Микробиоценозы человека (микробиота)

Микрофлора человека представляет собой совокупность множества микробиоценозов, включает в себя сотни разнообразных видов и по количеству почти на порядок превышает число клеток всех органов и тканей человеческого организма.

Все открытые полости и кожные покровы человека заселены микробными популяцими, наиболее приспособленные к специфическим условиям каждого конкретного биотопа. Микробиоценозы возникли в местах контакта человеческого организма с окружающей средой - кожа, слизистая желудочно-кишечного тракта, влагалище. Они находятся в состоянии динамического равновесия с изменяющимися условиями внешней среды.

С жизнедеятельностью микрофлоры связаны физиологический статус организма и состояние его неспецифических защитных сил. Представители нормальной микрофлоры предохраняют кожу и слизистые от проникновения и быстрого размножения патогенных и условно-патогенных микроорганизмов, выполняют ряд других функций.

Микробиоценозы человеческого организма являются уникальными эндогенными микробными генетическими фондами. В них хранится огромное количество генетической информации, как плазмидной, так и хромосомной. Облигатная микрофлора, адгезированная на эпителии, способна обмениваться генетической информацией с клетками макроорганизма. Геном человека содержит нуклеотидные последовательности, характерные для более 200 видов бактерий и 500 видов ретровирусов. Путем эндоцитоза мирофлора может получать клеточный материал хозяина и передать клеткам макроорганизма свои антигены. Таким образом микрофлора приобретает рецепторы или антигенов хозяина и, соответственно, защиту от иммунной системы. Этим может объясняться и широкое распространение перекрестнореагирующих антигенов определенных микробных клеток и тканей организма хозяина. Данная группа антигенов является одним из факторов, индуцирующих развитие аутоиммунных состояний.

Состав и функции микробных биоценозов человека зависят от:

· возраста,

· пола,

· особенностей питания,

· климата,

· экологических условий и др.

Здоровый образ жизни и отсутствие стрессовых нагрузок поддерживают непатогенные биоценозы. Возрастные изменения могут способствовать уменьшению или увеличению патогенности ряда возбудителей.

Влияние факторов внешней среды модифицирует не только защитные силы макроорганизма, но и изменяет свойства микроорганизма.

Микробные биоценозы являются достаточно чувствительными биологическими системами, реагирующими на многие факторы. Например, при неполноценном или редуцированном питании динамика изменения микробиоценозов в различных биотопах тела человека носит однотипный характер - происходит снижение численности резидентных форм бактерий с увеличением числа условно-патогенных и патогенных видов.

Изменения в видовом составе микробиоценозов тела здорового человека и его иммунобиологических факторов отражают стадию напряжения адаптационных механизмов.

Для оценки гомеостаза организма и мониторинговых исследований состояния питания людей можно рекомендовать изучение микробиоценозов кожи и зева, как наиболее доступные и быстро реагирующие на внешние воздействия.

Отдельные микробные биоценозы активно взаимодействуют между собой и с организмом хозяина. Общая численность микробных клеток, колонизирующих организм человека на 1–3 порядка больше, чем всех клеток, из которых состоят все органы человека. Наиболее густо заселенной экосистемой является толстокишечный биотоп (в нём сконцентрировано около 60% микрофлоры человека). 15–20% микробных популяций заселяет кожные покровы. 15–16% микроорганизмов находится в ротоглотке, в вагинальном биотопе у женщин содержится 9–10% микрофлоры.

При многокомпонентности микрофлоры человека основу нормальных микробиоценозов всех открытых полостей и кожи составляют только несколько групп индигенных бактерий, среди которых всегда доминируют сахаролитические аспорогенные непатогенные анаэробы. К ним относятся бифидобактерии, лактобактерии и пропионовокислые бактерии, которые представляют собой базовый компонент главной (облигатной, индигенной, резидентной) микрофлоры человека.

Так, лактобациллы обнаруживаются во всех биотопах пищеварительного тракта, начиная с ротовой полости и завершая прямой кишкой, являются доминирующей флорой влагалищного биотопа.

Различные биотопы характеризуются определенной видовой спецификой: в глубокой микрофлоре кожи преобладают эпидермальные стафилококки, в микрофлоре носоглотки - непатогенные стрептококки, в кишечном микробиоценозе доминирующее положение занимают бифидобактерии и лактобациллы.

Бактерии рода Staphylococcus в большинстве случаев высеваются из всех биотопов организма человека. В норме они представлены сапрофитными стафилококками, преимущественно из вида S. epidermidis.. Патогенные стафилококки (S. aureus) обнаруживаются в небольшом количестве и при нормальном функционировании микроэкологической системы не вызывают в организме патологических процессов. Развитие эндогенных стафилококковых инфекций возможно только при снижении колонизационной резистентности организма.

В здоровом организме человека микробиоценоз, состоящий из высокого популяционного уровня индигенной защитной флоры и незначительного количества условно-патогенных микроорганизмов, является открытой саморегулируемой экосистемой. Эта экосистема способна самостоятельно поддерживать оптимальное соотношение между отдельными группами микробиоты. Постоянное присутствие в биоценозе условно-патогенных микроорганизмов вносит определенный вклад в положительное воздействие эубиоза на организм хозяина. Их допустимая концентрация строго контролируется защитными свойствами индигенной нормофлоры и иммунной системой хозяина, Условно-патогенные микроорганизмы участвуют в биосинтетической, обменной и пищеварительной функциях микробиоценоза, а постоянное антигенное раздражение кишечной стенки стимулирует местные иммунные механизмы макроорганизма.

При нарушении оптимального соотношения между компонентами биоценоза отдельные его нормальные представители могут явиться причиной эндогенных инфекций. Дисбиоз приводит к сенсибилизации организма со многими клиническими проявлениями аллергии, может вызывать интоксикацию, проявлять мутагенные свойства и оказывать многие другие отрицательные воздействия на организм.

Все локальные микроэкосистемы тесно взаимодействуют между собой и с организмом_хозяина, образуя единую симбиотическую систему за счет наличия сложных и разнообразных механизмов регуляции. При этом образуется единая микроэкологическая система (микробиота), являющаяся важной многофункциональной интегральной частью организма человека.

Микроорганизмы, составляющие микробиоту человека, находятся между собой в разнообразных взаимоотношениях (синергизм, нейтрализм, паразитизм и др.). Недостаток или избыток самих микроорганизмов и/или их метаболитов служат сигналом для активации адаптивных механизмов в той или иной экосистеме.

Благодаря «кооперации» между организмами, населяющими макроорганизм, микроэкологическая система человека выступает как единое целое, согласованно работающее на ту систему, в которой она локализована. Механизмы поддержания стабильности качественных и количественных параметров микрофлоры человека до конца не изучены.

Симбиотические взаимоотношения между организмом хозяина и его аутофлорой предполагают наличие сложного и многогранного механизма. Этот механизм реализуется на метаболическом, регуляторном, внутриклеточном и молекулярно-генетическом уровнях. Эти отношения являются жизненно важными как для человека, так и для заселяющих его организм микробных популяций.

При непрерывном и очень тесном взаимодействии между микробиоценозами, а также между ними и организмом человека, деление на патогенные и непатогенные микроорганизмы является условным. Роль конкретного микроорганизма может меняться на противоположную в зависимости от составляющих частей микробиоценоза. Так, степень патогенности бактерий может "кодироваться" плазмидами, поэтому патогенность микроба может приобретаться или утрачиваться. Патогенность, приписываемая определённому возбудителю, может быть интегрированным результатом действия нескольких сочленов паразитоценоза хозяина или микроорганизмов биоплёнки.

Поэтому, выделение одного возбудителя в качестве ведущего этиологического фактора далеко не всегда возможно. В подавляющем же большинстве случаев речь должна идти о патогенном биоценозе или микробной биоплёнке.

Микробиоценоз различных органов и полостей человека является весьма чувствительной индикаторной системой. Эта система способна реагировать качественными и количественными изменениями на любые физиологические и патологические сдвиги в состоянии макроорганизма и препятствовать инвазии патогенных микроорганизмов.

Оценка качественно-количественного состава резидентской микрофлоры и идентификация индикаторных микроорганизмов позволяют оценить стадию адаптации, а также поставить донозологический диагноз статуса организма, отражающего функциональное состояние барьерно-защитных функций кожных покровов, локальной гуморальной системы ЖКТ (слюна) и выделительной подсистем (моча). При развитии адаптации изменяется количество индикаторных микроорганизмов и их ассоциаций (высев представителей 2-3 родов 1 семейства одновременно). Система оценки организма по микроэкологическим показателям может применяться в качестве индикатора неблагоприятного воздействия химического загрязнения окружающей среды.

В различных биологических средах существует «критическое микробное число»

· Пограничные состояния организма: в слюна – до 50 колоний, микробных ассоциаций – до 10 колоний; на кожных покровах – соответственно до 30 и до 5; в моче – соответственно до 50 и до 10),

· Срыв адаптации: слюна – соответственно свыше 50 и 10 и т.д.,

Патологические нарушения в организме: в слюне выше соответственно 100 и 60, на кожных покровах – свыше 80 и 40, в моче – свыше 200 и 70.

В последние десятилетия XX века произошла радикальная смена микроокружения в человеческом сообществе. Под влиянием загрязнения окружающей среды и антибактериальных средств устойчивый бактериальный микробиоценоз человека оказался разрушенным. Утратились биологически целесообразные симбиозы с бактериями. Эндоэкологическое равновесие нарушено в пользу вирусного микроокружения.

Вследствие этого, медленные вирусные инфекции, включая СПИД можно рассматривать как симптом глубоких генетических нарушений внутренней среды организма человека, вызванных сменой микробиоценоза.

Изменилось биологическое состояние организма человека. Произошёл переход от бактерионосительства и симбиоза с бактериальной внутренней средой, функционирующей на принципах мутуализма - высшей формы взаимовыгодных симбионтных отношении, к новому состоянию. Это состояние создает благоприятные условия для длительной персистенции вирусов в организме человека.

Дисбактериоз - изменение состава и количественных соотношений микрофлоры, в норме заселяющей полые органы, сообщающиеся с окружающей средой (верхние дыхательные пути, кишечник), и кожу человека.

Формирование микрофлоры человека.

Как известно, у новорожденного желудочно-кишечный тракт стерилен. В течение нескольких часов после рождения начинается его заселение штаммами бифидобактерий. стрептококков, кишечной палочки и др. Через сутки в кишечнике уже можно обнаружить анаэробные лактобациллы и энтерококки, а примерно с 10-го дня усиленно размножаются бактероиды, Примерно через месяц устанавливается стабильный и в то же время индивидуальный микробиоценоз.

Заселение организма человека микрофлорой начинается в процессе прохождения плода через генитальный тракт матери во время родов. Поэтому главным источником первоначальных микроорганизмов, на основе которых формируются биоценозы каждого отдельного индивидуума, являются представители влагалищного биоценоза матери.

Основной микроорганизм, определяющий биоциноз кишечника, - бактерии бифидум. Для заселения бифидобактерий необходима β-лактаза женского молока (в коровьем молоке содержится α-лактаза).

Формирование микрофлоры новорожденного ребенка определяется:

1. Состоянием микрофлоры кишечника и влагалища матери;

2. Состоянием микрофлоры родильного помещения;

3. Состоянием микрофлоры кожи и грудных сосков;

4. Видом вскармливания (искуственное вскармливание способствует развитию дисбиоза);

5. Приемом лекарственных препаратов и, прежде всего, антибиотиков;

6. Вводимыми препаратами чистых культур микроорганизмов.

Формирование качественного и количественного состава микрофлоры:

· регулируется механизмом межмикробных взаимодействий внутри каждой микроэкосистемы,

· контролируется физиологическими факторами организма хозяина в динамике его жизни.

Активность микроорганизмов зависит от факторов внутренней среды организма:

· биохимических (уровень холестерина, перекисей, супероксидных радикалов, гормонов и пр.)

· биофизических (рН, температура, осмотическое давление и т.д.) показатели.

Существует сложная пространственно-временная картина изменения микробиоценозов в организме человека. Патогенные микроорганизмы могут появляться, исчезать и вновь появляться в различных частях тела. Это обусловлено как собственной активностью микробов, так и изменениями местного иммунитета, капиллярного кровотока, лимфодинамики, локальными выбросами гормонов др.

В ортодоксальной медицине отсутствуют методы и средства контроля и прогнозирования подобной пространственно-временной картины. Например, у пациента при лабораторной диагностике материалов урогенетального тракта не выявляются актерии Ureaoplasma urealyticum. При этом они вызывают активный воспалительный процесс в суставах и при более детальном обследовании выявляются в синовиальной жидкости.

Микробиоценоз кожных покровов.

Кожа считается самым крупным органом тела человека. Она представляет своеобразную систему, тесно связанную с внутренней средой организма и его внешним окружением.

Кожные покровы обильно заселены микроорганизмами. Микробная обсемененность в зависимости от участка кожи варьирует от нескольких единиц до сотен тысяч клеток на один квадратный сантиметр. Индигенная флора концентрируется в более глубоких слоях, в области устьев сально-волосяных фолликулов. Поверхностная микрофлора кожи обычно имеет случайный характер.

Кожный микробиоценоз изучен мало. Имеются данные, что наиболее частыми представителями кожной микрофлоры являются стафилококки (S. epidermidis и S. saprofiticus) и грибы рода Candida.

Нормальная микрофлора кожи играет важную роль в поддержании гомеостаза организма. Микрофлора кожи теснейшим образом связана с состоянием макроорганизма, с его иммунным статусом. Неблагоприятные воздействия на организм, обуславливающие подавление иммунитета, сопровождаются характерными изменениями микроэкологии кожи с развитием дисбактериоза.

Характеристика микробиоценоза кожи является весьма чувствительным индикатором иммунореактивного состояния организма человека. Под действием неблагоприятных факторов происходит структурная перестройка микробиоценоза кожи, сопровождающаяся сменой абсолютных доминант и увеличением видового разнообразия. Указанные изменения находятся в прямой зависимости от длительности неблагоприятного воздействия.

При воздействии вредных факторов окружающей среды происходит уменьшение количества нормальных симбионтов и рост условно-патогенных микроорганизмов. При снижении резистентности организма человека условно-патогенные микроорганизмы способны проявлять свою патогенность.