УДК 612.017.1:616-092.9

Д. мед. н., проф. Кащенко С.А., ас. Морозова Е.Н., ас. Петизина О.Н., асп. Морозов В.Н., уч. метод. Ткачева Л.И.

ГЗ «Луганский государственный медицинский университет», Украина

ЗНАЧЕНИЕ АУТОФЛОРЫ ЖЕЛУДОЧНО-КИШЕЧНОГО ТРАКТА ДЛЯ ЧЕЛОВЕКА И МЕДИЦИНЫ

Обощены сведения о значении аутофлоры желудочно-кишечного тракта для человека и медицины. Данные литературы свидетельствуют об эффективном использовании в качестве адьювантов микроорганизмов кишечника или их продуктов для создания эффективных пероральных вакцин.

Ключевые слова: микрофлора, пейеровы бляшки, тонкая кишка.

Желудочно-кишечный тракт макроорганизма – это открытая биологическая система, которая находится в постоянном контакте с чужеродными агентами. Поэтому длительное время считалось, что организм следует оградить от контактов с бактериями и вирусами, чтобы сократить число патологических состояний, связанных с негативным действием этих микроорганизмов [3,4,8].

Обсуждение. Анализ результатов большого количества исследований проведенных в последние десятилетие, позволяет считать, что желудочно-кишечный тракт – это часть иммунной системы человека. В реализации иммунных механизмов на уровне интестинального тракта принимают участие три ключевых и одновременно взаимосвязанных компонента: I – нормальная микрофлора, II – лимфоидная ткань, ассоциированная со слизистой оболочкой кишечника, III – цитокины как факторы межклеточного взаимодействия, продукты секреции иммунокомпетентных и фагоцитарних клеток [8,10]. Поэтому целью данной работы явилось обобщить данные литературы о значении нормальной микрофлоры желудочно-кишечного тракта для здоровья человека и медицины.

Значение микрофлоры желудочно-кишечного тракта для человека. Наличие симбионтной флоры в кишечнике является необходимым условием для адекватного существования макроорганизма, о чем свидетельствует многообразие функций, которые выполняют микроорганизмы (табл. 1) [1,5,14,15,16].

Таким образом, деятельность кишечного микробиоценоза следует рассматривать как один их этапов пищеварительного конвеера (ферментативного гидролиза пищи).

Принципы индукции иммунного ответа в лимфоидной ткани, ассоциированной со слизистой тонкой кишки. Учитывая, что одной из основных задач нормальной микрофлоры кишечника является защита и регуляция местного иммунитета в настоящее время активно разрабатываются методы создания местного и системного иммунитета. Долгое время местная иммунизация считалась малоперспективным направлением в вакцинологии. Идея первоочередной защиты организма от инфекций путем создания прочного иммунитета слизистых оболочек возникла в 20-30-х годах прошлого столетия и принадлежит А.А. Безредко (разработал учение о местном иммунитете). Идеи о разработки пероральных вакцин были безрезультатны, так как они не создавали местного или системного иммунитета. На современном этапе установлены основные причиной неудач. Для создания прочного иммунитета необходимо, чтобы вводимые антигены взаимодействовали с эпителием, проходили через слизистый барьер и проникали в достаточном количестве, как в организованную, так и в диссеминированную лимфоидную ткань. Поэтому для создания энтеральных вакцин стали использовать ряд адьювантов [2].

Таблица 1

Функции аутофлоры желудочно-кишечного тракта в адаптационно-приспособительных реакциях организма

Функции ауто-флоры	Характеристика	Механизм реализации
Антира-хити-ческая	Улучшает всасывание кальция и витамина Д	За счет ферментативного действия, поддержки трофического гомеостаза и постоянства уровня рН
Барьерная (защитная)	Предотвращение колонизации условно-патогенных микроорганиз-мов	бактериальный антагонизм (кишечные сапрофиты по сравнению с патогенными микроорганизмами активнее разможаются, легче утилизируют субстраты и кислород, а также прикрапляются к эпителию (клеточная стенка содержит лиганды, адгезины, липотейхоевую кислоту, приэпителиальная прослойка имеет кислотно-щелочной потенциал)), образование низкомолекуляр-ных белков бактериальной микрофлорой – бактериоцинов (антибиотикоподобные вещества), перекиси водорода, двуокиси углерода, органических кислот, мурамидазы, микроцинов (кишечная палочка), низина, диплоцина (Lactococcus lactis), лактобревина (L. brevis), плантарицина (L. plantarum), которые вытесняют конкурентные патогенные и условно-патогенные микроорганизмы.
Синтетическая	Витаминосинтезирующая (В1, В2, В5, В6, В9, В12, К, С), синтез аминокислот, жирных кислот, гормонов, антибиотичес-ких веществ, биологически активных веществ, Р450-подобных цитохромов	Оксид азота регулирует моторику кишечника, нейротрансмисию, сосудистый тонус, оказывает антиоксидантное и антиапоптотическое действие. Глутамат влияет на процессы нейрорегуляции. Изовалериановая и изокапроновая кислоты индуцируют секрецию инсулина. Эстрогеноподобные вещества воздействуют на пролиферацию эпителия и некоторых других тканей путем изменения экспрессии генов и характера их действия. Синтез специальных сигнальных молекул микрофлорой, которые распознает иммунная система человека как «свои».
Детоксикационная	Защита организма от токсического действия экзогенных и эндогенных метаболитов и веществ, инактивация энтерокиназы, щелочной фосфатазы	Влияют на метаболизм азот- и углесодержащих соединений, мочевины, гистамина, билирубина, холестерина, ксенобиотиков, участвуют в рециркуляции желчных кислот. Микрофлора нейтрализует нитраты, ксенобиотики, гистамин, мутагенные стероиды, индол, скатол, фенол, микробные ферменты фекалий (β-глюкуронидазу, β-глюкозидазу, нитроредуктазу) – за счет бифидо- и лактобактерий.
Трофическая	Обновление кишечного эпителия, обеспечивает эукариотические клетки энергией	Метаболиты бифидо- и лактобактерий повышают митотическую активность энтероцитов крипт и нормализуют скорость их миграции. Микрофлора синтезирует молочную, пропионовую масляную и ацетоновую кислоты, которые являются энергетическим субстратом для окисления в цикле Кребса (обеспечивают 20% энергетических потребностей организма)
Иммуномоделирующая	Микрофлора способствует активации макрофагов, моноцитов, гранулоцитов, стимулирует пролиферацию плазмотических клеток, синтез IgA, цитокинов, иммуноглобули-нов и интерферона	Lactobacillus acidophilus, Enterococcus faecium, Streptococcus thermophilus стимулируют воспалительный процес (усиливают синтез IL-1, INF-α), стимулируют фагоцитоз и синтез sIgA. Bifidobacterium longum, B. infantis, B. Bifidum стимулируют синтез IL-10. Условно-патогенная микрофлора оказывает постоянный антигенный эффект, который «тренирует» иммунную систему (поддерживает иммунокомпетентные клетки в состоянии праймирования) и необходим для поддержания нормального иммунного статуса. Микрофлора влияет на синтез Ig A. Бифидо-бактерии нормализуют иммунорегуляторный индекс (CD4/CD8), потенцируют продукцию интерферонов (в первую очередь α), лизоцима, пропердина, регулирует баланс между провоспалительными и противовоспалительными цитокинами.
Канцероген-ная	Мутагенная/ антимутагенная активность	Микроорганизмы выделяют антиканцерогены (масляная кислота – снижает рН среды кишечника, уменьшает риск развития рака), канцерогены – производные триптофана, индолов, нитратов, регуляторы апоптоза –жирные кислоты
Морфокинетическая	Регуляция физиологической моторики	Благодаря синтезу жирных кислот, изменению рН и синтезу γ-аминомасляной кислоты (действуют на перистальтику, болевую чувствительность)

Ферментативная	Микрофлора продуцирует α- и β-глюкозидазы, галактозидазы, β-глюкуронидазы, гемицеллюлазы, протеазы	Гидролиз клетчатки, белков, липидов, углеводов, крахмала, деконьюгация желчных кислот (подвздошная кишка). Сахаролитическая микрофлора (бифидо-, лактобактерии, энтерококки) расщепляет целлюлозу и гемицеллюлозу с образованием короткоцепочечных жирных кислот, уменьшают растворимость холестерина. Протеолитические организмы (кишечная палочка, бактероиды, клостридии, протеи) метаболизируют протеины до аммония, фенолов, меркаптопурина и пуринов. Облигатная микрофлора обеспечивает гидролиз остатков белков, омыленных жиров, сбраживание высокомолекулярных углеводов. Анаэробная микрофлора трансформирует пищевые волокна с образованием сахаров, аминокислот, минеральных веществ и др.
Реуляция физиологических процессов	Регуляция газового состава, редокспотенциала, рН, реологических характеристик, участие в водно-солевого обмене, в том числе и фракционировании химических элементов, терморегуляции, регуляции аппетита, сна, настроения, циркадных ритмов, убежище микробных плазмид и хромосомных генов (поддержание стабильности микробных сообществ у разных популяций людей), антианемическая (улучшает всасывание железа, поддерживает уровень рН), участие в переваривании пищи (усиливают активность ферментов, синтезируют незаменимые аминокислоты)

Адьювантами могут служить [6,7,9-16]:

- патогенные микроорганизмы (В-цепь холерного токсина не токсична и способна связываться с ганглиозидами эпителия тонкой кишки. Способна стимулировать антигенпрезентирующие дендритные клетки, В-лимфоциты, макрофаги. Таким образом, холерный токсин повышает взаимодействие антигенного материала вакцины с эпителиальными клетками, т.е. создает условия для взаимодействия этого материала с лимфоидной тканью слизистых оболочек, а также активирует последнюю и подготавливает ее к более сильному ответу на антиген или на внедрившийся возбудитель. Адьювантами могут быть: мутагенные формы термолабильного токсина энтеротоксигенной кишечной палочки; белок А внешней мембраны Kl. Pnueumoniae; составная часть эндотоксина энтеробактерий (детоксицированный монофосфорилированный липид А));

- сапрофитные микроорганизмы (вакцины лактобацилл Lactococcus lactis, St. gordonii, Lactobacillus spp. Иммунный ответ на их антигены усиливается коэкспрессией в бактериях интерлейкинов. Среди непатогенных бактерий – Mycobacterium phlei обладает иммуностимулирующими свойствами);

- липопротеины (воспроизводят некоторые бактериальные протеины и являются мощными активаторами макрофагов и поликлональными активаторами В-клеток):

1. Р3CSK4 – индуцирует образование макрофагами NO, повышает фосфорилирование белков, ведет к транслокации транскрипционного фактора NF-kB в ядро и активации 140 генов, участвующих в развитии иммунного ответа.

2. MALP-2 – липопротеид микоплазменной природы, который стимулирует синтез IgA, IgG.

3. Вакцина, состоящая из 26-го синтетического аминокислотного пептида Pl. Falciparum, коньюгированного с пальмитиновой кислотой вызывает антителообразование и образование цитотоксических Т-лимфоцитов.

- другие адьюванты (растительные лектины – взаимодействуют с М-клетками, цитокины – ИЛ-12, ИЛ-18, ИЛ-2, α – и β – интерфероны, синтезированный при помощи генной инженерии аттенуированный штамм S. Typhymurium, экспрессирующий овальбумин (Ova). Последняя вакцина при введении вызывает развитие в пейеровых бляшках сильного клеточного ответа. Потенциал имеют ДНК вакцины – индуцируют клеточный иммунитет, повыщают активность NK-клеток, усиливают продукцию γ-интерферона CD8 T-киллерами, что может быть эффективно для создания противоопухолевого и клеточного иммунитета у ВИЧ-инфицированных больных).

Выводы:

Исследования в указанном направлении являются чрезвычайно перспективными, так как они указывают направление исследований по активной профилактике заболеваний, связанных не только с профилактикой заболеваний желудочно-кишечного тракта, но и всех слизистых оболочек (местный иммунитет), а также всего организма в целом (системный иммунитет). Дальнейшее изучение взаимодействия микрофлоры с интестинальным трактом макроорганизма с использованием современных методов исследования позволит лучше понять патогенез многих заболеваний, как желудочно-кишечного тракта, так и других систем организма и совершенствовать пути их лечения.

Литература:

1. Блудова Н.Г. Лактобактерии, пробиотики и иммунная система кишечника / Н.Г. Блудова // Сучасна гастроентерологія. – 2005. - № 4 (24). – С. 115 – 119.

2. Иммунорегуляция в системе микрофлора – интестинальный тракт / С.С. Хромова, Б.А. Ефимова, Н.П. Тарабрина [и др.] // Аллергология и иммунология. – 2004. – Т. 5, № 2. – С. 265 – 271.

3. Карсонова М.И. Лимфоидные образования слизистых оболочек: принципы топической иммунизации / М.И. Карсонова // Иммунология. – 2003. – № 6. – С. 359 – 365.

4. Никоненко А.Г. Слизистые оболочки – важный участок защитного барьера организма / А.Г. Никоненко // Здоров’я України. – 2005. - № 5 (114). – С. 36 – 37.

5. Сміян О.І. Роль нормальної мікрофлори кишечника в адаптаційно-пристосувальних реакціях дитячого організму / О.І. Сміян, О.Г. Васильєва // Вісник СумДУ. Серія Медицина. – 2009. – Т. 1, № 2. – С. 145 – 153.

6. Хавкин А.И. Микробиоценоз кишечника и иммунитет / А.И. Хавкин // РМЖ. – 2003. – Т. 11, № 3. – С. 122 – 126.

7. Burms A.J. Anti-carcinogenicity of probiotics and prebiotics / A.J. Burms, I.R. Rowland // Curr. Issues. Intest. Microbiol. – 2000. – № 1. – P. 13 – 24.

8. Camile Jung Peyer’s Patches: The Immune Sensors of the Intestine / Camille Jung, Jean-Pierre Hugot, Frederick Barreau // International Journal of Inflammation. – 2010. – V. 10. – P. 1 – 12.

9. Duffi L.C. Interaction mediationg bacterial translocation in the immature intestine / L.C. Duffi // J. Nutr. – 2000. - № 130. – P. 432 – 436.

10. Eberl G. The development of intestinal lymphoid tissue and microbiota / G. Eberl, M. Lochner // Mucosal Immunology. – 2009. – V. 2. – P. 478 – 485.

11. Effects of the probiotic formulation VSL3 on colitis in weanling rats / L.R. Fitzpatrik, R.T. Peterson, N.C. Cotter [et al.] // J. Ped. Gastroenterol. Nutr. – 2007. – V. 44, № 5. – P. 561 – 570.

12. Immunomodulation of blood cells following the ingestion of lactic acid bacteria / E. Schiffrin, F. Roschat, H. Link-Amster [et al.] // J. Dairy Sci. – 1995. – V. 78. – P. 491 – 497.

13. Genetically Modiffied Lactococcus: Novel Tools for Medicine / L. Steidler, S. Neirynck, K. Vandenbrouckke [et al.] // The XVth International Symposium on Gnotobiology, June 20-24 2005. – Tokyo. – P. 48.

14. Kennedy R.F. Mucosal barrier function and the commensal flora / R.J. Kennedy, S.J. Kirk, K.R. Gardiner // Gut. – 2002. – V. 50. – P. 441 – 442.

15. Schrezenmeir J. Probiotics, prebiotics and synbiotics-approaching a definition / J. Schrezenmeir, M. Vrese // American Journal of Clinical Nutrition. – 2001. – V. 73, № 2. – P. 361 – 364.

16. Walker W.A. Роль микрофлоры в развитии защитных функций кишечника / W.A. Walker // Педиатрия. – 2005. - № 1. – С. 85 – 91.