В нормі склад мікрофлори кишечника відносно постійний, представляє собою збалансовану мікроекологічну систему (мікробіоценоз), який склався в процесі філогенетичного розвитку людини. Макроорганізм і його мікрофлора знаходяться в стані динамічної рівноваги. Біомаса мікробів, які заселяють кишечник людини, складає приблизно 5% від загальної маси. В кишечнику людини знаходиться від 400 до 500 видів різноманітних мікроорганізмів, сумарна кількість облігатних анаеробних бактерій сягає 10
-10
, що на 1-2 порядки перевищує кількість еукаріотичних клітин у всіх тканин і органів людини разом узятих. [7].
Для різних представників кишкової мікрофлори характерні певні закономірності розподілення по різним відділам ШКТ. Завдяки бактерицидній дії шлункового соку, його вміст натощак стерильний або загальна кількість мікробів в шлунку складає не більше 10³ клітин в 1 мл. В шлунку здорових людей є бактерії, які стійкі до дії соляної кислоти: L.fermentum, L.acidophilus, L.brevis, дріжджі, стрептококи.
В літературі можна зустріти різні класифікації нормальної мікрофлори кишечника. Якщо в якості основних критеріїв використовувати кількісні взаємовідносини, то виділяють головну, до складу якої входить більш 90% всіх мікробів (біфідобактерії, бактероїди), супутню (біля 10% від загального числа мікробів- молочнокислі бактерії, штами кишкової палички і ентерококи) та залишкову (менше 1% від загальної кількості мікроорганізмів – стафілококи, гриби, протей) флору. Також широко використовується розділення нормальних кишкових мікрофлор на облігатні (найбільш постійні) і факультативні. До факультативних мікробів відносять більшість умовно-патогенних форм, які у випадку зниження резистентності макроорганізма набувають патогенні властивості [4]. Якісний і кількісний склад основної мікрофлори товстого кишечника у дорових людей представлено в таблиці 1.1.
Таблиця 1.1 Склад мікрофлори товстого кишечника здорової людини
| Склад мікробіоценоза | Кількість (КУО в 1г фекалій) |
Облігатна (постійна) мікрофлора Біфідумбактерії Бактероїди Лактобактерії Кишкова паличка, в тому числі із слабо вираженими властивостями Ентерокок (фекальний стрептокок), в тому числі лактозонегативний Факультативна (непостійна) мікрофлора Мікрококи Стрептококи Пептострептококи Стафілококи Кампілобактер Протей Дріжджо-подібні гриби і ін. Транзиторна (випадкова) мікрофлора Клостридії Синегнойна паличка Гриби роду кандіда і ін. 4. Патогенна мікрофлора |
10 10 10 10 До 10% 10³-10 До 5% 0-10 (в сумі) Менше 10³ Менше 10² Одиничні і непостійні мікроколонії Не повинно бути |
| Загальна кількість кокових форм | 0-10 |
-10
-10
-10
Домінуючою групою у складі мікрофлори фекалій здорових людей є анаеробні бактерії – представники родів Eubacterium, Bifidobacterium, Bacteroides, Peptosteptococcus i Ruminococcus. До найбільш розповсюджених родів анаеробних бактерій належать також і Clostridium. Рід Lactobacillus, представлений 15 видами, яких L.аcidophilus і L.fermentum є видами зазвичай присутніми в кишечнику. Незважаючи на менший порівняно з анаеробами, кількісний вміст лактобактерій, вони мають непересічне мікроекологічне значення. Представництво стрептококів також налічує близько 15 видів, з яких облігатними вважаються S.faecalis, S.faecium, S.bovis, S.salivarius, S.equinus. Tакож досить широко можуть бути представлені члени родини Enterobacteriaceae, облігатним представником якої є E.coli. В кишковій мікрофлорі також присутні, хоча і в меншій кількості, і інші бактерії, як то Staphylococcus sp., Pediococcus sp., Bacillus cereus, Pseudomonas sp., Aerococcus viridans, Aeromonas hidrophila, Corinebacterium sp., Nocardia sp. [6].
Окрім індигенної флори, з фекалій здорових людей висіваються представники транзиторної групи мікроорганізмів, частка яких складає 0,01 – 4 % від загальної кількості. До них належать умовно патогенні мікроорганізми – стафілококи, дріжджеподібні гриби, синьогнійні бактерії, ентеробактерії, деякі види клостридій та ін.[6,8,9].
Склад нормальної мікрофлори кишечника досить індивідуальний, він формується з перших днів життя дитини. Нормальна дитина народжується із стерильним травним трактом, далі напротязі перших діб органи поступово заселяються різними мікрорганізмами, спектр яких визначається видом вигодовування.
Доведено, що джерелом мікробної контамінації кишечника новонароджених є в першу чергу мікрофлора родових шляхів матері та мікроорганізмів, які присутні в найближчому оточенні дитини в післяпологовому періоді. У випадку родорозв’язання за допомогою кесарєвого розтинання становлення нормальної мікрофлори кишечника новонароджених проходить набагато повільніше, порівняно з дітьми, які народжуються природнім шляхом. Показано, що мікрофлору кишечника цих дітей можна корегувати, використовуючи штами біфідобактерій, ізольованих із кишечника матері [7].
Заселення організму новонародженого нормальною мікрофлорою розцінюється як своєрідна інфекція, яка носить характер симбіозу, а саме збереження балансу організму хазяїна і екологічного балансу серед мікробних популяцій [4].
В більшості спектр мікробів залежить від характеру харчування. У осіб, які довгий час перебували на вегетаріанській дієті із більшою кількістю клітковини, підвищується вміст лактобактерій, ентерококів, коліморфних бактерій. При перевазі в раціоні м`ясних продуктів відмічається збільшення титра ешерихій, клостридій, зменшення вмісту ацидофільних бактерій. Надлишкове вживання алкоголю визиває загибель біфідобактерій. Склад флори кишечника змінюється також протягом доби, у всіх людей після вживання їжі число мікроорганізмів в кишечнику помірно збільшується, а через декілька годин повертається до вихідного значення.
Стан кишкової мікрофлори являється відображенням загального статусу організма, і перш за все, його травного тракту.
Наведені в даному розділі огляду дані показують, що вивчення нормальної мікрофлори кишок дуже складне і багатогранне, включає велике число різних аспектів, потребує подальшого глибокого дослідження. Аналіз літературних даних свідчить, що і на сьогодні всі аспекти взаємовідносин між організмом людини і його мікрофлорою далекі від вирішення.
1.1.2 Причини і наслідки порушення мікрофлори кишечника
Нормальна мікорфлора покриває шкіру та слизові оболонки, оскільки вона більш резистентна до дії зовнішніх фізичних, хімічних та біологічних факторів, регулюючи взаємовідносини між макроорганізмом та навколишнім середовищем, досить часто проявляє себе як природний сорбент, акумулюючи на собі значну кількість різних токсичних речовин, включаючи метали. Проявляючи антагоністичну активність по відношенню до патогенних та гнилостних мікроорганізмів, вона є найважливішим фактором, який перешкоджає розвитку інфекції в макроорганізмі.
Така рівновага мікробної екосистеми та організму може бути змінена або порушена під впливом факторів зовнішнього середовища, перш за все антимікробними та протипухлинними препаратами, а також при патологічних процесах у макроорганізмі, імунодефіцитних станах, онкологічних захворюваннях. Початком розвитку дисбіотичного стану кишечника є пригнічення індигенних анаеробних мікробів, таких як біфідобактерії та лактобактерії. Надмірне розмноження умовно-патогенних мікроорганізмі (ентеробактерій, стафілококів, стрептококів, клостридій, грибів) обтяжує перебіг основного захворювання і в результаті може призвести до інфекційних ускладнень.
Вперше поняття “дисбактеріоз” (kolondysbacterie) застосував ще у 1916 році німецький лікар A.Nissle, який розумів під цим терміном тільки зниження антагоністичної активності кишкової палички, її якісні та кількісні зміни. Л.Г.Перетц також основне значення приділяв кишковій паличці. Він визначав дисбактеріоз як патологічний стан кишкової мікрофлори (зменшення загальної кількості кишкової палички і зміни її властивостей), збільшення кількості гнилісних, гноєрідних, спороносних та інших видів мікробів [10].
Поняття “дисбактеріоз” з роками все розширювалось. Почали враховувати зміни не тільки в аеробній, але й анаеробній мікрофлорі. Більшість авторів при визначенні дисбактеріозу спирались на бактеріологічні показники, виходячи з уявлень про норму мікрофлори товстої кишки, виведену на підставі власних досліджень або літературних даних. Так, Р.В.Епштейн-Литвак і Ф.Л.Вільшанська у поняття дисбактеріоз вкладають виявлення таких асоціацій мікроорганізмів, які якісно чи кількісно відрізняються від нормального складу мікрофлори фекалій за рахунок зникнення чи зниження числа облігатних її представників з одного боку і з іншого – збільшення кількості ентеробактерій, які в нормі зустрічаються в невеликій кількості [11].
Однак, в останні роки поняття “дисбактеріоз” стає все більш дискусійним. В більшості країн світу термін “дисбактеріоз” чи характеристика мікробного стану кишок не використовується [12]. Не існує і відповідного клінічного діагнозу, використовується як суто бактеріологічне поняття [12,13,14,15,16]. У зарубіжній літературі для позначення порушення якісного і кількісного складу кишкової мікрофлори застосовують термін “синдром надлишкового росту бактерій” (bacterial overgrowth sydrome), під яким розуміють зміну складу мікрофлори в тонкій кишці.
Аналізуючи визначення терміну “дисбактеріоз”, бачимо, що бактеріологи та клініцисти характеризують його, в основному, на базі бактеріологічних даних. Однак, частина класифікацій беруть за основу етіологічну ознаку, тобто провідний вид мікроорганізму, що “викликає” дисбактеріоз. В.Н.Красноголовець розрізняє стафілококовий, протейний, кандидозний, асоційований дисбактеріози [17]. О.Я.Бабак і І.Є.Кушнір додають ще клебсієльозний, бактероїдний, клостридіозний [18,19].
М.В.Панчишина і С.Ф.Олійник [20] за причинами, що їх викликають, розрізняють такі види дисбактеріозу:
І. Дисбактеріоз у практично здорових людей:
1 – віковий;
2 – сезонний;
3 – харчовий;
4 – професійний;
ІІ. Дисбактеріоз у хворих:
при захворюваннях травного каналу неінфекційної природи;
при хворобах печінки;
при інфекційних захворюваннях травного каналу, включаючи протозойні і гельмінтні;
при атеросклерозі;
при злоякісних новоутвореннях;
ІІІ. Дисбактеріоз медикаментозний;
ІV. Дисбактеріоз після дії радіоактивного випромінювання;
V. Дисбактеріоз змішаної пироди.
Оцінюючи ряд наведених класифікацій, можна сказати, що деякі з них більше увагу акцентують на мікробіологічних характеристиках, інші - на клінічних проявах [21].
Існує велика кількість різних факторів, які призводять до порушення нормобіоценоза, спробуємо перерахувати найбільш важливіші. В першу чергу це необґрунтована та нераціональна антибіотикотерапія із призначенням препаратів низької якості, неправильного дозування або режиму введення препаратів напротязі доби, самолікування антибіотиками, що приводить до набутих кишковою флорою патогенних та інвазійних властивостей, розвитку стійкості до антибіотиків. Звичайно, впровадження антибіотиків у лікувальну практику було могутнім заходом у боротьбі з інфекційними хворобами, однак, з часом виявилися і негативні сторони дії цих препаратів.
Окрім антибактеріальних препаратів, до розвитку дисбактеріозу можуть приводити силіцилати, котрі стимулюють ріст гемолізуючих паличковидних і кокових форм, Campylobacter; кортикостероїди, які збільшують ріст грибів роду Candida; цитостатики, які викликають атрофію кишкового епітелію і зниження синтезу секреторного IgA, церукал, антисекреторні психотропні, адсорбенти, послаблюючі препарати.
На превеликий жаль, ми мало уваги приділяємо аліментарним факторам. В той же час тривале неповноцінне або незбалансоване харчування із пріоритетом будь-яких речовин (надлишок білків або жирів, або вуглеводів), вживання рафінованих із низьким вмістом харчових волокон, ферментів, вітамінів або нетрадиційних продуктів, штучне або змішане вигодовування дітей прісними адаптованими або неадаптованими сумішами без біфідогенних властивостей, голодування, неправильний режим харчування приводять до певних змін мікробного спектра кишечника.
Наступною причиною формування дисбактеріозу являються різні кишкові інфекції, такі як дизентерія, сальмонелез, холера, вірусні враження і інші.
Різного роду ферментопатії із вродженими або набутими дефектами функцій слизистої оболонки кишечника: лактазна недостатність (непереносимость молока), трегелазна недостатність (непереносимость грибів) іт.д. в результаті розвивається синдром мальабсорбції, який приводить до стійких порушень мікробного складу кишечника.
Хронічні захворювання і порушення функцій органів травлення, такі як хронічний холецистит, панкреатит, гепатит приводять до розвитку кишкового дисбактеріозу.
Мікробіоценоз кишечника вважають екологічною системою, яка чутлива до несприятливих змін навколишнього середовища, тому склад кишкової флори змінюється при зміні кліматогеографічних умов, тобто при нових умовах проживання, наприклад, при попаданні арктичні та антарктичні простори, космос, глибини океану. Також мікробіологічні зміни відбуваються при порушенні екології, обумовленою будуванням електростанцій, водосховищ, забруднення біосфери промисловими викидами, різними хімічними речовинами (розчинники, пестициди, сполуки хрому).
Навіть такі фактори, як фізичний та психологічний стреси при їх тривалому протіканні, також можуть порушувати мікробіоценоз кишечника [4].
Кишкова мікрофлора, яка являється частиною мікроекологіної системи організму, в нормальних умовах характеризується відносною постійністю видового складу. При дії зазначених вище несприятливих факторів відбувається порушення в нормальній мікрофлорі, які супроводжуються розвитком дисбактеріозів. Дисбактеріози в кишечнику в свою чергу призводять до цілого ряду розладів, причому не лише травної, але імунної і ендокринної систем.
Аналіз багаточисленної літератури показує, що лікування дисбактеріозу кишечника повинно бути комплексним і включати наступні направлення:
- дієтотерапія;
- зменшення патогенної анаеробної та факультативно-анаеробної мікрофлори;
- нормалізація кишкової мікрофлори з використанням пробіотиків;
- адсорбція і виведення токсичних речовин із кишечника;
- відновлення травлення;
- корекція імунного статусу;
- нормалізація обміну речовин [22].
Отже, не дивлячись на різноманітні причини, які лежать в основі порушення динамічної рівноваги мікробних асоціацій кишечника, їх розвиток все-таки характеризується рядом спільних ознак: збільшення кількості патогенних та умовно-патогенних мікрорганізмів із набуттям патогенних властивостей, та зменшення вмісту мікробів молочнокислого бродіння.
Таким чином, загальною проблемою сьогодення є вивчення симбіотичних асоціацій, які складають нормальну мікрофлору людини та вивчення впливу ряду препаратів на нормобіоценоз організму.
1.2 Антагоністичні властивості пробіотичних препаратів
Пробіотичні бактерії зустрічаються протягом всього ШКТ людини. Їх фізіологічне значення багатогранне, але в першу чергу вони беруть активну участь у забезпеченні захисної функції мікрофлори кишечника [23].
Серед молочнокислих бактерій, що найчастіше використовуються в пробіотичних препаратах для вживання людиною, G.W.Tannock наводить такі види, як: L.acidophilus, L.delbrueckii ss. bulgaricus, S.salivarius ss. thermophilus, B. adolescentis, B.bifidum, B.breve, B.longum, B.infantis [24].
Для пробіотичних препаратів використовують також бацили та гриби, більшість з яких традиційно пов`язані з травним каналом [25,26].
Молочнокислі бактерії своєю присутністю створюють антагоністичне середовище, направлене проти патогенних мікробів – грамнегативних та газоутворюючих анаеорбів. У кишковому тракті вони блокують рецептори щеплення хвороботворних мікроорганізмів і створюють умови для розвитку та росту корисних бактерій типу Е.соІі.
Молочнокислі бактерії представляють собою нерухомі мікроорганізми, які не утворюють спор, каталазонегативні, грампозитивні, не утворюють пігменту, не відновлюють нітратів до нітритів [27,28]. Вони є однією з розповсюджених у біосфері груп мікроорганізмів. Встановлено, що природним середовищем мешкання молочнокислих бактерій є ґрунт та ризосфера рослин [23,28]. Дослідження показали, що в травному тракті вивчених тварин містяться кількісно та якісно різні види молочнокислих бактерій, які змінюються в залежності від віку, засобів живлення та середовища існування тварин і людини. [29].
Біфідобактерії являються строгими анаеробами. Являючись частиною мікрофлори кишечника людини вони відіграють важливу роль в життєдіяльності макроорганізма за рахунок підтримання певного рН (3.8 - 4.0) в товстому кишечнику, виділенню молочної, оцтової і масляної кислот, які запобігають росту багатьох патогенних та умовно-патогенних бактерій. Ці бактерії зброджують глюкозу до оцтової та L(+)-молочної кислот в молярному співвідношенні 3:2, з невеликою кількістю мурашиної та янтарної кислот. Біфідо- та лактобактерії приймають участь в синтезі і всмоктуванні вітамінів групи В, К, фолієвої і нікотинової кислот, сприяють синтезу незамінних амінокислот, кращому засвоюванню вітаміну D і солей Са. Метаболіти біфідо- та лактобактерій володіють також антиалергічною дією. Крім набору кислот ці бактерії також продукують вітаміни, причому вітаміни групи В (В1, В2) виробляються в більших кількостях, ніж в процесі життєдіяльності кишкової палички [4]. Біфідобактерії включені до складу більше 70 різних продуктів харчування і до ряду терапевтичних препаратів, які застосовуються при порушеннях кишкового травлення у дітей, при ентероколітах, цирозах печінки, після застосування антибіотиків і для покращення кишкової перистальтики.
Продукти життєдіяльності молочнокислих бактерій, мабуть, були одними з перших антисептиків мікробного походження. У народній медицині кисломолочні сполуки здавна застосовувались для лікування опіків та ран, при порушенні функції ШКТ.
Спочатку антагоністичну дію молочнокислих бактерій по відношенню до інших мікроорганізмів пояснювали лиш пригнічуючою дією органічних кислот (в першу чергу – молочної), які вони продукували. Пізніше вдалося виявити, що антагоністичні властивості бактерій грунтуються не тільки на утворенні органічних кислот, але й на утворенні специфічних антибіотичних речовин (їх називають бактеріоцинами або мікроцини, коліцини). Так, наприклад, S.lactis виділяє нізин, Str.cremoris-диплококцин, L.acidophilus - ацидофілін і лактоцидин, L.brevis- бревін, L.plantanum - лактолін. Всі ці білогічно-активні речовини малостійкі і не мають високої антибіотичної активності.
Вивченню антибіотичних властивостей молочнокислих паличковидних бактерій була присвячена велика кількість робіт. Особливу увагу привертала ацидофільна паличка. Вона здатна приживатись в кишковому тракті, сприятливо діє на організм, пригнічує патогенну мікрофлору кишечника, сприяє виздоровленню від шлунково-кишкових захворювань. Ацидофільна паста використовується в акушерській практиці, дерматології та хірургії (лікування опіків, язв). Вважають, що антагоністичні властивості ацидофільної палички обумовлені як молочною кислотою, яку вона продукує, так і антибіотичними речовинами (Полонская 1952, 1959).
Після того, як було встановлено, що необхідним компонентом захисної мікрофлори кишечника є молочнокислі бактерії, вони стали найбільш вживаними мікроорганізмами для створення пробіотичних препаратів [30,31,32,33]. R.Fuller, вважає, що пробіотичний ефект введення лактобактерій здійснюється лише за умов збереження інших компонентів захисної флори та дефіциту лактобактерій. При відсутності цих умов ефективність лактобацил як пробіотиків сумнівна. Також не всі штами даного роду чи видів еквівалентні як пробіотики, так само як різний їх вплив на органолептичні властивості ферментованого продукту [31].
Широке використання лактобактерій повязано з довготривалим історичним досвідом їх безпечного застосування в продуктах, в звязку з чим їх відносять до групи звичайно безпечних – “generally regarded as safe (GRAS)”. Звичайно має значення і те, що велика кількість молочнокислих бактерій вже широко використовується в харчовій промисловості [34].
До теперішнього часу достеменно не відомо шлях, яким пробіотики здійснюють свій біологічний ефект, однак, відомі окремі фактори впливу на мікробну екосистему кишечника. Одним з механізмів дії пробіотиків є прямий антагоніз шляхом продукції певних хімічних компонентів різної молекулярної ваги. Ті, що мають білкову природу та кодуються плазмідами, належать до бактеріоцинів. Описано цілий ряд бактеріоцинів, які продукуються молочнокислими бактеріями. Крім того, антагоністична дія цих бактерій визначається також виділенням ними органічних кислот та низькомолекулярних метаболітів типу пептидів. Так само, жирні кислоти, що виробляються такими анаеробами як Bacteroides, можуть пригнічувати ентеротоксигенні E.coli та шигели. Спектр їх антагоністичної дії дуже широкий. Від низькомолекулярного метаболіту L.reuteri, який в очищеному вигляді – реутерин, пригнічує зростання всіх тест мікроорганізмів. До дуже специфічної антагоністичної активності певних штамів лактобацил по відношенню до Clostridium ramosus [35].
Для підвищення антагоністичної активності молочнокислих бактерій використовують різні мутагенні фактори – ультрафіолетове опромінення, хімічні агенти: етиловий ефір, уретан,
8-09-2015, 22:02