Роль микробиоты кишечника в поддержании здоровья
Микрофлора представляет собой метаболически активную и сложную экосистему, состоящую из сотен тысяч микроорганизмов — бактерий, вирусов и некоторых эукариот. Подобно невидимому чулку, биоплёнка покрывает все слизистые нашего организма и кожу. Микробиота объединяет более чем 10 14 (сто биллионов) клеток микроорганизмов, что в 10 раз превышает число клеток самого организма. Микробиота находится в содружественных отношениях с организмом человека: организм хозяина предоставляет среду обитания и питательные вещества, микроорганизмы защищают организм от патогенных возбудителей, способствуют поддержанию нормальных иммунологических, метаболических и моторных функций. Выделяют несколько важных биотопов, которые отличаются плотностью распределения микроорганизмов и составом: кожные покровы, слизистые оболочки ЖКТ, дыхательных путей, урогенитального тракта и проч. Самой многочисленной считается микробиота кишечника, на её долю приходится 60% микроорганизмов, колонизирующих организм человека.
Микрофлора кишечника состоит из группы микроорганизмов, представленных более чем 1000 видами, 99% из которых приходится на 30–40 главных видов. В научных кругах кишечную микрофлору называют также дополнительным органом.
Состояние микробиоты кишечника определяет качество и продолжительность жизни. У каждого человека есть свой индивидуальный характер распределения и состава микробиоты. Частично он определяется генотипом хозяина и первоначальной колонизацией, которая происходит сразу после рождения. Различные факторы, такие как тип родов, кормление грудью, образ жизни, диетарные предпочтения, гигиенические условия и условия окружающей среды, использование антибиотиков и вакцинация, могут определять окончательные изменения в структуре микробиоты.
При изменении состава или функции микробиоты развивается дисбиоз. Дисбиотические состояния изменяют моторику кишечника и его проницаемость, а также искажают иммунный ответ, тем самым создавая предпосылки для развития провоспалительного состояния. Такие изменения, особенно в отношении иммунных и метаболических функций хозяина, могут вызывать или способствовать возникновению ряда заболеваний, например, сахарного диабета, ожирения, неврологических и аутоиммунных заболеваний. Недавние исследования показали, что микробиота участвует в этиопатогенезе многих гастроэнтерологических заболеваний, таких как синдром раздраженного кишечника, воспалительные заболевания кишечника, целиакия, неалкогольный стеатогепатит и новообразования желудочно-кишечного тракта.
Кишечная микрофлора и иммунитет
Кишечная микробиота имеет решающее значение для развития лимфоидных тканей, а также для поддержания и регуляции кишечного иммунитета.
В кишечнике происходит сенсибилизация иммуноцитов, которые затем заселяют другие слизистые оболочки и циркулируют между различными органами. Этот механизм обеспечивает формирование клонов лимфоцитов и образование специфических антител в участках слизистой оболочки, отдалённых от очага первичной сенсибилизации.
Иммунокомпетентные ткани пищеварительного тракта объединены в лимфоидную ткань. Лимфоидная ткань представлена лимфоцитами, расположенными между эпителиальными клетками кишечника, лимфоцитами собственного слоя, пейеровыми бляшками (скопления лимфоидной ткани в тонкой кишке) и лимфоидными фолликулами.
Попавшие в просвет кишечника или на слизистые оболочки антигены распознаются иммуноглобулинами памяти (IgG), после чего информация передаётся в иммунокомпетентные клетки слизистой оболочки, где из сенсибилизированных лимфоцитов клонируются плазматические клетки, ответственные за синтез IgА и IgМ. В результате защитной деятельности этих иммуноглобулинов включаются механизмы иммунореактивности или иммунотолерантности. Благодаря индукции иммунологической толерантности в кишечнике не возникают нежелательные воспалительные реакции против кишечной микробиоты и пищевых белков.
Кишечная микробиота и обмен веществ
Кишечная микробиота вносит непосредственный вклад в метаболизм питательных веществ и витаминов, необходимых для жизнедеятельности организма хозяина, при этом извлекая энергию из пищи. Эта энергия образуется путём реакции сбраживания не усваиваемых углеводов (клетчатки), в результате реакции образуются короткоцепочечные жирные кислоты, водород и углекислый газ.
Короткоцепочные жирные кислоты обеспечивают работу колоноцитов.
Короткоцепочные жирные кислоты считаются тонкими регуляторами иммунитета, энергетического обмена и метаболизма жировой ткани. Например, короткоцепочные жирные кислоты участвуют во взаимодействии бактерий и иммунитета, подавляя сигналы, которые могут привести к развитию аутоиммунных реакций. Пропионовая и масляная жирная кислота положительно влияют на метаболизм глюкозы. Наконец, короткоцепочные жирные кислоты обеспечивают подкисление просвета толстой кишки, предотвращая рост бактериальных патогенов.
Кишечная микробиота принимает непосредственное участие в метаболизме желчных кислот, источником которых является холестерин. В печени из холестерина синтезируются первичные желчные кислоты — холевая и хенодезоксихолевая, которые поступают в кишечник. Бактероиды и лактобациллы далее превращают первичные желчные кислоты во вторичные желчные кислоты — дезоксихолевую и литохолевую. Изменение нормального баланса кишечных бактерий приводит к неадекватному синтезу желчных кислот.
Микробиота и нервная система
Ещё более удивительные данные о взаимосвязи кишечной микробиоты и нервной системы. Микробиота кишечника тесно общается с центральной нервной системой. Микробиота кишечника производит такие нейроактивные молекулы, как ацетилхолин и серотонин, дофамин, которые являются главными медиаторами сигналов в ЦНС, а также регулируют работу мозга через активацию иммунных сигнальных путей. Дополнительно, блуждающий нерв активно участвует в двунаправленных взаимодействиях между кишечной микробиотой и мозгом для поддержания гомеостаза как в головном мозге, так и в кишечнике.
Недавние исследования показали, что микробиом влияет на свойства и функцию микроглии. Микроглия защищает мозг от различных патологических состояний через активацию иммунного ответа, фагоцитоза и продукцию цитокинов. Кроме того, микроглия ответственна за формирование нейронных цепей, которые участвуют в развитии мозга. Различные дисбиотические состояния, в том числе вызванные приёмом антибиотиков приводят к угнетению созревания клеток микроглии. Незрелая микроглия приводит к нарушению иммунной активации.
Астроциты — самая многочисленная клеточная популяция в ЦНС, и они почти в пять раз превосходят численность нейронов. Подобно микроглии, астроциты выполняют несколько важных функций по поддержанию целостности ЦНС, включая контроль кровообращения в головном мозге, поддержание стабильности гематоэнцефалического барьера. Астроциты регулируют баланса ионов и оказывают влияние на передачу сигналов между нейронами. Чрезмерная активация астроцитов является пусковым механизмом в развитии дисфункции ЦНС и неврологических расстройств. Чрезмерная активация происходит под действием метаболитов микрофлоры.
Целостность гематоэнцефалического барьера регулируется также метаболитами микробиоты, которые опосредуют передачу большего количества микробных сигналов между осью кишечник-мозг.
Дисбиоз микробных видов в кишечнике может вызывать атипичные иммунные сигналы, дисбаланс в гомеостазе организме-хозяина и привести к прогрессированию заболеваний ЦНС. Например, рассматривается роль микробиоты в патогенезе рассеянного склероза-заболевания, характеризующимся демиелинизацией аксонов нервных клеток. При болезни Паркинсона, которая проявляется моторными симптомами, включая тремор, мышечную ригидность, медлительность движений и аномалию походки наблюдается накопление α-синуклеина в нейронах. Избыточное отложение α-синуклеина в нервной системе инициируется кишечной микрофлорой до того, как возникают симптомы поражения ЦНС, что связано с некоторыми специфическими пищеварительными симптомами (запоры и нарушение двигательной функции толстой кишки). Бактериальный состав кишечника влияет на болезнь Паркинсона: тяжесть симптомов, в том числе постуральная нестабильность и нарушение походки, связана с изменениями численности некоторых видов Enterobacteriaceae, уменьшение количества Lachnospiraceae приводит к более серьёзному ухудшению моторных и немоторных симптомов у пациентов с болезнью Паркинсона. Болезнь Альцгеймера — ещё одно нейродегенеративное заболевание, которое приводит к серьёзным нарушениям функции ЦНС — обучению, памяти и поведенческим реакциям. Болезнь Альцгеймера характеризуется отложением пептида амилоид-β (Aβ) снаружи и вокруг нейронов, вместе с накоплением белка тау внутри корковых нейронов. Перегрузка амилоидом и агрегация тау нарушают синаптическую передачу. Изменение состава и разнообразия микробиоты вносит определённый вклад в патогенез болезни Альцгеймера. Активированная микроглия способствует развитию заболевания, увеличивая отложение амилоида.
Ожирение и состав микробиоты
При ожирении и сахарном диабете наблюдаются изменения в составе микробиоты кишечника, в частности, снижение популяционного уровня сахаролитических бактероидов, влияющих на интенсивность метаболических процессов, а также увеличение доли бактерий класса Firmicutes (Esherichia coli, Clostridium coccoides, Clostridium leptum). Снижение содержания сахаролитических бактерий уменьшает выработку коротко-цепочных жирных кислот, обеспечивающих трофику и деление эпителия кишечника, его созревание, оказывающих антимикробное действие и регуляторное действие в отношении ионов и липидов.
Дополнительно при ожирении отмечается хроническое системное воспаление, сопровождающееся секрецией провоспалительных цитокинов (интерлейкины — ИЛ, С-реактивный белок, α-фактор некроза опухоли — α-ФНО и др.) в висцеральной жировой ткани. Нарушения в составе кишечной микрофлоры приводят к усилению эффекта системного воспаления за счёт увеличения концентрации бактериальных липополисахаридов, стимулирующих выработку провоспалительных компонентов.
Диагностика состояния кишечной микробиоты
Существует два метода определения микробиоты — стандартный анализ на дисбактериоз и оценка состава микробиоты методом масс-спектрометрии по крови (ГХ-МС). В основе методики масс-спектрометрии лежит определение присутствия микроорганизмов по их клеточным компонентам (высшие жирные кислоты, альдегиды, спирты и стерины). Методика разработана профессором Осиповым Г.А. Метод ГХ-МС позволяет одновременно измерять более сотни микробных маркёров непосредственно в образце, позволяющих сделать заключение о некультивируемых и труднокультивируемых патологических возбудителях. Метод универсален также в отношении грибов и вирусов.
Микрофлора кишечника и ее влияние на здоровье человека
МИКРОБЫ ДЛЯ ЗДОРОВЬЯ

Кишечная микрофлора как «дополнительный орган»
Примечание редактора: Приведенный ниже материал является обзорным, и на наш взгляд, отражает весьма интересные факты о взаимодействии кишечного микробиома с организмом хозяина. Поднятые темы уже отражались в новостной ленте и в рубриках нашего сайта, однако здесь материал собран в одной статье, что позволяет сразу получить общее представление о проблеме зависимости здоровья человека от состояния кишечной микрофлоры. Как известно, при дисбактериозах коррекция кишечной микробиоты производится различными путями – с помощью лекарств, питания и пробиотиков.
Группу пробиотиков, как правило, составляют лакто-, бифидо- и пропионовокислые бактерии. И это не случайно, т.к. они являются наиболее изученными безопасными пробиотиками и относятся к резидентной (облигатной) микрофлоре, которой отведена ведущая роль в поддержании симбиотических отношений между макроорганизмом и его микробиотой, а также в регуляции межмикробных отношений. Облигатная микрофлора является ключевой составляющей микробиоценоза. Она выполняет регуляторную функцию, противодействует заселению биотопа случайными микроорганизмами и избыточному росту популяций условно-патогенных видов нормобиоты, формирует взаимоотношения с макроорганизмом, активно участвует в процессах ферментации, синтеза, детоксикации и иммуностимуляции, то есть выполняет основные нормофизиологические функции.
Важность описанных свойств указанных пробиотических микроорганизмов становится понятна при рассмотрении всего многообразия представителей микробного сообщества ЖКТ. При этом, любое количественное изменение облигатной микрофлоры может привести к негативному перекосу в балансе других микроорганизмов, многие из которых являясь до этого «хорошими» или «нейтральными», могут стать патогенными, т.е. способными порождать различные патологии.
МИКРОБЫ ДЛЯ ЗДОРОВЬЯ
Кишечная микрофлора как «дополнительный орган»
Микрофлора против ожирения

Саму жёлчь микрофлора также перерабатывает, и в результате получается соединение под названием «дезоксихолиевая кислота». В 2012 году в «Nature» вышла статья, в которой говорилось, что при ожирении уровень этой кислоты становится особенно высок и, что важно, из-за неё возрастает вероятность рака печени (эксперименты ставили на мышах). Известно, что избыточный вес связан с онкологическими заболеваниями, и по крайней мере в некоторых случаях связующим звеном тут выступают кишечные бактерии.
Микрофлора и иммунитет


Предрасположенность к аллергии, астме, диабету первого типа (при котором иммунитет атакует клетки поджелудочной железы) может возникать из-за того, что иммунная система в своё время общалась со слишком скудным набором кишечных бактерий. С другой стороны, такие серьёзные желудочно-кишечные заболевания воспалительной природы, как болезнь Крона и неспецифический язвенный колит, возникают на фоне разбалансированной микрофлоры, когда её разнообразие уменьшается и преимущество получают какие-то отдельные штаммы.
Очевидно, кишечные бактерии активно общаются с иммунными клетками с помощью каких-то сигнальных веществ. Причём было замечено, что одни бактерии, например Bacteroides fragilis и некоторые клостридии, помогают затушить воспаление, другие же, наоборот, активируют в иммунных клетках воспалительные молекулы. Иными словами, чтобы воспалительная реакция была не слишком сильной и не слишком слабой, в кишечнике должен быть правильный баланс между разными микробами.
Короткие жирные кислоты, о которых мы упоминали в связи с метаболизмом глюкозы, играют роль и во взаимодействии бактерий и иммунитета. Они подавляют иммунные сигналы, которые могут привести к аутоиммунной реакции. В частности, известно, что высокий уровень коротких жирных кислот снижает вероятность астмы. Что до пищевой аллергии, то тут можно вспомнить эксперименты сотрудников Чикагского университета, которые давали мышам с аллергией на арахис раствор с клостридиями, и аллергия у животных слабела. Дальнейшие исследования показали, что клостридии побуждают иммунитет синтезировать противовоспалительный белок, который подавляет аллергическую реакцию.
Микрофлора и мозг
Впервые о том, что микрофлора влияет на поведение, активно заговорили в первой половине 2000-х, после экспериментов с мышами, лишёнными кишечных бактерий. Оказалось, что такие мыши острее реагируют на стресс. Это заметно по активности гипоталамуса и гипофиза в мозге и по активности надпочечников (так называемая гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковая ось — важная нейроэндокринная система, которая контролирует огромное количество физиологических процессов, в том числе и стрессовые реакции). В 2011 году в журнале «PNAS» вышла статья, авторы которой утверждали, что присутствие или отсутствие бактерий в пищеварительной системе сказывалось на активности 40 генов в нервных клетках. Дальнейшие исследования показали, что кишечные бактерии синтезируют целый ряд нейроактивных молекул, включая такие нейромедиаторы, как ацетилхолин и серотонин, и что микробы могут влиять на мозг в том числе и через иммунные сигнальные белки.
Например, в экспериментах исследователей из Калифорнийского технологического института бактерия Bacteroides fragilis избавила мышей от отдельных симптомов аутизма. Некоторые изменения в микрофлоре сопутствуют депрессии и повышенной тревожности, и это можно исправить с помощью тех или иных микробов. Большая часть таких исследований выполняется на животных, однако в последнее время в них всё чаще фигурируют люди. Например, в недавней статье в «EBioMedicine» говорится, что пробиотики ослабляют послеродовую депрессию, а в более старой работе в журнале «Gastroenterology» сотрудники Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе даже описали, как пробиотики меняют активность человеческого мозга: большая часть изменений касалась зон, связанных с эмоциями. Хотя исследования на людях пока что не столь многочисленны, чтобы делать какие-то надёжные выводы, тем не менее накапливается всё больше данных, что микрофлора влияет на эмоциональную сферу и на способность противостоять стрессам. Вероятно, антистрессовое влияние бактерий связано с тем, что они подавляют воспалительную реакцию (о том, как связаны стресс и воспаление, можно прочесть в статье «Говорят, все болезни от нервов» в «Науке и жизни» № 12, 2016 г.).
Еда для бактерий
Конечно, порой случается так, что вред от микрофлоры перевешивает пользу. О том, что кишечные бактерии бывают связаны с избыточным весом, мы уже говорили. Заодно можно вспомнить статью в «Cell» в позапрошлом году, в которой сообщалось, что кишечные бактерии могут ускорить болезнь Паркинсона, и прошлогоднюю статью в «Science» про бактерий, которые помогают выживать раковой опухоли, расщепляя лекарства против неё. Чтобы такого не происходило, нужно знать, как поддерживать свою микрофлору в здоровом состоянии.
В то же время многие исследования посвящены тому, чего есть не надо. Одна из самых масштабных статей на эту тему опубликована в «Science» в 2016 году. В ней сотрудники Лёвенского католического университета описывают 126 факторов, влияющих на микрофлору. Среди факторов, которые влияют негативно, предсказуемо оказались еда с быстроусваиваемыми углеводами, а также чипсы, попкорн и прочие «печеньки» вкупе со сладкими напитками; кроме того, разнообразные лекарства: антибиотики, осмотические слабительные, бензодиазепины, антидепрессанты, антигистаминные и гормональные препараты. Конечно, надо помнить, что состав микрофлоры у людей может довольно сильно отличаться, потому что все мы по-разному питаемся и живём с разными привычками; однако, например, антибиотики или недостаток овощей в питании влияют на микрофлору независимо от индивидуальных различий.
Говоря об улучшении микрофлоры, нельзя не вспомнить про пребиотики (пищевые добавки, которые стимулируют размножение полезных кишечных бактерий) и пробиотики (препараты, которые содержат эти самые бактерии). Действительно, и те и другие часто рекомендуется пить после курса антибиотиков, чтобы восстановить микрофлору, те и другие регулярно используют в исследованиях, как на животных, так и на людях. Однако, в любом случае, чтобы добиться долгого и надёжного эффекта в отношении микрофлоры, стоит не забывать о правильном питании и вообще здоровом образе жизни, без вредных привычек, а также регулярно заниматься спортом. Кстати, физические упражнения сами по себе помогают создать здоровую микрофлору. Здесь напоследок мы вспомним статью в журнале «Gut Microbes», вышедшую в конце прошлого года. В ней описан эксперимент, в котором несколько десятков людей, страдающих ожирением, заставляли трижды в неделю по 30-60 минут активно заниматься физическими упражнениями. При этом питались они так же, как и раньше, тем не менее через полтора месяца их микрофлора стала более здоровой. А то, что изменения в лучшую сторону исчезли, как только участники эксперимента вернулись к сидячему образу жизни, с очевидностью доказывает: физическая активность может сильно помочь тому, кто хочет сохранить хорошие отношения со своими кишечными бактериями.
Источник: Наука и жизнь №9, 2018.
Как нарушение микрофлоры кишечника влияет на здоровье?
Содержание

Долгое время человечество относилось к бактериям только как возбудителям опасных заболеваний, но со временем пришло понимание того, что бактерии, постоянно проживающие в человеческом организме, не только не приносят вреда, но и могут быть полезны человеку. Изучение микрофлоры и ее связей с различными заболеваниями все еще продолжается и является одной из самых популярных тем научных исследований в настоящее время.
Зачем нам нужна микрофлора кишечника?
Самое большое и наиболее полно изученное сообщество микроорганизмов находится в желудочно-кишечном тракте (60-80%), и в частности в кишечнике с преобладанием в толстой кишке. Масса микрофлоры, обитающей в кишке здорового человека, составляет около 3 кг! Взаимовыгодная связь организма человека и микрофлоры кишечника сформировалась в течение нескольких тысяч лет под воздействием изменений среды обитания и пищевого рациона. Именно состояние микробиоты кишечника наиболее заметно влияет на качество и продолжительность жизни человека.
Микроорганизмы, проживающие в кишечнике здорового человека, образуют нормальную микрофлору и находятся в состоянии равновесия как с организмом хозяина, так и друг относительно друга. Это и обеспечивает наилучшее выполнение микробиотой всех своих функций.
Какие функции выполняет микрофлора кишечника?
В течение жизни человека в кишечной микрофлоре под действием различных факторов могут происходить сдвиги, которые в некоторых случаях приводят к развитию функциональных нарушений и хронических заболеваний. Научными исследованиями подтверждена связь состояния микрофлоры кишечника и развития таких хронических заболеваний, как атеросклероз, сердечно-сосудистые заболевания, ожирение, сахарный диабет, воспалительные заболевания кишечника, болезни печени, злокачественные новообразования. Ученые также обнаружили, что микрофлора кишечника способна влиять на функции мозга и поведение человека.
Как сохранить разнообразие кишечной микрофлоры?

Советы, которые помогут сохранить микрофлору кишечника:
Рацион питания и в особенности наличие или отсутствие в нем достаточного количества неперевариваемой растительной клетчатки оказывает значительное влияние на состав кишечной микрофлоры. Для выбора подходящего рациона можно использовать правило трех «П»: включение в повседневный рацион продуктов, содержащих в натуральном виде полифенолы* и пребиотики* из растительной пищи и пробиотики* из молочных и растительных продуктов естественной ферментации. Такому рациону соответствует Средиземноморская диета.
*Пребиотики – это пищевые компоненты, которые могут перевариваться только c помощью ферментов, выделяемых бактериями микрофлоры кишечника, и служат для их питания и роста. Пребиотики содержатся в пище в натуральном виде и могут быть выделены и оформлены в виде пищевых добавок, есть также искусственно синтезированные пребиотики.
*Пробиотики – живые микроорганизмы, входящие в состав нормальной микрофлоры кишечника, улучшают состояние желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) при правильном применении и могут встречаться как в естественном виде в продуктах питания, так и в виде БАД.
Список продуктов, богатых пробиотиками:
Виды пребиотиков и продукты, в которых они содержатся:
Современные представления о дисбиозе (дисбактериозе) кишечника

Причины дисбактериоза (дисбиоза) толстой кишки:
На начальной стадии дисбактериоз толстой кишки не имеет заметных симптомов и отражается только в лабораторном исследовании образцов кала. На более продвинутой стадии появляются заметные проявления.
Симптомы и проявления дисбактериоза толстой кишки:
Как восстановить микрофлору кишечника?
У здоровых людей при отсутствии хронических заболеваний микрофлора восстанавливается самостоятельно и не требует никаких дополнительных мер.
Необходимость в ее коррекции может возникнуть после перенесенных острых заболеваний ЖКТ и приема лекарств, влияющих на состав микрофлоры при метеоризме, запорах, диарее, болях в животе и пищевой аллергии.
Коррекция состава микрофлоры в толстой кишке требует предварительной диагностики и комплексного подхода в лечении. Восстановление состава кишечной микрофлоры включает несколько этапов:
*Синбиотики – это натуральные продукты или комплексные пищевые добавки с сочетанием пребиотиков и пробиотиков.
На сегодняшний день единственным научно доказанным средством, способным доставить микроорганизмы в кишечник для восстановления кишечной микрофлоры является фекальная трансплантация.
Пре и пробиотики в настоящее время применяются как средство, способствующее самовосстановлению микрофлоры толстой кишки. Их эффект заключается не в добавлении полезных бактерий в состав микрофлоры, а в подавлении патогенных микроорганизмов, снижении уровня воспаления в кишечнике и запуске возобновления собственной микрофлоры кишечника. Существуют научные исследования, которые подтверждают улучшение самочувствия при приеме таких препаратов.
В случае появления симптомов, подобных симптомам дисбактериоза, для обследования и назначения лечения рекомендуем обращаться за консультацией к гастроэнтерологу. Пройти необходимые обследования и получить консультации специалистов можно в Гастроэнтерологическом центре «Эксперт». Также у нас действует комплексная программа «Check-up Обследование кишечника» по специальной цене, которая включает все необходимые обследования и консультацию гастроэнтеролога.




