Общая микробиология

372

защитные функции. Доля облигатной микробиоты в составе биоценоза в несколько раз выше, чем доля факультативной составляющей. Факультативная микробиота составляет меньшую часть микробиоценоза.

Количество микроорганизмов у взрослого человека составляет около 1014 особей. Разные участки тела человека заселены микроорганизмами по-разному (рисунок 11.13).

105-106

<101-103 109

102

106-107

103-106

105-107 109-1011

Рисунок 11.13 – Распределение микробов в организме человека.

На слизистых оболочках микроорганизмы, составляющие нормальную микробиоту, заключены в высокогидратированный экзополисахаридно-муциновый матрикс, образуя биологическую пленку, устойчивую к различным неблагоприятным воздействиям (рисунок 11.14).

Экзополисахаридно-муциновый матрикс

Микробные клетки

Рисунок 11.14 – Формирование биопленки.

Микроорганизмы, обитающие в кишечнике, подразделяются на пристеночные (адгезированные на стенке кишечника) и полостные (просветные, свободно располагающиеся в просвете кишечника). В здоровом организме качественный состав пристеночной микробиоты стабильный. Биопленку формирует пристеночная микробиота. Биопленка представляет собой не просто скопление бактерий, а своеобразный многоклеточный организм, в котором каждая разновидность бактерий выполняет свою “работу”. Кооперация между отдельными микроорганизмами осуществляется именно с помощью упомянутой особой системы общения (Quorum Sensing). Для этого бактерии пользуются специфическими сигнальными

373

молекулами, напоминающими гормоны многоклеточных организмов. Межбактериальный матрикс составляет основу биопленки, его объем

составляет до 80% биопленки. Он состоит из веществ, выделяемых самими бактериями (экзополисахаридов), и муцина, продуцируемого клетками слизистой оболочки. Матрикс пронизан каналами, по которым циркулируют питательные вещества, продукты жизнедеятельности, ферменты, метаболиты и кислород.

Нормальная микробиота организма человека является своеобразным “экстракорпоральным органом”. Она выполняет следующие функции:

-колонизационная резистентность слизистых оболочек (сопротивляемость, устойчивость к заселению слизистых оболочек и кожи посторонней микрофлорой, межмикробный антагонизм, активация иммунной системы);

-детоксикационная функция (гидролиз экзогенных и эндогенных продуктов метаболизма белков, липидов, углеводов, трансформация лекарственных препаратов, нейтрализация веществ, индуцирующих канцерогенез);

-синтетическая функция (образование витаминов группы В, К, никотиновой и фолиевой кислот, антибиотикоподобных веществ, аминокислот, пептидов, органических кислот, бактериоцинов, ферментов, расщепляющих сложные соединения);

-пищеварительная функция (влияние на структуру слизистой оболочки кишечника, поддержание морфологического и функционального состояния эпителиальных клеток и желез пищеварительного тракта, улучшение пищеварения и усиление перистальтики кишечника.

Колонизационная резистентность обеспечивается способностью нормальной микробиоты адгезироваться на эпителии слизистой оболочки, образуя на ней пристеночный слой и тем самым препятствуя прикреплению к слизистой патогенных и условно-патогенных микроорганизмов (приэпителиальный слизистый барьер). Кроме того, нормальная микробиота синтезирует ряд веществ (органических кислот, перекиси водорода, других биологически активных субстанций), подавляющих рост и размножение патогенов. Наконец, колонизационная резистентность обусловлена конкуренцией нормальной микробиоты с патогенными микроорганизмами за источники питания (рисунок

11.15).

Рисунок 11.15 – Колонизационная резистентность слизистых оболочек. Заимствовано из Интернет-ресурсов.

374

Антагонистическая активность нормальной микробиоты реализуется путем образования кислых продуктов, подавляющих рост микроорганизмовконкурентов (молочная и уксусная кислоты), биосинтеза веществ, обладающих антибиотикоподобными свойствами, конкуренции бактерий за пищевые субстраты и за площадь адгезии на клетках эпителия.

Обеспечение этих функций позволяет считать нормальную микробиоту одним из факторов неспецифической резистентности организма. В свою очередь, состав нормальной микробиоты контролируется следующими факторами макроорганизма:

-механические факторы (десквамация эпителия, удаление микробов секретами, перистальтикой кишечника, гидродинамической силой мочи и др.);

-химические факторы (соляная кислота желудка, желчные кислоты тонкого кишечника, щелочной секрет кишечника и др.);

-бактерицидные секреты слизистых оболочек и кожи;

-иммунные механизмы (подавление адгезии микробов на слизистых оболочках антителами класса IgA).

Микробиоценоз кожи зависит от особенностей ее строения (рисунок 11.16).

Рисунок 11.16 – Строение кожи. Заимствовано из Интернет-ресурсов.

На коже присутствуют как аэробные, так и анаэробные бактерии. В волосяных мешочках, протоках сальных и потовых желез в 2-10 раз больше анаэробных микроорганизмов, чем аэробных. Анаэробные бактерии Propionibacterium acnes часто обнаруживаются в протоках сальных желез на крыльях носа, головы, спины. В подростковом периоде на фоне гормональной перестройки организма они являются причиной возникновения юношеских угрей – acne vulgaris (рисунок 11.17).

Кожу колонизируют грамположительные бактерии (пропионибактерии, коринеформные бактерии, эпидермальный стафилококк, микрококки, пептострептококки, стрептококки, Dermabacter hominis), дрожжеподобные грибы рода Pityrosporum (новое название - Malassezia), реже встречаются Staphylococcus aureus, Streptococcus pyogenes и другие бактерии. При ослаблении организма на коже возрастает количество грамотрицательных бактерий.

375

Рисунок 11.17 – Юношеские угри. Заимствовано из Интернет-ресурсов.

Резидентные микроорганизмы кожи представлены в основном сапрофитными грамположительными бактериями (непатогенными коринебактериями, эпидермальным и сапрофитным стафилококками, микрококками, бациллами), грибами рода Malassezia. Транзиторные микроорганизмы кожи включают сарцины, грибы рода Candida, плесневые грибы.

В норме на 1 см2 кожи обнаруживается до 80000 микроорганизмов. На микроорганизмы оказывают влияние бактерицидные факторы кожи. Например, пот содержит иммуноглобулины классов А и G, трансферрин, лизоцим, органические кислоты и другие противомикробные вещества. Низкий уровень рН (5,5), низкая температура кожи также ограничивают размножение микроорганизмов. Наибольшее количество микробов встречается на увлажненных участках кожи (106 бактерий на 1 см2): в паховых складках, межпальцевых промежутках, подмышечных впадинах. Усиленный рост микроорганизмов происходит при загрязнении кожи. Размножающиеся на коже микроорганизмы определяют запах тела.

Микробиоценоз конъюнктивы. На конъюнктиве глаза имеется небольшое количество коринеформных бактерий (рисунок 11.18) и стафилококков. Незначительное количество микробов на конъюнктиве обусловлено в основном бактерицидным действием лизоцима, содержащегося в слезной жидкости.

Рисунок 11.18 – Corynebacterium xerosis, мазок с конъюнктивы глаза. Заимствовано из Интернет-ресурсов.

Микробиоценоз дыхательных путей. В верхние дыхательные пути c

вдыхаемым воздухом попадают пылевые частицы, содержащие микроорганизмы, большая часть которых задерживается и выводится с выдыхаемым воздухом или

376

погибает в носоглотке и ротоглотке. В верхних дыхательных путях обнаруживаются бактероиды, коринеформные бактерии, гемофильные палочки, лактобактерии, стафилококки, стрептококки, непатогенные нейссерии, пептококки, пептострептококки и другие микроорганизмы. Больше всего микроорганизмов находится в носоглотке. Гортань, трахея, бронхи и альвеолы обычно стерильны или содержат незначительное количество микробов (рисунок 11.19).

Наличие микробов

Отсутствие микробов

Рисунок 11.19 – Распространение микроорганизмов в дыхательных путях.

Выведение попавших в дыхательные пути частиц, в том числе микроорганизмов, происходит с помощью мукоцилиарного транспорта. Основная роль в этом механизме принадлежит мерцательному эпителию и слизи, вырабатываемой специальными железами (рисунок 11.20).

Рисунок 11.20 – Строение эпителия дыхательных путей. Заимствовано из Интернетресурсов.

Микробиоценоз желудочно-кишечного тракта является наиболее представительным по своему качественному и количественному составу. Микроорганизмы обитают как в полости пищеварительного канала, так и на поверхности слизистых оболочек в виде биопленки.

Ротовая полость. В полости рта обитают многочисленные микроорганизмы. В 1 мл слюны обнаруживается до 108 бактерий. Наличию большого количества бактерий в ротовой полости способствуют ее анатомические особенности: десневые карманы, складки слизистой оболочки, межзубные промежутки, обилие

Различные виды бактерий в ротовой полости имеют определенное топографическое распространение. Так, из числа стрептококков на эпителии щек обнаруживаются S. mitis; на сосочках языка и в слюне – S. salivarius; на зубах - S. mutans. Актиномицеты присутствуют в больших количествах на языке, в десневых карманах, на зубных бляшках и в слюне. Представители микробиоценоза полости

подавляют адгезию микробов

Микроорганизмы полости рта

Микроорганизмы полости

Микроорганизмы полости рта

Микроорганизмы полости рта

Рисунок 11.22 – Представители микробиоты ротовой полости. Заимствовано из Интернет-ресурсов.

Пищевод практически не содержит микроорганизмов. Микробиоценоз пищевода непостоянный и зависит от характера пищи. В просвете пищевода могут встречаться микроорганизмы, попавшие из ротовой полости.

Желудок. Концентрация микроорганизмов в желудке составляет менее 103 КОЕ/мл, что объясняется низким значением рН желудочного сока. Кислая среда желудка является неблагоприятной для жизни многих микроорганизмов. Микробиота желудка представлена лактобациллами и дрожжами, единичными кокками и грамотрицательными бактериями. При гастритах и язвенной болезни в желудке присутствует Helicobacter pylori - этиологический фактор гастрита, язвы, рака желудка.

Тонкий кишечник. В тонком кишечнике содержится до 109 КОЕ микробов в 1 мл содержимого. Среди представителей нормальной микробиоты тонкого кишечника присутствуют бифидобактерии, лактобактерии, клостридии, энтерококки, порфиромонады, превотеллы и анаэробные кокки.

Толстый кишечник. В толстом кишечнике содержится наибольшее количество микроорганизмов. В 1 г фекалий обнаруживается до 1012 микробных клеток. Микробиота толстого кишечника представлена как анаэробными, так и аэробными микроорганизмами (таблица 11.6).

Таблица 11.6 – Представители нормальной микробиоты толстого кишечника

Основными представителями микробиоценоза толстой кишки являются грамположительные анаэробные палочки (бифидобактерии, лактобациллы); грамположительные спорообразующие анаэробные палочки (клостридии); энтерококки; грамотрицательные анаэробные палочки (бактероиды); грамотрицательные факультативно-анаэробные палочки (кишечные палочки, цитробактер, энтеробактер, клебсиеллы, протей и др.); анаэробные грамположительные кокки (пептострептококки, пептококки). В меньших

379

количествах в толстом кишечнике обнаруживаются фузобактерии, порфиромонады, превотеллы, пропионибактерии, вейлонеллы, стафилококки,

дрожжеподобные грибы рода Candida, простейшие (Blastocystis hominis, Entamoema polecki, Trichomonas hominis и др.).

По количественному составу облигатная микробиота толстой кишки распределяется следующим образом:

-бифидобактерии – 1012 КОЕ/г;

-бактероиды – 1011 КОЕ/г;

-лактобактерии – 108 КОЕ/г;

-кишечная палочка – 107 КОЕ/г.

Бифидобактерии и бактероиды (основная микробиота) составляют 90-98% всего микробиоценоза толстого кишечника, лактобактерии, пропионибактерии, кишечная палочка и энтерококки (сопутствующая микробиота) – 1-9%, стафилококки, стрептококки, клостридии, клебсиеллы, вейлонеллы, цитробактер, энтеробактер и другие микробы (остаточная микробиота) – 1%.

Рост посторонних микроорганизмов задерживается и подавляется в результате антагонистических свойств нормального микробиоценоза толстого кишечника и антимикробного действия секреторного IgA.

Распределение нормальной микробиоты в отделах желудочно-кишечного тракта представлено на рисунке 11.23.

Аэробы

Желудок рН 1-2 102 КОЕ/мл

Тощая кишка рН 6-7 103-104 КОЕ/мл

Подвздошная кишка рН 6-7 107-109 КОЕ/мл

Рисунок 11.23 – Распределение микробиоты по отделам желудочно-кишечного тракта.

Микробиоценоз мочеполового тракта. В норме почки, мочеточники,

мочевой пузырь, матка и простата являются стерильными. Микробиоценоз наружных гениталий представлен эпидермальным стафилококком, коринеформными бактериями, зеленящими стрептококками, сапрофитными микобактериями (Mycobacterium smegmatis), грибами рода Candida и другими бактериями. На слизистой оболочке передней уретры в норме обнаруживаются стафилококки,

380

непатогенные нейссерии, коринеформные бактерии, сапрофитные трепонемы и др.

Нормальная микробиота влагалища представлена лактобактериями, бифидобактериями, бактероидами, пропионибактериями, пептострептококками, коринеформными бактериями и др. Среди них преобладают анаэробные бактерии. В репродуктивный период жизни преобладают грамположительные бактерии, а в период менопаузы они заменяется грамотрицательными бактериями.

Распределение микроорганизмов на половых органах женщин и мужчин представлено на рисунке 11.24.

Рисунок 11.24 – Распределение микроорганизмов на женских (А) и мужских (Б) половых органах (обозначено розовым цветом). Заимствовано из Интернетресурсов.

Эстрогены обусловливают накопление в вагинальном эпителии гликогена. Лактобактерии расщепляют гликоген слизистой оболочки влагалища с образованием молочной кислоты. В результате этого вагинальный секрет имеет кислую реакцию (рН 4-4,6), что подавляет рост посторонних микроорганизмов.

Таким образом, разные биотопы организма человека имеют разный микробиоценоз (таблица 11.7).

Таблица 11.7 – Микробиоценоз разных биотопов организма человека