В каждом из нас живёт бесконечная вселенная микроскопических существ, которая определяет наше здоровье, иммунитет, предпочтения в еде, поведение и даже настроение.
Микрофлора или микробиота (нормофлора, комменсалы) — это сообщество микроорганизмов, которые населяют различные участки человеческого тела и находятся в сложных взаимоотношениях между собой и макроорганизмом.
Это бактерии, вирусы, грибы, археи, живущие на коже, слизистых оболочках, в кишечнике, органах дыхания и урогенитальном тракте.
Микрофлора человека состоит из триллионов микроорганизмов, которые образуют единую экосистему. Соотношение микробных клеток и клеток человека составляет 10: 1, а соотношение генотипов - 100: 1.
Человеческий организм и микрофлора находятся в тесном симбиозе: микробы помогают поддерживать здоровье, а человек создаёт им условия для жизни.
С позиции современной биологии человек и микроорганизмы, обитающие в его кишечнике, составляют единый «суперорганизм».
Его обмен веществ обеспечивают ферменты, которые кодируются не только геномом человека, но также генами бактерий-комменсалов.
Такой симбиоз приносит пользу обеим сторонам, каждая из которых влияет на партнёра.
➡️ Состав микробиоты
Три основные группы микрофлоры:
- Нормофлора: полезные микроорганизмы, выполняющие защитные и метаболические функции.
- Условно-патогенная флора: организмы, вызывающие заболевание при ослаблении защитных механизмов.
- Патогенные микроорганизмы: составляют в норме до 1% микробиоты.
Микроорганизмы-комменсалы:
- Бактерии – основная составляющая микробиоты включает: Lactobacillus, Bifidobacterium, Escherichia, Clostridium, Firmicutes, Bacteroidetes и др. При этом бифидобактерии составляют до 5% микрофлоры, а лактобактерии — менее 1%.
- Археи – менее распространены, в основном метаногенные, участвуют в метаболизме.
- Грибы – например, Candida или Saccharomyces, играют роль в поддержании баланса экосистемы.
- Вирусы – бактериофаги и другие вирусы регулируют численность бактерий.
- Простейшие – например, Blastocystis. Их роль до конца не изучена.
Микробиота разных локусов уникальна. Например, в кишечнике преобладают анаэробные бактерии, на коже — аэробные.
➡️ Микробиота кишечника
💡 70-80% микробиоты сосредоточены в толстом кишечнике. Всего в ЖКТ обитает от 15 тыс. до 36 тыс. видов микроорганизмов, 40-60 триллионов бактерий, что превышает количество собственных клеток человека. Точная оценка затруднена, поскольку анаэробов невозможно вырастить в культуре, а выводы основываются на метагеномном секвенировании ДНК микроорганизмов.
В кишечнике различают два типа микрофлоры: полостная, обитающая в просвете кишечника, и пристеночная, связанная с слизистой оболочкой кишечника. Часть микроорганизмов регулярно выделяется с калом: 60% фекалий составляют бактерии, а оставшиеся 40 % — непереваренные элементы пищи.
➡️ Становление микробиоты: от рождения до зрелости
Микробиота ребёнка начинает формироваться ещё внутриутробно, а основная колонизация происходит во время и после родов.
Ранее считалось, что матка, плацента и плод стерильны. Однако в начале XXI века учёные выявили в плаценте, околоплодных водах, пуповинной крови и меконии бактерий: Enterococcus, Escherichia, Leuconostoc, Lactococcus, Streptococcus.
- Беременность Во время беременности микробиота матери изменяется: растёт количество Lactobacterium в половых путях и на коже. Это — подготовка к заселению организма новорождённого нормофлорой. Комменсалы меняют метаболизм. В микробиоте кишечника становится больше бактерий Firmicutes и Proteobacteria. Firmicutes увеличивают извлечение энергии из пищи и создают запас питательных веществ. Proteobacteria подавляет воспаление и поддерживает иммунный баланс, необходимый для развития плода и защиты организма женщины.
- Роды и грудное вскармливание Тип родов и вскармливания определяют микробиоту младенца. В естественных родах новорождённый контактирует с влагалищной микрофлорой, при кесаревом сечении — с бактериями кожи матери и медицинского персонала, что нарушает естественную микробную колонизацию. Грудное молоко содержит Т- и В-лимфоциты, плазматические клетки, иммуноглобулины IgА, антимикробные ферменты лизоцим и лактоферрин, Lactobacillus, Bacteroides. В грудном молоке обнаружены пребиотики — олигосахариды молока человека (ОМЧ). Состав ОМЧ у каждой женщины уникален и формирует индивидуальный микробиом ребёнка. Открыт механизм, как дендритные клетки транспортируют бактерий из кишечника матери в молоко. Микрофлора грудного молока может меняться и подстраиваться под потребности младенца. Грудное вскармливание способствует росту нормофлоры ребёнка, защищает от инфекций, снижает риск развития хронических заболеваний, включая сахарный диабет и ожирение.
- После 1 года В течение первого года жизни микробиота становится разнообразнее, адаптируется сначала к прикорму, затем к твёрдой пище. К моменту завершения грудного вскармливания формируется относительно стабильный микробный состав, который остается почти неизменным на протяжении всей жизни человека. Отмечено, что частый контакт с животными в первый год жизни повышает разнообразие флоры и иммунную толерантность, снижая риск аллергий и астмы. У взрослых в нормофлоре преобладают бактерии двух типов: Firmicutes и Bacteroidetes. В зрелом возрасте микрофлора зависит от питания, лекарств, стрессов, образа жизни. В пожилом возрасте уменьшается разнообразие видов.
➡️ Роль микрофлоры в организме
В современном научном мире микробиоту всё чаще называют отдельным органом, ведь её суммарная масса превышает 2 кг, а роль в жизнедеятельности макроорганизма сравнима с работой основных систем.
- Пищеварение. Расщепление сложных углеводов, клетчатки и белка с образованием короткоцепочечных жирных кислот (например, бутирата), которые питают клетки кишечника.
Улучшение всасывания питательных веществ и перистальтики кишечника.
Обеспечение хозяина энергоносителями, в том числе молекулами АТФ. - Метаболизм. Регуляция обмена желчных кислот, холестерина, водно-электролитного баланса, усвоение железа.
- Синтез. Выработка витаминов (B, C, K, биотина, фолиевой и никотиновой кислот), аминокислот, биологически активных веществ, необходимых для кроветворения, работы нервной системы и свёртываемости крови. При этом клетки человека не способны самостоятельно синтезировать витамины К и группы В.
- Защита. Прямая конкуренция с болезнетворными микроорганизмами, подавление и предотвращение колонизации патогенами кишечного тракта хозяина.
- Барьерная функция. Образование из гликокаликса, слизи, IgA и нормофлоры биоплёнки, выстилающей слизистую оболочку кишечника. Она защищает от дегидратации, физической и химической агрессии, тормозит инвазию патогенов, бактериальных токсинов и паразитов, создаёт барьерный иммунитет.
- Иммуномодуляция. Участие в созревании и дифференцировке клеток иммунной системы.
Обучение иммунокомпетентных клеток распознавать чужеродные антигены, патогены.
Предотвращение чрезмерных воспалительных реакций.
Синтез цитокинов и иммуноглобулинов. - Детоксикация. Нейтрализация вредных веществ, включая токсины из внешней среды или образующиеся в процессе метаболизма.
- Ось мозг-кишечник. Взаимодействие между кишечником и мозгом через нервные сигналы, гормоны, серотонин, иммунные реакции и метаболиты микробов, что влияет на здоровье, настроение и поведение человека.
➡️ Что влияет на микрофлору
💡 Лишь около 30% микроорганизмов в микробиоте одинаковы у всех людей, остальные уникальны для каждого человека. Структура и состав кишечной микрофлоры индивидуальны и определяются генетическими факторами хозяина, влиянием окружающей среды, пищевыми привычками.
- Питание. Пищевые волокна, фрукты и овощи поддерживают размножение полезных бактерий, тогда как избыток рафинированного сахара, жиров и консервантов нарушает баланс микробиоты и активизирует условно-патогенных микробов.
- Медикаменты. Антибиотики уничтожают не только патогены, но и полезную микрофлору, что снижает защитные свойства микробиоты, ведёт к дисбактериозу. Пробиотики и пребиотики помогают восстановить баланс.
- Стресс и образ жизни. Хронический стресс и недостаток сна ослабляют барьерные функции кишечника, способствуя росту условно-патогенной флоры. Физическая активность поддерживает здоровье микробиоты.
- Болезни. Хронические и инфекционные заболевания кишечника, медицинские процедуры и хирургические вмешательства нарушают микробиоту, вызывают её дисбаланс.
➡️ Дисбиоз
💡 Дисбиоз — это состояние, при котором нарушается нормальное соотношение микроорганизмов в микробиоте. В результате снижается количество полезных бактерий и преобладают патогенные микроорганизмы грибки, условно-патогенная флора.
Из-за снижения количества полезных бактерий ухудшается барьерная функция кишечника, повышается проницаемость для токсинов и патогенов. Растёт уровень провоспалительных молекул, в том числе цитокинов.
Хроническое воспаление, вызванное дисбактериозом, ослабляет иммунный ответ и увеличивает вероятность развития диабета, болезни Крона, ожирения, сердечно-сосудистой патологии, ревматоидного артрита, а также повышает риск аллергических реакций.
Снижение числа полезных бактерий и увеличение патогенов способствуют гиперреактивности иммунной системы. Нарушение баланса микрофлоры влияет на функцию Tr-клеток (регуляторных Т-лимфоцитов), которые отвечают за подавление аллергических и аутоиммунных реакций.
➡️ Показания для диагностики состояния микрофлоры
- Расстройства пищеварения: диарея, запоры, метеоризм, вздутие живота.
- Синдром раздражённого кишечника (СРК).
- Аллергические реакции: атопический дерматит, респираторные аллергии.
- Частые инфекции.
- Неврологические нарушения: усталость, головные боли, бессонница, депрессия, ухудшение памяти.
- Аутоиммунные заболевания.
- Урогенитальные инфекции, бесплодие, невынашивание беременности.
- Дерматиты, экзема, угревая болезнь.
➡️ Методы диагностики кишечной микрофлоры
Современные методы исследования изучают виды микроорганизмов и их количественное соотношение для определения состояния микробиома.
- Культуральный метод (посев на питательные среды). Традиционный способ, при котором бактерий из образца кала выращивают на питательной среде. Однако данный метод не выявляет до 80% микроорганизмов, которых невозможно культивировать. Результаты также зависят от транспортировки образца и жизнеспособности бактерий.
- Молекулярно-генетические методы. С высокой точностью идентифицируют микроорганизмы. Метод секвенирования нового поколения (NGS) даёт полное представление о видовом составе микробов. Однако из-за высокой стоимости и сложности процедуры NGS редко применяют в повседневной практике.
Полимеразная цепная реакция в реальном времени (ПЦР) используется для точного и быстрого количественного анализа отдельных видов или групп микроорганизмов с помощью специфичных праймеров. ПЦР экономичнее и более доступна для клинических лабораторий, в отличие от NGS. Разработаны тест-системы «Колонофлор-16», «Энтерофлор. Дети», «Фемофлор», «Андрофлор» и другие. - Хромато-масс-спектрометрия (ХМС) по Осипову. Метод идентифицирует состав микрофлоры в образце кала или крови за счёт определения уровня жирных кислот, выделяемых бактериями. ХМС не требует предварительного культивирования образцов и способен определять активных и «спящих» возбудителей инфекций.
➡️ Коррекция микробиоты для укрепления иммунитета
- Пробиотики. Это живые микроорганизмы, которые улучшают пищеварение и иммунную функцию за счёт восстановления баланса микробиоты. Enterococcus faecium и Bifidobacterium longum, Lactobacillus rhamnosus (LGG) действуют аналогично нормальной кишечной микробиоте и эффективны в лечении дисбиоза у детей и взрослых. Пробиотики укрепляют барьерную функцию кишечника за счёт адгезии в слизистый слой. Они воздействуют на дендритные клетки и способствуют образованию Tr-клеток, что снижает воспаление. Метаболиты нормофлоры, например бутират, привлекают Tr-клетки в толстую кишку и подавляют воспалительные, аллергические и аутоиммунные процессы. Пробиотики назначают при дисбиозе, после приёма антибиотиков, при аллергии и другой патологии.
- Пребиотики. Клетчатка и другие сложные углеводы (злаки, цикорий, бобовые, чеснок, лук, бананы) — источник питания для полезных микроорганизмов, стимулируют их рост в кишечнике.
- Рацион питания. Овощи, фрукты, цельнозерновые продукты поддерживают микробиоту и помогают иммунной системе справляться с внешними угрозами.
- Здоровый образ жизни. Физическая активность, минимизация стрессов, нормализация сна поддерживают баланс микрофлоры и укрепляют иммунную систему.
💡 Микробиом кишечника — особый орган, который начинает формироваться ещё до рождения. Его состав уникален, как отпечатки пальцев, зависит от множества факторов и влияет на здоровье. Исследование микробиоты — приоритетное направление современной медицины, которое открывает новые перспективы для диагностики, профилактики и терапии различных заболеваний.
👩⚕ Автор: Щедрова Ольга Валентиновна, врач-педиатр, анестезиолог-реаниматолог
💙 Источник: callmedic.ru