаза ключевым является состояние микробиоценозов, населяющих живые макроорганизмы.

В последние два десятилетия концепция активного участия симбиотической микрофлоры человека в поддержании его здоровья и возникновении многих заболеваний завоевывает все большую популярность. Микроэкологические аспекты этиопатогенеза современных заболеваний основываются на признании того, что симбиотическая микрофлора является интегральной частью организма, его своеобразным экстракорпоральным органом, включающим в себя миллиарды микроорганизмов (преимущественно анаэробных) и выполняющим как регуляторную функцию, так и вносящим заметный вклад в анатомию и физиологию человека.

22

Глава 2. Нормальная микрофлора организма человека и дисбактериоз

Дляполученияобъективнойинформации,касающейсяповедения суперорганизма и механизмов взаимоотношения хозяина и его симбиотической микробиоты, разработали и внедрили в биомедицинскую науку новые молекулярные, генетические и биохимические «ОМИК»-тех- нологии: геномика и метагеномика, которые анализируют геном и микробиом человека; эпигеномика и метаэпигеномика, изучающие условия, при которых определенные гены в эукариотических клетках включаются или выключаются, и другие методы.

Создание интегрированных «ОМИК»-датабаз и их биоинформационный анализ дает уникальную возможность понять молекулярные основы здоровья и заболеваний у человека.

Одна из задач геномики – интегрирование данных протеомики, транскриптомики и метаболомики для получения более целостного представления о живых организмах.

Эпигенетика – изучение закономерностей эпигенетического наследования – изменения экспрессии генов или фенотипа клетки, вызванных механизмами, не затрагивающими последовательности ДНК. Примерами эпигенетических изменений являются метилирование ДНК и деацетилирование гистонов.

Метаболомика позволяет идентифицировать и количественно оценить максимально возможный спектр низкомолекулярных продуктов, присутствующих в биологическом материале. Основная цель метаболомики – создание специфического метаболического портрета.

Транскриптом – набор всех рибонуклеиновых кислот (РНК), находящихсявданномобразце.Анализтранскриптома,определениекачественного и количественного профиля всех синтезированных РНК отражает синтез кодируемых ими белков, а также синтез рибосомальных, транспортных и других РНК. Сравнение транскриптомов нормальных и патологических образцов позволяет идентифицировать новые маркеры, прослеживать изменение их уровней во времени, судить о динамике патологии, об эффективности проводимого лечения и прогнозировать его результат. Каждая болезнь, характеризуется своим, уникальным паттерном уровней транскрипции набора генов, характерного именно для данной болезни. Анализ транскриптома осуществляют с помощью компьютерных методов распознавания образов.

Транскриптомика позволяет количественно измерить экспрессию молекул РНК хозяина, его микрофлоры и / или всего надорганизма в целом (метатранскриптомика). Анализ транскриптома – определение

23

Руководство по клинической микробиологии

в исследуемом материале количественного и качественного профиля всех синтезированных (информационных, рибосомальных, транспортных и других) молекул РНК, что позволяет установить, какие именно гены транскрибируются для последующего синтеза соответствующих белков, характерные для здорового человека или конкретного заболевания.

Протеом – совокупный спектр всех белков, обнаруживаемый в исследуемом материале.

Протеомика – это характеристика количественных и качественных особенностей всех индивидуальных белковых продуктов на уровне клеток, тканей и всего организма. Протеомика осуществляет оценку состояния организма человека на основе исследования всего профиля присутствующих у него белков.

2.2. Дисбактериоз различных систем органов

Дисбактериоз – это любые количественные или качественные изменения типичной для данного биотопа нормофлоры человека, возникающие в результате воздействия на макроорганизм и / или его микрофлору различных факторов экзогенного и эндогенного характера, или являющиеся следствием каких-либо патологических процессов в организме.

Микробиологическими показателями дисбактериоза служат:

–снижение численности одного или нескольких постоянных

видов,

–потеря бактериями тех или иных признаков либо приобретение

новых,

–повышение численности добавочных или транзиторных видов,

–появление новых, не свойственных данному биотипу видов,

–ослабление антагонистической активности нормальной микро-

флоры.

В зависимости от характера неблагоприятного воздействия на организм могут формироваться группы риска по развитию дисбактериоза.

Факторы риска в различных возрастных группах. I группа – период новорожденности:

–осложненное течение беременности и родов у матери,

–бактериальный вагиноз матери,

24

Глава 2. Нормальная микрофлора организма человека

идисбактериоз

–низкая оценка по шкале Апгар,

–позднее прикладывание к груди,

–длительное пребывание в роддоме и возможность заселение организма ребенка госпитальными штаммами.

II группа – дети раннего возраста:

–неблагоприятный преморбидный фон,

–раннее искусственное вскармливание,

–диатез, рахит, анемия, гипотрофия и др.,

–изменение в психоневрологическом статусе ребенка,

–наличие малых гнойных инфекций.

III группа – дети дошкольного и школьного возраста:

–нерациональное питание,

–нахождение в закрытых коллективах,

–наличие хронических заболеваний,

–гормональная перестройка организма.

Вне зависимости от возрастной группы к развитию дисбактериоза ведут:

–нерациональная антибиотикотерапия;

–длительная гормонотерапия или лечение нестероидными противовоспалительными препаратами;

–оперативные вмешательства;

–стрессорные воздействия;

–воздействие радиации, облучения;

–иммуносупрессивная терапия при трансплантации;

–применение ряда наркологических, местных анестезирующих, рвотных, слабительных, отхаркивающих, желчегонных и других средств, которые, изменяя моторику слизистых, нарушают образование муцина;

–воздействие химических веществ;

–нерациональное питание;

–острые и хронические заболевание (дизентерия, сахарный диабет).

Клинические проявления дисбактериоза. Дисбактериоз раз-

личных биотопов имеет различные клинические проявления:

– дисбактериоз кишечника может проявляться в виде диареи, неспецифического колита, синдрома мальабсорбции, дуоденита, язвенной болезни желудка, гастрита и гастроэнтерита, атопического дерматита;

25

Руководство по клинической микробиологии

–дисбактериоз органов дыхания чаще протекает в форме на-

рушений со стороны дыхательных путей – бронхитов, бронхиолитов, хронических заболеваний легких и пневмоний;

–основнымиклиническимипроявлениямидисбактериозаротовой полости являются гингивиты, парадонтиты, стоматиты и кариес;

–дисбактериоз мочеполовой системы женщин протекает как вагиноз, а также у мужчин и женщин в виде уретрита и цистита.

С нарушением состава и функций нормальной микрофлоры связывают этиопатогенез ряда таких клинических синдромов и состояний, как:

–нарушение свертываемости крови,

–юношеская гипертоническая болезнь,

–возникновение опухолей из-за нарушения стероидного обмена,

–мочекаменная болезнь,

–нарушение менструального цикла,

–развитие атопических дерматитов,

–развитие аллергических заболеваний.

Взависимости от степени выраженности клинических проявлений выделяют несколько стадий дисбактериоза:

– компенсированную стадию, латентную – когда дисбактериоз не сопровождается какими-либо клиническими проявлениями. Уменьшение количества одного из представителей индигенной микрофлоры без изменения других составляющих биоценоза;

– субкомпенсированную – когда в результате дисбаланса нормальной микрофлоры возникают локальные воспалительные процессы. Снижение количества или элиминация отдельных представителей индигенной микрофлоры и увеличение содержания транзиторной ус- ловно-патогенной микрофлоры;

– декомпенсированную, при которой в результате нарушения проницаемости клеточной стенки происходит генерализация процесса

свозникновением метастатических воспалительных очагов.

2.3.Коррекция дисбактериоза

Внастоящее время выделяют следующие подходы в коррекции дисбактериоза:

– устранение причины, вызывающей изменения микрофлоры кишечника;

26

Глава 2. Нормальная микрофлора организма человека

идисбактериоз

–коррекция диеты (использование кисломолочных продуктов, функционального питания);

Пробиотики состоят из живых микроорганизмов, которые относятся к обитателям нормальной микрофлоры кишечника:

–бифидосодержащие препараты – их действующим началом являются живые бифидобактерии, которые имеют высокую антагонистическую активность против широкого спектра патогенных и услов- но-патогенных микроорганизмов. Применение этих препаратов способствует повышению колонизационной резистентности, нормализует микрофлору кишечника;

–лактосодержащие препараты – их действующим началом яв-

ляются живые лактобактерии, обладающие широким спектром антагонистической активности;

–колисодержащие препараты – их действующим началом являются эшерихии;

–метаболические – хилак-форте – содержат продукты метаболизма представителей нормальной микрофлоры, витамины и др.

Симбиотики – это пробиотики, включающие в себя два или более штамма живых пробиотических микроорганизмов, оказывающих стимулирующие друг друга эффекты (бификол).

Пребиотики – это препараты немикробного происхождения, которые способны стимулировать рост и процессы метаболизма представителей нормальной микрофлоры – это олигосахариды.

Синбиотики – это пробиотические комплексные продукты, в состав которых введены живые пробиотические микроорганизмы и пребиотические субстанции, стимулирующие их рост.

Комбиотики – варианты синбиотических средств, в состав которых, помимо пробиотических микроорганизмов и пребиотиков, добавлены другие функциональные пищевые ингредиенты (витаминно-ми- неральные премиксы, фенолсодержащие растительные соединения).

Аутобиотики – это пробиотики и продукты функционального питания на основе аутоштаммов и аутоассоциаций симбиотических микроорганизмов.

Существует еще одна категория функционального питания – пищевыеволокна.Неподвергаясьвоздействиюферментовпищеварительного тракта, пищевые волокна легко достигают толстого кишечника и встраиваются в его архитектонику. В толстом кишечнике растительные волокна создают обширную дополнительную поверхность. На этой по-

27

Руководство по клинической микробиологии

верхности осуществляется формирование микроколоний и в последующем формируется биопленка. Таким образом, благодаря растительным пищевым волокнам в просвете кишечника во много раз увеличивается число фиксации для микроорганизмов, что приводит к увеличению числа микроорганизмов на единицу объема кишки.

2.4. Нормальная микрофлора и дисбактериоз отдельных биотопов организма человека

2.4.1.Нормальная микрофлора

идисбактериоз кожи

Кожные покровы обильно заселены микроорганизмами, особенно те области, которые защищены от действия света и высыхания (подмышечные впадины, межпальцевые промежутки, паховые складки, промежность). На кожных покровах на микроорганизмы воздействуют бактерицидные факторы сальных и потовых желез.

Критерии дисбактериоза кожи:

−значительное (существенное, на несколько порядков) увеличение численности фоновых для данного биотопа видов;

−резкое (на несколько порядков) увеличение численности популяций, несвойственных для данного биотопа видов;

−появление в биотопе большого количества атипичных штаммов фоновых видов.

2.4.2.Нормальная микрофлора и дисбактериоз

дыхательных путей

Биопленка, образованная на поверхности респираторного тракта, представляет собой сложное сообщество микроорганизмов. В исследуемом материале носовых ходов обнаруживаются дифтероиды, коагулазо-отрицательные стафилококки, α-гемолитические стрептококки и нейссерии. В качестве транзиторных видов могут присутствовать

Staphylococcus aureus, Escherichia coliи β-гемолитические стрептококки.

Микробиоценоз зева еще более разнообразен, поскольку здесь смешивается микрофлора полости рта и воздухоносных путей. Представителями резидентной микрофлоры считают микоплазмы, дифтероиды, коагулазо-отрицательные стафилококки, α-гемолитические и γ-гемолитические стрептококки, нейссерии, моракселлы, энтерококки, бактероиды, боррелии, трепонемы и актиномицеты.

28

Глава 2. Нормальная микрофлора организма человека и дисбактериоз

Микроорганизмы, колонизирующие слизистую глотки:

−постоянные: частота колонизации − 90−100%, интенсивность обсеменения − 3−81g КОЕ/мл; Streptococcus spp., Neisseria spp.;

−добавочные: частота колонизации − 25−50%, интенсивность обсеменения l−41g КОЕ/мл, Staphylococcus spp., Corynebacterium spp., Haemophilus spp., в том числе H. influenzae;

−транзиторные: частота колонизации − 5−20%, интенсивность обсеменения 1−21g КОЕ/мл, Candida spp., Escherichia coli, Klebsiella

spp., Citrobacter spp., Enterobacter spp., Proteus spp., Pseudomonas spp., Branhamella spp., Moraxella spp. и Acinetobacter spp.

Нижние дыхательные пути обычно не содержат бактерий. Выделяют дисбактериоз различных отделов респираторного

тракта: дисбактериоз носа, дисбактериоз зева.

Дисбактериоз зева встречается у часто болеющих, ослабленных людей. Клиническими проявлениями дисбактериоза зева являются неспецифические воспалительные процессы этой области (фарингиты, тонзиллиты), которые вызываются различными условно-патогенными микроорганизмами.

Критерии дисбактериоза верхних дыхательных путей:

−частичный дисбиоз полости носа и зева характеризуется наличием в них одного или нескольких видов бактерий, не характерных для данного биотопа;

−полный дисбиоз – проявляется в замещении бактерий, представляющих норму для данного биотопа другими видами.

2.4.3.Нормальная микрофлора и дисбактериоз

полости рта

Полость рта является исключительно благоприятной средой для существования и размножения самых различных видов микроорганизмов. Богатство пищевых ресурсов, постоянная влажность, оптимальной значение рН и температуры создают благоприятные условия для адгезии, колонизации и размножения микроорганизмов.

Микрофлора ротовой полости новорожденного уже на 1–3-и сутки жизни представлена разнообразными микроорганизмами, содержащихся в ней в большом количестве. Для колонизации полости рта микроорганизмы должны в большом количестве прикрепиться к поверхности слизистой оболочки или зуба. Значительную роль в процессе адгезии играют фимбрии или пили, имеющиеся у многих оральных

29

Руководство по клинической микробиологии

микроорганизмов. Особенности строения адгезинов во многом определяет локализацию микроорганизмов в полости рта. Так, S. sanguis достаточно просто фиксируется на поверхности зуба, a S. salivarium – на поверхности эпителиальных клеток слизистой оболочки. Уже в первые сутки после рождения изо рта ребенка высевают стрептококки и молочнокислые бактерии. На 4–5-й день из ротовой полости выделяют стафилококки. С появлением зубов, в 6–7 месяцев, в составе микрофлоры ротовой полости обнаруживаются облигатные анаэробы.

Количественное соотношение представителей нормальной микрофлорызависитотдиеты,гигиеныполостиртаидругихфакторов.Основная массаграмположительныхкокковвполостиртапредставленагетерогенной группой стрептококков. Второй по численности группой бактерий полости рта является грамотрицательные анаэробные кокки – представители рода Veillonella; их концентрация в слюне приблизительно такая же, как и стрептококков. Актиномицеты составляют строму зубного камня и входят в состав зубного налета; их обнаруживают в протоках слюнных желез.

В полости рта чаще других выделяют следующие биотопы, которые различаются видовым составом нормальной микрофлоры:

1-й биотоп – слизистая полости рта. Имеет вариабельный со-

став микрофлоры. Преимущественно на поверхности слизистой выделяют Грамотрицательные анаэробы и стрептококки. На слизистой твердого и мягкого неба встречаются Streptococcus spp., Neisseria spp., Corynebacterium spp. и т.д.

2-й биотоп – десневая бороздка. Ввиду обособленности этой зоны от полости рта в целом состав микрофлоры здесь существенно отличается от других участков полости рта. В данном биотопе преобладают нитевидные и извитые формы бактерий, реже – бактероиды, дрожжеподобные грибы, простейшие и микоплазмы.

3-й биотоп – ротовая жидкость. Посредством ее осуществляется взаимосвязь между всеми остальными биотопами полости рта. Ротовая жидкость является своеобразным буфером, который осуществляет внутреннюю регуляцию. В большом количестве из нее выделяют

Veillonella spp., Streptococcus spp. и Mycoplasma spp.

4-й биотоп – зубная бляшка. Содержит огромное скопление микроорганизмов (от 100 до 300 млн в 1 мг налета). Зубная бляшка локализуется на поверхности зуба.

В табл. 1.1 представлена характеристика различных стадий дисбактериоза полости рта.

30