Лекция №7. Микрофлора человеческого тела и ее роль в нормальных процессах и патологии. Дисбактериоз

С момента первых исследований бактерий кишечника, описанных более 300 лет назад в работах Антони ван Левенгука, а впоследствии Л. Пастера, Р. Коха, И.И. Мечникова, представления о роли микроорганизмов, составляющих внутреннюю среду организма человека, за по­следние годы во многом изменились. Прежде всего, прогресс в понима­нии микробного сообщества человека стал возможным благодаря иссле­дованиям в области состава генома.

Получены высокодостоверные доказательства, что биологическая среда человека изменчива и представлена различными типами микроорганизмов, заселяющих практически все экологиче­ские ниши организма. Микробиом, сформировавшийся в процессе эво­люции, имеет огромное значение как для контроля оптимального уровня метаболических процессов в организме, так и для создания высокой колонизационной резистентности к условно-патогенным микроорганизмам. Микробные элементы человека становятся барьером на пути экзогенной инфекции — участвуют в обеспечении реакций обезвреживания токсинов, ограничивают патогенную активность бактерий и их колониза­цию в различных органах и системах.

Понятие «микробиом» было впервые внедрено в 2001 г. для обозначения коллективных геномов микробных популяций человека.

Микробиота - это термин, который используется для характеристи­ки микробиоценоза отдельных органов и систем (кишечник, кожа, пла­цента, грудное молоко и т.д.), генетического материала и взаимоотноше­ний внутри экологической ниши в определенный период времени на определенной географической территории.

Широкое распространение генные исследования микроорганизмов получили только в первом 10-летии XXI века. Изучение микробиоты различных сообществ имеет фундаментальное значение. В тоже время, медицинские и клинические аспекты изучения микробиоты затраги­вают, прежде всего, уточнение взаимосвязи вариативности микроорга­низмов с риском развития заболеваний — сердечно-сосудистых, аллерги­ческих, онкологических и т.д. Предметом наибольшего числа работ явля­ется микробиота кишечника человека как наиболее многочисленная и разнообразная по сравнению с другими локусами организма.

Было установлено, что связанная с человеком микробиота состоит из не менее чем 40 000 бактериальных штаммов в 1800 родах, которые содержат до 10 млн отличающихся от человека генов. Современное описание микро­биоты как генетического сообщества микроорганизмов человека принадле­жит нобелевскому лауреату Joshua Lederberg (1925—2008) и рассматривается как единый организм с индивидуальными генетически признаками.

Сейчас идентифицировано более 5000 видов микроорганизмов, из них 90% не культивируемы в лабораторных условиях. С этих позиций человек вместе с живущими в его кишечнике генетически совместимыми микроорганизмами представляет единый «суперорганизм» с организованной работой ферментов, кодируемых не только геномом соб­ственно человека, но и геномами всех симбиотических микроорганизмов. Суммарная масса бактерий, ассоциированных с желудочно-кишечным трактом (ЖКТ) здорового человека, достигает 2,5—3 кг и сравнима с массой головного мозга у взрослого человека (около 1,5 кг). При этом ки­шечник является первым органом иммунной системы организма, он содер­жит 80% всех иммуноглобулинов и 10⁶ лимфоцитов в 1 г лимфоидной ткани. В этой экосистеме существуют разнообразные механизмы и типы взаимоотношений как между бактериями, так и между бактериями и клетками хозяина (комменсализм, мутуализм, паразитизм).

В состав микробиоты кишечника входит более 3 млн генов. Треть микробиоты кишечника человека является общей для большинства людей, в то время как 2/3 индивидуальны, создавая своеобразное «удостоверение личности». Разнообразие микробиоты кишечника определяет гене­тическую вариацию среди индивидуумов, повышая толерантность к нега­тивным факторам окружающей среды. Считают, что недостаточная вариативность микробиоты кишечника у матери неблагоприятно сказы­вается на риске заболеваний у новорожденных детей.

В то же время появились данные о том, что вариации генома макро­организма могут влиять на видовой состав кластеров бактерий. Таким образом, наблюдается взаимное влияние ге­нетического материала макроорганизма на микробиоту, и наоборот.

Состав микрофлоры и размножение ее представителей контролируются прежде всего макроорганизмом с помощью следующих факторов и механизмов:

1. механических факторов (десквамация эпителия кожи и слизистых оболочек, удаление микробов секретами, перистальтикой кишечника, гидродинамической силой мочи в мочевом пузыре и т.д.);

2. химических факторов — соляной кислоты желудочного сока, ки­шечного сока, желчных кислот в тонкой кишке, щелочного секрета сли­зистой оболочки тонкой кишки;

3. бактерицидных секретов слизистых оболочек и кожи;

4. иммунных механизмов — подавлением адгезии бактерий на слизи­стых оболочках секреторными антителами класса IgA.

Ребенок развивается в организме матери в норме в стерильных условиях. Формирование новой экологической системы “организм человека + населяющая его микрофлора” начинается в момент рождения, причем основой ее является микрофлора матери и окружающей ребенка внешней среды (прежде всего воздуха). В течение короткого времени кожные покровы и слизистые оболочки, сообщающиеся с внешней средой, заселяются разнообразными микроорганизмами.

Формируется очень динамичная система, так как взаимоотношения в ней — симбиоз микроорганизмов с макроорганизмом — могут носить характер мутуализма, комменсализма или паразитизма.

Под мутуализмом понимаются такие взаимоотношения, которые имсют взаимовыгодный характер, т. е. микроорганизмы питаются за счет своего хозяина, но не только не причиняют ему никакого вреда, а, напротив, приносят пользу, например синтезируют для него витамины.

Комменсализм — форма сосуществования, при которой микроорганизмы питаются за счет своеrо хозяина, не нанося ему особого ущерба. Но при известных условиях комменсалы, которыми обычно являются условно-патогенные бактерии, могут стать виновниками различных, чаще всеrо гнойно-воспалительных заболеваний (стафилококки, стрептококки, грамотрицательные бактерии).

Паразитизм — существование микроорганизмов за счет хозяина, сопровождающееся нанесением ему серьезноrо ущерба в виде того или иного заболевания.

В формировании микрофлоры детей первого года (главным образом - бифидобактерии и лактобактерии) существенную роль имеет естественное (грудное) вскармливание.

Нормальная (т.е. в условиях здорового организма) микрофлора в количественном и качественном отношении представлена на различных участках тела (экотопах) неодинаково. Причины - неодинаковые условия обитания.

Аутохтонная (т.е. присущая данной области) микрофлора может быть разделена на резидентную ( постоянную) и транзиторную (непостоянную). На слизистых оболочках, особенно желудочно- кишечного тракта, представители нормальной микрофлоры обитают в виде двух форм - часть из них располагается в просвете (просветная), другая заключена в мукозный пристеночный матрикс, образующий биопленку (пристеночная микрофлора). С ней связана колонизационная резистентность кишечника - естественный барьер защиты кишечника (и организма в целом) от инфекционных агентов.

Факторы, влияющие на состояние нормальной микрофлоры:

1) эндогенные:

а) секреторная функция организма;

б) гормональный фон;

в) кислотно-основное состояние;

2) экзогенные: условия жизни (климатические, бытовые, экологические).